本發(fā)明屬于空氣調(diào)節(jié)，具體涉及一種氟泵壓縮制冷系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著4g的大量應(yīng)用以及5g的逐漸普及，各種數(shù)據(jù)處理設(shè)備的發(fā)熱量越來越大，數(shù)據(jù)中心對空調(diào)設(shè)備的制冷量和節(jié)能性要求也越來越高。

2、采用過渡季節(jié)和寒冷冬季的室外自然冷源對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行冷卻，能大幅度降低空調(diào)設(shè)備的運行費用，常見的是采用氟泵空調(diào)，在冬季啟用氟泵模式，停止壓縮機的運行，利用氟泵驅(qū)動制冷劑實現(xiàn)熱管制冷運行，極大地降低了設(shè)備的運行費用。氟泵壓縮制冷系統(tǒng)屬于復(fù)合系統(tǒng)，氟泵熱管系統(tǒng)與壓縮制冷系統(tǒng)共用蒸發(fā)器和冷凝器，以及一些共用的制冷劑管道、系統(tǒng)零部件等。

3、由于數(shù)據(jù)中心的熱負(fù)荷隨用戶使用量和季節(jié)時間變化而產(chǎn)生波動，因此現(xiàn)在越來越多的機房空調(diào)采用了變頻技術(shù)，以應(yīng)對數(shù)據(jù)中心的熱負(fù)荷波動從而保證數(shù)據(jù)中心的恒溫恒濕需求。然而，制冷系統(tǒng)的壓縮機頻率變化會導(dǎo)致最佳的制冷劑循環(huán)量發(fā)生變化，通常頻率越高所需的制冷劑循環(huán)量越大，制冷系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)時如果保證了100％負(fù)荷下的最佳制冷劑灌注量，那么75％或者50％負(fù)荷下或者其它低頻率運轉(zhuǎn)情況下的最佳制冷劑灌注量就會比較少，因此機組內(nèi)部的制冷劑在低頻工況下可能存在積液情況，積液滯留在換熱器底部不利于換熱。

4、同時，氟泵模式下考慮到氟泵吸入口的液體高度要求，通常在氟泵模式下所需的制冷劑灌注量比較大，因此氟泵壓縮制冷系統(tǒng)在實際的運行工況下很可能形成制冷劑液體滯留的情況，需要考慮把滯留的制冷劑遷移到儲液罐，而在高頻壓縮制冷模式或者氟泵制冷模式下把儲液罐內(nèi)滯留的制冷劑液體盡快釋放出來參與系統(tǒng)循環(huán)運行。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明提供一種氟泵壓縮制冷系統(tǒng)及其控制方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)的不同運行工況下所需的制冷劑灌注量差異造成的制冷劑冗余的技術(shù)問題。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種氟泵壓縮制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、冷凝器及節(jié)流元件，其中所述節(jié)流元件連接于所述冷凝器的出口與所述蒸發(fā)器的入口之間，所述冷凝器與所述節(jié)流元件之間連接有儲液罐，所述氟泵壓縮制冷系統(tǒng)還包括制冷劑調(diào)節(jié)罐，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐的頂部通過第一管路與所述蒸發(fā)器的出口連通，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐的底部通過第二管路與所述儲液罐的頂部可控通斷連通，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐的底部還通過第三管路與所述節(jié)流元件的進(jìn)液口可控通斷連通或者與所述儲液罐的出液口可控通斷連通。

3、在一些實施方式中，所述第二管路上串接有第一電磁通斷閥，所述第三管路上串接有第二電磁通斷閥；和/或，所述第一管路上串接有第一毛細(xì)管；和/或，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐的底部高度高于所述儲液罐的頂部高度，以使得所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的制冷劑能夠在自重作用下流入所述儲液罐內(nèi)。

4、在一些實施方式中，所述氟泵壓縮制冷系統(tǒng)還包括氟泵，所述氟泵的進(jìn)液口與所述儲液罐的底部連通，所述氟泵的出液口與所述節(jié)流元件的進(jìn)液口連接，且所述氟泵的進(jìn)液口與所述節(jié)流元件的進(jìn)液口之間還連接有第四管路，所述第四管路上串接有第一單向閥，所述第一單向閥的單向?qū)ǚ较驗橛伤龇玫倪M(jìn)液口一側(cè)至所述節(jié)流元件的進(jìn)液口一側(cè)。

5、在一些實施方式中，所述氟泵壓縮制冷系統(tǒng)還包括壓縮機及第五管路，所述壓縮機的吸氣口與所述蒸發(fā)器的出氣口連通，所述壓縮機的排氣口與所述冷凝器的進(jìn)氣口連通，所述第五管路連接于所述壓縮機的吸氣口與排氣口之間，且所述第五管路上串接有第二單向閥，所述第二單向閥的單向?qū)ǚ较驗橛伤鰤嚎s機的吸氣口一側(cè)至所述壓縮機的排氣口一側(cè)。

