CN115031426A - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调系统及其控制方法。空调系统包括主机装置、末端装置、连接管路和管路切换装置。管路切换装置设置于主机管路，管路切换装置选择性地处于第一工作状态或第二工作状态，管路切换装置处于第一工作状态时，冷凝器和蒸发器通过末端管路、连接管路和主机管路连接形成自然冷却循环回路，管路切换装置处于第二工作状态时，冷凝器、换热器和压缩机通过主机管路连接形成第一机械制冷循环回路，换热器和蒸发器通过主机管路、连接管路和末端管路连接形成第二机械制冷循环回路。这样便可在不同的温差情况下充分利用自然冷却循环回路、第一机械制冷循环回路和第二机械制冷循环回路，从而避免能源浪费，提高了能源转换效率，节省了成本。

Description

空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种空调系统及其控制方法。

背景技术

随着5G时代的来临、数据中心的飞速发展，行业内的节能要求也越来越高。更高能效的机房空调系统将是绿色数据中心建设的核心设备之一。但是，当室内温度和室外温度的温差较小时，传统的空调系统的自然冷却循环回路的效果较差，导致空调系统的能源转效率较低。

发明内容

本发明实施方式提出了一种空调系统，以改善上述至少一个问题。

本发明实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本发明实施方式提供一种空调系统，空调系统包括主机装置、末端装置、连接管路和管路切换装置。主机装置包括压缩机、冷凝器、换热器、主机管路，压缩机、冷凝器、换热器设置于主机管路。主机管路包括主机冷媒入口和主机冷媒出口。末端装置包括蒸发器和末端管路，蒸发器设置于末端管路，末端管路包括末端冷媒入口和末端冷媒出口。连接管路连接于主机管路和末端管路之间，并连通末端冷媒出口和主机冷媒入口，以及连通主机冷媒出口和末端冷媒入口。管路切换装置设置于主机管路，管路切换装置选择性地处于第一工作状态或第二工作状态。管路切换装置处于第一工作状态时，冷凝器和蒸发器通过末端管路、连接管路和主机管路连接形成自然冷却循环回路。管路切换装置处于第二工作状态时，冷凝器、换热器和压缩机通过主机管路连接形成第一机械制冷循环回路。换热器和蒸发器通过主机管路、连接管路和末端管路连接形成第二机械制冷循环回路。

在一些实施方式中，主机管路包括循环支路、连接干路和连接支路。压缩机、冷凝器、换热器设置于循环支路。冷凝器具有冷媒出液口和冷媒进气口，连接干路连接于冷媒出液口和冷媒进气口，连接干路包括主机冷媒入口和主机冷媒出口。换热器具有气态冷媒进口和液态冷媒出口，连接支路连接于气态冷媒进口、液态冷媒出口，并连接于连接干路。管路切换装置处于第一工作状态时，循环支路和连接支路阻断，连接干路配合连接管路和末端管路连通冷凝器和蒸发器。管路切换装置处于第二工作状态时，循环支路连通冷凝器、换热器和压缩机，同时连接支路和连接干路连通并配合连接管路和末端管路连通换热器和所述蒸发器。

在一些实施方式中，管路切换装置包括第一控制阀组件和第二控制阀组件，第一控制阀组件设置于循环支路和连接支路，并位于第一机械制冷循环回路和第二机械制冷循环回路路径上，用于控制第一机械制冷循环回路的连通或阻断以及第二机械制冷循环回路的连通或阻断。第二控制阀组件设置于连接干路，并位于自然冷却循环回路上，用于控制自然冷却循环回路的连通或阻断，且自然冷却循环回路阻断时，第二机械制冷循环回路通过第一控制阀组件连通。

在一些实施方式中，空调系统还包括储液器和液压泵，储液器和液压泵设置于主机管路，并位于第二机械制冷循环回路路径上。主机管路中的冷媒从冷凝器流出后，经由液压泵泵送至储液器，再由储液器流入主机管路。

在一些实施方式中，主机管路还包括防护管路，防护管路连接于连接干路。空调系统还包括防护控制阀，防护控制阀选择性地连通或阻断防护管路，连通的防护管路和连接干路连通，并和连接管路和末端管路形成防护回路。

在一些实施方式中，主机管路还包括抽液支路，主机装置还包括抽液装置和储液装置，抽液装置设置于抽液支路，储液装置设置于循环支路，循环支路中的冷媒可选择性地经由抽液装置流入储液装置，并回流至循环支路或连接干路。

在一些实施方式中，连接管路包括导液管路和导气管路，导液管路连接于主机冷媒出口和末端冷媒入口，导气管路连接于主机冷媒入口和末端冷媒出口。

在一些实施方式中，主机装置的数量为多个，多个主机装置的多个主机冷媒出口通过导液管路连通，并连接于末端装置的末端冷媒入口。多个主机装置的多个主机冷媒入口通过导气管路连通并连接于末端装置的末端冷媒出口。

