CN215571358U - 一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀A、气液分离器、氟泵、膨胀阀B、蒸发器、电磁阀A、单向阀A、电磁阀B、单向阀B、单向阀C；所述压缩机、所述单向阀C、所述冷凝器、所述膨胀阀A和所述气液分离器串联连接，所述气液分离器、所述氟泵、所述单向阀B、所述膨胀阀B、所述蒸发器和所述电磁阀A串联连接，所述蒸发器通过所述单向阀A连通所述压缩机，所述冷凝器通过所述电磁阀B连通所述膨胀阀B。本申请装置能够在室外气温较低时，充分利用自然能源，当环境温度较高时，采用压缩机进行制冷，当环境温度适宜时，采用压缩机和氟泵混合制冷，当环境温度较低时，采用氟泵进行制冷，更加节能。

Description

一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统。

背景技术

空调系统应用于各种场合，下面以机房、数据中心等场合所用空调系统来进行说明。

机房空调行业通过近年节能产品推广和应用，市场上提出了很多节能型制冷散热的新概念。所谓“氟泵空调”就是其中之一，“氟泵空调”主要是通过氟泵的运转对制冷剂液体做功来替代压缩机的运转需求，减少压缩机的做功，从而实现自然冷却。“氟泵”不只是一个泵，它是一整套循环系统，包括氟泵空调末端用以蒸发吸热，外部冷凝器用以散热和制冷剂循环泵。

现有氟泵和压缩机融合系统氟泵和压缩机采用串联结构，在氟泵运行模式切换压缩机模式时由于管路充满液态制冷剂，压缩机启动容易造成液击，系统在应用自然冷却也有很大限制。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统。

根据本申请实施例提供的技术方案，一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀A、气液分离器、氟泵、膨胀阀B、蒸发器、电磁阀A、单向阀A、电磁阀B、单向阀B、单向阀C,所述气液分离器具有端口A、端口B、端口C、端口D；

所述压缩机、所述单向阀C、所述冷凝器、所述膨胀阀A和所述气液分离器串联连接，所述压缩机的出口管通过所述单向阀C连通所述冷凝器的进口管，所述冷凝器出口管连通所述膨胀阀A的进口管，所述膨胀阀A的出口管连通所述气液分离器端口B,所述气液分离器端口A连通所述压缩机的进口管，

所述气液分离器、所述氟泵、所述单向阀B、所述膨胀阀B、所述蒸发器和所述电磁阀A串联连接，所述气液分离器的端口C连通所述氟泵的进口管，所述氟泵的出口管连通所述单向阀B的进口管，所述单向阀B的出口管连通所述膨胀阀B的进口管，所述膨胀阀B的出口管连通所述蒸发器的进口管，所述蒸发器的出口管连通所述电磁阀A的进口管，所述电磁阀A的出口管连通所述气液分离器的端口D，

所述单向阀A的进口管连通所述蒸发器的出口管，所述单向阀A的出口管连通所述冷凝器入口管，

所述冷凝器的出口管连通所述电磁阀B的进口管，所述电磁阀B的出口管连通所述膨胀阀B的进口管，

所述电磁阀A入口管、冷凝器入口管、冷凝器出口管、单向阀B出口管设有三通阀，所述蒸发器的出口管上设有三通阀，所述压缩机的出口管设有三通阀。

本发明中，所述压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀A、所述气液分离器、所述氟泵、所述膨胀阀B、所述蒸发器、所述电磁阀A、所述单向阀A、所述电磁阀B、所述单向阀B、所述单向阀C均通过管路进行连接，所述压缩机、所述膨胀阀A、所述氟泵、所述膨胀阀B、所述电磁阀A、电磁阀B均通过电线连接控制装置。

本发明中，所述压缩机为变频压缩机，所述压缩机的数量为若干个。

本发明中，所述压缩机为定频压缩机，所述压缩机的数量为若干个。

本发明中，所述压缩机为若干个定频压缩机和若干个变频压缩机。

本发明中，所述冷凝器的出口管上设有温度传感器，所述冷凝器为风冷冷凝器、水冷冷凝器、蒸发冷凝器中的一种。

本发明中，所述氟泵为变频氟泵、定速氟泵中的一种。

本发明中，所述蒸发器为冷却液体载冷剂的蒸发器、冷却空气的蒸发器中的一种。

本发明中，所述压缩机通过端口A从所述气液分离器上部吸取气态制冷剂，所述氟泵通过端口C从所述气液分离器下部吸取液态制冷剂，所述气液分离器中液态制冷剂液位高于端口C深入所述气液分离器管口，所述气液分离器中液态制冷剂液位低于端口A深入所述气液分离器管口。