6、在一些實施方式中，所述壓縮機的排氣口與所述冷凝器之間的管路上還串接有油分離器，所述油分離器的回油管的出口與所述壓縮機的吸氣口經(jīng)由第二毛細(xì)管連通。

7、在一些實施方式中，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)設(shè)有液位計，用于檢測所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的制冷劑實時液位高度；和/或，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，用于檢測所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的制冷劑的實時溫度。

8、本發(fā)明還提供一種如上述的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

9、獲取所述氟泵壓縮制冷系統(tǒng)的運行模式；

10、根據(jù)所述運行模式控制所述第一電磁通斷閥及第二電磁通斷閥的通斷、所述壓縮機及所述氟泵的啟停。

11、在一些實施方式中，當(dāng)所述運行模式為氟泵制冷模式時，控制所述第一電磁通斷閥導(dǎo)通，控制所述壓縮機停止運轉(zhuǎn)或者保持停機狀態(tài)，并在所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的制冷劑完全流入所述儲液罐后控制所述氟泵運轉(zhuǎn)。

12、在一些實施方式中，當(dāng)所述運行模式為壓縮制冷模式時，控制所述壓縮機運轉(zhuǎn)并獲取所述壓縮機的實時運行頻率，根據(jù)獲取的所述實時運行頻率獲取與該實時運行頻率對應(yīng)的所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的制冷劑的目標(biāo)液位高度h，控制所述第一電磁通斷閥及第二電磁通斷閥通斷以使所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的制冷劑的實時液位高度調(diào)整處于所述目標(biāo)液位高度h。

13、在一些實施方式中，當(dāng)所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)制冷劑的實時液位高度低于所述目標(biāo)液位高度h時，控制所述第二電磁通斷閥導(dǎo)通、第一電磁通斷閥截斷，直至所述實時液位高度上升至所述目標(biāo)液位高度h時，控制所述第二電磁通斷閥截斷；或者，

14、當(dāng)所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)制冷劑的實時液位高度高于所述目標(biāo)液位高度h時，控制所述第一電磁通斷閥連通、第二電磁通斷閥截斷，直至所述實時液位高度下降至所述目標(biāo)液位高度h時，控制所述第一電磁通斷閥截斷。

15、在一些實施方式中，所述目標(biāo)液位高度h通過如下方式獲得：

16、獲取所述實時運行頻率對應(yīng)的系統(tǒng)循環(huán)最佳制冷劑灌注量m1，并計算得到需在所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)存儲的制冷劑量m2，m2＝m-m1，其中m為系統(tǒng)內(nèi)總制冷劑量；

17、獲取所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的實時溫度t和/或?qū)崟r飽和壓力，并根據(jù)控制器內(nèi)預(yù)先存儲的制冷劑參數(shù)獲知與所述實時溫度t和/或?qū)崟r飽和壓力對應(yīng)的液體制冷劑密度ρ；

18、根據(jù)公式h＝m2/(ρs)計算得到所述目標(biāo)液位高度h，其中s為所述制冷劑調(diào)節(jié)罐的存儲空間的橫截面面積。

19、本發(fā)明提供的一種氟泵壓縮制冷系統(tǒng)及其控制方法具有如下有益效果：

20、通過控制前述第二管路及第三管路的通斷進(jìn)而利用制冷劑調(diào)節(jié)罐的頂部與底部的壓差實現(xiàn)其內(nèi)的液態(tài)制冷劑釋放(遷出)或者存儲(遷入)，實現(xiàn)將制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)存儲的制冷劑遷移補充至系統(tǒng)循環(huán)內(nèi)，增加系統(tǒng)循環(huán)的制冷劑灌注量，或者實現(xiàn)將系統(tǒng)循環(huán)內(nèi)的過多制冷劑遷移存儲于制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)，有效防止系統(tǒng)內(nèi)制冷劑灌注量過大導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)積液滯留，防止制冷系統(tǒng)內(nèi)存在過量的制冷劑侵占換熱器內(nèi)的換熱管道，提高換熱效率；如此，本發(fā)明技術(shù)方案實現(xiàn)制冷系統(tǒng)內(nèi)所需要的制冷劑循環(huán)量可控調(diào)節(jié)，滿足較佳的系統(tǒng)循環(huán)量要求，解決現(xiàn)有技術(shù)中氟泵壓縮制冷系統(tǒng)的不同運行工況下所需的制冷劑灌注量差異造成的制冷劑冗余問題，以便盡量滿足各種運行工況下制冷系統(tǒng)所需要的較佳循環(huán)量。

