CN113891634A - 冷站单元、集成冷站系统及其控制方法和相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种冷站单元、集成冷站系统及其控制方法和相关设备，其中，该冷站单元包括循环冷媒管路和连接所述循环冷媒管路的压缩机、冷凝器和液泵，所述循环冷媒管路用于流通冷媒介质，所述压缩机与第一旁通管路并联，所述液泵与第二旁通管路并联，所述压缩机和所述第一旁通管路择一通断，所述液泵和所述第二旁通管路择一通断；所述末端单元的节流装置和蒸发器串接于所述循环冷媒管路中。本发明能够根据室外温度选择压缩机和/或液泵进行制冷，应用液泵热管技术，能够在室外温度较低的情况下，不需要运行压缩机，只需单独使用液泵驱动热管进行制冷，或者在压缩机制冷时使用液泵辅助制冷，从而达到减小压缩机负荷，降低能耗的目的。

Description

冷站单元、集成冷站系统及其控制方法和相关设备

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种冷站单元和一种集成冷站系统。本发明还涉及一种集成冷站系统的控制方法和相关设备。

背景技术

随着“互联网+”、“大数据应用”等一系列信息化工程提出与推进，数据中心的规模与数量得到迅猛发展。数据中心工作时耗费大量电能并产生大量热量，导致机房环境温度升高，需要配置制冷系统进行制冷，以保证数据中心正常运行。PUE(Power UsageEffectiveness的简写)是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比，数据中心的冷却占总功耗的40％左右，所以降低制冷系统的耗电量可以有效的降低PUE值。如何有效降低制冷系统的能耗，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冷站单元，以有效降低制冷系统的能耗。

本发明的另一个目的在于提供一种集成冷站系统及其控制方法，以有效降低能耗。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种冷站单元，应用于包括末端单元的集成冷站系统，包括循环冷媒管路和连接所述循环冷媒管路的压缩机、冷凝器和液泵，所述循环冷媒管路用于流通冷媒介质，所述压缩机与第一旁通管路并联，所述液泵与第二旁通管路并联，所述压缩机和所述第一旁通管路择一通断，所述液泵和所述第二旁通管路择一通断；所述末端单元串接于所述循环冷媒管路中。

优选地，所述第一旁通管路设置有第一单向阀，由所述第一旁通管路的进口至出口之间的所述循环冷媒管路设置有与所述第一单向阀并联的第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀的导通方向相同，且均沿所述压缩机的进口至出口方向；和/或

所述第二旁通管路设置有第三单向阀，由所述第二旁通管路的进口至出口之间的所述循环冷媒管路设置有与所述第三单向阀并列的第四单向阀，所述第三单向阀和所述第四单向阀的导通方向相同，且均沿所述液泵的进口至出口方向。

优选地，所述压缩机、所述冷凝器、所述液泵依次串接。

优选地，本发明的冷站单元还包括设置于所述循环冷媒管路中的储液器。

本发明还提供了一种集成冷站系统，包括：

如上所述的冷站单元；

末端单元，所述末端单元包括依次串接于所述循环冷媒管路中的节流装置和蒸发器，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连通，所述节流装置的进口与所述液泵的出口连通。

优选地，所述集成冷站系统具有以下模式中的至少一种：

压缩机制冷模式，在所述压缩机制冷模式下，所述压缩机和所述第二旁通管路导通，所述第一旁通管路和所述液泵断开；

液泵热管制冷模式，在所述液泵热管制冷模式下，所述第一旁通管路和所述液泵导通，所述压缩机和所述第二旁通管路断开；

混合制冷模式，在所述混合制冷模式下，所述压缩机和所述液泵导通，所述第一旁通管路和所述第二旁通管路断开。

优选地，所述末端单元具有一个所述蒸发器或多个并联的所述蒸发器，所述节流装置的数量大于或等于所述蒸发器的数量，每个所述蒸发器与至少一个所述节流装置串联。

优选地，所述节流装置为膨胀阀。

本发明还提供了一种集成冷站系统的控制方法，基于如上任一项所述的集成冷站系统，所述控制方法为：根据室外温度控制所述集成冷站系统切换运行压缩机制冷模式、液泵热管制冷模式和混合制冷模式。

优选地，所述根据室外温度控制所述集成冷站系统切换运行压缩机制冷模式、液泵热管制冷模式和混合制冷模式包括：当所述室外温度T_out>T1时，控制所述集成冷站系统运行所述压缩机制冷模式；当所述室外温度为T2≤T_out≤T1时，控制所述集成冷站系统运行混合制冷模式；当所述室外温度T_out<T2时，控制所述集成冷站系统运行液泵热管制冷模式，其中，T2＜T1。

