CN115200252B - 一种氟泵压缩制冷系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氟泵压缩制冷系统及其控制方法，氟泵压缩制冷系统包括：压缩机、冷凝器、蒸发器、氟泵、换热器、节流阀A和节流阀B，压缩机、冷凝器和蒸发器以及节流阀A和/或节流阀B组成主循环系统；氟泵能与节流阀A连通；换热器一端能与压缩机的排气端连通，另一端能通过节流阀A连通至蒸发器，同时换热器另一端还能通过节流阀B连通至冷凝器，冷凝器的另一端能连通至压缩机的吸气端，蒸发器的另一端也能连通至压缩机的吸气端，蒸发器连通至压缩机的吸气端的管路上还设置有增压泵。根据本发明能实现一套系统可应用于多种工作场景，解决氟泵热管制冷系统、热回收系统、双蒸发温度制冷系统和常规制冷系统的融合设计问题。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种氟泵压缩制冷系统及其控制方法。
背景技术
随着通信行业的迅速发展，体积小但处理能力强的刀片式服务器、机架服务器等高功率密度通信设备的使用，使得数据中心单个机柜的发热量越来越大，有的机柜发热量已达到甚至超过20kW，传统的房间级机房精密空调因送风方式已难以均匀冷却此类机柜，对列间空调的需求越来越大，数据中心对空调设备的制冷量和节能性要求也越来越高。
列间空调一般自带压缩机和蒸发器，与室外机配套一一对应，也可以采用氟桶液泵驱动型式，采用统一的制冷剂低压液桶，独立的氟泵供液给列间空调室内机使用，这样众多的列间空调可以共用一台大型室外机。而低压氟桶存在气液分离和低温油液分层现象，其润滑油(压缩机的冷冻油)难于返回压缩机，典型的案例常见于冷库的氟泵供液制冷系统。
从节能角度来说，采用过渡季节和寒冷冬季的室外自然冷源对数据中心进行冷却，能大幅度降低空调设备的运行费用，常见的是采用氟泵热管系统。在冬季或者过渡季节，室外冷空气很适合作为天然冷源，此时启用氟泵热管模式，停止压缩机的运行利用氟泵驱动制冷剂实现热管制冷运行，热管系统把冬季或者过渡季节的室外自然冷源(冷空气)的冷量转移进入室内为数据中心降温，极大地降低了设备的运行费用。
分体式空调设备通常采用机械驱动的分离式热管，比如采用液泵或者气泵等氟泵驱动热管内的制冷剂流动。当热管与热泵共用系统时，通常采用节流元件与电磁阀并联设计的方式：热泵运行时关闭电磁阀，制冷剂通过节流元件节流降压运行；热管运行时，打开电磁阀，制冷剂主要通过低阻力的电磁阀，以免大阻力的节流元件消耗掉大部分的重力作用或者氟泵的扬程。
数据中心24小时持续释放的庞大的散热量，可以用于冬天采暖的热源，比如用热回收方式制取采暖热水，满足市政供暖或者数据中心的工作人员采暖的需求，这是一种高效率的能量回收方式，可以提升社会的节能水平。
多功能多用途的数据中心机房空调，首要任务是保证数据中心的恒温恒湿调控需求，其次才是附加功能的实现。如何整合多种制冷系统形成多功能制冷机组、以及如何解决运行可靠性和控制问题，实现更节能和更高效率运行，值得设计人员探索和研究开发。
由于现有技术中的氟泵热管制冷系统、热回收系统、双蒸发温度制冷系统和常规制冷系统无法实现有效的融合，导致无法在进行热回收时还能实现双蒸发温度制冷等技术问题，因此本发明研究设计出一种氟泵压缩制冷系统及其控制方法。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的氟泵热管制冷系统、热回收系统、双蒸发温度制冷系统和常规制冷系统无法实现有效的融合，导致无法在进行热回收时还能实现双蒸发温度制冷的缺陷，从而提供一种氟泵压缩制冷系统及其控制方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种氟泵压缩制冷系统，其包括：
压缩机、冷凝器、蒸发器、氟泵、换热器、节流阀A和节流阀B，所述压缩机、所述冷凝器和所述蒸发器以及所述节流阀A和/或所述节流阀B组成主循环系统；所述氟泵能与所述节流阀A连通；所述换热器的一端能与所述压缩机的排气端连通，所述换热器的另一端能通过所述节流阀A连通至所述蒸发器，同时所述换热器的另一端还能通过所述节流阀B连通至所述冷凝器，所述冷凝器的另一端能连通至所述压缩机的吸气端，所述蒸发器的另一端也能连通至所述压缩机的吸气端，并且在所述蒸发器连通至所述压缩机的吸气端的管路上还设置有增压泵。
在一些实施方式中，还包括四通阀和气液分离器，所述四通阀包括第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一端与所述换热器的入口端连通，所述第二端与所述压缩机的排气端连通，所述第三端与所述冷凝器连通，所述第四端与所述气液分离器的内部连通；所述蒸发器的另一端通过第一管路连通至所述气液分离器中，所述压缩机的吸气端通过第二管路连通至所述气液分离器的内部，所述增压泵设置在所述第一管路上。
在一些实施方式中，还包括第三管路，所述第三管路并联设置在所述增压泵的两端，且所述第三管路上设置有单向阀D，所述单向阀D仅允许流体从所述蒸发器流向所述气液分离器。
在一些实施方式中，所述第二管路的伸入所述气液分离器中的管段被设置为U形管的结构，所述U形管的自由端位于所述U形管的弯折段的上方，且所述自由端位于所述气液分离器中的液面的上方，所述弯折段位于所述U形管的底部且位于液面的下方，且所述弯折段上还设置有回油孔，所述回油孔能够将所述气液分离器中的油吸入所述U形管中。
在一些实施方式中，所述第一管路的一端伸入所述气液分离器中且位于所述气液分离器中的液面的上方，
所述四通阀的所述第一端通过第四管路连通至所述换热器的入口端，所述第二端通过第五管路连通至所述压缩机的排气端，所述第三端通过第六管路连通至所述冷凝器，所述第四端通过第七管路连通至所述气液分离器，且所述第七管路的一端伸入所述气液分离器中且位于所述气液分离器中的液面的上方。
