CN114440483A - 一种空调系统及其运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空调系统，包括：第一回路，所述第一回路包括第一冷凝器、第一蒸发器、压缩机以及第一膨胀装置；第二回路，所述第二回路包括第二冷凝器、第二蒸发器以及泵；设置在所述第一回路和所述第二回路之间和/或之中的多个阀门装置；动态分配控制装置，用于基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式、泵模式或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。本发明还涉及空调系统的运行控制方法。本发明在每种工作模式下，两个蒸发器和冷凝器都能得到充分利用，从而可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，提高实际运行工况下的机组能效。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备领域，更具体地说，涉及一种空调系统以及该空调系统的运行控制方法。
背景技术
常规空调系统通常利用自然冷节能，其大多采用双盘管双冷源的方式，在外部环境较低时采用自然冷源来直接换热。但是这种方案最大的弊端在于蒸发盘管不能同时运行，运行其中一种模式时有一半的蒸发盘管就是闲置状态，还额外增加了风阻，使得风机功率变大，影响了整机能效。
现有技术的一种高效冷却系统，包括了上游冷却级和下游冷却级，每个冷却级包括蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀装置。当冷却命令首先到达需要冷却的点时，控制器操作上游冷却回路提供冷量。当冷却命令增加到第二个点时，控制器附加地操作下游冷却回路以提供冷量。因此其两个冷却回路是完全独立的，在不同负荷季节时可以切换模式，利用外部自然冷源。但是对于换热器的利用不充分。
现有技术中的另一种具有直接膨胀冷却和泵送制冷剂节能冷却的冷却系统。该冷却系统具有泵送制冷剂节能冷却和直接膨胀冷却这两者。当外部空气温度足够低以使得泵送制冷剂节能可以提供足够的冷量来满足冷却需求时，仅泵送制冷剂节能冷却被用于提供冷量。当外部空气温度足够低以使得泵送制冷剂节能可以提供满足冷却需求所需的冷量的一部分而不是全部时，使泵送冷却剂节能以百分之百的容量运行并且使直接膨胀冷却以提供所需的任何补充冷却的容量运行。如果外部空气温度足够高以使得泵送制冷剂节能不能提供任何冷却，则仅直接膨胀冷却被用于提供冷量。该方案虽然利用了不同工作模式来提高过度季节和冬季能效，但是仍然没有完全的利用蒸发冷凝盘管。在单独一种模式运行时，总是有一个蒸发盘管和冷凝盘管被空置，增大了系统风阻，不利于整机能效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可以最大限度地利用冷凝器和蒸发器的空调系统以及该空调系统的运行控制方法，其可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，从而提高实际运行工况下机组能效。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种空调系统，包括：
第一回路，所述第一回路包括第一冷凝器、第一蒸发器、压缩机以及第一膨胀装置；
第二回路，所述第二回路包括第二冷凝器、第二蒸发器以及泵；
设置在所述第一回路和所述第二回路之间和/或之中的多个阀门装置；
动态分配控制装置，用于基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。
在本发明所述的空调系统中，所述第一回路进一步包括第一单向阀，所述第二回路进一步包括第二单向阀和第二膨胀装置，所述多个阀门装置包括第一阀门装置、第二阀门装置、第三阀门装置和第四阀门装置。
在本发明所述的空调系统中，所述第一冷凝器、所述第一单向阀、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器和所述压缩机依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器、所述泵、所述第二膨胀装置、所述第二蒸发器和所述第二单向阀依次首尾连接形成所述第二回路；所述第一阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述压缩机的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述第二单向阀的连接点；所述第二阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述第一单向阀的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述泵的连接点；所述第三阀门装置的第一端连接所述压缩机与所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述第二单向阀和所述第二蒸发器的连接点；所述第四阀门装置的第一端连接所述第一单向阀和所述第一膨胀装置的连接点、第二端连接所述泵和所述第一膨胀装置的连接点。