优选地，上述控制方法包括以下制冷模式对应的控制方法中的至少一种：

1)在所述压缩机制冷模式下：

根据所述集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te控制所述集成冷站系统的压缩机的转速；

根据当前时刻的所述目标蒸发温度Te、室内温度T_in、室外温度T_out和所述集成冷站系统所需的总温差ΔT，结合公式ΔT＝(T_in-T_out)+(Tc-Te)计算出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将所述目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作；

根据所述集成冷站系统的各蒸发器的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各所述蒸发器的节流装置的开度；

根据所述蒸发器的内风机的前后压差控制所述内风机的转速；

2)在所述混合制冷模式下：

根据所述集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te控制所述集成冷站系统的压缩机的转速；

根据当前时刻的所述目标蒸发温度Te、室内温度T_in、室外温度T_out和所述集成冷站系统所需的总温差ΔT，结合公式ΔT＝(T_in-T_out)+(Tc-Te)计算出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将所述目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作；

将所述目标蒸发温度Te转换成蒸发压力Pe，根据所述冷凝压力Pc与所述蒸发压力Pe之间的目标差值控制所述液泵的转速；

根据所述集成冷站系统的各蒸发器的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各所述蒸发器的节流装置的开度；

根据所述蒸发器的内风机的前后压差控制所述内风机的转速；

3)在所述液泵热管制冷模式下：

将所述集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te转换成蒸发压力Pe，根据所述蒸发压力Pe得出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将当前时刻的目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作；

根据冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间的目标差值控制所述集成冷站系统的液泵的转速；

根据所述集成冷站系统的各蒸发器的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各所述蒸发器的节流装置的开度；

根据所述蒸发器的内风机的前后压差控制所述内风机的转速。

优选地，当所述冷凝器为风冷凝器时，所述根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作包括：根据所述冷凝压力Pc控制所述风冷凝器的外风机的转速；

当所述冷凝器为水冷凝器或蒸发冷却器时，所述根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作包括：根据所述冷凝压力Pc控制所述冷凝器的外风机或冷却水泵的转速。

本发明还提供了一种集成冷站系统的控制系统，包括温度检测模块和控制器，所述温度检测模块与所述控制器相连，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于执行所述程序，实现如上任一项所述的控制方法。

本发明还提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的控制方法。

本发明的工作原理为：当集成冷站系统工作时，冷站单元进行制冷，制冷后的冷媒介质通过循环冷媒管路直接流经末端单元，通过末端单元向室内环境中输入冷量，完成集成冷站系统的制冷工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

本发明的冷站单元能够根据室外温度选择压缩机和/或液泵进行制冷，应用液泵热管技术，能够在室外温度较低的情况下，不需要运行压缩机，只需单独使用液泵驱动热管进行制冷，或者在使用压缩机的同时，使用液泵驱动热管进行辅助制冷，从而达到减小压缩机负荷，降低能耗的目的。另外，本发明直接将冷媒介质输送至末端单元，不需要设置换热器以中间换热，实现了数据中心内侧无水运行，大幅缩短现场安装施工周期，同时减少现场机组调试时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种集成冷站系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种集成冷站系统处于压缩机制冷模式下的工作示意图；

图3为本发明实施例提供的一种集成冷站系统处于压缩机制冷模式下的控制方法流程图；

图4为本发明实施例提供的一种集成冷站系统处于混合制冷模式下的工作示意图；

图5为本发明实施例提供的一种集成冷站系统处于混合制冷模式下的控制方法流程图；

图6为本发明实施例提供的一种集成冷站系统处于液泵热管制冷模式下的工作示意图；

图7为本发明实施例提供的一种集成冷站系统处于液泵热管制冷模式下的控制方法流程图。

其中，A为冷站单元、B为末端单元、1为压缩机、2为第二单向阀、3为冷凝器、4为储液器、5为液泵、6为第四单向阀、7为节流装置、8为蒸发器、9为循环冷媒管路、10为第一旁通管路、11为第一单向阀、12为第二旁通管路、13为第三单向阀。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种冷站单元，能够有效降低制冷系统的能耗。

本发明还提供了一种集成冷站系统及其控制方法，能够有效降低能耗。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2、图4和图6所示，本发明实施例提供了一种冷站单元，应用于包括末端单元B的集成冷站系统，该冷站单元A包括循环冷媒管路9和连接循环冷媒管路9的压缩机1、冷凝器3和液泵5，循环冷媒管路9用于流通冷媒介质，压缩机1与第一旁通管路10并联，液泵5与第二旁通管路12并联，压缩机1和第一旁通管路10择一通断，液泵5和第二旁通管路12择一通断；末端单元B串接于循环冷媒管路9中。

