CN117794196A - 一种风液复合式空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空调技术领域，提出了一种风液复合式空调系统，该系统包括：风冷模块，风冷模块包括第一换热器以及第一回路，第一回路穿过第一换热器；以及液冷模块，液冷模块包括第二回路，第二回路穿过第一换热器。本申请的有益之处在于，通过第一换热器将第一回路中的热量转移到第二回路上，再通过第二回路将热量散发到外界环境中，这样对于整个空调系统来说，就只需要设置一组连通外界环境的换热器即可散发风冷模块与液冷模块所产生的热量，从而有效地减小了整个空调系统的体积；此外，通过第一回路与第二回路的整合还能够实现整个空调系统的标准化、模块化设计，进一步地减少整个空调系统设计与安装的压力。

Description

一种风液复合式空调系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及空调技术领域，特别涉及一种风液复合式空调系统及其控制方法。

背景技术

服务器机房，也常被称为数据中心(Data Center)，是用来存放计算机服务器和相关设备的专用空间。服务器机房通常配备有精确的温度控制系统，以保持设备运行的最佳环境条件。过高的温度可能对服务器的性能和寿命产生负面影响。一般来说，服务器机房内不仅设置有高功率、需要进行液冷的设备，其内部还设置有诸如硬盘录像机、监控系统、路由器、4G模块等低功耗设备。上述低功耗设备的设置比较分散、占用空间比较大，不利于设计人员设计液冷系统，因此上述低功耗设备一般采用风冷的方式进行散热。

目前为了能够对上述的低功耗设备进行散热，设计人员一般会在已有的液冷模块的基础上，为上述设备单独设置一套风冷系统，但是这样设置就需要单独配置额外的风冷空调机组作为风冷模块，这将会导致机房的制冷方案不统一，液冷与风冷完全脱离，各自兼顾，无法集成化与模块化，工程安装与运维繁琐。

因此，上述存在的技术缺陷亟需改变。

发明内容

为了解决现有技术中风冷模块与液冷模块的散热系统相独立，无法集成化与模块化，工程安装与运维繁琐的技术问题，本申请提出了一种风液复合式空调系统。该系统能够将风冷模块与液冷模块的散热回路连接在一起，以实现液冷模块与风冷模块的整合，这样既能够减小整个空调系统的体积，还能够方便形成标准化、模块化设计。