在一些实施方式中，还包括储液罐、第八管路、第九管路、第十管路和第十一管路，所述第十管路的一端与所述冷凝器连通、另一端连通至所述储液罐的内部，所述节流阀B设置于所述第十管路上；所述第九管路一端连通至所述第十管路上、另一端也连通至所述储液罐的内部，所述第八管路的一端连通至所述换热器的出口端、另一端连通至所述第九管路上，所述第十一管路的一端与所述储液罐的内部连通、另一端能连通至所述蒸发器，所述节流阀A设置于所述第十一管路上。
在一些实施方式中，所述换热器出口端的制冷剂流体能够通过所述第八管路和所述第九管路进入所述储液罐中，所述储液罐中的制冷剂流体能够进入所述第十管路并经过所述节流阀B节流后进入所述冷凝器，所述储液罐中的制冷剂流体还能进入所述第十一管路中并经过所述节流阀A节流后进入所述蒸发器。
在一些实施方式中，所述第九管路与所述第十管路连通的位置位于所述节流阀B与所述冷凝器之间的位置，所述第九管路上还设置有单向阀A，所述单向阀A仅允许流体从所述冷凝器流向所述储液罐中；所述第八管路与所述第九管路连通的位置位于所述单向阀A与所述储液罐之间的位置，所述第八管路上还设置有单向阀B，所述单向阀B仅允许流体从所述换热器流向所述储液罐中。
在一些实施方式中，所述第九管路的一端伸入所述储液罐中且位于所述储液罐中的液面的下方，所述第十管路的一端伸入所述储液罐中且位于所述储液罐中的液面的下方。
在一些实施方式中，所述第十一管路上还设置有单向阀C，所述单向阀C仅允许流体从所述储液罐流向所述蒸发器中，所述第十一管路的一端连通至所述储液罐的内部的底部且位于所述储液罐中的液面的下方。
在一些实施方式中，还包括第十二管路，所述第十二管路的一端与所述储液罐的内部连通、另一端连通至所述第十一管路上，且所述第十二管路与所述第十一管路连通的位置位于所述节流阀A与所述单向阀C之间的位置，所述氟泵设置于所述第十二管路上，所述第十二管路的一端连通至所述储液罐的内部的底部且位于所述储液罐中的液面的下方。
本发明还提供一种如前述的氟泵压缩制冷系统的控制方法，其中：
当所述氟泵压缩制冷系统还包括四通阀，且所述四通阀包括第一端、第二端、第三端和第四端时：
所述控制方法包括：
判断步骤，判断所述氟泵压缩制冷系统的运行模式为常规压缩制冷模式、制热水模式、热回收单蒸发器制冷模式、热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式、热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式、氟泵热管制冷模式和增压泵备用模式中的哪一种；
控制步骤，当运行模式为常规压缩制冷模式下时，控制所述压缩机打开，控制所述氟泵打开或关闭，控制所述增压泵打开或关闭，并控制所述四通阀的所述第一端与所述第四端连通，所述第二端与所述第三端连通；且控制所述节流阀A打开，控制所述节流阀B打开至最大开度；
当运行模式为制热水模式下时，控制所述压缩机打开，控制所述氟泵和所述增压泵均关闭，并控制所述四通阀的所述第一端与所述第二端连通，所述第三端与所述第四端连通；且控制所述节流阀A关闭，控制所述节流阀B打开；
当运行模式为热回收单蒸发器制冷模式下时，控制所述压缩机打开，控制所述氟泵打开或关闭，控制所述增压泵打开或关闭，并控制所述四通阀的所述第一端与所述第二端连通，所述第三端与所述第四端连通；且控制所述节流阀A打开，控制所述节流阀B关闭；
当运行模式为热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式下时，控制所述压缩机和所述增压泵均打开，控制所述氟泵关闭，并控制所述四通阀的所述第一端与所述第二端连通，所述第三端与所述第四端连通；且控制所述节流阀A和所述节流阀B均打开；
当运行模式为热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式下时，控制所述压缩机打开，控制所述氟泵和所述增压泵均关闭，并控制所述四通阀的所述第一端与所述第二端连通，所述第三端与所述第四端连通；且控制所述节流阀A和所述节流阀B均打开；
当运行模式为氟泵热管制冷模式下时，控制所述氟泵打开，控制所述压缩机关闭，并控制所述增压泵打开或关闭，并控制所述四通阀的所述第一端与所述第二端连通，所述第三端与所述第四端连通；且控制所述节流阀A和所述节流阀B均打开至最大开度；
当运行模式为增压泵备用模式下时，控制所述氟泵关闭，控制所述压缩机关闭，并控制所述增压泵打开，并控制所述四通阀的所述第一端与所述第二端连通，所述第三端与所述第四端连通；且控制所述节流阀A和所述节流阀B均打开至最大开度。
在一些实施方式中，还包括检测步骤，检测所述蒸发器所在的环境温度T蒸环，以及检测节流阀A出口处的制冷剂温度TAout；
所述判断步骤，还用于判断T蒸环与TAout是否满足T蒸环-TAout＜T℃；
所述控制步骤，还用于当T蒸环-TAout＜T℃，控制所述氟泵压缩制冷系统进入所述热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式；当T蒸环-TAout≥T℃，控制所述氟泵压缩制冷系统进入所述热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式。
本发明提供的一种氟泵压缩制冷系统及其控制方法具有如下有益效果：