在本发明所述的空调系统中，所述压缩机模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第四阀门装置开启、所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置按照控制逻辑调整至设定开度；所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第四阀门装置开启、所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置维持100％的开度；所述协同模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第四阀门装置关闭、所述第一膨胀装置按照控制逻辑调整至设定开度、所述第二膨胀装置维持100％的开度。
在本发明所述的空调系统中，进一步包括第五阀门装置、第六阀门装置和第七阀门装置，所述第五阀门装置旁路所述第一膨胀装置，所述第六阀门装置旁路所述第二膨胀装置，所述第七阀门装置串联在所述压缩机和所述第一蒸发器之间。
在本发明所述的空调系统中，所述多个阀门装置包括第一阀门装置、第二阀门装置、第三阀门装置、第四阀门装置、第五阀门装置和第六阀门装置，所述第二回路包括第二膨胀装置；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器前后布置。
在本发明所述的空调系统中，所述第一冷凝器、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第五阀门装置和所述压缩机依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器、所述泵、所述第二膨胀装置、所述第二蒸发器依次首尾连接形成所述第二回路；所述第一阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述压缩机的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述第二蒸发器的连接点；所述第二阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述第一膨胀装置的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述泵的连接点；所述第三阀门装置的第一端连接所述第一膨胀装置和所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述泵和所述第二膨胀装置的连接点；所述第四阀门装置旁路所述第二膨胀装置；所述第六阀门装置的第一端连接所述第五阀门装置和所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述第二蒸发器的连接点。
在本发明所述的空调系统中，所述压缩机模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第五阀门装置、所述第六阀门装置、所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置开启，所述第三阀门装置和所述第四阀门装置关闭；所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置、所述第四阀门装置和所述第六阀门装置开启，所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置和所述第五阀门装置关闭；所述协同模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置、所述第六阀门装置和所述第二膨胀装置关闭，所述第一膨胀装置和所述第五阀门装置开启。
在本发明所述的空调系统中，所述多个阀门装置包括第一阀门装置、第二阀门装置、第三阀门装置、第四阀门装置和第五阀门装置；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器布置成V型。
在本发明所述的空调系统中，所述第一冷凝器、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第四阀门装置和所述压缩机依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器、所述泵、所述第二蒸发器依次首尾连接形成所述第二回路；所述第一阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述第一膨胀装置的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述泵的连接点；所述第二阀门装置旁路所述泵，所述第三阀门装置的第一端连接所述第一膨胀装置和所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述泵和所述第二蒸发器的连接点；所述第五阀门装置旁路所述压缩机和所述第四阀门装置。
在本发明所述的空调系统中，所述压缩机模式控制信号控制所述第二阀门装置、所述第四阀门装置和所述第一膨胀装置开启，所述第一阀门装置、所述第三阀门装置和所述第五阀门装置关闭；所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第三阀门装置和所述第五阀门装置开启，所述第二阀门装置、所述第四阀门装置和所述第一膨胀装置关闭；所述协同模式控制信号控制所述第四阀门装置和所述第一膨胀装置开启，所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第五阀门装置关闭。