第二方面，本发明实施方式还提供一种空调系统的控制方法，应用于如上述的空调系统。控制方法包括：

获取室外环境温度；

若室外环境温度大于温度阈值时，控制管路切换装置处于第一工作状态；

若室外环境温度小于或等于温度阈值时，控制管路切换装置处于第二工作状态。

在一些实施方式中，空调系统还包括抽液装置，抽液装置设置于主机管路。控制方法还包括：

在管路切换装置从第一工作状态切换至第二工作状态，或者在管路切换装置从第二工作状态切换至第一工作状态之前，获取冷凝压力；

若冷凝压力大于压力阈值时，控制抽液装置抽取冷媒，直到冷凝压力小于或等于压力阈值。

本发明实施方式提供的空调系统及其控制方法，空调系统包括主机装置、末端装置、连接管路和管路切换装置，主机装置包括压缩机、冷凝器、换热器、主机管路，压缩机、冷凝器、换热器设置于主机管路。主机管路包括主机冷媒入口和主机冷媒出口，末端装置包括蒸发器和末端管路，蒸发器设置于末端管路，末端管路包括末端冷媒入口和末端冷媒出口，连接管路连接于主机管路和末端管路之间，并连通末端冷媒出口和主机冷媒入口，以及连通主机冷媒出口和末端冷媒入口，管路切换装置设置于主机管路，管路切换装置选择性地处于第一工作状态或第二工作状态。管路切换装置处于第一工作状态时，冷凝器和蒸发器通过末端管路、连接管路和主机管路连接形成自然冷却循环回路，管路切换装置处于第二工作状态时，冷凝器、换热器和压缩机通过主机管路连接形成第一机械制冷循环回路，换热器和蒸发器通过主机管路、连接管路和末端管路连接形成第二机械制冷循环回路。如此，在室内温度大于室外温度时，管路切换装置可以处于第一工作状态，使得空调系统形成自然冷却循环回路，在室内温度小于或等于室外温度时，管路切换装置可以处于第二工作状态，使得空调系统形成第一机械制冷循环回路和第二机械制冷循环回路，这样便可在不同的温差情况下充分利用自然冷却循环回路、第一机械制冷循环回路和第二机械制冷循环回路，使得自然冷却循环回路与第一机械制冷循环回路和第二机械制冷循环回路不需要同时运行，从而避免能源浪费，提高了能源转换效率，节省了成本。此外，自然冷却循环回路和第一机械制冷循环回路共用一个冷凝器，减少了冷凝器的数量，从而提高了冷凝器的能效，进而提高了空调系统的能效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明第一实施方式提供的空调系统的结构示意图。

图2示出了本发明第二实施方式提供的空调系统的结构示意图。

图3示出了本发明第三实施方式提供的空调系统的结构示意图。

图4示出了本发明第四实施方式提供的空调系统的结构示意图。

图5示出了图1的主机装置的结构示意图。

图6出了本发明实施方式提供的自然冷却循环回路的结构示意图。

图7出了本发明实施方式提供的第一机械制冷循环回路和第二机械制冷循环回路的结构示意图。

图8示出了本发明第五实施方式提供的空调系统的结构示意图。

图9示出了本发明实施方式提供的空调系统的控制方法的逻辑图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域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方式，都属于本发明保护的范围。

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提出一种空调系统，空调系统可应用于数据中心的机房，对机柜设备进行冷却。在以下实施例中，主要以空调系统应用于数据中心的机房为例进行说明介绍，其他需要空调系统的情况可参考实施。

请参阅图1，空调系统10包括主机装置100、末端装置200、连接管路300，主机装置100一般安装于室外，用于为末端装置200提供冷源，末端装置200一般安装于机房，对机柜设备进行冷却。连接管路300连接于主机装置100和末端装置200之间，使得冷媒可在主机装置100和末端装置200之间循环流通，从而使得空调系统10完成制冷功能。

主机装置100包括压缩机110、冷凝器120、换热器170和主机管路130，压缩机110、冷凝器120和换热器170设置于主机管路130，换热器170例如可以是管壳式换热器170或者板式换热器170，压缩机110例如可以选择变容量压缩机110或者定容量压缩机110，主机管路130设有主机冷媒入口101和主机冷媒出口102，主机装置100通过主机冷媒入口101和主机冷媒出口102与连接管路300连接，从而与末端装置200连接。当然，主机装置100还包括散热风机140，散热风机140可驱动气流向冷凝器120，从而给冷凝器120散热，散热风机140可以是离心风机、轴流风机或者贯流风机中的一种。主机装置100可以将来自于机房的冷媒管路的高温高压的气态冷媒冷却成过冷的液态冷媒。