1.本发明通过压缩机、冷凝器、蒸发器、氟泵、换热器、节流阀A和节流阀B的结构设置，并且使得换热器一端能连通至压缩机的排气端，另一端能通过节流阀A连通至蒸发器，另一端还能通过节流阀B连通至冷凝器，从而使得换热器能够作为热回收器，可用于制取热水等，并且换热器的另一端既能够通过节流阀A节流而进入蒸发器中蒸发，另一端还能通过节流阀B节流而进入冷凝器中蒸发，从而形成双蒸发器，并且通过增压泵的设置，能够对蒸发器处的压力进行提升，从而针对蒸发器和冷凝器形成双蒸发器双蒸发温度，形成双蒸发器双蒸发温度制冷系统，若关掉增压泵，则蒸发器和冷凝器形成双蒸发器单蒸发温度，形成双蒸发器单蒸发温度制冷系统，因此本发明通过上述部件和上述连接关系能够有效实现常规制冷模式、热回收模式、单蒸发温度制冷模式、双蒸发器(双蒸发温度和单蒸发温度)制冷模式和自然冷源氟泵热管制冷模式，实现一套系统可应用于多种工作场景，解决氟泵热管制冷系统、热回收系统、双蒸发温度制冷系统和常规制冷系统的融合设计问题；
2.本发明控制模式切换的阀件非常少，只需控制1个电磁四通阀和调节2个节流阀，以及压缩机、氟泵和增压泵，模式切换简单可靠，还能解决多功能制冷系统的模式切换和控制问题；本发明还能在氟泵热管模式下，通过并联的节流阀能够明显降低管道流通阻力；三管制气液分离器可以分离储存润滑油，从而提升热管的换热效率；启动增压泵还可以同步提升热管系统内介质的扬程和流量；
3.本发明通过电磁四通阀实现高压高温制冷剂的冷凝换热器切换；双节流阀、储液罐和增压泵配合控制可以利用蒸发器作为调节变量实现双蒸发温度制冷运行，从而最大限度优先满足蒸发器的制冷量和热水器的制热量，同时保证数据中心的制冷需求和外部的采暖需求；多功能机组可以适应多种运行环境；
4.本发明采用“热水器+双蒸发器(蒸发器+冷凝器)”运行模式时，根据节流阀A出口制冷剂液体温度和蒸发器外部环境温度的大小关系来判断，从而决定增压泵是否开启，从而实现单蒸发温度或者双蒸发温度运行。
附图说明
图1是本发明的多功能热回收氟泵压缩机房空调在压缩制冷时的系统图；
图2是本发明的多功能热回收氟泵压缩机房空调在双温制冷时的系统图；
图3是本发明的多功能热回收氟泵压缩机房空调在氟泵热管制热时的系统图。
附图标记表示为：
1、压缩机；2、冷凝器；3、蒸发器；4、节流阀A；5、节流阀B；6、换热器；7、增压泵；8、四通阀；C、第一端；D、第二端；E、第三端；S、第四端；9、气液分离器；10、单向阀D；11、储液罐；12、单向阀A；13、单向阀B；14、单向阀C；15、氟泵；101、第一管路；102、第二管路；103、第三管路；104、第四管路；105、第五管路；106、第六管路；107、第七管路；108、第八管路；109、第九管路；110、第十管路；111、第十一管路；112、第十二管路。
具体实施方式
如图1-图3所示，本发明提供一种氟泵压缩制冷系统，其包括：
压缩机1、冷凝器2(本发明的冷凝器只是个换热部件的名称，其不但可以使得制冷剂在其中冷凝放热，还能使得制冷剂在其中蒸发吸热作用)、蒸发器3、氟泵15、换热器6(优选为热水器，能够制取热水)、节流阀A4和节流阀B5，所述压缩机1、所述冷凝器2和所述蒸发器3以及所述节流阀A4和/或所述节流阀B5组成主循环系统；所述氟泵能与所述节流阀A4连通；所述换热器6的一端能与所述压缩机1的排气端连通，所述换热器6的另一端能通过所述节流阀A4连通至所述蒸发器3，同时所述换热器6的另一端还能通过所述节流阀B5连通至所述冷凝器2，所述冷凝器2的另一端能连通至所述压缩机1的吸气端，所述蒸发器3的另一端也能连通至所述压缩机1的吸气端，并且在所述蒸发器3连通至所述压缩机1的吸气端的管路上还设置有增压泵7。
本发明通过压缩机、冷凝器、蒸发器、氟泵、换热器、节流阀A和节流阀B的结构设置，并且使得换热器一端能连通至压缩机的排气端，另一端能通过节流阀A连通至蒸发器，另一端还能通过节流阀B连通至冷凝器，从而使得换热器能够作为热回收器，可用于制取热水等，并且换热器的另一端既能够通过节流阀A节流而进入蒸发器中蒸发，另一端还能通过节流阀B节流而进入冷凝器中蒸发，从而形成双蒸发器，并且通过增压泵的设置，能够对蒸发器处的压力进行提升，从而针对蒸发器和冷凝器形成双蒸发器双蒸发温度，形成双蒸发器双蒸发温度制冷系统，若关掉增压泵，则蒸发器和冷凝器形成双蒸发器单蒸发温度，形成双蒸发器单蒸发温度制冷系统，因此本发明通过上述部件和上述连接关系能够有效实现常规制冷模式、热回收模式、单蒸发温度制冷模式、双蒸发器(双蒸发温度和单蒸发温度)制冷模式和自然冷源氟泵热管制冷模式，实现一套系统可应用于多种工作场景，解决氟泵热管制冷系统、热回收系统、双蒸发温度制冷系统和常规制冷系统的融合设计问题。
本发明的发明点在于：
1.本发明通过电磁四通阀实现高压高温制冷剂的冷凝换热器切换；双节流阀、储液罐和增压泵配合控制可以利用蒸发器作为调节变量实现双蒸发温度制冷运行，从而最大限度优先满足蒸发器的制冷量和热水器的制热量，同时保证数据中心的制冷需求和外部的采暖需求；多功能机组可以适应多种运行环境；
2.采用“热水器+双蒸发器(蒸发器+冷凝器)”运行模式时，根据节流阀A出口制冷剂液体温度和蒸发器外部环境温度的大小关系来判断，从而决定增压泵是否开启，从而实现单蒸发温度或者双蒸发温度运行；
3.本发明控制模式切换的阀件非常少，只需控制1个电磁四通阀和调节2个节流阀，以及压缩机、氟泵和增压泵，模式切换简单可靠，还能解决多功能制冷系统的模式切换和控制问题；
4.本发明还能氟泵热管模式下，并联的节流阀可以降低管道流通阻力；气液分离器在此模式下相当于油分离器，可以分离储存润滑油，从而提升热管的换热效率；启动增压泵还可以同步提升热管系统内介质的扬程和流量。
有效解决了如下技术问题：
1.氟泵热管制冷系统、热回收系统、双蒸发温度制冷系统和常规制冷系统的融合设计问题；
2.多功能制冷系统的模式切换和控制问题。
如图1～图3所示，本发明的压缩机排气口连接到四通阀的第二端D，四通阀的第一端C顺次连接热水器(换热器6)和单向阀B，单向阀B出口连接到储液罐的进口一。