本发明的工作原理为：该集成冷站系统工作时，冷站单元A进行制冷，制冷后的冷媒介质通过循环冷媒管路9直接流经末端单元B，末端单元B可通过蒸发器8或换热器等向室内环境中输入冷量，完成集成冷站系统的制冷工作。该冷站单元能够根据室外温度选择压缩机1和/或液泵5进行制冷，应用液泵驱动热管技术，能够在室外温度较低的情况下，不需要运行压缩机1，只需单独使用液泵5驱动热管进行制冷，或者在使用压缩机1的同时，使用液泵5驱动热管进行辅助制冷，提高过冷度，增强循环动力，从而达到减小压缩机1负荷，降低能耗的目的。且该集成冷站系统直接将冷媒介质输送至末端单元B，不需要设置换热器中间换热进行自然冷却，实现了数据中心内侧无水运行，大幅缩短了现场安装施工周期，同时减少现场机组调试时间。

进一步地，在本实施例中，第一旁通管路10设置有第一单向阀11，由第一旁通管路10的进口至出口之间的循环冷媒管路9设置有与第一单向阀11并联的第二单向阀2，即，由第一旁通管路10的进口至压缩机1的进口之间的循环冷媒管路9设置有第二单向阀2或由压缩机1的出口至第一旁通管路10的出口之间的循环冷媒管路9设置有第二单向阀2，第一单向阀11和第二单向阀2的导通方向相同，且均沿压缩机1的进口至出口方向。通过在并联的管路上分别设置单向阀，能够单独控制压缩机1所在的循环冷媒管路9和第一旁通管路10的通断，且在压缩机1所在的循环冷媒管路9和第一旁通管路10中的一个导通，另一个断开的情况下，导通的管路因为单向阀的单向导通作用，避免冷媒介质回流。

优选地，第二单向阀2设置于压缩机1的出口侧，避免冷媒介质回流进入压缩机1。当然，根据需要，第二单向阀2还可以设置于压缩机1的进口侧。

当然，还可以通过其他阀门实现第一旁通管路10和压缩机1所在循环冷媒管路9的通断，如截止阀、调节阀等。只要能够控制各管路的通断即可。

同理地，在本实施例中，第二旁通管路12设置有第三单向阀13，由第二旁通管路12的进口至出口之间的循环冷媒管路9设置有与第三单向阀13并列的第四单向阀6，即，由第二旁通管路12的进口至液泵5的进口之间的循环冷媒管路9设置有第四单向阀6或由液泵5的出口至第二旁通管路12的出口之间的循环冷媒管路9设置有第四单向阀6，第三单向阀13和第四单向阀6的导通方向相同，且均沿液泵5的进口至出口方向。通过在并联的管路上分别设置单向阀，能够单独控制液泵5所在的循环冷媒管路9和第二旁通管路12的通断，且在液泵5所在的循环冷媒管路9和第二旁通管路12中的一个导通，另一个断开的情况下，导通的管路因为单向阀的单向导通作用，避免冷媒介质回流。

优选地，第四单向阀6设置于液泵5的出口侧，避免冷媒介质回流进入液泵5。当然，根据需要，第四单向阀6还可以设置于液泵5的进口侧。

当然，还可以通过其他阀门实现第二旁通管路12和液泵5所在循环冷媒管路9的通断，如截止阀、调节阀等。只要能够控制各管路的通断即可。

进一步地，在本实施例中，在循环冷媒管路9中，压缩机1、冷凝器3、液泵5可依次串接。工作时，在压缩机制冷模式下，冷媒介质依次经过压缩机1、冷凝器3和末端单元B后回到压缩机1，完成压缩机1制冷循环；在混合制冷模式下，冷媒介质依次经过压缩机1、冷凝器3、液泵5和末端单元B后回到压缩机1，完成压缩机1和液泵5热管制冷循环；在液泵热管制冷模式下，冷媒介质由液泵驱动，依次经过冷凝器3、液泵5和末端单元B后回到冷凝器3，完成液泵热管制冷循环。

更进一步地，在本实施例中，冷站单元A还可以包括设置于循环冷媒管路9中的储液器4。优选地，储液器4可设置于冷凝器3和液泵5之间，通过储液器4补充和收集循环冷媒管路9中的冷媒介质，保持系统中冷媒介质的连续和压力稳定。当然，根据实际需要，储液器4也可以设置于循环冷媒管路9中的其它位置，也可以不设置储液器4。

在本实施例中，压缩机1可以是变频转子压缩机、变频涡旋压缩机、磁悬浮压缩机、气悬浮压缩机、变频离心压缩机或变频螺杆压缩机。

本发明还提供了一种集成冷站系统，包括如上文所述的冷站单元A，还包括末端单元B，末端单元B包括依次串接于循环冷媒管路9中的节流装置7和蒸发器8，蒸发器8的出口与压缩机1的进口连通，节流装置7的进口与液泵5的出口连通。

如图2所示，在本实施例中，集成冷站系统具有压缩机制冷模式，在压缩机制冷模式下，压缩机1和第二旁通管路12均导通，第一旁通管路10和液泵5均断开。如此，冷媒介质只通过压缩机1压缩，而不会通过液泵5。压缩机制冷模式适用于室外温度较高的情况，此时压缩机1压缩效率高，制冷效果能够通过压缩机1实现。