末端装置200包括蒸发器210和末端管路220，蒸发器210例如可以是铜管翅片式蒸发器210，蒸发器210设置于末端管路220。末端管路220包括末端冷媒入口201和末端冷媒出口202，末端装置200通过末端冷媒入口201和末端冷媒出口202与连接管路300连接，从而与主机装置100连接。当然，末端装置200还包括蒸发风机230，蒸发风机230可驱动气流向蒸发器210，在蒸发风机230的强制对流作用下，机房的热量被交换到蒸发器210的表面，液态的低温低压冷媒吸收蒸发器210表面的热量并在蒸发器210中完成相变，在这个过程中，机房的热量被冷媒带走，使得机房降温。蒸发风机230可以是离心风机、轴流风机或者贯流风机中的一种。末端装置200可以吸收来自机房内部的热量，并将末端管路220中过冷的液态冷媒蒸发成过热的气态冷媒。

连接管路300包括导液管路310和导气管路320，导液管路310连接于主机冷媒出口102和末端冷媒入口201，导气管路320连接于主机冷媒入口101和末端冷媒出口202，从而使得末端装置200通过连接管路300与主机装置100连接。连接管路300左右主机装置100和末端装置200的运输桥梁，向主机装置100和末端装置200相互传输冷媒。连接管路300可以作为运输冷媒的桥梁，向主机装置100和末端装置200互相传输冷媒。连接管路300的长度应该与主机装置100和末端装置200的距离相适配。

在本实施例中，如图2所示，主机装置100的数量可以为多个，多个主机装置100的多个主机冷媒出口102通过导液管路310连通，并连接于末端装置200的末端冷媒入口201，多个主机装置100的多个主机冷媒入口101通过导气管路320连通，并连接于末端装置200的末端冷媒出口202。或者，如图3所示，末端装置200的数量可以为多个，多个末端装置200的多个末端冷媒入口201通过导液管路310连通，并连接于主机装置100的主机冷媒出口102，多个末端装置200的多个末端冷媒出口202通过导气管路320连通，并连接于主机装置100的主机冷媒入口101。亦或者，如图4所示，主机装置100的数量和末端装置200的数量均可以为多个，多个主机装置100的多个主机冷媒出口102通过导液管路310连通，多个末端装置200的多个末端冷媒入口201通过导液管路310连通，多个主机冷媒出口102通过导液管路310与多个末端冷媒入口201连通，多个主机装置100的多个主机冷媒入口101通过导气管路320连通，多个末端装置200的多个末端冷媒出口202通过导气管路320连通，多个主机冷媒入口101通过导气管路320与多个末端冷媒出口202连通。如此，根据实际需求有效控制主机装置100和末端装置200的数量运行，进而降低了空调系统10的冗余率和增大了空调系统10的使用范围。此外多个主机装置100与多个末端装置200灵活联网运行，使得空调系统10的性能得到保障，提高了空调系统10的可靠性，为机房提供稳定的冷量供应。此外，主机装置100和末端装置200可呈模块化设置，便于空调系统10的安装和使用，扩大了空调系统10的使用范围，提高了空调系统10的实用性和便捷性。

请一并参阅图5、图6和图7，空调系统10还包括管路切换装置400，管路切换装置400设置于主机管路130，管路切换装置400具有第一工作状态和第二工作状态。当管路切换装置400处于第一工作状态时，冷凝器120和蒸发器210通过末端管路220、连接管路300和主机管路130连接形成自然冷却循环回路401。当管路切换装置400处于第二工作状态时，冷凝器120、换热器170和压缩机110通过主机管路130连接形成第一机械制冷循环回路402，换热器170和蒸发器210通过主机管路130、连接管路300和末端管路220连接形成第二机械制冷循环回路403。如此，在室内温度大于室外温度时，管路切换装置400可以处于第一工作状态，使得空调系统10形成自然冷却循环回路401，在室内温度小于或等于室外温度时，管路切换装置400可以处于第二工作状态，使得空调系统10形成第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403的双侧循环回路，这样便可在不同的温差情况下充分利用自然冷却循环回路401、第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403，从而避免能源浪费，提高了能源转换效率，节省了成本。例如，在冬季时，由于机房的温度与室外温度相差较大，空调系统10可以运行自然冷却循环回路401，在其他温差较小的季节，空调系统10可以运行第一机械制冷循环回路402和第二制冷循环回路，以充分利用能源和避免能源浪费。

此外，管路切换装置400选择性的处于第一工作状态和第二工作状态，并基于自然冷却循环回路401与第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403的管路设计和冷凝器120、蒸发器210以及压缩机110的布局设置，自然冷却循环回路401与第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403不能同时运行，使得空调系统10可根据室内温度和室外温度选择能源转换效率较高的循环回路运行，从而节省了能源，提高了能效。并且，管路切换装置400处于第二工作状态时，第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷回路通过换热器170双循环运行，从而使得第一制冷循环回路为第二机械制冷循环回路403提供冷源。此外，自然冷却循环回路401和第一机械制冷循环回路402共用一个冷凝器120，使得空调系统10减少了冷凝器120的数量，从而提高了冷凝器120的能效，进而提高了空调系统10的能效。由于空调系统10设置有管路切换装置400，使得回路可以有效利用冷凝器120，让回路中可以使用面积较小的冷凝器120，节省了成本。