一种风液复合式空调系统，包括：

风冷模块，风冷模块包括第一换热器以及第一回路，第一回路穿过第一换热器；

以及液冷模块，液冷模块包括第二回路，第二回路穿过第一换热器。

风冷模块还包括第一蒸发器与第二蒸发器；

第一蒸发器连接在第一回路上且第一蒸发器朝向送风风机；

第二蒸发器连接在第二回路上，且第二蒸发器与第一蒸发器并排设置在送风风机的进风方向上，流向送风风机的空气依次流经第二蒸发器与第一蒸发器。

进一步地，液冷模块还包括第二换热器以及驱动泵，驱动泵驱动冷却液朝向第二换热器流动，第二换热器与驱动泵均连接在第二回路上。

进一步地，第二回路包括干路与第一支路，第二换热器与驱动泵连接在干路上，第一支路连通第二换热器与驱动泵，第一支路上连接有末端模块。

进一步地，第二回路还包括第二支路，第二支路上用以连通第二换热器与驱动泵，第二支路穿过第一换热器。

进一步地，第二回路还包括第三支路，第三支路用以连通第二换热器与驱动泵，第三支路穿过第二蒸发器。

进一步地，液冷模块还包括储液罐，储液罐连接在干路上；

驱动泵驱动冷却液依次流经第二换热器与储液罐。

进一步地，液冷模块还包括第一流量调节阀，第一流量调节阀连接在第一支路上。

进一步地，液冷模块还包括第二流量调节阀，第二流量调节阀连接在第二支路上。

进一步地，本申请还提出了一种风液复合式空调系统控制方法，该方法包括：

获取送风风机的送风温度与回风温度、驱动泵的进液温度；

对比送风温度与(Tset+ΔT)，Test为根据使用环境而预设的风冷侧制冷温度，ΔT根据使用环境而预设的为偏差值；

如送风温度小于等于(Tset+ΔT)，则空调维持现有的第一工作模式；

如送风温度大于(Tset+ΔT)，则计算回风温度减去进液温度所得的差值；当上述差值大于等于标定温度时，则通过调整第一换热器，使得空调进入第二工作模式。

本申请的有益之处在于，本申请中风冷模块的第一蒸发器所产生的热量能够通过第二回路传导至第二换热器处，并最终传递到外界环境中，以此实现了风冷模块与液冷模块的散热整合，以此节约整个空调系统所占用的空间。此外，通过实现了风冷模块与液冷模块的散热整合，还能够实现整个空调系统的标准化、模块化设计，进一步地减少整个空调系统设计与安装的压力。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1、图2与图3是本实施例提供的一种风液复合式空调系统的整体结构示意图；

图4是本实施例提供的一种风液复合式空调系统在第一工作模式下的流体流动示意图；

图5是本实施例提供的一种风液复合式空调系统在第二工作模式下的流体流动示意图；

图6是本实施例提供的一种风液复合式空调系统在第三工作模式下的流体流动示意图。

图中：10、风冷模块；11、第一回路；12、第一换热器；13、第一蒸发器；14、第二蒸发器；15、压缩机；16、送风风机；17、电子膨胀阀；20、液冷模块；21、第二回路；211、干路；212、第一支路；213、第二支路；214、第三支路；22、第二换热器；23、驱动泵；24、储液罐；25、第一流量调节阀；26、第二流量调节阀；27、第三流量调节阀；28、末端模块；30、传感器模块；31、泵前压感；32、泵前温感；33、泵后压感；34、泵后温感；35、送风温感；36、回风温感。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

现有技术中，服务器机房一般会设置两套散热系统，一套是针对高功率设备的液冷系统，另一套则是针对硬盘录像机、监控系统、路由器、4G模块等低功耗设备的风冷系统。一般来说，服务器机房内的低功耗设备其分布较为分散，不利于设计人员利用液冷系统对上述设备进行散热，因此设计人员需要为整个空调系统内再单独设置一套风冷系统。

上述风冷系统与液冷系统彼此独立，因此需要单独设置对外界环境散发热量的换热器。且由于液冷与风冷完全脱离，各自兼顾，导致整个空调系统无法集成化与模块化，工程安装与运维繁琐。虽然某些厂家也设计出了风液混合方案，但是上述方案相当于是从液冷循环管路中旁通出来风冷盘管，采用此风冷盘管对低功耗服务器进行散热，而在某些情况下其难以起到对低功率设备进行降温的效果，比如在夏季室外环境温度较高、达到35℃甚至40℃时该风侧盘管的出风温度会高达35℃，甚至40℃以上，远超过国标要求的服务器进风温度(18～27)℃要求区间，对于此类低功耗设备的正常稳定使用极为不利，在夏季高温天气，此类服务器的故障率非常高，导致客户使用体验差。

因此，为了解决上述技术问题，本申请提出了一种风液复合式空调系统。请参阅图1、图2与图3，本申请提出的风液复合式空调系统包括风冷模块10与液冷模块20。风冷模块10用于为服务器机房中的低功耗设备进行散热，风冷模块10能够向低功耗设备吹送温度较低的气体，以此实现对低功耗设备进行散热；对应地，液冷模块20用于对服务器机房内的高能耗设备进行散热。

此外，风冷模块10包括第一换热器12以及第一回路11，第一回路11穿过第一换热器12；液冷模块20包括第二回路21，第二回路21穿过第一换热器12。本申请中的第一回路11与第二回路21是冷却介质流动的管道，冷却介质在诸如泵一类设备的驱动下能够在第一回路11与第二回路21中流动。换热器是一种用于在两个或多个流体之间传递热量的设备，在本申请中，由于第一回路11与第二回路21均穿过第一换热器12，因此第一换热器12能够实现第一回路11与第二回路21之间的热量交换。具体来说是第一回路11中的热量能够通过第一换热器12传递到第二回路21中，这样就能够将风冷模块10所吸收到的热量及其本身产生的热量传递到第二回路21中，这样，当整个空调系统运行时，风冷模块10中所收集到的以及其本身产生的热量首先会传导到第二回路21中，随后，第二回路21将会将上述热量连带液冷模块20所收集到的以及其本身产生的热量一同排放到外界环境中，以此实现对服务器机房的降温。