在本发明所述的空调系统中，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器分别包括前后重叠布置的两个蒸发器。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种空调系统的运行控制方法，所述空调系统为前述任意一种的空调系统，所述空调系统的运行控制方法包括：
S1、分别获取室内温度和/或室外温度；
S2、基于所述室内温度和/或所述室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号；
S3、基于所述压缩机模式控制信号、所述泵模式控制信号或所述协同模式控制信号控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态；
S4、控制所述空调系统基于所述通断状态分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。
在本发明所述空调系统的运行控制方法中，在压缩机模式中，仅所述第一回路工作，在所述泵模式中，仅所述第二回路工作，在所述协同模式中，所述第一回路和第二回路同时独立工作。
在本发明所述空调系统的运行控制方法中，在所述步骤S2中，当室外温度较高或者室内外温差较小时，生成所述压缩机模式控制信号；当室外温度较底或者室内外温差较大时，生成所述泵模式控制信号；当室外温度过高时，生成所述协同模式控制信号。
实施本发明的空调系统以及该空调系统的运行控制方法，通过利用阀门装置和蒸发器、冷凝器的相互配合和管路设计，使得在每一种工作模式下，两个蒸发器、两个冷凝器都能得到充分利用，从而可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，从而提高实际运行工况下机组能效。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为根据本发明的第一优选实施例的空调系统的原理示意图；
图2为根据本发明的第二优选实施例的空调系统的结构示意图；
图3为根据本发明的第三优选实施例的空调系统的结构示意图；
图4为根据本发明的第四优选实施例的空调系统的结构示意图；
图5A-5C示出了图4所示的空调系统的泵模式、压缩机模式和协同模式的制冷剂流向示意图；
图6为根据本发明的第五优选实施例的空调系统的结构示意图；
图7A-7C示出了图6所示的空调系统的泵模式、压缩机模式和协同模式的制冷剂流向示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种空调系统，包括：第一回路，所述第一回路包括第一冷凝器、第一蒸发器、压缩机以及第一膨胀装置；第二回路，所述第二回路包括第二冷凝器、第二蒸发器以及泵；设置在所述第一回路和所述第二回路之间和/或之中的多个阀门装置；动态分配控制装置，用于基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。本发明通过利用阀门装置和蒸发器、冷凝器的相互配合和管路设计，使得在每一种工作模式下，两个蒸发器、两个冷凝器都能得到充分利用，从而可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，从而提高实际运行工况下机组能效。
图1为根据本发明的第一优选实施例的空调系统的原理示意图。如图1所示，所述空调系统包括：第一回路10、第二回路20、设置在所述第一回路10和所述第二回路20之间和/或之中的多个阀门装置40以及动态分配控制装置30。所述第一回路10可以包括冷凝器、蒸发器、压缩机以及膨胀装置。所述第二回路20包括冷凝器、蒸发器以及泵。所述动态分配控制装置30用于基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。在压缩机模式中，仅所述第一回路10工作，而在泵模式中，仅所述第二回路工作，而在协同模式中，所述第一回路10和所述第二回路20同时独立工作。
在本发明中，所述第一回路10可以包括一台或者多台并联的压缩机，这些压缩机可以是变频涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、甚至磁悬浮压缩机。所述第一回路10和所述第二回路20可以采用翅片管蒸发器、平行流微通道蒸发器、板式换热器或者是蒸发式壳管换热器。所述阀门装置包括电磁阀、截止阀、座阀等。所述膨胀装置优选为电子膨胀阀。
本发明通过利用阀门装置和蒸发器、冷凝器的相互配合和管路设计，使得在每一种工作模式下，两个蒸发器、两个冷凝器都能得到充分利用，从而可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，从而提高实际运行工况下机组能效。
图2为根据本发明的第二优选实施例的空调系统的结构示意图。如图2所示实施例中，所述空调系统同样包括：第一回路、第二回路、设置在所述第一回路和所述第二回路之间的多个阀门装置以及动态分配控制装置。