如图6所示，在本实施例中，集成冷站系统具有液泵热管制冷模式，在液泵热管制冷模式下，第一旁通管路10和液泵5均导通，压缩机1和第二旁通管路12均断开。如此，冷媒介质只通过液泵5热管制冷，而不会通过压缩机1压缩。液泵热管制冷模式适用于室外温度很低的情况，此时压缩机1不能有效完成压缩制冷，效率低，而此时的室外温度满足热管中冷媒介质的相变条件，通过热管中冷媒介质的相变，在液泵5的驱动下，冷媒介质在热管中完成制冷，通过液泵驱动热管替代了压缩机1工作，能够大大节省用电量，节省能耗。

如图4所示，在本实施例中，集成冷站系统具有混合制冷模式，在混合制冷模式下，压缩机1和液泵5均导通，第一旁通管路10和第二旁通管路12均断开。如此，冷媒介质既通过压缩机1进行压缩制冷，也通过液泵5热管进行制冷。混合制冷模式适用于室外温度较低的情况，介于压缩机制冷模式和液泵热管制冷模式的室外温度之间，需要运行液泵5辅助系统循环，尤其是末端单元与冷站单元距离较远情况下，提高过冷度，增强循环动力，强化回油或电机冷却，从而提高了制冷效果的同时，降低了能耗。

如图1所示，在本实施例中，末端单元B具有一个蒸发器8或多个并联的蒸发器8，节流装置7的数量大于或等于蒸发器8的数量，每个蒸发器8与至少一个节流装置7串联。如此，一个冷站单元A可以只为一个蒸发器8提供冷量，也可以与多个并联的蒸发器8提供冷量。当然，也可以多个冷站单元A与多个蒸发器8连接。工作时，通过至少一个节流装置7控制经过蒸发器8的冷媒介质的流量，从而控制蒸发器8的出风温度。如此设置，方便数据中心分期上架服务器和模块化布局。

作为优化，在本实施例中，节流装置7为膨胀阀，具有宽幅调节流量功能。膨胀阀可以为一个或多个，多个膨胀阀并列布置，多个膨胀阀可以是相同调节范围，也可以不同。当然，除了采用膨胀阀之外，节流装置7还可以为其他节流阀。

在本实施例中，集成冷站系统的冷站单元A和末端单元B采用模块化集成设置，从而方便快速施工、运行维护。

基于以上任一实施例所描述的集成冷站系统，本发明实施例还提供了一种集成冷站系统的控制方法，该控制方法为：根据室外温度控制集成冷站系统切换运行压缩机制冷模式、液泵热管制冷模式和混合制冷模式。

由于集成冷站系统采用了液泵热管技术，因此，集成冷站系统增加了液泵热管制冷模式和混合制冷模式，液泵5完全替代或部分替代压缩机1进行制冷，液泵5热管利用物理特性进行制冷，从而降低了能耗。

进一步地，根据室外温度控制集成冷站系统切换运行压缩机制冷模式、液泵热管制冷模式和混合制冷模式，具体为：当室外温度T_out>T1时，控制集成冷站系统运行压缩机制冷模式；当室外温度为T2≤T_out≤T1时，控制集成冷站系统运行混合制冷模式；当室外温度T_out<T2时，控制集成冷站系统运行液泵热管制冷模式，其中，T2＜T1。

当室外温度T_out>T1时，意味着，室外温度较高，T1可以为25℃以上的任一温度值，根据实际需要设定。当室外温度为T2≤T_out≤T1时，意味着室外温度较低，T2可以为10℃～15℃内的任一温度值，根据实际需要设定。当室外温度T_out<T2时，意味着，室外温度很低。当然，制冷模式的临界温度值的设置还可以为其他数值范围，并不局限于本实施例所列举的数值范围。

如图2和图3所示，本实施例提供了压缩机制冷模式下的控制方法，室外温度高，不需要运行液泵5，集成冷站系统的控制方法为：

根据集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te控制压缩机1的转速，具体地，目标蒸发温度Te越高，控制压缩机1的转速越小，反之，目标蒸发温度Te越低，控制压缩机1的转速越大。其中，目标蒸发温度Te的最终确定通过以下方式获得：根据数据中心需求，如出风或回风温度，得出冷站单元A的目标蒸发温度Te1，并根据出风温度对蒸发温度的限制值、压缩机的蒸发温度限制值、以及系统的负荷率对目标蒸发温度Te1进行修正，取最小值作为校核后的目标蒸发温度Te2，作为最终的目标蒸发温度Te。该过程实现了压缩机1的变频控制，从而实现了节能。