本申请中的设计方案利用第一换热器12实现了第一回路11与第二回路21之间的热交换，以此实现了液冷模块20与风冷模块10的散热整合，即风冷模块10能够借助液冷模块20实现散热，从而实现了现有技术中风冷系统与液冷系统的整合；这样，对于整个空调系统来说，其只需要设置一组对外进行散热的交换器，即可实现对风冷模块10与液冷模块20的散热，有效地将两个模块整合到了一起，这样既能够缩减对外进行散热的交换器的数量、降低整个空调系统所占用的空间，还能够实现空调系统整机的标准化与模块化，进而降低设计人员的设计难度以及安装人员的装配难度。

较佳地，本实施例中的第一换热器12优选板式换热器，这种换热器由多个薄而平的板组成，板与板之间形成流道，用于流体流动。板式换热器的设计使得流体可以在板之间非常接近地流动，从而提高热交换效率。

进一步地，本申请中的风冷模块10还包括第一蒸发器13与第二蒸发器14；其中，第一蒸发器13连接在第一回路11身上且第一蒸发器13朝向送风风机16；第二蒸发器14连接在第二回路21上，且第二蒸发器14朝向第一蒸发器13，流向送风风机16的空气依次流经第二蒸发器14与第一蒸发器13。本申请中的风冷模块10其工作原理类似于家用空调，其主要是通过调节向机房吹送的风的温度来调节机房的温度，即送入机房内的气体需要经过蒸发器降温。

在使用过程中，在某些情况下只需要开启第一蒸发器13，第一蒸发器13能够降低流经其外部的气体的温度，随后被第一蒸发器13降温的气体将会被送风风机16送入到服务器机房中。第一蒸发器13朝向送风风机16设置，以此方便送风风机16将第一蒸发器13处的气体送入到机房中。

进一步地，为了能够实现冷却介质在第一回路11中流动，风冷模块10还包括压缩机15，压缩机15同样地连接在第一回路11上。风冷模块10中的压缩机15与家用空调中的压缩机15作用相同，故在此不再赘述。

在某些情况下，只依靠第一蒸发器13并不能够将机房内的温度降低到国标的规范值，为了能够进一步地降低机房内的温度，就需要使用到第二蒸发器14。如果仅依靠第一蒸发器13无法再进一步降低机房内的温度，这就意味着无法通过进一步降低第一回路11中的冷却介质的温度的方式来进行降温；此时就需要通过第二蒸发器14来提供额外的冷源。第二蒸发器14设置在第二回路21上，且第二蒸发器14能够通过第二回路21进行散热。需要指出的是，风冷模块10中的气体的流动方向就是依次经过第二蒸发器14、第一蒸发器13以及送风风机16，在第一蒸发器13能够满足机房内的降温需求时，只有第一蒸发器13开启；当仅依靠第一蒸发器13无法满足降温需求时，此时就需要开启第二蒸发器14，以此进一步降低进入到机房中气体的温度，以此将机房内的温度调整至规范值。

低温气体在被送风风机16送出后首先会流经低功耗设备，随后再被送回到送风风机16的进气端以参与下一次循环。在某些实施例中，为了能够提升机房内的空气循环效率，风冷模块10还包括循环风机，循环风机能够提再次驱动机房内的气体进行流动，以此提升机房内的空气循环效率，进而提升风冷模块10的降温效率。

此外，在第一回路11上还设置有电子膨胀阀17，电子膨胀阀17位于第一换热器12与第一蒸发器13之间。

进一步地，液冷模块20还包括第二换热器22以及驱动泵23，驱动泵23驱动冷却介质朝向第二换热器22流动。第二换热器22与驱动泵23均设置在第二回路21上。其中，第二换热器22用以实现第二回路21与外界的热量交换，这样就能够将风冷模块10与液冷模块20所散发的热量一同排放到外界环境中，从而完成整个空调系统的散热。驱动泵23则是充当第二回路21中的动力源，用以驱动冷却介质在第二回路21中流动。较佳地，本申请中的驱动泵23为循环泵。