综上所述，本申请的有益效果：本申请装置能够在室外气温较低时，充分利用自然能源，当环境温度较高时，采用压缩机进行制冷，当环境温度适宜时，采用压缩机和氟泵混合制冷，当环境温度较低时，采用氟泵进行制冷，更加节能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明整体装置混合运行时示意图；

图2为本发明压缩机单独运行时示意图；

图3为本发明氟泵单独运行时示意图；

图4为本发明简化模式的装置连接结构示意图。

图5为本发明气液分离器示意图。

图中标号：压缩机－1；冷凝器－2；膨胀阀A－3；气液分离器－4；氟泵－5；膨胀阀B－6；蒸发器－7；电磁阀A－8；单向阀A－9；电磁阀B－10；单向阀B－11；单向阀C－12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1、图2和图3所示，一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，包括压缩机1、冷凝器2、膨胀阀A3、气液分离器4、氟泵5、膨胀阀B6、蒸发器7、电磁阀A8、单向阀A9、电磁阀B10、单向阀B11、单向阀C12,所述气液分离器4具有端口A、端口B、端口C、端口D；所述压缩机1、所述单向阀C12、所述冷凝器2、所述膨胀阀A3和所述气液分离器4串联连接，所述压缩机1的出口管通过所述单向阀C12连通所述冷凝器2的进口管，所述冷凝器2出口管连通所述膨胀阀A3的进口管，所述膨胀阀A3的出口管连通所述气液分离器4端口B,所述气液分离器4端口A连通所述压缩机1的进口管，所述气液分离器4、所述氟泵5、所述单向阀B11、所述膨胀阀B6、所述蒸发器7和所述电磁阀A8 串联连接，所述气液分离器4的端口C连通所述氟泵5的进口管，所述氟泵5的出口管连通所述单向阀B11的进口管，所述单向阀B11的出口管连通所述膨胀阀B6的进口管，所述膨胀阀B6的出口管连通所述蒸发器7的进口管，所述蒸发器7的出口管连通所述电磁阀A8的进口管，所述电磁阀A8的出口管连通所述气液分离器4的端口D，所述单向阀A9 的进口管连通所述蒸发器7的出口管，所述单向阀A9的出口管连通所述冷凝器2入口管，所述冷凝器2的出口管连通所述电磁阀B10的进口管，所述电磁阀B10的出口管连通所述膨胀阀B6的进口管，所述电磁阀A8 入口管、冷凝器2入口管、冷凝器2出口管、单向阀B11出口管设有三通阀，所述蒸发器7的出口管上设有三通阀，所述压缩机1的出口管设有三通阀。所述压缩机1、所述冷凝器2、所述膨胀阀A3、所述气液分离器4、所述氟泵5、所述膨胀阀B6、所述蒸发器7、所述电磁阀A8、所述单向阀A9、所述电磁阀B10、所述单向阀B11、所述单向阀C12均通过管路进行连接，所述压缩机1、所述膨胀阀A3、所述氟泵5、所述膨胀阀B6、所述电磁阀A8、电磁阀B10均通过电线连接控制装置。控制装置可以控制所述压缩机1运行频率或启停，可以控制所述氟泵5运行频率或启停，可以控制所述膨胀阀A3、所述膨胀阀B6开度大小，可以控制所述电磁阀A8、所述电磁阀B10开关。所述压缩机1为变频压缩机，所述压缩机1为N个变频压缩机,其中N≥1。所述压缩机1为定频压缩机，所述压缩机1为N个定频压缩机其中N≥1。所述压缩机1为N个变频压缩机和M个定频压缩机其中N≥1，M≥1。所述冷凝器2的出口管上设有温度传感器，所述冷凝器2为风冷冷凝器、水冷冷凝器、蒸发冷凝器中的一种。所述氟泵5为变频氟泵、定速氟泵中的一种。所述蒸发器 7为冷却液体载冷剂的蒸发器、冷却空气的蒸发器中的一种。所述压缩机1通过端口A从所述气液分离器4上部吸取气态制冷剂，所述氟泵5 通过端口C从所述气液分离器4下部吸取液态制冷剂，所述气液分离器 4中液态制冷剂液位高于端口C深入所述气液分离器4管口，所述气液分离器4中液态制冷剂液位低于端口A深入所述气液分离器4管口。