根据当前时刻的目标蒸发温度Te、室内温度T_in、室外温度T_out和集成冷站系统所需的总温差ΔT，结合公式ΔT＝(T_in-T_out)+(Tc-Te)计算出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据冷凝压力Pc控制集成冷站系统的冷凝器3工作。其中，系统所需的总温差ΔT通过以下方式获得：通过末端单元B的设定温度T与当前室内温度T_in得出此时系统的负荷率，通过系统匹配的蒸发器8，以及此时室外温度T_out进行修正，确认出当前系统所需要的总温差ΔT。其中，当前时刻的目标冷凝温度Tc的最终确定方式为：在结合公式计算出目标冷凝温度Tc1，并通过压缩机1的压缩比或者压差以及室外温度T_out对其修正，得出校核后的Tc2，作为最终的当前时刻的目标冷凝温度Tc。该过程实现了冷凝器3的变频控制，且利用补偿温差换热原理，在总温差ΔT确定不变的情况下，T_in-T_out得到的温差用于补偿Tc-Te得到的温差，通过补偿温差换热原理对系统进行控制，实现系统最低能耗运行。

根据集成冷站系统的各蒸发器8的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各蒸发器8的节流装置7的开度。负荷率越高，节流装置7的开度越大。由于采用多联式末端，并且各末端的蒸发器8的负荷率不同时，采用节流装置7开度对各个末端的蒸发器8进行调控；同时节流装置7开度受到出风温度以及吸气过热度双重限制，并且采取优先保证吸气过热度原则，即当满足负荷率以及目标吸气过热度前提下，再控制出风温度；比如负荷率100％时，目标吸气过热度为4～6℃，当此时吸气过热度≥4～6℃时，可以通过调节节流装置7，如膨胀阀开度调节出风温度，若此时吸气过热度≤4～6℃时，则优先控制节流装置7，如膨胀阀开度实现吸气过热度满足指标，然后再控出风温度；若负荷率75％时，目标吸气过热度为5～7℃。该过程实现了节流装置7开度的变频控制，节省了能耗。

可根据蒸发器8的内风机的前后压差控制内风机的转速，但此时蒸发器8转速依然受到蒸发器8最低转速限制，即蒸发器8转速降低不能低于最低转速限制。

以上控制方法中，可以通过冷站单元A的冷站主控单元和末端单元B的末端主控单元分别对冷站单元A中的部件和末端单元B中的部件进行控制，也可以通过集成的控制单元进行控制。该控制方法利用补偿温差原理提出节能控制策略，不仅满足100％负荷下节能运行，同时兼顾部分负荷提高蒸发温度的节能运行。

如图4和图5所示，本实施例提供了混合制冷模式下的控制方法，此时环境温度较低，需要运行液泵5辅助系统循环，提高过冷度，增强循环动力，强化回油或电机冷却，尤其是末端单元B与冷站单元A距离较远情况下，通过液泵5输送动力实现很好地电机冷却、回油，该控制方法为：

根据集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te控制集成冷站系统的压缩机1的转速；此过程与压缩机制冷模式相同，不再赘述。

根据当前时刻的目标蒸发温度Te、室内温度T_in、室外温度T_out和集成冷站系统所需的总温差ΔT，结合公式ΔT＝(T_in-T_out)+(Tc-Te)计算出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据冷凝压力Pc控制集成冷站系统的冷凝器3工作；此过程与压缩机制冷模式相同，不再赘述。

将目标蒸发温度Te转换成蒸发压力Pe，根据冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间的目标差值控制液泵5的转速。其中，冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间的目标差值越大，液泵5的转速越大。该过程实现了液泵5转速的变频控制，实现了节能。

根据集成冷站系统的各蒸发器8的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各蒸发器8的节流装置7的开度；此过程与压缩机制冷模式相同，不再赘述。

可根据所述蒸发器8的内风机的前后压差控制内风机的转速。此过程与压缩机制冷模式相同，不再赘述。

以上控制方法中，可以通过冷站单元A的冷站主控单元和末端单元B的末端主控单元分别对冷站单元A中的部件和末端单元B中的部件进行控制，也可以通过集成的控制单元进行控制。该控制方法利用补偿温差原理提出节能控制策略，不仅满足100％负荷下节能运行，同时兼顾部分负荷提高蒸发温度的节能运行。

如图6和图7所示，本实施例提供了液泵热管制冷模式下的控制方法，此时环境温度很低，不需要运行压缩机1，运行液泵5驱动热管替代压缩机1制冷，该控制方法为：

将集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te转换成蒸发压力Pe，根据蒸发压力Pe得出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将当前时刻的目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据冷凝压力Pc控制冷凝器3工作。其中，通过出风温度上限值对目标蒸发温度进行修正，得到最终的目标蒸发温度Te。其中，最终的目标冷凝温度Tc还需要依据室外温度T_out以及冷凝温度限制值对目标冷凝温度Tc进行修正，使当前目标冷凝温度Tc不超过冷凝温度限制值。