在本实施例中，所述第一回路优选包括第一冷凝器11、第一蒸发器13、压缩机14、第一膨胀装置EEV1以及第一单向阀12。所述第二回路包括第二冷凝器21、第二蒸发器23、泵22、第二单向阀24和第二膨胀装置EEV2。所述多个阀门装置包括第一阀门装置SV1、第二阀门装置SV2、第三阀门装置SV3和第四阀门装置SV4。如图2所示，所述第一冷凝器11、所述第一单向阀12、所述第一膨胀装置EEV1、所述第一蒸发器13和所述压缩机14依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器21、所述泵22、所述第二膨胀装置EEV2、所述第二蒸发器23和所述第二单向阀24依次首尾连接形成所述第二回路。进一步如图2所示，所述第一阀门装置SV1的第一端连接所述第一冷凝器11与所述压缩机14的连接点、第二端连接所述第二冷凝器21和所述第二单向阀24的连接点；所述第二阀门装置SV2的第一端连接所述第一冷凝器11与所述第一单向阀12的连接点、第二端连接所述第二冷凝器21和所述泵22的连接点；所述第三阀门装置SV3的第一端连接所述压缩机14与所述第一蒸发器13的连接点、第二端连接所述第二单向阀24和所述第二蒸发器23的连接点；所述第四阀门装置SV4的第一端连接所述第一单向阀12和所述第一膨胀装置EEV1的连接点、第二端连接所述泵22和所述第一膨胀装置EEV1的连接点。
在本实施例中，所述动态分配控制装置30可以基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。例如，在本实施例中，所述压缩机模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3和所述第四阀门装置SV4开启、所述第一膨胀装置EEV1、所述第二膨胀装置EEV2按照控制逻辑调整至设定开度。所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3和所述第四阀门装置SV4开启、所述第一膨胀装置EEV1、所述第二膨胀装置EEV2维持100％的开度。所述协同模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3和所述第四阀门装置SV4关闭、所述第一膨胀装置EEV1按照控制逻辑调整至设定开度、所述第二膨胀装置EEV2维持100％的开度。
这样，通过利用阀门装置和蒸发器、冷凝器的相互配合和管路设计，使得在每一种工作模式下，两个蒸发器、两个冷凝器都能得到充分利用，从而可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，从而提高实际运行工况下机组能效。
下面针对图2所示实施例，对本发明的原理进一步详细说明如下。为了最大程度的利用冷凝器和蒸发器，动态分配控制装置可以根据室外环境和室内负荷的变化，即根据室内温度和室外温度之间的温差，或者根据室内温度，或者根据室外温度，生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号，进而控制第一阀门装置SV1、第二阀门装置SV2、第三阀门装置SV3、第四阀门装置SV4、第一膨胀装置EEV1和第二膨胀装置EEV2的开启和关断，从而使得空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。
当室外环境温度较高或者室内外温差较小时，动态分配控制装置生成压缩机模式控制信号，空调系统工作在压缩机模式。即所述压缩机模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3和所述第四阀门装置SV4开启、所述第一膨胀装置EEV1、所述第二膨胀装置EEV2按照控制逻辑调整至设定开度，这样制冷剂通过压缩机14被压缩成高温高压气体后一部分进入第一冷凝器11，一部分经过第一电磁阀SV1进入第二冷凝器21，在第一冷凝器11和第二冷凝器21中冷凝放热成为高温高压液体，从第二冷凝器21出来的液体经过第二电磁阀SV2和从第一冷凝器11出来的液体汇合后经过第一单向阀12，一部分经过所述第一膨胀装置EEV1节流降压后进入第一蒸发器13，另一部分经过第四电磁阀SV4后，经过第二膨胀装置EEV2节流降压后进入第二蒸发器23，在第二蒸发器23中蒸发换热后的低温低压蒸汽，经过第三电磁阀SV3与在第一蒸发器13中蒸发换热后的低温低压蒸汽汇合后再回到压缩机14中再次压缩，完成一个蒸汽压缩循环。
当室外环境温度较低或者室内外温差较大时，动态分配控制装置生成泵模式控制信号，空调系统工作在泵模式。即所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3和所述第四阀门装置SV4开启、所述第一膨胀装置EEV1、所述第二膨胀装置EEV2维持100％的开度，这样制冷剂在泵22中增压后，一部分经过第四电磁阀SV4，再经过所述第一膨胀装置EEV1进入第一蒸发器13蒸发换热后再经过第三电磁阀SV3，从泵22出来的另外一部分制冷剂经过所述第二膨胀装置EEV2，进入第二蒸发器23蒸发换热后与从第一蒸发器13出来的制冷剂汇合后进入第二单向阀24，一部分再经过第一电磁阀SV1进入第一冷凝器11进行冷凝换热，另外一部分进入第二冷凝器21进行冷凝换热，从第一冷凝器11出来的液体经过第二电磁阀SV2后与从第二冷凝器21出来的制冷剂汇合后再次进入泵22进行增压循环，由此完成泵循环过程。