管路切换装置400处于第一工作状态时，空调系统10的冷媒运行于自然冷却循环回路401。具体地，主机管路130包括循环支路131、连接干路132和连接支路133，压缩机110、冷凝器120、换热器170设置于循环支路131。冷凝器120具有冷媒出液口121和冷媒进气口122，连接干路132连接于冷媒出液口121和冷媒进气口122，连接干路132包括主机冷媒入口101和主机冷媒出口102，换热器170具有气态冷媒进口174和液态冷媒出口173，连接支路133连接于气态冷媒进口174、液态冷媒出口173，并连接于连接干路132。管路切换装置400处于所第一工作状态，使得循环支路131和连接支路133被阻断，从而让连接干路132配合连接管路300和末端管路220连通冷凝器120和蒸发器210，进而使得空调系统10的冷媒运行于自然冷却循环回路401。

进一步的，对于自然冷却循环回路401的结构，如图6所示，连接干路132包括第一连接子支路133a和第二连接子支路133b，第一连接子支路133a连接于冷媒出液口121和连接支路133，第一连接子支路133a包括主机冷媒出口102，第一连接子支路133a通过主机冷媒出口102与导液管路310连接。第二连接子支路133b连接于冷媒进气口122和连接支路133，第二连接子支路133b包括主机冷媒入口101，第二连接子支路133b通过主机冷媒入口101与导气管路320连接。末端管路220包括第一末端子管路221和第二末端子管路222，第一末端子管路221具有末端冷媒入口201，第二末端子管路222具有末端冷媒出口202，蒸发器210具有冷媒进液口211和冷媒出气口212，第一末端子管路221连接于冷媒进液口211和导液管路310，第一末端子管路221通过末端冷媒入口201与导液管路310连接，第二末端子管路222连接于冷媒出气口212和导气管路320，第二末端子管路222通过末端冷媒出口202连接于导气管路320。如此，冷凝器120的冷媒出液口121依次通过第一连接子干路132a、导液管路310和第一末端子管路221连接于蒸发器210的冷媒进液口211，蒸发器210的冷媒出气口212依次通过第二末端子管路222、导气管路320和第二连接子干路132b连接于冷凝器120的冷媒进气口122，从而形成自然冷却循环回路401。空调系统10运行自然冷却循环回路401时，冷媒可以自冷凝器120依次经过第一连接子干路132a、导流管路和第一末端子管路221流向蒸发器210，然后自蒸发器210依次经过第二末端子管路222、导气管路320和第二连接子干路132b流向冷凝器120。

管路切换装置400处于第二工作状态，空调系统10的冷媒运行于第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403，并在换热器170进行热量交换。具体地，管路切换装置400处于所第二工作状态，循环支路131连通冷凝器120、换热器170和压缩机110，同时也使得连接管路300和连接干路132连通并配合连接管路300和末端管路220连通换热器170和蒸发器210，进而使得空调系统10的冷媒可以运行于第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403。

进一步的，对于第一机械制冷循环回路402的结构，如图7所示，循环支路131包括第一循环子支路131a和第二循环子支路131b。换热器170还具有液冷媒进口和气态冷媒出口172。第一循环子支路131a连接于冷媒出液口121和液态冷媒进口171，第二循环子支路131b连接于冷媒进气口122和气态冷媒出口172，压缩机110设置于第二循环子支路131b。如此，冷凝器120的冷媒出液口121通过第一循环子支路131a与换热器170的液态冷媒进口171连接，换热器170的气态冷媒出口172通过第二循环子支路131b与冷凝器120的冷媒进气口122连接，并且压缩机110设置于第二循环子支路131b，从而形成第一机械制冷循环回路402。在本实施例中，为了进一步简化管路的连接，第一连接子干路132a通过第一循环子支路131a与冷媒出液口121连接。空调系统10运行第一机械制冷回路时，冷媒可以自冷凝器120经第一循环子支路131a流向换热器170，然后自换热器170经第二循环子支路131b流向冷凝器120。

对于第二机械制冷循环回路403的结构，如图7所示，连接支路133包括第一连接子支路133a和第二连接子支路133b，第一连接子支路133a连接于液态冷媒出口173和第一连接子干路132a，第二连接子支路133b连接于气态冷媒进口174和第二连接子干路132a。如此，换热器170的液态冷媒出口173依次通过第一连接子支路133a、第一连接子干路132a、导液管路310和第一末端子管路221连接于蒸发器210的冷媒进液口211，蒸发器210的冷媒出气口212依次通过第二末端子管路222、导气管路320、第二连接子干路132b和第二连接子支路133b连接于换热器170的气态冷媒进口174，从而形成第二机械制冷循环回路403。空调系统10运行第二机械制冷循环回路403时，冷媒自换热器170依次经第一连接子支路133a、第一连接子干路132a、导液管路310和第一末端子管路221流向蒸发器210，然后自蒸发器210依次经第二末端子管路222、导气管路320、第一连接子干路132a和第一连接子支路133a流向换热器170。