四通阀的第三端E连接到冷凝器进口，冷凝器出口分别连接单向阀A进口和节流阀B，单向阀A出口连接到储液罐的进口一，节流阀B的另外一端连接到储液罐的进口二；优选的是，储液罐的进口一和进口二设计相同，都深入到储液罐的底部；储液罐的出口一和出口二设计也相同，并取用储液罐底层液体。
如图1～图3所示，储液罐的出口一通过单向阀C连接到节流阀A进口，储液罐的出口二通过氟泵连接到节流阀A进口，节流阀A的出口连接到蒸发器进口；蒸发器的出口分别连接增压泵的进口和单向阀D的进口，增压泵的出口和单向阀D的出口同时连接到三管制气液分离器的进口一，气液分离器的出口连接到压缩机吸气口；气液分离器的另外一个进口二连接到四通阀的第四端S。
需要说明的是，冷凝器和蒸发器配套的风机，仅仅是便于理解使用，并不是用于限定它们的换热型式。当采用水氟换热器时，配套的是水泵；显然，热水器的换热型式也不是一个限定，可以根据实际需要进行恰当的设计选型。
在一些实施方式中，还包括四通阀8和气液分离器9，所述四通阀8包括第一端C、第二端D、第三端E和第四端S，所述第一端C与所述换热器6的入口端连通，所述第二端D与所述压缩机1的排气端连通，所述第三端E与所述冷凝器2连通，所述第四端S与所述气液分离器9的内部连通；所述蒸发器3的另一端通过第一管路101连通至所述气液分离器9中，所述压缩机1的吸气端通过第二管路102连通至所述气液分离器9的内部，所述增压泵7设置在所述第一管路101上。本发明通过四通阀的设置能够调节压缩机的排气端是与换热器连通，此时适用于热回收模式，能够用于制取热水等，还是控制压缩机的排气端与冷凝器连通，此时适用于常规的压缩制冷模式，本发明的气液分离器能够用于将蒸发器出口端和/或冷凝器出口端的制冷剂进行储液，从而再将气液分离器中的液体储存，进行气液分离，将气体通过第二管路导通至压缩机的吸气端，有效避免压缩机吸气带液，有效地完成了压缩机吸气端的连通。
在一些实施方式中，还包括第三管路103，所述第三管路103并联设置在所述增压泵7的两端，且所述第三管路103上设置有单向阀D10，所述单向阀D10仅允许流体从所述蒸发器3流向所述气液分离器9。本发明通过第三管路的设置，能够在该管路上设置单向阀D，通过单向阀D能够控制在增压泵不开启时有效保证只能从蒸发器中将制冷剂导通至气液分离器中，防止制冷剂流体从气液分离器回流至蒸发器的情况。
在一些实施方式中，所述第二管路102的伸入所述气液分离器9中的管段被设置为U形管的结构，所述U形管的自由端位于所述U形管的弯折段的上方，且所述自由端位于所述气液分离器9中的液面的上方，所述弯折段位于所述U形管的底部且位于液面的下方，且所述弯折段上还设置有回油孔，所述回油孔能够将所述气液分离器9中的油吸入所述U形管中。本发明通过第二管路被设置成U形管的结构形式，将U形管的自由端设置于气液分离器中液面的上方，能够保证吸入的为气体制冷剂，并且U形管底部的弯折段上设置回油孔，能够通过气体制冷剂的流动将气液分离器底部的油吸入至第二管路中，从而还能从气液分离器中吸入油进入压缩机中，起到对压缩机回油的作用。
在一些实施方式中，所述第一管路101的一端伸入所述气液分离器9中且位于所述气液分离器9中的液面的上方，
所述四通阀8的所述第一端C通过第四管路104连通至所述换热器6的入口端，所述第二端D通过第五管路105连通至所述压缩机1的排气端，所述第三端E通过第六管路106连通至所述冷凝器2，所述第四端S通过第七管路107连通至所述气液分离器9，且所述第七管路107的一端伸入所述气液分离器9中且位于所述气液分离器9中的液面的上方。
本发明的第一管路伸入气液分离器中的端部位于气液分离器中的液面上方，能够进一步地防止气液分离器中的液体反流至第一管路中并且进入蒸发器中的情况发生；并且四通阀通过第一端、第二端、第三端和第四端分别与换热器、压缩机的排气端、冷凝器和气液分离器连通，能够有效完成压缩机的排气能够连通换热器以进行热回收模式或是连通至冷凝器以进行常规压缩制冷模式，气液分离器中的制冷剂能够通过第二管路返回至压缩机吸气端，在氟泵模式下，气液分离器中的制冷剂能够通过第七管路连通至冷凝器以完成制冷剂循环；第七管路伸入气液分离器中的端部位于气液分离器中的液面上方，能够在第七管路将冷凝器中的制冷剂导入气液分离器中时防止气液分离器中的液体反流至第七管路中并且进入冷凝器中的情况发生，也能够在第七管路将气液分离器中的制冷剂导入冷凝器中时保证导出的为制冷剂气体。
在一些实施方式中，还包括储液罐11、第八管路108、第九管路109、第十管路110和第十一管路111，所述第十管路110的一端与所述冷凝器2连通、另一端连通至所述储液罐11的内部，所述节流阀B5设置于所述第十管路110上；所述第九管路109一端连通至所述第十管路110上、另一端也连通至所述储液罐11的内部，所述第八管路108的一端连通至所述换热器6的出口端、另一端连通至所述第九管路109上，所述第十一管路111的一端与所述储液罐11的内部连通、另一端能连通至所述蒸发器3，所述节流阀A4设置于所述第十一管路111上。本发明还通过储液罐的设置，能够对换热器出口端的制冷剂流体进行储存，并能够通过第十管路和节流阀B导入至冷凝器中进行蒸发，同时还能够通过第十一管路和节流阀A导入蒸发器中进行蒸发，完成热回收双蒸发器的作用；能够单独通过第十管路和节流阀B导入至冷凝器中进行蒸发，以完成单独制热水模式的作用；能够单独通过第十一管路和节流阀A导入蒸发器中进行蒸发，以完成热回收单蒸发器模式的作用，有效完成多种模式之间的有效运行和切换的作用。