当室外处于过渡季节时，即室外温度过高时，单独运行泵模式无法满足制冷需求，此时需要压缩机和泵模式同时运行。这时，动态分配控制装置生成协同模式控制信号，空调系统工作在协同模式，即压缩机和泵独立运行。所述协同模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3和所述第四阀门装置SV4关闭、所述第一膨胀装置EEV1按照控制逻辑调整至设定开度、所述第二膨胀装置EEV2维持100％的开度。对于压缩机循环，制冷剂通过压缩机14被压缩成高温高压气体后进入第一冷凝器11，在第一冷凝器11中换热凝结成高温高压液体后经过第一单向阀12，再经过第一膨胀装置EEV1节流降压后进入第一蒸发器13进行蒸发换热，然后再回到压缩机14完成一个压缩机循环。同时，对于泵循环，制冷剂经过泵22增压后经过第二膨胀装置EEV2进入第二蒸发器23进行蒸发换热，再经过第二单向阀24后进入第二冷凝器21进行换热，从第二冷凝器21出来的制冷剂再次进去泵22增压，完成泵循环。
因此，第二回路和第一回路之间可以协调工作，通过动态分配控制装置分析处理各个阀门装置的工作状态，下发指令，使整个空调系统工作在不同模式下，进而通过利用阀门装置和蒸发器、冷凝器的相互配合和管路设计，使得在每一种工作模式下，两个蒸发器、两个冷凝器都能得到充分利用，从而可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，从而提高实际运行工况下机组能效。
如前所述，在本发明中，所述第一回路可以包括一台或者多台并联的压缩机，这些压缩机可以是变频涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、甚至磁悬浮压缩机。所述第一回路10和所述第二回路20可以采用翅片管蒸发器、平行流微通道蒸发器、板式换热器或者是蒸发式壳管换热器。所述阀门装置包括电磁阀、截止阀、座阀等。所述膨胀装置优选为电子膨胀阀。在本发明中，采用的制冷剂可以是R22、R410A、R407C、R134A、水等。
在本发明中，动态分配控制装置可以通过硬件、软件或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。进一步的，本发明的动态分配控制装置还可以通过计算机程序产品进行实施。在本发明中，室内温度和室外温度的比较过程，以及具体数值的选取，都可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置。基于本发明的教导和本领域的公知常识，本领域技术人员能够实现上述各个模式控制信号的生成过程。此外，各种类型的阀门的控制过程，也是本领域中的公知常识，在此也不再累述。
图3为根据本发明的第三优选实施例的空调系统的结构示意图。图3所示的实施例与图2所示的实施例类似，其区别在于，在图3所示实施例中，所述空调系统进一步包括第五阀门装置SV5、第六阀门装置SV6和第七阀门装置SV7。所述第五阀门装置SV5旁路所述第一膨胀装置EEV1，所述第六阀门装置SV6旁路所述第二膨胀装置EEV2，所述第七阀门装置SV7串联在所述压缩机14和所述第一蒸发器13之间。通过在第一膨胀装置EEV1和所述第二膨胀装置EEV2两端分别并联一个阀门装置，在运行泵模式时，将第一膨胀装置EEV1和所述第二膨胀装置EEV2旁通，制冷剂媒经过阀门装置进入第一蒸发器和第二蒸发器，这样可以降低膨胀装置带来的压损，进一步提高系统能效。另外，在压缩机14吸气侧增加阀门装置，是为了防止停机时制冷剂倒流积聚在吸气管，启动时压缩机14带液启动。由于液击是损坏压缩机(尤其是涡旋压缩机)的“头号杀手”，所以此方案能有效避免带液启动，提高系统的可靠性。
图4为根据本发明的第四优选实施例的空调系统的结构示意图。如图4所示实施例中，所述空调系统同样包括：第一回路、第二回路、设置在所述第一回路和所述第二回路之间的多个阀门装置以及动态分配控制装置。在本实施例中，所述第一回路优选包括第一冷凝器11、第一蒸发器13、压缩机14、第一膨胀装置EEV1以及所述第五阀门装置SV5。所述第二回路包括第二冷凝器21、第二蒸发器23、泵22和第二膨胀装置EEV2。所述多个阀门装置包括第一阀门装置SV1、第二阀门装置SV2、第三阀门装置SV3、第四阀门装置SV4、第五阀门装置SV5和第六阀门装置SV6。
如图4所示，所述第一冷凝器11、所述第一膨胀装置EEV1、所述第一蒸发器13、所述第五阀门装置SV5和所述压缩机14依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器21、所述泵22、所述第二膨胀装置EEV2、所述第二蒸发器23依次首尾连接形成所述第二回路。所述第一阀门装置SV1的第一端连接所述第一冷凝器11与所述压缩机14的连接点、第二端连接所述第二冷凝器21和所述第二蒸发器23的连接点；所述第二阀门装置SV2的第一端连接所述第一冷凝器11与所述第一膨胀装置EEV1的连接点、第二端连接所述第二冷凝器21和所述泵22的连接点；所述第三阀门装置SV3的第一端连接所述第一膨胀装置EEV1和所述第一蒸发器13的连接点、第二端连接所述泵22和所述第二膨胀装置EEV2的连接点。所述第四阀门装置SV4与所述第二膨胀装置EEV2并联以旁路所述第二膨胀装置EEV2。所述第六阀门装置SV6的第一端连接所述第五阀门装置SV5和所述第一蒸发器13的连接点、第二端连接所述第二冷凝器21和所述第二蒸发器23的连接点。所述第一蒸发器13和所述第二蒸发器23前后布置(Stage Coil)。这种前后布置的方式可以很好的利用机柜空间，同时前后布置得所述第一蒸发器13和所述第二蒸发器23可以提高第二蒸发器的回风温度，从而提高蒸发温度，节能模式的温度切换点也可以提高，从而提高了整机能效。