请继续参阅图5，管路切换装置400可以包括第一控制阀组件410和第二控制阀组件420。第一控制阀组件410设置于循环支路131和连接支路133，并位于第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403路径上，用于控制第一机械制冷循环回路402的连通或阻断以及第二机械制冷循环回路403的连通与阻断。具体地，第一控制阀组件410包括第一控制阀411和第二控制阀412，第一控制阀411设置于第一循环子支路131a，可用于控制第一循环子支路131a的连通和阻断。第二控制阀412设置于第二连接子支路133b，可用于控制第二机械制冷循环回路402的连通和阻断。

第二控制阀组件420设置于连接干路132，并位于自然冷却循环回路401上，用于控制自然冷却循环回路401的连通或阻断。具体地，第二控制阀组件420包括第三控制阀421和第四控制阀422，第三控制阀421设置于第一连接子干路132a，可用于控制自然冷却循环回路401的连通和阻断。第四控制阀422设置于第二连接子干路132b，可用于控制自然冷却循环回路401的连通和阻断。当然，上述所说的第一控制阀411、第二控制阀412、第三控制阀421和第四控制阀422可以是电磁阀，从而通过自身的打开和关闭以控制冷媒管路的连通和阻断。

当管路切换装置400处于第一工作状态时，第一控制阀411阻断第一循环子支路131a，第二控制阀412阻断第二连接子支路133b，第三控制阀421连通第一连接子干路132a，第四控制阀422连通第二连接子干路132b，从而使得自然冷却循环回路401连通，同时也使得第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403阻断，进而让空调系统10的冷媒运行于自然冷却循环回路401。

当管路切换装置400处于第二工作状态时，第一控制阀411连通第一循环子支路131a，第二控制阀412连通第二连接子支路133b，第三控制阀421阻断第一连接子干路132a，第四控制阀422连通第二连接子干路132b，从而使得第一机械制冷循环回路402连通以及第二机械制冷循环回路403连通，同时也使得自然冷却循环回路401阻断，进而使得空调系统10的冷媒运行于第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403。

此外，自然冷却循环回路401阻断时，第二机械制冷循环回路403通过第一控制阀组件410连通。具体地，第一连接子支路133a的一端连接于换热器170的液态冷媒出口173，第二连接子支路133b的另一端连接于第一连接子干路132a的第三控制阀421至主机冷媒出口102之间的管路。第二连接子管路的一端连接于换热器170的气态冷媒进口174，第二连接子支路133b的另一端连接于第二连接子干路132b的第四控制阀422至主机冷媒入口101之间的管路。由此可知，第三控制阀421阻断第一连接子干路132a，以及第四控制阀422阻断第二连接子干路132b，并不会影响到第二机械制冷循环回路403的连通，第二机械制冷循环回路403可通过第二控制阀412连通。

请参阅图8，空调系统10还包括储液器510和液压泵520，储液器510例如可以是储液罐，液压泵520例如可以是变频泵或者根据系统匹配选择定频泵。储液器510和液压泵520设置于主机管路130，并位于第二机械制冷循环回路403路径上，储液器510例如可以是储液罐，主机管路130的冷媒从冷凝器120流出，然后经由液压泵520泵送至储液器510，再由储液器510流入主机管路130。例如，储液器510和液压泵520设置于第一连接子干路132a，并位于第二机械制冷循环回路403路径上。当管路切换装置400处于第一工作状态时，液压泵520为自然冷却循环回路401的冷媒流通提供动力。当管路切换装置400处于第二工作状态时，液压泵520为第二机械制冷循环回路403的冷媒流通提供动力。

为了对液压泵520形成保护，主机管路130还可以包括防护管路134，防护管路134连接于连接干路132，空调系统10还包括防护控制阀530，防护控制阀530例如可以是旁通电磁阀。防护控制阀530可以连通或者阻断防护管路134，连通的防护管路134和连接干路132连通，并且连接管路300和末端管路220形成防护回路。例如，防护管路134的一端连接于第一连接子干路132a的第三控制阀421到储液器510之间的管路，防护管路134的另一端连接于第二连接子干路132b的第四控制阀422到主机冷媒入口101之间的管路。当液压泵520开启时，防护控制阀530连通防护管路134，使得气态冷媒可以将第二连接子干路132b的气态冷媒导入储液器510，从而保证液压泵520的入口有冷媒供入，防止液压泵520损坏。