在一些实施方式中，所述换热器6出口端的制冷剂流体能够通过所述第八管路108和所述第九管路109进入所述储液罐11中，所述储液罐11中的制冷剂流体能够进入所述第十管路110并经过所述节流阀B5节流后进入所述冷凝器2，所述储液罐11中的制冷剂流体还能进入所述第十一管路111中并经过所述节流阀A4节流后进入所述蒸发器3。本发明通过第八管路和第九管路能够有效将换热器出口的制冷剂导入储液罐中，通过第十管路能够将储液罐中的制冷剂经过节流阀B节流后在冷凝器中进行蒸发，通过第十一管路能够将储液罐中的制冷剂经过节流阀A节流后在蒸发器中进行蒸发，从而有效完成热回收双蒸发器多种模式、单独制热水模式和热回收单蒸发器模式之间的有效运行和切换的作用。
在一些实施方式中，所述第九管路109与所述第十管路110连通的位置位于所述节流阀B5与所述冷凝器2之间的位置，所述第九管路109上还设置有单向阀A12，所述单向阀A12仅允许流体从所述冷凝器2流向所述储液罐11中；所述第八管路108与所述第九管路109连通的位置位于所述单向阀A12与所述储液罐11之间的位置，所述第八管路108上还设置有单向阀B13，所述单向阀B13仅允许流体从所述换热器6流向所述储液罐11中。本发明还通过在第九管路上设置单向阀A，能够保证制冷剂只能从冷凝器流向储液罐，防止储液罐中的制冷剂流向冷凝器(这种情况适用于热回收单蒸发器模式下，此时冷凝器不运行，防止储液罐中的制冷剂回流至冷凝器中)，通过第八管路上的单向阀B，能够保证制冷剂只能从换热器流向储液罐，防止储液罐中的制冷剂流向换热器(这种情况适用于常规的压缩制冷模式下，此时换热器不工作，防止储液罐中的制冷剂回流至换热器中)。
在一些实施方式中，所述第九管路109的一端伸入所述储液罐11中且位于所述储液罐11中的液面的下方，所述第十管路110的一端伸入所述储液罐11中且位于所述储液罐11中的液面的下方。本发明通过第九管路的端部伸入至储液罐中液面的下方，能够保证从第九管路中出来的气液两相的制冷剂完全被混合于储液罐的制冷剂液体内部，进行充分的混合，有效地储液，减小波动；通过第九管路的端部伸入至储液罐中液面的下方，能够保证从第十管路中出来的气液两相的制冷剂完全被混合于储液罐的制冷剂液体内部，进行充分的混合，有效地储液，减小波动，还能在储液罐中的制冷剂通过第十管路流向冷凝器时保证输出的为液态制冷剂，从而提高过冷度，提高蒸发效率。
在一些实施方式中，所述第十一管路111上还设置有单向阀C14，所述单向阀C14仅允许流体从所述储液罐11流向所述蒸发器3中，所述第十一管路111的一端连通至所述储液罐11的内部的底部且位于所述储液罐11中的液面的下方。本发明还通过第十一管路上设置的单向阀C，能够有效保证只能从储液罐中流出制冷剂经过节流阀A后至蒸发器中，防止氟泵运行时氟泵泵出的制冷剂直接通过第十一管路流回至储液罐中，而无法形成有效的氟泵制冷循环的目的；本发明的第十一管路的端部位于储液罐的底部位于液面下方，能够使得吸入的为最大程度的液态制冷剂，从而使得进入蒸发器中的制冷剂尽可能为液态，从而最大程度地提高过冷度，提高蒸发器的蒸发效率。
在一些实施方式中，还包第十二管路112，所述第十二管路112的一端与所述储液罐11的内部连通、另一端连通至所述第十一管路111上，且所述第十二管路112与所述第十一管路111连通的位置位于所述节流阀A4与所述单向阀C14之间的位置，所述氟泵15设置于所述第十二管路112上，所述第十二管路112的一端连通至所述储液罐11的内部的底部且位于所述储液罐11中的液面的下方。本发明还通过第十二管路的设置，能够在其上有效地设置氟泵，氟泵模式开启下关闭单向阀C14的管段，打开节流阀A4的管路并将节流阀A的开度调节到最大，压缩机开启模式下关闭氟泵，从而关闭第十二管路，有效完成模式的切换。
本发明还提供一种如前任一项所述的氟泵压缩制冷系统的控制方法，其中：
当所述氟泵压缩制冷系统还包括四通阀8，且所述四通阀8包括第一端C、第二端D、第三端E和第四端S时：
所述控制方法包括：
判断步骤，判断所述氟泵压缩制冷系统的运行模式为常规压缩制冷模式、制热水模式、热回收单蒸发器制冷模式、热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式、热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式、氟泵热管制冷模式和增压泵备用模式中的哪一种；
控制步骤，当运行模式为常规压缩制冷模式下时，控制所述压缩机1打开，控制所述氟泵15打开或关闭，控制所述增压泵7打开或关闭，并控制所述四通阀8的所述第一端C与所述第四端S连通，所述第二端D与所述第三端E连通；且控制所述节流阀A4打开，控制所述节流阀B5打开至最大开度；
当运行模式为制热水模式下时，控制所述压缩机1打开，控制所述氟泵15和所述增压泵7均关闭，并控制所述四通阀8的所述第一端C与所述第二端D连通，所述第三端E与所述第四端S连通；且控制所述节流阀A4关闭，控制所述节流阀B5打开；
当运行模式为热回收单蒸发器制冷模式下时，控制所述压缩机1打开，控制所述氟泵15打开或关闭，控制所述增压泵7打开或关闭，并控制所述四通阀8的所述第一端C与所述第二端D连通，所述第三端E与所述第四端S连通；且控制所述节流阀A4打开，控制所述节流阀B5关闭；
当运行模式为热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式下时，控制所述压缩机1和所述增压泵7均打开，控制所述氟泵15关闭，并控制所述四通阀8的所述第一端C与所述第二端D连通，所述第三端E与所述第四端S连通；且控制所述节流阀A4和所述节流阀B5均打开；
当运行模式为热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式下时，控制所述压缩机1打开，控制所述氟泵15和所述增压泵7均关闭，并控制所述四通阀8的所述第一端C与所述第二端D连通，所述第三端E与所述第四端S连通；且控制所述节流阀A4和所述节流阀B5均打开；