在本实施例中，同样地，动态分配控制装置，用于基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。
图5A-5C示出了图4所示的空调系统的泵模式、压缩机模式和协同模式的制冷剂流向示意图。在泵模式下，制冷剂的流向如图5A中的箭头所示。所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3、所述第四阀门装置SV4和所述第六阀门装置SV6开启，所述第一膨胀装置EEV1、所述第二膨胀装置EEV2和所述第五阀门装置SV5关闭，从而控制空调系统工作在泵模式。在压缩机模式下，制冷剂的流向如图5B中的箭头所示。所述压缩机模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第五阀门装置SV5、所述第六阀门装置SV6、所述第一膨胀装置EEV1、所述第二膨胀装置EEV2开启，所述第三阀门装置SV3和所述第四阀门装置SV4关闭，从而控制空调系统工作在压缩机模式。在协同模式下，制冷剂的流向如图5C中的箭头所示。所述协同模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3、所述第六阀门装置SV6和所述第二膨胀装置EEV2关闭，所述第一膨胀装置EEV1和所述第五阀门装置SV5开启，从而控制空调系统工作在协同模式。在各个模式下，各个部件的具体工作流程可以参照图2所示实施例的描述，在此就不再累述了。
图6为根据本发明的第五优选实施例的空调系统的结构示意图。如图6所示实施例中，所述空调系统同样包括：第一回路、第二回路、设置在所述第一回路和所述第二回路之间的多个阀门装置以及动态分配控制装置。在本实施例中，所述第一回路优选包括第一冷凝器11、第一蒸发器13和第三蒸发器15、压缩机14、第一膨胀装置EEV1以及所述第四阀门装置SV4。所述第二回路包括第二冷凝器21、第二蒸发器23和第四蒸发器25、泵22。所述多个阀门装置包括第一阀门装置SV1、第二阀门装置SV2、第三阀门装置SV3、第四阀门装置SV4和第五阀门装置SV5。
如图6所示，第一蒸发器13和第二蒸发器23前后布置，第三蒸发器15和第四蒸发器25前后布置，这样第一蒸发器13和第二蒸发器23前后重叠成一个重叠整体，而第三蒸发器15和第四蒸发器25前后重叠成一个重叠整体，然后两个重叠整体呈V形布置。这样的设置方式，可以更好的利用机柜空间，同时前后布置得所述第一蒸发器13和第三蒸发器15以及第二蒸发器23和第四蒸发器25可以提高第二蒸发器和第四蒸发器25的回风温度，从而提高蒸发温度，节能模式的温度切换点也可以提高，从而提高了整机能效。当然，在本发明的简化实施例中，也可以只设置第一蒸发器13和第二蒸发器23。
所述第一冷凝器11、所述第一膨胀装置EEV1、并联的所述第一蒸发器13和第三蒸发器15(或者单独的第一蒸发器13)、所述第四阀门装置SV4和所述压缩机14依次首尾连接形成所述第一回路。所述第二冷凝器21、所述泵22、所述第二蒸发器23和第四蒸发器25(或单独的第二蒸发器23)依次首尾连接形成所述第二回路。所述第一阀门装置SV1的第一端连接所述第一冷凝器11与所述第一膨胀装置EEV1的连接点、第二端连接所述第二冷凝器21和所述泵22的连接点。所述第二阀门装置与所述泵并联以SV2旁路所述泵22。所述第三阀门装置SV3的第一端连接所述第一膨胀装置EEV1和所述第一蒸发器13的连接点、第二端连接所述泵22和所述第二蒸发器23的连接点；所述第五阀门装置SV5与所述压缩机14和所述第四阀门装置SV4并联以旁路后者。
在本实施例中，同样地，动态分配控制装置，用于基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。
图7A-7C示出了图6所示的空调系统的泵模式、压缩机模式和协同模式的制冷剂流向示意图。在泵模式下，制冷剂的流向如图7A中的箭头所示。所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置SV1、所述第三阀门装置SV3和所述第五阀门装置SV5开启，所述第二阀门装置SV2、所述第四阀门装置SV4和所述第一膨胀装置EEV1关闭，从而控制空调系统工作在泵模式。在压缩机模式下，制冷剂的流向如图7B中的箭头所示。所述压缩机模式控制信号控制所述第二阀门装置SV2、所述第四阀门装置SV4和所述第一膨胀装置EEV1开启，所述第一阀门装置SV1、所述第三阀门装置SV3和所述第五阀门装置SV5关闭，从而控制所述空调系统工作在压缩机模式。在协同模式下，制冷剂的流向如图7C中的箭头所示。所述协同模式控制信号控制所述第四阀门装置SV4和所述第一膨胀装置EEV1开启，所述第一阀门装置SV1、所述第二阀门装置SV2、所述第三阀门装置SV3和所述第五阀门装置SV5关闭，从而控制空调系统工作在协同模式。在各个模式下，各个部件的具体工作流程可以参照图2所示实施例的描述，在此就不再累述了。