进一步地，第二回路21包括干路211与第一支路212，第二换热器22与驱动泵23连接在干路211上，第一支路212连通第二换热器22与驱动泵23，第一支路212上连接有末端模块28。此外，液冷模块20还包括储液罐24，储液罐24用于储存冷却介质，同样地，储液罐24也连接在干路211上。在驱动泵23的驱动下，冷却介质依次流经第二换热器22与储液罐24。第二换热器22、驱动泵23与储液管是液冷模块20的主要组成部分，上述三者能够实现散热、驱动以及储存的功能，因此上述三者被布置在了干路211上。

第二回路21还包括若干个支路，支路的作用在于将冷却介质引导到既定的元件中，以此降低该元件的温度。比如在本实施例中，第一支路212上连接有末端模块28。末端模块28用于为机房中的高功耗设备进行降温，流经第一支路212的冷却介质同样会流经末端模块28，进而实现散热功能。末端模块28的型式支持多样化，常见的有浸没式、冷板式、喷淋式等；在本实施例中，末端模块28优选为液冷板。

进一步地，第二回路21还包括第二支路213，第二支路213用以连通第二换热器22与驱动泵23，第二支路213穿过第一换热器12。第二支路213是用以与第一回路11进行热交换的回路，风冷模块10中产生的热量经由第一换热器12从第一回路11进入到第二支路213中，进入到第二支路213中的热量将伴随冷却介质一同流动到第二换热器22中，最后被排放到外界环境中，以此实现第二回路21中冷却介质的降温。

第二回路21还包括第三支路214，第三支路214用以连通第二换热器22与驱动泵23，第三支路214穿过第二蒸发器14。第三支路214能够将干路211中的冷却介质引导至第二蒸发器14处，这样方可保证第二蒸发器14能够正常工作，以此实现进一步地提升风冷模块10的降温能力。

液冷模块20还包括第一流量调节阀25，第一流量调节阀25连接在第一支路212上。其中，第一流量调节阀25设置在末端模块28的出液端处，并用于控制流经末端模块28的冷却介质的流量，以此调节末端模块28的降温能力。

对应地，液冷模块20还包括第二流量调节阀26与第三流量调节阀27，第二流量调节阀26与第三流量调节阀27分别连接在第二支路213与第三支路214上。具体来说，第二流量调节阀26设置在第二支路213上穿过第一换热器12的部分的进液端；而第三流量调节阀27则被设置在第三支路214上第二蒸发器14的进液口处。第二流量调节阀26与第三流量调节阀27均用于控制流经其所在的支路的冷却介质流量，二者的作用分别是用于调节第一换热器12与第二蒸发器14的温度调节能力。

进一步地，风液复合式空调系统还包括控制模块以及传感器模块30；传感器模块30连接在第二回路21上，控制模块用以接收传感器模块30发出的信号。控制模块用于调节各个流量调节阀的开闭程度以及风冷模块10、液冷模块20的开闭。传感器模块30用于获取第一回路11与第二回路21中冷却介质的温度与流速，而控制模块则会根据传感器模块30所获取到的信息来对风冷模块10、液冷模块20的工作状态进行调节。本实施例中的传感器模块30不仅连接在第二回路21上，其还会连接在第一回路11以及机房内。

本申请中的传感器模块30包括泵前压感31、泵前温感32、泵后压感33以及泵后温感34。上述四个传感器均设置在干路211上，具体来说，泵前压感31与泵前温感32位于第三支路214上、驱动泵23的进液端；泵后压感33以及泵后温感34位于第三支路214上、驱动泵23的出液端。

传感器模块30还包括送风温感35与回风温感36，上述二者分别位于第一蒸发器13的出风端与第二蒸发器14的进风端。在第二回路21的干路211上，第二换热器22的进口处设置有进口温感，在第二换热器22的出口处设置有出口温感。此外，在外界环境中靠近第二换热器22处还设置有室外环境温感。

传感器模块30在第一回路11上设置有排气温感、高压压感、液管温感、吸气温感以及低压压感。其中，排气压感位于第一回路11上、压缩机15的出口处，低压压感以及吸气温感位于第一回路11上压缩机15的进口处；液管温感以及高压压感均位于第一回路11上第一蒸发器13的进口端，且液管温感以及高压压位于第一换热器12与第一蒸发器13之间。控制模块与传感器模块30、风冷模块10以及液冷模块20均电连接，这样就能够实现控制模块接收来自传感器模块30的电信号以及控制模块向风冷模块10以及液冷模块20发出控制信号。