实施例1：所述压缩机1、所述冷凝器2、所述膨胀阀A3和所述气液分离器4串联连接，所述气液分离器4、所述氟泵5、所述单向阀B11、所述膨胀阀B6、所述蒸发器7和所述电磁阀A8串联连接，所述蒸发器7 通过所述单向阀9连通所述压缩机1，所述冷凝器2通过所述电磁阀B10 连通所述膨胀阀B6。

混合运行模式，如图1所示：

此模式下：所述电磁阀A8打开，所述电磁阀10B关闭，所述电子膨胀阀A3自动调节，在压力作用下所述单向阀A9关闭，所述单向阀B11打开。所述压缩机1和所述氟泵5同时运行，所述氟泵5走图中粗实线管路，所述压缩机1走图中粗实管路，细实线为不流动管路。所述氟泵5从所述气液分离器4吸取液态冷媒加压送到所述蒸发器7，冷媒在所述蒸发器7中部分蒸发，流经所述电磁阀A8，通过管路回到所述气液分离器4，在所述气液分离器4中混合冷媒进行分离，气体在所述气液分离器4上部，液体在气液分离器下部，气体被所述压缩机1吸走经过加压后变成高温高压气体，经过所述冷凝器2冷凝变成高压液体通过所述膨胀阀A3节流降压后变成低温低压气液混合冷媒，与蒸发器回来的气液混合冷媒进行热交换和分离完成一个循环。

压缩机运行模式，如图2所示：

此模式下：所述电磁阀A8打开，所述电磁阀B10打开，所述电子膨胀阀A3关闭，在压力作用下所述单向阀A9关闭，所述单向阀B11关闭。

所述压缩机1吸取所述气液分离器4中的低温低压气体加压变成高温高压气体，经过所述冷凝器2冷凝成高温高压液体流过所述电磁阀B10经过所述膨胀阀B6节流降压后在所述蒸发器7中蒸发变成低温低压的气态制冷剂经过所述电磁阀A8回到所述气液分离器4，完成一个循环。所述压缩机1走图中粗实线管路，细实线为不流动管路。

氟泵运行模式，如图3所示：

此模式下：所述电磁阀A8关闭，所述电磁阀B10关闭，所述电子膨胀阀A3自动调节，在压力作用下所述单向阀A9打开，所述单向阀B11打开。

所述氟泵5吸取所述气液分离器4中液态制冷剂加压后经过所述单向阀B11和所述膨胀阀B6在所述蒸发器7中部分蒸发后经过所述单向阀A9在所述冷凝器2中冷凝降温成过冷液态冷媒后经过所述膨胀阀A3后回到气液分离器，完成一个循环。

本系统除了具有传统氟泵压缩机制冷系统的特点：在冬季气温低时不工作采用氟泵自然冷却模式以外在气温高蒸发器非满载时可以适时调整气液分离器4的压力，把压力升高这样压缩机运行的压缩机比降低消耗功率也降低。

系统可以选择三种运行模式结构如图1、图2和图3所示，也可以选择两种工作模式，除上述结构和方法外系统可以进行简化，所述电磁阀B10 及其前后管路去掉，所述单向阀B11此时为非必须。系统精简成图4所示，本系统可设置为两种模式，一种为完整模式(有所述电磁阀B10的存在，如图1所示)，一种为简化模式(无所述电磁阀B10，如图4所示)，完整模式时，所述膨胀阀A3采用电子膨胀阀和所述膨胀阀B6可以采用电子膨胀阀、热力膨胀阀；简化模式时，所述膨胀阀A3采用电子膨胀阀、热力膨胀阀和所述膨胀阀B6可以电子膨胀阀、热力膨胀阀。