当运行模式为氟泵热管制冷模式下时，控制所述氟泵15打开，控制所述压缩机1关闭，并控制所述增压泵7打开或关闭，并控制所述四通阀8的所述第一端C与所述第二端D连通，所述第三端E与所述第四端S连通；且控制所述节流阀A4和所述节流阀B5均打开至最大开度；
当运行模式为增压泵备用模式下时，控制所述氟泵15关闭，控制所述压缩机1关闭，并控制所述增压泵7打开，并控制所述四通阀8的所述第一端C与所述第二端D连通，所述第三端E与所述第四端S连通；且控制所述节流阀A4和所述节流阀B5均打开至最大开度。
本发明通过电磁四通阀、储液罐、氟泵和增压泵等关键零部件，用若干个单向阀和膨胀节流阀配合，搭建了一套多功能制冷系统，有益效果如下：
1.可以实现常规压缩制冷模式、制热水模式、热回收单蒸发器模式、热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式、热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式、自然冷源氟泵热管制冷模式以及增压泵备用模式之间的有效切换，实现一套系统可应用于多种工作场景；
2.控制模式切换的阀件非常少，通常只需控制1个电磁四通阀和调节2个节流阀，以及压缩机、氟泵和增压泵，模式切换简单可靠；
3.氟泵热管模式下，并联的节流阀可以明显降低管道流通阻力；三管制气液分离器可以分离储存润滑油，从而提升热管的换热效率；启动增压泵还可以同步提升热管系统内介质的扬程和流量。
在一些实施方式中，还包括检测步骤，检测所述蒸发器3所在的环境温度T蒸环，以及检测节流阀A4出口处的制冷剂温度TAout；
所述判断步骤，还用于判断T蒸环与TAout是否满足T蒸环-TAout＜T℃；
所述控制步骤，还用于当T蒸环-TAout＜T℃，控制所述氟泵压缩制冷系统进入所述热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式；当T蒸环-TAout≥T℃，控制所述氟泵压缩制冷系统进入所述热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式。
1)常规压缩制冷模式下制冷剂流向(图1)
压缩机工作，氟泵和增压泵停止；电磁四通阀通电实现换向运行，DE导通且CS导通；节流阀B的开度最大，有利于减小制冷剂经过单向阀A的流通阻力；节流阀A自动调节。氟泵和/或增压泵可以根据实际情况开启，提升制冷剂流量。此模式下制冷剂流向为：
压缩机→四通阀DE→冷凝器→单向阀A(和节流阀B)→储液罐→单向阀C(或氟泵)→节流阀A→蒸发器→单向阀D(或增压泵)→气液分离器→压缩机。
2)制热水模式下制冷剂流向
压缩机工作，氟泵和增压泵停止；电磁四通阀断电不换向，DC导通且ES导通；节流阀A关闭，节流阀B自动调节。此模式下制冷剂流向为：
压缩机→四通阀DC→热水器(即换热器6，下同)→单向阀B→储液罐→节流阀B→冷凝器→四通阀ES→气液分离器→压缩机。
3)热回收单蒸发器制冷模式下制冷剂流向
压缩机工作，氟泵和增压泵停止；电磁四通阀断电不换向，DC导通且ES导通；节流阀B关闭，节流阀A自动调节。氟泵和/或增压泵可以根据实际情况开启，提升制冷剂流量。此模式下制冷剂流向为：
压缩机→四通阀DC→热水器→单向阀B→储液罐→单向阀C(或氟泵)→节流阀A→蒸发器→单向阀D(或增压泵)→气液分离器→压缩机。
4)热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式下制冷剂流向(图2)
压缩机和增压泵工作，氟泵停止；电磁四通阀断电不换向，DC导通且ES导通；节流阀A和节流阀B自动调节。氟泵可根据实际情况开启，提升制冷剂流量。
如果蒸发器所在的环境温度高于节流阀A出口制冷剂液体温度不足T℃，即T蒸环-TAout＜T℃(说明该蒸发温度不能够提供有效的冷量)，则需要采用双蒸发温度运行。因为低温低压制冷剂温度与蒸发器所在的环境温度差别不大，蒸发换热的驱动力不足，此时需要降低蒸发器处的蒸发温度(即通过增压泵来调节蒸发压力，从而调节蒸发温度，使得蒸发器和冷凝器的蒸发温度不同)，故增压泵开启同时节流阀A开度减小对储液罐内流经节流阀A的制冷剂液体膨胀降温降压，增压泵可以提升压力和流量。此模式下制冷剂流向为：
5)热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式下制冷剂流向
压缩机工作，氟泵和增压泵停止；电磁四通阀断电不换向，DC导通且ES导通；节流阀A和节流阀B自动调节。氟泵和/或增压泵可以根据实际情况开启，提升制冷剂流量。
如果蒸发器所在的环境温度高于节流阀A出口制冷剂液体温度T℃及以上，即T蒸环-TAout≥T℃(说明该蒸发温度能够提供有效的冷量)，则不需要采用双蒸发温度运行，故此时增压泵可以关闭，则上述4)的运行模式转换为“并联双蒸发器实现单蒸发温度”运行，此时冷凝器与蒸发器并联(两者的蒸发温度相同)，节流阀A和节流阀B起到膨胀节流降压作用的同时还能互相影响到制冷剂流量的分配调节，系统的稳定性控制比较复杂。此模式下制冷剂流向为：
6)氟泵热管制冷模式下制冷剂流向(图3)
氟泵工作，压缩机和增压泵停止；电磁四通阀断电不换向，DC导通且ES导通。此模式下，为了减少热管系统的流通阻力，节流阀A和节流阀B开度调节到最大，避免节流阀处消耗太多的氟泵扬程；此时的三管制气液分离器相当于油分离器，有利于系统内流通的制冷剂把润滑油带回到气液分离器内分离、储存，则热管系统内的润滑油含量降低，有利于热管系统提高换热效率。
氟泵热管模式下，增压泵也可以启动提高热管内制冷剂的扬程和流量，此时经过单向阀D的制冷剂改走增压泵，制冷剂流向如下：
氟泵→节流阀A→蒸发器→单向阀D(或增压泵)→气液分离器→四通阀SE→冷凝器→单向阀A(和节流阀B)→储液罐→氟泵。
7)增压泵的备用功能