根据冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间的目标差值控制集成冷站系统的液泵5的转速；其中，冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间的目标差值越大，液泵5的转速越大。该过程实现了液泵5转速的变频控制，实现了节能。

根据集成冷站系统的各蒸发器8的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各蒸发器8的节流装置7的开度。此过程与压缩机制冷模式相同，不再赘述。

可根据蒸发器8的内风机的前后压差控制内风机的转速。此过程与压缩机制冷模式相同，不再赘述。

以上控制方法中，可以通过冷站单元A的冷站主控单元和末端单元B的末端主控单元分别对冷站单元A中的部件和末端单元B中的部件进行控制，也可以通过集成的控制单元进行控制。该控制方法利用补偿温差原理提出节能控制策略，不仅满足100％负荷下节能运行，同时兼顾部分负荷提高蒸发温度的节能运行。

进一步地，冷凝器3可以为风冷凝器、水冷凝器或蒸发冷却器。当冷凝器3为风冷凝器时，三种制冷模式的控制方法中，根据冷凝压力Pc控制冷凝器3工作，具体为：根据冷凝压力Pc控制风冷凝器的外风机的转速，冷凝压力Pc越大，外风机的转速越大。

当冷凝器3为水冷凝器或蒸发冷却器时，三种制冷模式的控制方法中，根据冷凝压力Pc控制集成冷站系统的冷凝器3工作，具体为：根据冷凝压力Pc控制冷凝器3的外风机或冷却水泵的转速，冷凝压力Pc越大，外风机的转速越大，冷却水泵的转速越大。

下面举例说明三种制冷模式的具体工作过程：

压缩机制冷模式下，例如此时室外温度T_out为35℃，室内温度T_in为37℃，通过系统的蒸发器8匹配，计算在100％负荷下系统所需要的总温差ΔT，如ΔT为27℃；

通过出风温度25℃得出目标蒸发温度Te1为19℃，并通过负荷率100％、压缩机1的蒸发温度上限值26℃、供水温度对蒸发温度限制值21℃进行校核，综合得出目标蒸发温度Te2为19℃，作为最终的目标蒸发温度Te。

此时由于室外温度T_out为35℃，依据公式ΔT＝(Tc-Te)+(T_in-T_out)计算出此时目标冷凝温度Tc1为44℃，而采用R134a制冷剂的低压比离心机压缩机的压缩比对冷凝温度没有限制，采用R134a制冷剂的压差限制1.2bar(25℃)，采用R134a制冷剂的低压比螺杆压缩机的压缩比限制冷凝温度需要高于25℃，采用R134a制冷剂的压差限制冷凝温度需要高于25℃，(采用R410A制冷剂的低压比涡旋或者转子压缩比限制冷凝温度要求高于26℃，采用R410A制冷剂的压差限制冷凝温度需要高于26℃)，由于此时目标冷凝温度Tc1为46℃超过冷凝温度限定值，故而此时风冷凝器的外风机转速为100％转速运行，若采用水冷凝器或者蒸发冷却器，则可以选择性对外风机或者冷却水泵进行调节，此时外风机100％运行，冷却水泵也是100％运行；

此时膨胀阀由于100％负荷，故而目标吸气过热度为4～6℃，对膨胀阀进行开度调节；末端的膨胀阀可以对单个蒸发器8的负荷率进行调整，但需要受到出风温度限制，出风温度设置在25±1℃，但优先控制吸气过热度。

蒸发器8的内风机的转速则依据压差控制，若此时系统需求负荷率不是100％，而是75％，则依据系统75％负荷率下的总温差ΔT，如26℃，保持室外温度不变，即此时冷凝温度Tc不变仍为44℃，室内外温度同时保持不变，则计算出此时目标蒸发温度Te1为20℃，由于20℃目标值均在限定范围之内，故而此时控制压缩机1转速实现目标蒸发温度Te为20℃即可，进而实现了压缩机1更高蒸发温度运行，由于压缩机蒸发温度每提高1度，系统能效即可提高3％以上，故而实现了空调系统高效运行。而75％负荷时，膨胀阀目标吸气过热度可以设置5～7℃。

在混合制冷模式下，例如此时室外温度T_out为15℃，室内温度T_in为37℃，通过设定温度T计算出当前负荷率，比如为100％，通过系统计算在100％负荷下系统所需要的总温差ΔT，如ΔT为27℃；

此时由于室外温度T_out为15℃，末端单元的目标蒸发温度Te1为13℃，并通过负荷率100％、压缩机蒸发温度上限值26℃，供水温度对蒸发温度的限制值21℃进行校核，综合得出目标蒸发温度Te2为19℃，作为最终的目标蒸发温度Te。