进一步地，基于上述风液复合式空调系统，本申请还提出了一种风液复合式空调系统控制方法。上述控制方法包括如下步骤：

S100、获取风冷模块中送风风机16的送风温度与回风温度、液冷模块中驱动泵的进液温度；

S200、对比送风温度与Tset+ΔT；

S210、如送风温度小于等于Tset+ΔT，则空调维持现有的第一工作模式；

S220、如送风温度大于Tset+ΔT，则计算回风温度减去进液温度所得的差值，并将上述差值与标定温度进行对比；

一般来说，操作人员事先会根据机房的实际所处位置来设定一个风冷侧制冷温度Tset以及偏差值ΔT，并通过获取到的温度来与上述设定值进行对比，以此对风冷模块10与液冷模块20来发出控制指令。偏差值ΔT用于与风冷侧制冷温度Tset共同划分调节区间，控制模块会将获取的环境温度与上述区间进行对比，以此获取整个空调系统应当执行何种调节方式。为方便描述，现将送风温感35所获取到的温度定义为送风温度，其余的温度值与压力值的命名以此类推。

控制模块能够利用传感器模块30来获取所需的温度信号或压力信号。一般来说，传感器模块30需要获取环境温度、送风温度、回风温度以及进液温度，以此判断风冷模块10与液冷模块的散热能力是否满足需求。环境温度与送风温度用于判断整个空调系统以哪一种工作模式启动或是是否应当调整工作模式。在本实施例中选择采用先以第一工作模式启动，随后根据温度变化来进行工作模式的调节。当然也可以设置为根据不同的室外环境温度来启动不同的工作模式。

此外，不仅管路内的温度会影响各个流量调节阀的开闭，管压同样是调节流量调节阀开闭程度的影响因素。在第一回路11与第二回路21上设置有若干个液压传感器，上述传感器能够检测第一回路11与第二回路21某一位置的流体压力值。根据获取到的管压信号能够得出压缩机进出压力差以及驱动泵进出压力。控制模块将根据上述两个压力差来对风冷模块10与液冷模块20发送对应的控制指令。

其中，对比送风温度与Tset+ΔT具体包括步骤：

S210、如送风温度小于等于Tset+ΔT，则空调维持现有的第一工作模式；

在送风温度小于等于Tset+ΔT，则表明仅依靠环境温度或是风冷模块10自身是完全能够实现对机房中低功耗设备进行散热的，因此此时并不需要液冷模块20来介入低功耗设备的散热。

第一工作模式是指整个系统处于自然冷却模式，请参阅图4，第一蒸发器13、第二蒸发器14以及第一换热器12均不工作；而在第二回路21上，也仅有第一支路212与第三支路214保持导通状态，构成循环冷却介质的循环流路，其中，低功耗服务器采用风冷散热，通过送风温感35检测风冷盘管的出风温度是否满足制冷需求，其具体控制策略如下：

S211、当送风温感35获取到的温度低于(Tset-ΔT)时，发出停止第三流量调节阀27的关闭指令。

当送风温度低于(Tset-ΔT)时，此时机房内的环境温度比较低或是低功耗设备散发的热量并不大，风冷模块10无制冷需求，因此仅仅依靠送风风机1617即可完成散热，故此时第三流量调节阀27可以不用开启。

S212、当送风温感35获取到的温度处于(Tset-ΔT)～(Tset+ΔT)这一区间时，如送风温感35检测到温度升高，则发出第三流量调节阀27扩大开度的指令。

当送风温度大于(Tset-ΔT)时，风冷模块10有100％制冷需求，此时第三流量调节阀27开启并进入开度比例调节状态；具体来说，第三流量调节阀27首先会进入初始开度状态，初始开度由安装人员设定，一般为30％；在保持初始开度30秒后，第三流量调节阀27进入开度比例调节状态。