在一些实施方式中，沿竖直方向，储液器510和液压泵520可以设于冷凝器120或换热器170的下方，避免了大量冷媒聚集于冷凝器120或换热器170，在管路切换装置400的工作状态切换时，防止了冷凝器120过多的冷媒在自然冷却循环回路401和第一机械制冷循环回路402中互串，并且也使得冷媒不需再克服重力才流入至储液器510，从而减少了液压泵520为了克服冷媒的重力所做的功，进而节省了能源。

在第一工作状态切换至第二工作状态时，自然冷却循环回路401的冷媒可能会流失到第一机械制冷循环回路402中。在第二工作状态切换至第一工作状态时，第一机械制冷循环回路402的冷媒可能会流失到第二机械制冷循环回路403中。

鉴于此，在一些实施方式中，主机管路130还可以包括抽液支路135，主机装置100还包括抽液装置150和储液装置160，抽液装置150例如可以是抽液泵，储液装置160例如可以是储液灌，抽液装置150设置于抽液支路135，储液装置160设置于循环支路131，循环支路131中的冷媒经由抽液装置150流入储液装置160，并回流至循环支路131或连接干路132。具体地，抽液支路135可以连接于第一循环子支路131a的第一控制阀411到冷媒出液口121之间的管路，抽液支路135还可以连接于第一连接子干路132a的第三控制阀421到第一循环子支路131a之间的管路。当管路切换装置400从第一工作状态切换至第二工作状态时，抽液装置150将冷媒抽取到储液器510中，等到自然冷却循环回路401的冷媒的压力降低到压力阈值时，关闭第三控制阀421和第四控制阀422，打开第一控制阀411和第二控制阀412，使得第一机械制冷循环回路402连通和第二机械制冷循环回路403连通，从而避让了自然冷却循环回路401的冷媒流失到第一机械制冷循环回路402。压力阈值可以根据空调系统10的运行情况进行设定。当管路切换装置400从第二工作状态切换至第一工作状态时，抽液装置150将第一机械制冷循环回路402的冷媒抽取到储液装置160中，等到第一机械制冷循环回路402的压力降低到压力阈值时，关闭第一控制阀411和第二控制阀412，打开第三控制阀421和第四控制阀422，使得自然冷媒循环回路401连通，从而避免了第一机械制冷循环回路402的冷媒流失到第二机械制冷循环回路403中，也避免了第一机械制冷循环回路402中压缩机110的润滑油流失到第二机械循环回路403中，保证了压缩机110能够正常运行。

在一些实施方式中，空调系统10还可以包括第一单向阀540、第二单向阀550和第三单向阀560，第一单向阀540和第二单向阀550可以是单向阀，第一单向阀540可以设置在第二循环子支路131b上的压缩机110排气侧，防止液态冷媒倒流回压缩机110。第二单向阀550可以设置在第二连接子干路132b上，防止压缩机110排气侧的冷媒流失到第二机械制冷循环回路403中。第三单向阀560设置于第一冷媒循环子管路上，防止冷凝器120的冷媒倒流。

在一些实施方式中，空调系统10还可以包括第一电子膨胀阀610和第二电子膨胀阀620，第一电子膨胀阀610和第二电子膨胀阀620可以是电子膨胀阀，第一电子膨胀阀610可以设置在第一循环子支路131a，第二电子膨胀阀620可以设置在第一末端子管路221，从而使得高压的冷媒绝热膨胀形成低温低压的冷媒。

在一些实施方式中，空调系统10还可以包括第一干燥过滤器710和第二干燥过滤器720，第一干燥过滤器710和第二干燥过滤器720可以是干燥过滤器，第一干燥过滤器710可以设置于第一循环子支路131a，并设置于第一电子膨胀阀610的入口侧，可防止第一电子膨胀阀610因杂质堵塞。第二干燥过滤器720可以设置于第一末端子管路221，并设置于第二电子膨胀阀620的入口侧，可防止第二电子膨胀阀620因杂质堵塞。

在一些实施方式中，空调系统10还可以包括气液分离器810，气液分离器810设置于第二循环子支路131b，并位于压缩机110的吸气侧，防止压缩机110吸气带液，避免造成压缩机110液机损坏。

在一些实施方式中，空调系统10还可以包括第一截止阀910和第二截止阀920，第一截止阀910和第二截止阀920可以是截止阀，第一截止阀910可以设置在第一末端子管路221，控制末端冷媒入口201的打开和关闭，第二截止阀920可以设置在第二末端子管路222，控制末端冷媒出口202的打开和关闭，从而保证末端管路220的冷媒压力的稳定。

请参阅图9，本发明提供一种空调系统10的控制方法，空调系统10得具体结构参照上述实施例。由于本空调系统10的控制方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本发明的空调系统10的控制方法可更加容易控制空调系统10，便于空调系统10在自然冷却循环回路401与第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403之间切换，简化了控制逻辑，避免出现故障和警告。