依据公式ΔT＝(Tc-Te)+(T_in-T_out)计算出此时目标冷凝温度Tc1为24℃，而采用R134a制冷剂的低压比离心机压缩机的压缩比对冷凝温度没有限制，采用R134a制冷剂的压差限制1.2bar(25℃)，采用R134a制冷剂的低压比螺杆压缩机压缩比限制冷凝温度需要高于25℃，采用R134a制冷剂的压差限制冷凝温度需要高于25℃，(采用R410A制冷剂的低压比涡旋或者转子压缩比限制冷凝温度要求高于26℃，采用R410A制冷剂的压差限制冷凝温度需要高于26℃)，若对于离心机压缩机，压缩机根据计算出的目标冷凝温度Tc1运行，若对于螺杆压缩机、涡旋或者转子压缩机，计算出的目标冷凝温度Tc1低于最低冷凝温度限定值，需要风机调速运行，故而此时控制风冷凝器的外风机转速实现目标冷凝温度Tc为25℃或26℃，若采用水冷凝器或者蒸发冷却器，则可以选择性对外风机或者冷却水泵进行调节，此时外风机调速运行实现目标冷凝温度Tc为25℃或26℃，冷却水泵也是调速运行实现冷凝温度Tc为25℃或26℃；

此时膨胀阀由于100％负荷，故而目标吸气过热度为4～6℃，对膨胀阀进行开度调节；末端的膨胀阀可以对单个蒸发器8的负荷率进行调整，但需要受到出风温度限制，出风温度设置在25±1℃，但优先控制吸气过热度。

蒸发器8的内风机的转速则依据压差控制，若此时系统需求负荷率不是100％，而是75％，则依据系统75％负荷率下的总温差ΔT，如26℃，保持室外温度不变，即此时目标冷凝温度Tc不变仍为25℃或26℃，室内外温度同时保持不变，则计算出此时目标蒸发温度Te1为20℃，由于20℃目标值均在限定范围之内，故而此时控制压缩机1转速实现目标蒸发温度Te为20℃即可，进而实现了压缩机更高蒸发温度运行，由于压缩机蒸发温度每提高1度，系统能效即可提高3％以上，故而实现了空调系统高效运行。而75％负荷时，膨胀阀目标吸气过热度可以是5～7℃；

由于此时压缩机压缩比运行较低，需要液泵5运行强化系统回油、压缩机回油、电机冷却功能，此时将校核后的目标蒸发温度Te2＝19℃换算成蒸发压力Pe，并通过冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间预设定值的目标差值，比如对于采用R134a制冷剂1.0～2.0bar之间，采用R410A制冷剂1.5～3.0bar之间，对液泵5转速进行控制；而在部分负荷时，如70％负荷率，控制方式类似于压缩机制冷模式。

在液泵热管制冷模式下，例如此时室外温度T_out为10℃，室内温度T_in为37℃，通过系统计算此时负荷率，如100％负荷下，通过目标供水温度确认目标蒸发温度Te，如19℃，室外风机转速需要根据目标进水温度换算成目标蒸发温度Te以及出风温度上限值进行修正，并依据校核计算后的蒸发压力Pe转换成冷凝压力Pc进行风冷凝器的外风机转速控制，同时需要兼顾当前室外温度以及冷凝压力Pc压力限定值的修正，最终确认外风机转速，如此时目标蒸发温度Te为19℃，转换成冷凝压力Pc，此时并未超过冷凝压力Pc限定值，但接近限定值，故而外风机转速需要进行调速运行；

依据冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间的预设定值的目标差值控制液泵5转速运行；

蒸发器8的内风机的转速则依据压差控制，此时膨胀阀由于100％负荷，故而目标吸气过热度为4～6℃，对膨胀阀进行开度调节；末端的膨胀阀可以对单个蒸发器8的负荷率进行调整，但需要受到出风温度限制，出风温度设置在25±1℃，但优先控制吸气过热度。

本发明还提供了一种集成冷站系统的控制系统，包括温度检测模块和控制器，所述温度检测模块与所述控制器相连，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于执行所述程序，实现如上任一项所述的控制方法。

本发明还提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的控制方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种冷站单元，应用于包括末端单元的集成冷站系统，其特征在于，包括循环冷媒管路和连接所述循环冷媒管路的压缩机、冷凝器和液泵，所述循环冷媒管路用于流通冷媒介质，所述压缩机与第一旁通管路并联，所述液泵与第二旁通管路并联，所述压缩机和所述第一旁通管路择一通断，所述液泵和所述第二旁通管路择一通断；所述末端单元串接于所述循环冷媒管路中。

2.根据权利要求1所述的冷站单元，其特征在于，所述第一旁通管路设置有第一单向阀，由所述第一旁通管路的进口至出口之间的所述循环冷媒管路设置有与所述第一单向阀并联的第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀的导通方向相同，且均沿所述压缩机的进口至出口方向；和/或

所述第二旁通管路设置有第三单向阀，由所述第二旁通管路的进口至出口之间的所述循环冷媒管路设置有与所述第三单向阀并列的第四单向阀，所述第三单向阀和所述第四单向阀的导通方向相同，且均沿所述液泵的进口至出口方向。