当风冷模块10送风温度位于(Tset-ΔT)～(Tset+ΔT)区间时，第三流量调节阀27采用“趋势判断+线性”的调节方法。即第三流量调节阀27调节开度过程中，控制模块会实时采集风冷模块10的送风温度，每隔5秒连续采集5个温度值，计算温度变化趋势，有三种趋势，其一为上升，其二为稳定，其三为下降，通过计算5个温度值的斜率，分析斜率正或负，当斜率为正，则说明此时冷量输出不足，第三流量调节阀27开度将开大；当斜率基本区域平稳，说明此时风冷模块10冷量输出与负载基本持平，第三流量调节阀27可无需加载开度，保持现有开度运行即可；当斜率为负，说明风冷模块10冷量输出大于负载，送风温度处于持续下降趋势，即使第三流量调节阀27仍有较大制冷需求，仍保持现有开度，暂无需调大，防止冷量输出过剩，温度场波动异常。

进一步地，对比送风温度与Tset+ΔT还包括步骤：

S220、如送风温度大于Tset+ΔT，则计算回风温度减去进液温度所得的差值，并将上述差值与标定温度进行对比；

S221、如上述差值大于等于标定温度，则通过调节第一换热器以使得空调系统进入第二工作模式；

S222、如上述差值小于五，则通过调整第一换热器与压缩机以使得空调进入第三工作模式。

当送风温感35获取到的温度大于(Tset+ΔT)时，这表明风冷模块10单纯地依靠自然制冷以及不能够满足低功耗设备的降温需要，因此此时风冷模块10就需要第一换热器12来介入散热。

但是，由于第一换热器12的散热需要依靠第二回路21，因此控制模块就需要根据第二回路21与第一回路11之间的温差发出控制指令。

本实施例采用检测泵后温感34所检测到的泵后温度与回风温感36所检测到的回风温度的方式来选择所要发出的指令；安装人员会实现在控制模块内设置标定温度，利用第一回路11与第二回路21中的温度差来与标定温度进行对比，以此判断如何变幻空调系统的工作模式。

具体来说，本实施例中的标定温度为5℃，当泵后温度减去回风温度的差值大于5℃时，表明第二回路21中的冷却介质温度足够低，能够借助第二回路21中的冷却介质来进行散热，请参阅图5，此时风冷模块10需要进入第二工作模式，即混合制冷模式。此时需要开启第一换热器来使得第一回路11的热量能够通过第二回路21散发到外界环境中，此外，还需要引入第二回路21中的冷却介质来辅助降低送风风机16的出风温度。

进一步地，步骤S221还包括如下步骤：

S2211、以第一初始开度开启第三流量调节阀27，并在保持初始开度30秒后，第三流量调节阀27进入开度比例调节状态。

S2212、当控制模块检测到第三流量调节阀27开起到100％且送风温感35获取到的温度大于(Tset+ΔT)时，启动压缩机15、第一换热器12以及第二流量调节阀26。

当泵后温度减去回风温度的差值大于5℃时，表明第二回路21中的冷却介质与风冷模块10的冷却介质之间有一定温差，具备自然冷开启的条件，因此此时引入第二回路21来对第一回路11进行辅助散热仍能够实现对低功耗设备的散热。此时第三流量调节阀27将以初始开度开启，延时30s后，执行开度调节。当第三流量调节阀27开度达到100％时，则说明此时第三支路214的制冷能力已趋于最大输出，此时则需要启动压缩机15以提升风冷模块10的制冷能力。

压缩机15将以频率下限启动，延时30s后，依据实时送风温度与Tset进行判定，计算制冷需求，调整频率输出。

当压缩机15开启时，第一换热器12将做为冷凝器使用，通过调节第二流量调节阀26的不同开度，调节进入第一换热器12的冷却侧流量，实现压缩机15的散热，保持持续稳定制冷运行。

S2213、调节第二流量调节阀26的开度。

根据第一换热器12工作模式的不同，控制模块还需要控制第二流量调节阀26的开度。控制模块可以根据高压压感获取的数据或是依据室外环境温度与压缩机15运行频率执行换热温差线性进行调节。