技術(shù)特征：

1.一種氟泵壓縮制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器(11)、冷凝器(12)及節(jié)流元件(13)，其中所述節(jié)流元件(13)連接于所述冷凝器(12)的出口與所述蒸發(fā)器(11)的入口之間，所述冷凝器(12)與所述節(jié)流元件(13)之間連接有儲液罐(14)，其特征在于，還包括制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)的頂部通過第一管路(101)與所述蒸發(fā)器(11)的出口連通，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)的底部通過第二管路(102)與所述儲液罐(14)的頂部可控通斷連通，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)的底部還通過第三管路(103)與所述節(jié)流元件(13)的進(jìn)液口可控通斷連通或者與所述儲液罐(14)的出液口可控通斷連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第二管路(102)上串接有第一電磁通斷閥(1021)，所述第三管路(103)上串接有第二電磁通斷閥(1031)；和/或，所述第一管路(101)上串接有第一毛細(xì)管(1011)；和/或，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)的底部高度高于所述儲液罐(14)的頂部高度，以使得所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)的制冷劑能夠在自重作用下流入所述儲液罐(14)內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括氟泵(15)，所述氟泵(15)的進(jìn)液口與所述儲液罐(14)的底部連通，所述氟泵(15)的出液口與所述節(jié)流元件(13)的進(jìn)液口連接，且所述氟泵(15)的進(jìn)液口與所述節(jié)流元件(13)的進(jìn)液口之間還連接有第四管路(104)，所述第四管路(104)上串接有第一單向閥(1041)，所述第一單向閥(1041)的單向?qū)ǚ较驗橛伤龇?15)的進(jìn)液口一側(cè)至所述節(jié)流元件(13)的進(jìn)液口一側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括壓縮機(16)及第五管路(105)，所述壓縮機(16)的吸氣口與所述蒸發(fā)器(11)的出氣口連通，所述壓縮機(16)的排氣口與所述冷凝器(12)的進(jìn)氣口連通，所述第五管路(105)連接于所述壓縮機(16)的吸氣口與排氣口之間，且所述第五管路(105)上串接有第二單向閥(1051)，所述第二單向閥(1051)的單向?qū)ǚ较驗橛伤鰤嚎s機(16)的吸氣口一側(cè)至所述壓縮機(16)的排氣口一側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(16)的排氣口與所述冷凝器(12)之間的管路上還串接有油分離器(4)，所述油分離器(4)的回油管的出口與所述壓縮機(16)的吸氣口經(jīng)由第二毛細(xì)管(41)連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)設(shè)有液位計(21)，用于檢測所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)的制冷劑實時液位高度；和/或，所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，用于檢測所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)的制冷劑的實時溫度。

7.一種如權(quán)利要求4所述的氟泵壓縮制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述運行模式為氟泵制冷模式時，控制所述第一電磁通斷閥(1021)導(dǎo)通，控制所述壓縮機(16)停止運轉(zhuǎn)或者保持停機狀態(tài)，并在所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)的制冷劑完全流入所述儲液罐(14)后控制所述氟泵(15)運轉(zhuǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述運行模式為壓縮制冷模式時，控制所述壓縮機(16)運轉(zhuǎn)并獲取所述壓縮機(16)的實時運行頻率，根據(jù)獲取的所述實時運行頻率獲取與該實時運行頻率對應(yīng)的所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)的制冷劑的目標(biāo)液位高度h，控制所述第一電磁通斷閥(1021)及第二電磁通斷閥(1031)通斷以使所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)的制冷劑的實時液位高度調(diào)整處于所述目標(biāo)液位高度h。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)制冷劑的實時液位高度低于所述目標(biāo)液位高度h時，控制所述第二電磁通斷閥(1031)導(dǎo)通、第一電磁通斷閥(1021)截斷，直至所述實時液位高度上升至所述目標(biāo)液位高度h時，控制所述第二電磁通斷閥(1031)截斷；或者，

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述目標(biāo)液位高度h通過如下方式獲得：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種氟泵壓縮制冷系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、冷凝器及節(jié)流元件，其中節(jié)流元件連接于冷凝器的出口與蒸發(fā)器的入口之間，冷凝器與節(jié)流元件之間連接有儲液罐，氟泵壓縮制冷系統(tǒng)還包括制冷劑調(diào)節(jié)罐，制冷劑調(diào)節(jié)罐的頂部通過第一管路與蒸發(fā)器的出口連通，制冷劑調(diào)節(jié)罐的底部通過第二管路與儲液罐的頂部可控通斷連通，制冷劑調(diào)節(jié)罐的底部還通過第三管路與節(jié)流元件的進(jìn)液口可控通斷連通或者與儲液罐的出液口可控通斷連通。本發(fā)明通過控制第二管路及第三管路的通斷實現(xiàn)制冷劑的遷移，有效防止系統(tǒng)內(nèi)制冷劑灌注量過大導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)積液滯留，防止制冷系統(tǒng)內(nèi)存在過量的制冷劑侵占換熱器內(nèi)的換熱管道，提高換熱效率。

技術(shù)研發(fā)人員：黃玉優(yōu),林海佳,白龍,賴桃輝,康建,謝文利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海格力電器股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2