当氟泵关闭，增压泵启动时，热管系统也能正常运行，此时流经氟泵的制冷剂改走单向阀C，增压泵相当于是氟泵的备用；当增压泵具备压缩机功能时，还具有压缩机备用功能，可以替换上述1)中的压缩机工作，制冷剂流向如下：
增压泵→气液分离器→四通阀SE→冷凝器→单向阀A(和节流阀B)→储液罐→单向阀C(或氟泵)→节流阀A→蒸发器→增压泵。
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。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种氟泵压缩制冷系统，其特征在于：包括：
压缩机(1)、冷凝器(2)、蒸发器(3)、氟泵(15)、换热器(6)、节流阀A(4)和节流阀B(5)，所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)和所述蒸发器(3)以及所述节流阀A(4)和/或所述节流阀B(5)组成主循环系统；所述氟泵能与所述节流阀A(4)连通；所述换热器(6)的一端能与所述压缩机(1)的排气端连通，所述换热器(6)的另一端能通过所述节流阀A(4)连通至所述蒸发器(3)，同时所述换热器(6)的另一端还能通过所述节流阀B(5)连通至所述冷凝器(2)，所述冷凝器(2)的另一端能连通至所述压缩机(1)的吸气端，所述蒸发器(3)的另一端也能连通至所述压缩机(1)的吸气端，并且在所述蒸发器(3)连通至所述压缩机(1)的吸气端的管路上还设置有增压泵(7)。
2.根据权利要求1所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
还包括四通阀(8)和气液分离器(9)，所述四通阀(8)包括第一端(C)、第二端(D)、第三端(E)和第四端(S)，所述第一端(C)与所述换热器(6)的入口端连通，所述第二端(D)与所述压缩机(1)的排气端连通，所述第三端(E)与所述冷凝器(2)连通，所述第四端(S)与所述气液分离器(9)的内部连通；所述蒸发器(3)的另一端通过第一管路(101)连通至所述气液分离器(9)中，所述压缩机(1)的吸气端通过第二管路(102)连通至所述气液分离器(9)的内部，所述增压泵(7)设置在所述第一管路(101)上。
3.根据权利要求2所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
还包括第三管路(103)，所述第三管路(103)并联设置在所述增压泵(7)的两端，且所述第三管路(103)上设置有单向阀D(10)，所述单向阀D(10)仅允许流体从所述蒸发器(3)流向所述气液分离器(9)。
4.根据权利要求2所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
所述第二管路(102)的伸入所述气液分离器(9)中的管段被设置为U形管的结构，所述U形管的自由端位于所述U形管的弯折段的上方，且所述自由端位于所述气液分离器(9)中的液面的上方，所述弯折段位于所述U形管的底部且位于液面的下方，且所述弯折段上还设置有回油孔，所述回油孔能够将所述气液分离器(9)中的油吸入所述U形管中。
5.根据权利要求2所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
所述第一管路(101)的一端伸入所述气液分离器(9)中且位于所述气液分离器(9)中的液面的上方，
所述四通阀(8)的所述第一端(C)通过第四管路(104)连通至所述换热器(6)的入口端，所述第二端(D)通过第五管路(105)连通至所述压缩机(1)的排气端，所述第三端(E)通过第六管路(106)连通至所述冷凝器(2)，所述第四端(S)通过第七管路(107)连通至所述气液分离器(9)，且所述第七管路(107)的一端伸入所述气液分离器(9)中且位于所述气液分离器(9)中的液面的上方。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
还包括储液罐(11)、第八管路(108)、第九管路(109)、第十管路(110)和第十一管路(111)，所述第十管路(110)的一端与所述冷凝器(2)连通、另一端连通至所述储液罐(11)的内部，所述节流阀B(5)设置于所述第十管路(110)上；所述第九管路(109)一端连通至所述第十管路(110)上、另一端也连通至所述储液罐(11)的内部，所述第八管路(108)的一端连通至所述换热器(6)的出口端、另一端连通至所述第九管路(109)上，所述第十一管路(111)的一端与所述储液罐(11)的内部连通、另一端能连通至所述蒸发器(3)，所述节流阀A(4)设置于所述第十一管路(111)上。
7.根据权利要求6所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
所述换热器(6)出口端的制冷剂流体能够通过所述第八管路(108)和所述第九管路(109)进入所述储液罐(11)中，所述储液罐(11)中的制冷剂流体能够进入所述第十管路(110)并经过所述节流阀B(5)节流后进入所述冷凝器(2)，所述储液罐(11)中的制冷剂流体还能进入所述第十一管路(111)中并经过所述节流阀A(4)节流后进入所述蒸发器(3)。
8.根据权利要求6所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
所述第九管路(109)与所述第十管路(110)连通的位置位于所述节流阀B(5)与所述冷凝器(2)之间的位置，所述第九管路(109)上还设置有单向阀A(12)，所述单向阀A(12)仅允许流体从所述冷凝器(2)流向所述储液罐(11)中；所述第八管路(108)与所述第九管路(109)连通的位置位于所述单向阀A(12)与所述储液罐(11)之间的位置，所述第八管路(108)上还设置有单向阀B(13)，所述单向阀B(13)仅允许流体从所述换热器(6)流向所述储液罐(11)中。