本发明还涉及一种空调系统的运行控制方法，所述空调系统为前述任意一种的空调系统，所述运行控制方法包括以下步骤。在步骤S1中，分别获取室内温度和/或室外温度。在此可以采用任何温度传感器进行室内和室外温度采集。在步骤S2中，基于所述室内温度和/或所述室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号。在此，例如当室外温度较高或者室内外温差较小时，生成所述压缩机模式控制信号；当室外温度较底或者室内外温差较大时，生成所述泵模式控制信号；当室外温度过高时，生成所述协同模式控制信号。本领域技术人员可以根据实际需要设计温差数据以及室内温度和室外温度的上限值和下限值。在步骤S3中，基于所述压缩机模式控制信号、所述泵模式控制信号或所述协同模式控制信号控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态。在步骤S4中，控制所述空调系统基于所述通断状态分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。在本发明的优选实施例中，在压缩机模式中，仅所述第一回路工作，在所述泵模式中，仅所述第二回路工作，在所述协同模式中，所述第一回路和第二回路同时独立工作。在此，具体的控制过程可以参见图1-7C中所示实施例。
实施本发明的空调系统的运行控制方法，通过利用阀门装置和蒸发器、冷凝器的相互配合和管路设计，使得在每一种工作模式下，两个蒸发器、两个冷凝器都能得到充分利用，从而可以最大限度地提升蒸发压力，降低冷凝压力，从而提高实际运行工况下机组能效。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种空调系统，其特征在于，包括：
第一回路，所述第一回路包括第一冷凝器、第一蒸发器、压缩机以及第一膨胀装置；
第二回路，所述第二回路包括第二冷凝器、第二蒸发器以及泵；
设置在所述第一回路和所述第二回路之间和/或之中的多个阀门装置；
动态分配控制装置，用于基于室内温度和/或室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号以控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态，从而控制所述空调系统分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一回路进一步包括第一单向阀，所述第二回路进一步包括第二单向阀和第二膨胀装置，所述多个阀门装置包括第一阀门装置、第二阀门装置、第三阀门装置和第四阀门装置。
3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述第一冷凝器、所述第一单向阀、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器和所述压缩机依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器、所述泵、所述第二膨胀装置、所述第二蒸发器和所述第二单向阀依次首尾连接形成所述第二回路；所述第一阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述压缩机的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述第二单向阀的连接点；所述第二阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述第一单向阀的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述泵的连接点；所述第三阀门装置的第一端连接所述压缩机与所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述第二单向阀和所述第二蒸发器的连接点；所述第四阀门装置的第一端连接所述第一单向阀和所述第一膨胀装置的连接点、第二端连接所述泵和所述第一膨胀装置的连接点。
4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第四阀门装置开启、所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置按照控制逻辑调整至设定开度；所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第四阀门装置开启、所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置维持100％的开度；所述协同模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第四阀门装置关闭、所述第一膨胀装置按照控制逻辑调整至设定开度、所述第二膨胀装置维持100％的开度。
5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，进一步包括第五阀门装置、第六阀门装置和第七阀门装置，所述第五阀门装置旁路所述第一膨胀装置，所述第六阀门装置旁路所述第二膨胀装置，所述第七阀门装置串联在所述压缩机和所述第一蒸发器之间。