对于第一种调节方式来说，控制模块需要根据高压压感实时检测的高压压力执行开度调节，调节方法如下：

为了方便描述，现定义第二流量调节阀26开启高压压力值为B，压力偏差值ΔB，当高压压感检测液管压力高于B时，第二流量调节阀26以最小开度L开启(一般为30％，当然也可以根据实际使用环境进行调整)，当高压压力值上升至(B+ΔB)时，此时第二流量调节阀26将以最大开度H(一般为100％)开启；中间压力调节区间B～(B+ΔB)，对应第二流量调节阀26开度(L～H)执行线性调节。当高压压力值趋近于B时，此时第二流量调节阀26开度趋近最小开度，若此时高压压力继续下降至(B-K)(K为高压切换回差，默认1bar)时，此时将完全关闭第二流量调节阀26，确保高压压力值在合理范围内。

第二种调节方式为其依据室外环境温度与压缩机15运行频率执行换热温差线性调节，高压压力值B的值是实时可调的，具体调节方法如下：第一换热器12的目标冷凝压力，根据室外环境温度和压缩机15输出频率共同决定；通过控制调节第一换热器12的换热温差，实现第二流量调节阀26的开度趋向更合理状态；不同的环境温度，目标换热温差是相同。当室外环境温度大于35℃时，计算的环境温度按35℃计算，当室外环境温度低于15℃，按15℃计算；目标冷凝压力有两组参考值，组1为(室外环境温度+换热温差)，换算出对应的冷凝压力值B1，具体见下表；组2为(压缩机15最小压差值+压差裕量)，计算出对应的目标冷凝压力值B2。调节第二流量调节阀26时，取以上两组目标冷凝压力值中的较大值做为调节目标。

以上室外环境温度通过安装在换热器回风区的室外环境温感实时检测读取，换热温差则通过以下表格中取值法进行插值法取值；压缩机15最小压差值取值最小压比设定，默认1.5；定义第一回路11中的实时高压压力为Ph，实时吸气压力为Pa，为保证压缩机15在工作时不会触发低压比告警，则要求高压压力最小值为1.5Pa以上，即压缩机15最小压差值为0.5Pa，压差裕量为(Ph-1.5Pa)。

通过以上计算，得到目标冷凝压力B，区间(B-ΔB)～B，对应第二流量调节阀26开度调节比例为0％～100％，通过以上压力调节，实现压缩机15的正常制冷运行。

本申请选取R410A冷媒做为举例对象，换热温差对照表，如下表：

第二流量调节阀26与第三流量调节阀27通过各自调控不同开度，实现了自然冷与机械制冷同时开启，最大化满足自然冷源的利用价值，压缩机15做为辅助制冷，保证风冷模块10的送风温度满足国标范围，通过本申请的风液混合控制模式，实现了空调系统充分利用自然冷的同时，又保障了风侧低功率设备的工作温度要求范围。

当泵后温度减去回风温度的差值小于等于5℃时，说明第二回路21中的冷却介质与风冷模块10的冷却介质基本无温差，不能够借助第二回路21中的冷却介质进行辅助散热，故不具备自然风冷开启的条件，以此此时需要启动压缩机15来进行辅助的机械制冷。此时第三流量调节阀27将保持关闭状态，并启动压缩机15，利用压缩机15来降低送风风机16的出风温度，需要指出的是，此工作模式下第一回路11仍需要第一换热器12来将热量传递到第二回路21中。

其中，步骤如上述差值小于五，则通过调整第一换热器与压缩机以使得空调进入第三工作模式具体包括步骤：

S2221、启动压缩机15、第一换热器12以及第二流量调节阀26。

S2222、依据高压压感实时检测的高压压力调节第二流量调节阀26的开度。

请参阅图6，当压缩机15开启时，第一换热器12做为第一回路11的冷凝器，通过第二流量调节阀26的不同开度，调节进入第一换热器12的冷却侧流量，以此实现第一回路11的稳定制冷运行。第二流量调节阀26的开启比例为0％～100％，依据第一回路11上的高压压感实时检测的高压压力执行开度调节，设定第二流量调节阀26开启高压压力值为B(对于不同冷媒，此压力值设定不同，如R410A冷媒，一般20为bar)，压力偏差值ΔB，当高压压感检测液管压力高于B时，第二流量调节阀26以最小开度L开启(一般默认为30％)，当高压压力值上升至(B+ΔB)时，此时第二流量调节阀26将以最大开度H(默认为100％)开启；中间压力调节区间B～(B+ΔB)，对应第二流量调节阀26开度(L～H)执行线性调节。当高压压力值趋近于B时，此时第二流量调节阀26开度趋近最小开度，若此时高压压力继续下降至(B-K)(K定义高压切换回差，默认1bar，可设)时，此时将完全关闭第二流量调节阀26，确保高压压力值在合理范围内。