3.根据权利要求1或2所述的冷站单元，其特征在于，所述压缩机、所述冷凝器、所述液泵依次串接。

4.根据权利要求1或2所述的冷站单元，其特征在于，还包括设置于所述循环冷媒管路中的储液器。

5.一种集成冷站系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至4中任一项所述的冷站单元；

末端单元，所述末端单元包括依次串接于所述循环冷媒管路中的节流装置和蒸发器，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连通，所述节流装置的进口与所述液泵的出口连通。

6.根据权利要求5所述的集成冷站系统，其特征在于，所述集成冷站系统具有以下模式中的至少一种：

压缩机制冷模式，在所述压缩机制冷模式下，所述压缩机和所述第二旁通管路导通，所述第一旁通管路和所述液泵断开；

液泵热管制冷模式，在所述液泵热管制冷模式下，所述第一旁通管路和所述液泵导通，所述压缩机和所述第二旁通管路断开；

混合制冷模式，在所述混合制冷模式下，所述压缩机和所述液泵导通，所述第一旁通管路和所述第二旁通管路断开。

7.根据权利要求5或6所述的集成冷站系统，其特征在于，所述末端单元具有一个所述蒸发器或多个并联的所述蒸发器，所述节流装置的数量大于或等于所述蒸发器的数量，每个所述蒸发器与至少一个所述节流装置串联。

8.根据权利要求5或6所述的集成冷站系统，其特征在于，所述节流装置为膨胀阀。

9.一种集成冷站系统的控制方法，其特征在于，基于如权利要求5至8中任一项所述的集成冷站系统，所述控制方法为：根据室外温度控制所述集成冷站系统切换运行压缩机制冷模式、液泵热管制冷模式和混合制冷模式。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根据室外温度控制所述集成冷站系统切换运行压缩机制冷模式、液泵热管制冷模式和混合制冷模式包括：当所述室外温度T_out>T1时，控制所述集成冷站系统运行所述压缩机制冷模式；当所述室外温度为T2≤T_out≤T1时，控制所述集成冷站系统运行混合制冷模式；当所述室外温度T_out<T2时，控制所述集成冷站系统运行液泵热管制冷模式，其中，T2＜T1。

11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，包括以下制冷模式对应的控制方法中的至少一种：

1)在所述压缩机制冷模式下：

根据所述集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te控制所述集成冷站系统的压缩机的转速；

根据当前时刻的所述目标蒸发温度Te、室内温度T_in、室外温度T_out和所述集成冷站系统所需的总温差ΔT，结合公式ΔT＝(T_in-T_out)+(Tc-Te)计算出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将所述目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作；

根据所述集成冷站系统的各蒸发器的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各所述蒸发器的节流装置的开度；

根据所述蒸发器的内风机的前后压差控制所述内风机的转速；

2)在所述混合制冷模式下：

根据所述集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te控制所述集成冷站系统的压缩机的转速；

根据当前时刻的所述目标蒸发温度Te、室内温度T_in、室外温度T_out和所述集成冷站系统所需的总温差ΔT，结合公式ΔT＝(T_in-T_out)+(Tc-Te)计算出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将所述目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作；

将所述目标蒸发温度Te转换成蒸发压力Pe，根据所述冷凝压力Pc与所述蒸发压力Pe之间的目标差值控制所述液泵的转速；

根据所述集成冷站系统的各蒸发器的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各所述蒸发器的节流装置的开度；

根据所述蒸发器的内风机的前后压差控制所述内风机的转速；

3)在所述液泵热管制冷模式下：

将所述集成冷站系统当前时刻的目标蒸发温度Te转换成蒸发压力Pe，根据所述蒸发压力Pe得出当前时刻的目标冷凝温度Tc，将当前时刻的目标冷凝温度Tc转换成冷凝压力Pc，根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作；

根据冷凝压力Pc与蒸发压力Pe之间的目标差值控制所述集成冷站系统的液泵的转速；

根据所述集成冷站系统的各蒸发器的负荷率、出风温度和吸气过热度控制对应各所述蒸发器的节流装置的开度；

根据所述蒸发器的内风机的前后压差控制所述内风机的转速。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，当所述冷凝器为风冷凝器时，所述根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作包括：根据所述冷凝压力Pc控制所述风冷凝器的外风机的转速；

当所述冷凝器为水冷凝器或蒸发冷却器时，所述根据所述冷凝压力Pc控制所述集成冷站系统的冷凝器工作包括：根据所述冷凝压力Pc控制所述冷凝器的外风机或冷却水泵的转速。

13.一种集成冷站系统的控制系统，其特征在于，包括温度检测模块和控制器，所述温度检测模块与所述控制器相连，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于执行所述程序，实现如权利要求9至12中任一项所述的控制方法。

14.一种存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求9至12中任一项所述的控制方法。

Images