9.根据权利要求6所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
所述第九管路(109)的一端伸入所述储液罐(11)中且位于所述储液罐(11)中的液面的下方，所述第十管路(110)的一端伸入所述储液罐(11)中且位于所述储液罐(11)中的液面的下方。
10.根据权利要求6所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
所述第十一管路(111)上还设置有单向阀C(14)，所述单向阀C(14)仅允许流体从所述储液罐(11)流向所述蒸发器(3)中，所述第十一管路(111)的一端连通至所述储液罐(11)的内部的底部且位于所述储液罐(11)中的液面的下方。
11.根据权利要求10所述的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：
还包第十二管路(112)，所述第十二管路(112)的一端与所述储液罐(11)的内部连通、另一端连通至所述第十一管路(111)上，且所述第十二管路(112)与所述第十一管路(111)连通的位置位于所述节流阀A(4)与所述单向阀C(14)之间的位置，所述氟泵(15)设置于所述第十二管路(112)上，所述第十二管路(112)的一端连通至所述储液罐(11)的内部的底部且位于所述储液罐(11)中的液面的下方。
12.一种如权利要求1-11中任一项所述的氟泵压缩制冷系统的控制方法，其特征在于：
当所述氟泵压缩制冷系统还包括四通阀(8)，且所述四通阀(8)包括第一端(C)、第二端(D)、第三端(E)和第四端(S)，且所述第一端(C)与所述换热器(6)的入口端连通，所述第二端(D)与所述压缩机(1)的排气端连通，所述第三端(E)与所述冷凝器(2)连通，所述第四端(S)与所述气液分离器(9)的内部连通时：
所述控制方法包括：
判断步骤，判断所述氟泵压缩制冷系统的运行模式为常规压缩制冷模式、制热水模式、热回收单蒸发器制冷模式、热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式、热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式、氟泵热管制冷模式和增压泵备用模式中的哪一种；
控制步骤，当运行模式为常规压缩制冷模式下时，控制所述压缩机(1)打开，控制所述氟泵(15)打开或关闭，控制所述增压泵(7)打开或关闭，并控制所述四通阀(8)的所述第一端(C)与所述第四端(S)连通，所述第二端(D)与所述第三端(E)连通；且控制所述节流阀A(4)打开，控制所述节流阀B(5)打开至最大开度；
当运行模式为制热水模式下时，控制所述压缩机(1)打开，控制所述氟泵(15)和所述增压泵(7)均关闭，并控制所述四通阀(8)的所述第一端(C)与所述第二端(D)连通，所述第三端(E)与所述第四端(S)连通；且控制所述节流阀A(4)关闭，控制所述节流阀B(5)打开；
当运行模式为热回收单蒸发器制冷模式下时，控制所述压缩机(1)打开，控制所述氟泵(15)打开或关闭，控制所述增压泵(7)打开或关闭，并控制所述四通阀(8)的所述第一端(C)与所述第二端(D)连通，所述第三端(E)与所述第四端(S)连通；且控制所述节流阀A(4)打开，控制所述节流阀B(5)关闭；
当运行模式为热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式下时，控制所述压缩机(1)和所述增压泵(7)均打开，控制所述氟泵(15)关闭，并控制所述四通阀(8)的所述第一端(C)与所述第二端(D)连通，所述第三端(E)与所述第四端(S)连通；且控制所述节流阀A(4)和所述节流阀B(5)均打开；
当运行模式为热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式下时，控制所述压缩机(1)打开，控制所述氟泵(15)和所述增压泵(7)均关闭，并控制所述四通阀(8)的所述第一端(C)与所述第二端(D)连通，所述第三端(E)与所述第四端(S)连通；且控制所述节流阀A(4)和所述节流阀B(5)均打开；
当运行模式为氟泵热管制冷模式下时，控制所述氟泵(15)打开，控制所述压缩机(1)关闭，并控制所述增压泵(7)打开或关闭，并控制所述四通阀(8)的所述第一端(C)与所述第二端(D)连通，所述第三端(E)与所述第四端(S)连通；且控制所述节流阀A(4)和所述节流阀B(5)均打开至最大开度；
当运行模式为增压泵备用模式下时，控制所述氟泵(15)关闭，控制所述压缩机(1)关闭，并控制所述增压泵(7)打开，并控制所述四通阀(8)的所述第一端(C)与所述第二端(D)连通，所述第三端(E)与所述第四端(S)连通；且控制所述节流阀A(4)和所述节流阀B(5)均打开至最大开度。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于：
还包括检测步骤，检测所述蒸发器(3)所在的环境温度T蒸环，以及检测节流阀A(4)出口处的制冷剂温度TAout；
所述判断步骤，还用于判断T蒸环与TAout是否满足T蒸环-TAout＜T℃；
所述控制步骤，还用于当T蒸环-TAout＜T℃，控制所述氟泵压缩制冷系统进入所述热回收双蒸发器双蒸发温度制冷模式；当T蒸环-TAout≥T℃，控制所述氟泵压缩制冷系统进入所述热回收双蒸发器单蒸发温度制冷模式。
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