本申请提出的一种风液复合式空调系统控制方法还包括步骤：

S300、根据第二换热器进口温度进行调节驱动泵23。

驱动泵23的运行频率根据第二换热器22的进口温度执行调节。设定驱动泵23开启温度为Tp，温度偏差为ΔTp，其频率上限与下限对应(Tp+ΔTp)与Tp。当换热器进口温度大于(Tp+ΔTp)时，此时驱动泵23进入工作状态，以启机频率H启动运行(H默认30Hz，可根据机房的实际环境等条件进行修改)，延时60s后，进入调频运行；当第二换热器22进口温度下降，慢慢接近Tp时，此时对应的驱动泵23频率也逐步下降至频率下限，以最小流量输出，保证冷量与负载相对匹配。

综上所述，本申请提出的风液复合式空调系统及其控制方法能够有效地整合，使得风冷模块10能够利用液冷模块20进行散热，这样就使得风冷模块10能够借助第二回路21来将热量传导至第二换热器22，进而排放到完结环境中，这样能够使得整个空调系统只设置一组对外排放热量的换热器，而不必设置两套独立的对外散热系统，有效地简化了整个空调系统的结构，实现整个空调系统的标准化、模块化设计，进一步地减少整个空调系统设计与安装的压力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种风液复合式空调系统，其特征在于，包括：

风冷模块，所述风冷模块包括第一换热器以及第一回路，所述第一回路穿过所述第一换热器；

以及液冷模块，所述液冷模块包括第二回路，所述第二回路穿过所述第一换热器。

2.根据权利要求1所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述风冷模块还包括第一蒸发器与第二蒸发器；

所述第一蒸发器连接在所述第一回路上且所述第一蒸发器朝向送风风机；

所述第二蒸发器连接在所述第二回路上，且所述第二蒸发器与所述第一蒸发器并排设置在所述送风风机的进风方向上，流向所述送风风机的空气依次流经所述第二蒸发器与所述第一蒸发器。

3.根据权利要求2所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述液冷模块还包括第二换热器以及驱动泵，所述驱动泵驱动冷却液朝向所述第二换热器流动，所述第二换热器与所述驱动泵均连接在所述第二回路上。

4.根据权利要求3所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述第二回路包括干路与第一支路，所述第二换热器与所述驱动泵连接在所述干路上，所述第一支路连通所述第二换热器与所述驱动泵，所述第一支路上连接有末端模块。

5.根据权利要求3所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述第二回路还包括第二支路，所述第二支路上用以连通所述第二换热器与所述驱动泵，所述第二支路穿过所述第一换热器。

6.根据权利要求3所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述第二回路还包括第三支路，所述第三支路用以连通所述第二换热器与所述驱动泵，所述第三支路穿过所述第二蒸发器。

7.根据权利要求4所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述液冷模块还包括储液罐，所述储液罐连接在所述干路上；

所述驱动泵驱动冷却液依次流经所述第二换热器与所述储液罐。

8.根据权利要求4所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述液冷模块还包括第一流量调节阀，所述第一流量调节阀连接在所述第一支路上。

9.根据权利要求5所述的风液复合式空调系统，其特征在于，所述液冷模块还包括第二流量调节阀，所述第二流量调节阀连接在所述第二支路上。

10.一种风液复合式空调系统控制方法，其特征在于，用于如权利要求1-9任一所述的风液复合式空调系统，所述方法包括：

获取送风风机的送风温度与回风温度、驱动泵的进液温度；

对比送风温度与(Tset+ΔT)，其中，Test为根据使用环境而预设的风冷侧制冷温度，ΔT为根据使用环境而预设的偏差值；

如送风温度小于等于(Tset+ΔT)，则空调维持现有的第一工作模式；

如送风温度大于(Tset+ΔT)，则计算回风温度减去进液温度所得的差值；当所述差值大于或等于标定温度时，则通过调整第一换热器，使得空调进入第二工作模式。