在一些实施方式中，空调系统10的控制方法包括：

获取室外环境温度；

若室外环境温度大于温度阈值时，控制管路切换装置400处于第一工作状态；

若室外环境温度小于或等于温度阈值时，控制管路切换装置400处于第二工作状态。

其中，获取室外环境温度，例如可以采用温度传感器采集。

空调系统10的控制方法是基于室外环境温度于温度阈值的比较结果。当室外环境温度大于温度阈值时，管路切换装置400切换至第一工作状态，当时室外环境温度小于或等于温度阈值时，管路切换装置400切换至第二工作状态。也就是说，管路切换装置400的工作状态可以基于室外环境温度进行切换，从而切换空调系统10的工作模式。

此外，温度阈值可以根据机柜设备的运行情况进行设定的温度值。数据中心的机房的温度过高，末端主机的制冷需求达到100％时，空调系统10运行。首先空调系统10先获取室外环境温度，当室外环境温度大于温度阈值，温度阈值为空调系统10的预设定温度值，然后控制管路切换装置400处于第一工作状态。例如，第一控制阀411阻断第一循环子支路131a，第二控制阀412阻断第二连接子支路133b，第三控制阀421连通第一连接子干路132a，第四控制阀422连通第二连接子干路132b，从而使得自然冷却循环回路401连通，同时也使得第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403阻断，进而让空调系统10的冷媒运行于自然冷却循环回路401。

当室外环境温度小于或等于预设定温度值时，控制管路切换装置400处于第二工作状态。例如，第一控制阀411连通第一循环子支路131a，第二控制阀412连通第二连接子支路133b，第三控制阀421阻断第一连接子干路132a，第四控制阀422连通第二连接子干路132b，从而使得第一机械制冷循环回路402连通以及第二机械制冷循环回路403连通，同时也使得自然冷却循环回路401阻断，进而使得空调系统10的冷媒运行于第一机械制冷循环回路402和第二机械制冷循环回路403。

在一些实施方式中，空调系统10还包括抽液装置150，抽液装置150设置于主机管路130，在管路切换装置400从第一工作状态切换至第二工作状态，或者在管路切换装置400从第二工作状态切换至第一工作状态之前，空调系统10的控制方法还包括：

获取冷凝压力；

若冷凝压力大于压力阈值时，控制抽液装置150抽取冷媒，直到冷凝压力小于或等于压力阈值。

其中，空调系统10获取冷凝压力，冷凝压力可以为空调系统10中冷媒管路的压力。

当管路切换装置400满足切换条件时，进一步通过获取的冷凝压力来控制抽液装置150工作。当冷凝压力大于压力阈值时，抽液装置150抽取冷媒管路的冷媒，当冷凝压力小于或等于压力阈值时，抽液装置150停止抽取冷媒，再进一步控制管路切换装置400切换到第一工作状态或第二工作状态。

此外，压力阈值可以根据空调系统10的运行情况进行设定的压力值。在管路切换装置400从第一工作状态切换至第二工作状态之前，空调系统10先获取冷凝压力，当冷凝压力大于压力阈值时，抽液装置150将冷媒抽取到储液器510中，等到自然冷却循环回路401的冷媒的压力降低到压力阈值时，关闭第三控制阀421和第四控制阀422，打开第一控制阀411和第二控制阀412，使得第一机械制冷循环回路402连通和第二机械制冷循环回路403连通，从而避让了自然冷却循环回路401的冷媒流失到第一机械制冷循环回路402。在管路切换装置400从第二工作状态切换至第一工作状态时，空调系统10先获取冷凝压力，当冷凝压力大于压力阈值时，抽液装置150将第一机械制冷循环回路402的冷媒抽取到储液装置160中，等到第一机械制冷循环回路402的压力降低到压力阈值时，关闭第一控制阀411和第二控制阀412，打开第三控制阀421和第四控制阀422，使得自然冷媒循环回路连通，从而避免了第一机械制冷循环回路402的冷媒流失到第二机械制冷循环回路403中，也避免了第一机械制冷循环回路402中压缩机110的润滑油流失到第二机械循环回路中，保证了压缩机110能够正常运行。

进一步的，在管路切换装置400从第一工作状态切换至第二工作状态之前，抽液装置150运行，当冷凝压力小于压力阈值时，抽液装置150关闭，管路切换装置400切换至第二工作状态。在管路切换装置400从第二工作状态切换至第一工作状态之前，抽液装置150运行，当冷凝压力小于压力阈值时，抽液装置150关闭，管路切换装置400切换至第一工作状态。

在本发明中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接，或传动连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本发明中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：