所述气液分离器4兼具了气液分离器和储液器作用，系统多余冷媒储存在其中，由于处在低压侧的所述气液分离器4的压力更低，比所述冷凝器2出口高压储液器更安全。

冷媒储存在所述压缩机1吸气侧的所述气液分离器4中，所述气液分离器4中分离出来的气体随着所述压缩机1吸气，通过所述冷凝器2、所述膨胀阀A3继而回到所述压缩机1。

针对当前的氟泵和压缩机的复合空调系统，工作模式切换时氟泵和压缩机分别发生“汽蚀”和“液击”的问题，所述氟泵5一直吸走所述气液分离器4的液体，所述压缩机1吸走所述气液分离器4的气体，无论是混合模式还是模式切换都不会产生“汽蚀”和“液击”的问题。

本系统除了具有传统氟泵压缩机制冷系统的特点：在冬季气温低时压缩机不工作采用氟泵自然冷却模式。

在气温高，内机非满载时，可以适时调整所述气液分离器4的压力，把压力升高这样所述压缩机1运行的消耗功率降低。

系统可以根据环境温度自动切换混合运行模式、压缩机运行模式、氟泵运行模式可以进行无缝切换。在系统低载运行时，压缩机可以进行间歇运行，氟泵连续运行使系统低载温度控制更加精准。

实施例2：当室外温度低于某一设定值(如10度，甚至更低)，这时候所述压缩机1停止运行与其并联的所述单向阀A9两端没有压力差，此时所述电磁阀A8关闭冷媒制冷从室内机流经所述单向阀A9通过所述冷凝器 2经过所述电子膨胀阀A3，此时膨胀阀开到最大，不起节流作用冷凝后的液体进入所述气液分离器4被所述氟泵5吸走供到室内完成一个循环。

变频压缩机频率或定频压缩机启停依据所述气液分离器4中实际压力或者温度(饱和态压力和温度可以换算)和目标压力或者温度(通常 10-15℃或者对应饱和压力，不同冷媒饱和压力不一样)。

当室外温度高于设定值P,P为-50℃-60℃之间的任一值，系统启动压缩机运行模式，此时电磁阀8打开，电磁阀10打开，膨胀阀3关闭，氟泵5关闭，压力作用下单向阀9、单向阀11关闭单向阀12打开，当压缩机1 为变频压缩机时运行频率依据实际气液分离器4上部压力和设定压力值进行PID运算，得出压缩机的运行频率，通过控制器给定压缩机运行频率。

当压缩机1为定速压缩机时压缩机启停依据实际气液分离器4上部压力和设定压力值进行比较，当实际压力-设定值≥Q时压缩机开启，当实际压力-设定值≤R时压缩机关闭，其中Q为以Mpa为单位0-20中的任一值， R为以Mpa为单位-20-20中的任一值。

膨胀阀6开度根据蒸发器过热度进行调整开度。

当室外温度高于设定值S,低于设定值T时，系统启动混合运行模式，其中S和T为-50℃-60℃之间的任一值且S＜T值，此时电磁阀8打开，电磁阀10关闭，氟泵5打开，压力作用下单向阀9关闭，单向阀11、单向阀12 打开，当压缩机1为变频压缩机时运行频率依据实际气液分离器4上部压力和设定压力值进行PID运算，得出压缩机的运行频率，通过控制器给定压缩机运行频率。

当压缩机1为定速压缩机时压缩机启停依据实际气液分离器4上部压力和设定压力值进行比较，当实际压力-设定值≥Q时压缩机开启，当实际压力-设定值≤R时压缩机关闭，其中Q为以Mpa为单位0-20中的任一值， R为以Mpa为单位-20-20中的任一值。

膨胀阀3开度根据氟泵5入口实际温度和氟泵5入口设置温度进行PID 运算调整。

当氟泵5为变频泵时，氟泵5运行频率依据氟泵5出口实际压力值和氟泵5出口设定压力值进行PID运算，得出氟泵5的运行频率，通过控制器给定氟泵5运行频率。

当氟泵5为定速泵时，此时氟泵5一直给电运行。

膨胀阀6此时可选择根据蒸发器被冷却液体或气体实际温度和目标温度进行PID运算进行调整开度。亦可膨胀阀6全开蒸发器被冷却液体或气体温度采用被冷却液体或气体流量进行调节。

当室外温度低于设定值U时,系统启动氟泵运行模式其中U为-50℃ -30℃之间的任一值,此时电磁阀8关闭，电磁阀10关闭，压力作用下单向阀9、单向阀12打开，单向阀11关闭，氟泵5打开，膨胀阀3关闭，压缩机1关闭。