6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述多个阀门装置包括第一阀门装置、第二阀门装置、第三阀门装置、第四阀门装置、第五阀门装置和第六阀门装置，所述第二回路包括第二膨胀装置；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器前后布置。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述第一冷凝器、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第五阀门装置和所述压缩机依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器、所述泵、所述第二膨胀装置、所述第二蒸发器依次首尾连接形成所述第二回路；所述第一阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述压缩机的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述第二蒸发器的连接点；所述第二阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述第一膨胀装置的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述泵的连接点；所述第三阀门装置的第一端连接所述第一膨胀装置和所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述泵和所述第二膨胀装置的连接点；所述第四阀门装置旁路所述第二膨胀装置；所述第六阀门装置的第一端连接所述第五阀门装置和所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述第二蒸发器的连接点。
8.根据权利要求7所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第五阀门装置、所述第六阀门装置、所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置开启，所述第三阀门装置和所述第四阀门装置关闭；所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置、所述第四阀门装置和所述第六阀门装置开启，所述第一膨胀装置、所述第二膨胀装置和所述第五阀门装置关闭；所述协同模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置、所述第六阀门装置和所述第二膨胀装置关闭，所述第一膨胀装置和所述第五阀门装置开启。
9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述多个阀门装置包括第一阀门装置、第二阀门装置、第三阀门装置、第四阀门装置和第五阀门装置；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器布置成V型。
10.根据权利要求9所述的空调系统，其特征在于，所述第一冷凝器、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第四阀门装置和所述压缩机依次首尾连接形成所述第一回路；所述第二冷凝器、所述泵、所述第二蒸发器依次首尾连接形成所述第二回路；所述第一阀门装置的第一端连接所述第一冷凝器与所述第一膨胀装置的连接点、第二端连接所述第二冷凝器和所述泵的连接点；所述第二阀门装置旁路所述泵，所述第三阀门装置的第一端连接所述第一膨胀装置和所述第一蒸发器的连接点、第二端连接所述泵和所述第二蒸发器的连接点；所述第五阀门装置旁路所述压缩机和所述第四阀门装置。
11.根据权利要求10所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机模式控制信号控制所述第二阀门装置、所述第四阀门装置和所述第一膨胀装置开启，所述第一阀门装置、所述第三阀门装置和所述第五阀门装置关闭；所述泵模式控制信号控制所述第一阀门装置、所述第三阀门装置和所述第五阀门装置开启，所述第二阀门装置、所述第四阀门装置和所述第一膨胀装置关闭；所述协同模式控制信号控制所述第四阀门装置和所述第一膨胀装置开启，所述第一阀门装置、所述第二阀门装置、所述第三阀门装置和所述第五阀门装置关闭。
12.根据权利要求11所述的空调系统，其特征在于，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器分别包括前后重叠布置的两个蒸发器。
13.一种空调系统的运行控制方法，所述空调系统为根据权利要求1-12中任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统的运行控制方法包括：
S1、分别获取室内温度和/或室外温度；
S2、基于所述室内温度和/或所述室外温度生成压缩机模式控制信号、泵模式控制信号或协同模式控制信号；
S3、基于所述压缩机模式控制信号、所述泵模式控制信号或所述协同模式控制信号控制所述第一膨胀装置以及所述多个阀门装置的通断状态；
S4、控制所述空调系统基于所述通断状态分别工作在压缩机模式、泵模式或协同模式。
14.根据权利要求13所述的空调系统的运行控制方法，其特征在于，在压缩机模式中，仅所述第一回路工作，在所述泵模式中，仅所述第二回路工作，在所述协同模式中，所述第一回路和第二回路同时独立工作。
15.根据权利要求14所述的空调系统的运行控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，当室外温度较高或者室内外温差较小时，生成所述压缩机模式控制信号；当室外温度较底或者室内外温差较大时，生成所述泵模式控制信号；当室外温度过高时，生成所述协同模式控制信号。
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