主机装置，所述主机装置包括压缩机、冷凝器、换热器和主机管路，所述压缩机、所述冷凝器、所述换热器设置于所述主机管路，所述主机管路包括主机冷媒入口和主机冷媒出口；

末端装置，所述末端装置包括蒸发器和末端管路，所述蒸发器设置于所述末端管路，所述末端管路包括末端冷媒入口和末端冷媒出口；

连接管路，所述连接管路连接于所述主机管路和所述末端管路之间，并连通所述末端冷媒出口和所述主机冷媒入口，以及连通所述主机冷媒出口和所述末端冷媒入口；以及

管路切换装置，所述管路切换装置设置于所述主机管路，所述管路切换装置选择性地处于第一工作状态或第二工作状态，所述管路切换装置处于第一工作状态时，所述冷凝器和所述蒸发器通过所述末端管路、所述连接管路和所述主机管路连接形成自然冷却循环回路，所述管路切换装置处于第二工作状态时，所述冷凝器、所述换热器和所述压缩机通过所述主机管路连接形成第一机械制冷循环回路，所述换热器和所述蒸发器通过所述主机管路、所述连接管路和所述末端管路连接形成第二机械制冷循环回路。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述主机管路包括循环支路、连接干路和连接支路，所述压缩机、所述冷凝器、所述换热器设置于所述循环支路，所述冷凝器具有冷媒出液口和冷媒进气口，所述连接干路连接于所述冷媒出液口和所述冷媒进气口，所述连接干路包括所述主机冷媒入口和所述主机冷媒出口，所述换热器具有气态冷媒进口和液态冷媒出口，所述连接支路连接于所述气态冷媒进口、所述液态冷媒出口，并连接于所述连接干路；所述管路切换装置处于所述第一工作状态时，所述循环支路和所述连接支路阻断，所述连接干路配合所述连接管路和所述末端管路连通所述冷凝器和所述蒸发器，所述管路切换装置处于所述第二工作状态时，所述循环支路连通所述冷凝器、所述换热器和所述压缩机，同时所述连接支路和所述连接干路连通并配合所述连接管路和所述末端管路连通所述换热器和所述蒸发器。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述管路切换装置包括第一控制阀组件和第二控制阀组件，所述第一控制阀组件设置于所述循环支路和所述连接支路，并位于第一机械制冷循环回路和所述第二机械制冷循环回路路径上，用于控制所述第一机械制冷循环回路的连通或阻断以及所述第二机械制冷循环回路的连通或阻断，所述第二控制阀组件设置于所述连接干路，并位于所述自然冷却循环回路上，用于控制所述自然冷却循环回路的连通或阻断，且所述自然冷却循环回路阻断时，所述第二机械制冷循环回路通过第一控制阀组件连通。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括储液器和液压泵，所述储液器和所述液压泵设置于所述主机管路，并位于所述第二机械制冷循环回路路径上，所述主机管路中的冷媒从所述冷凝器流出后，经由所述液压泵泵送至所述储液器，再由所述储液器流入所述主机管路。

5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述主机管路还包括防护管路，所述防护管路连接于所述连接干路，所述空调系统还包括防护控制阀，所述防护控制阀选择性的连通或阻断所述防护管路，连通的所述防护管路和所述连接干路连通，并和所述连接管路和所述末端管路形成防护回路。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述主机管路还包括抽液支路，所以主机装置还包括抽液装置和储液装置，所述抽液装置设置于所述抽液支路，所述储液装置设置于所述循环支路，所述循环支路中的冷媒可选择性地经由所述抽液装置流入所述储液装置，并回流至所述循环支路或连接干路。

7.根据权利要1求所述的空调系统，其特征在于，所述连接管路包括导液管路和导气管路，所述导液管路连接于所述主机冷媒出口和所述末端冷媒入口，所述导气管路连接于所述主机冷媒入口和所述末端冷媒出口。

8.根据权利要7求所述的空调系统，其特征在于，其特征在于，所述主机装置的数量为多个，多个所述主机装置的多个所述主机冷媒出口通过所述导液管路连通，并连接于所述末端装置的所述末端冷媒入口，多个所述主机装置的多个所述主机冷媒入口通过所述导气管路连通并连接于所述末端装置的所述末端冷媒出口。

9.一种空调系统的控制方法，应用于如权利要1所述的空调系统，其特征在于，所述控制方法包括：

获取室外环境温度；

若所述室外环境温度大于温度阈值时，控制所述管路切换装置处于所述第一工作状态；

若所述室外环境温度小于或等于所述温度阈值时，控制所述管路切换装置处于所述第二工作状态。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述空调系统还包括抽液装置，所述抽液装置设置于所述主机管路，所述控制方法还包括：

在所述管路切换装置从所述第一工作状态切换至所述第二工作状态，或者在所述管路切换装置从所述第二工作状态切换至所述第一工作状态之前，获取冷凝压力；

若所述冷凝压力大于压力阈值时，控制所述抽液装置抽取冷媒，直到所述冷凝压力小于或等于所述压力阈值。

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