当氟泵5为变频泵时，氟泵5运行频率依据氟泵5出口实际压力值和氟泵5出口设定压力值进行PID运算，得出氟泵5的运行频率，通过控制器给定氟泵5运行频率。

当氟泵5为定速泵时，此时氟泵5一直给电运行。

膨胀阀6此时可选择根据蒸发器被冷却液体或气体实际温度和目标温度进行PID运算进行调整开度。亦可膨胀阀6全开蒸发器被冷却液体或气体温度采用被冷却液体或气体流量进行调节。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：包括压缩机(1)、冷凝器(2)、膨胀阀A(3)、气液分离器(4)、氟泵(5)、膨胀阀B(6)、蒸发器(7)、电磁阀A(8)、单向阀A(9)、电磁阀B(10)、单向阀B(11)、单向阀C(12),所述气液分离器(4)具有端口A、端口B、端口C、端口D；

所述压缩机(1)、所述单向阀C(12)、所述冷凝器(2)、所述膨胀阀A(3)和所述气液分离器(4)串联连接，所述压缩机(1)的出口管通过所述单向阀C(12)连通所述冷凝器(2)的进口管，所述冷凝器(2)出口管连通所述膨胀阀A(3)的进口管，所述膨胀阀A(3)的出口管连通所述气液分离器(4)端口B,所述气液分离器(4)端口A连通所述压缩机(1)的进口管，

所述气液分离器(4)、所述氟泵(5)、所述单向阀B(11)、所述膨胀阀B(6)、所述蒸发器(7)和所述电磁阀A(8)串联连接，所述气液分离器(4)的端口C连通所述氟泵(5)的进口管，所述氟泵(5)的出口管连通所述单向阀B(11)的进口管，所述单向阀B(11)的出口管连通所述膨胀阀B(6)的进口管，所述膨胀阀B(6)的出口管连通所述蒸发器(7)的进口管，所述蒸发器(7)的出口管连通所述电磁阀A(8)的进口管，所述电磁阀A(8)的出口管连通所述气液分离器(4)的端口D，

所述单向阀A(9)的进口管连通所述蒸发器(7)的出口管，所述单向阀A(9)的出口管连通所述冷凝器(2)入口管，

所述冷凝器(2)的出口管连通所述电磁阀B(10)的进口管，所述电磁阀B(10)的出口管连通所述膨胀阀B(6)的进口管，

所述电磁阀A(8)入口管、冷凝器(2)入口管、冷凝器(2)出口管、单向阀B(11)出口管设有三通阀，所述蒸发器(7)的出口管上设有三通阀，所述压缩机(1)的出口管设有三通阀。

2.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)、所述膨胀阀A(3)、所述气液分离器(4)、所述氟泵(5)、所述膨胀阀B(6)、所述蒸发器(7)、所述电磁阀A(8)、所述单向阀A(9)、所述电磁阀B(10)、所述单向阀B(11)、所述单向阀C(12)均通过管路进行连接，所述压缩机(1)、所述膨胀阀A(3)、所述氟泵(5)、所述膨胀阀B(6)、所述电磁阀A(8)、电磁阀B(10)均通过电线连接控制装置。

3.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述压缩机(1)为变频压缩机，所述压缩机(1)的数量为若干个。

4.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述压缩机(1)为定频压缩机，所述压缩机(1)的数量为若干个。

5.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述压缩机(1)为若干个定频压缩机和若干个变频压缩机。

6.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述冷凝器(2)的出口管上设有温度传感器，所述冷凝器(2)为风冷冷凝器、水冷冷凝器、蒸发冷凝器中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述氟泵(5)为变频氟泵、定速氟泵中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述蒸发器(7)为冷却液体载冷剂的蒸发器、冷却空气的蒸发器中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种具有自然冷却功能的复合型制冷系统，其特征是：所述压缩机(1)通过端口A从所述气液分离器(4)上部吸取气态制冷剂，所述氟泵(5)通过端口C从所述气液分离器(4)下部吸取液态制冷剂，所述气液分离器(4)中液态制冷剂液位高于端口C深入所述气液分离器(4)管口，所述气液分离器(4)中液态制冷剂液位低于端口A深入所述气液分离器(4)管口。

Images