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％負荷下的最佳制冷劑灌注量，那么75％或者50％負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、氟泵及節(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儲液罐的頂部連通，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，所述氟泵能夠?qū)⑺鰞σ汗迌?nèi)的液態(tài)制冷劑泵送入存儲于所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)。

3、在一些實施方式中，所述第二管路上串接有電磁通斷閥；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)還包括流路切換閥，所述流路切換閥具有將所述氟泵的出液口與所述制冷劑調(diào)節(jié)罐的底部連通的第一狀態(tài)以及將所述氟泵的出液口與所述節(jié)流元件的進液口連通的第二狀態(tài)，所述流路切換閥能夠被控制在所述第一狀態(tài)與所述第二狀態(tài)之間切換，所述氟泵的進液口與所述儲液罐的底部連通，且所述氟泵的進液口與所述節(jié)流元件的進液口之間還連接有第三管路，所述第三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液口一側(cè)至所述節(jié)流元件的進液口一側(cè)。

5、在一些實施方式中，所述流路切換閥為電磁三通閥。

6、在一些實施方式中，所述氟泵壓縮制冷系統(tǒng)還包括壓縮機及第四管路，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氣口連通，所述第四管路連接于所述壓縮機的吸氣口與排氣口之間，且所述第四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)。

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電磁通斷閥的通斷、所述流路切換閥的狀態(tài)切換、所述壓縮機及所述氟泵的啟停。

11、在一些實施方式中，當所述運行模式為氟泵制冷模式時，控制所述電磁通斷閥導通，控制所述流路切換閥處于所述第二狀態(tài)，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電磁通斷閥截斷并控制所述氟泵運轉(zhuǎn)。

12、在一些實施方式中，當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)的制冷劑的目標液位高度h，控制所述電磁通斷閥通斷、流路切換閥的狀態(tài)切換以及氟泵的啟停以使所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的制冷劑的實時液位高度調(diào)整處于所述目標液位高度h。

13、在一些實施方式中，當所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)制冷劑的實時液位高度低于所述目標液位高度h時，控制所述電磁通斷閥截斷，控制所述流路切換閥處于所述第一狀態(tài)，并控制所述氟泵啟動運轉(zhuǎn)，直至所述實時液位高度上升至所述目標液位高度h時，控制所述氟泵停止運轉(zhuǎn)；或者，

14、當所述制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)制冷劑的實時液位高度高于所述目標液位高度h時，控制所述電磁通斷閥連通，控制所述流路切換閥處于所述第二狀態(tài)，并控制所述氟泵處于停止運轉(zhuǎn)狀態(tài)，直至所述實時液位高度下降至所述目標液位高度h時，控制所述電磁通斷閥截斷。

15、在一些實施方式中，所述目標液位高度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、當系統(tǒng)循環(huán)內(nèi)需要較多的制冷劑時，可以控制第二管路連通，從而使得制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)的液態(tài)制冷劑進入儲液罐內(nèi)參與系統(tǒng)循環(huán)，也即增加系統(tǒng)循環(huán)的制冷劑灌注量，當系統(tǒng)循環(huán)內(nèi)需要的制冷劑較少時，則可以控制氟泵運轉(zhuǎn)，從而將系統(tǒng)循環(huán)內(nèi)存儲于儲液罐內(nèi)的部分液態(tài)制冷劑遷移至制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)，有效防止系統(tǒng)內(nèi)制冷劑灌注量過大導致系統(tǒng)內(nèi)積液滯留，提高換熱效率，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠?qū)θ哂嘀评鋭崿F(xiàn)精確可靠調(diào)節(jié)，在系統(tǒng)運行壓縮制冷模式時利用空閑不工作的氟泵將多余的液態(tài)制冷劑遷移存儲于制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)，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，采用的零部件較少，連接管道簡單。

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)、氟泵(15)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)與所述儲液罐(14)的頂部連通，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，所述氟泵(15)能夠?qū)⑺鰞σ汗?14)內(nèi)的液態(tài)制冷劑泵送入存儲于所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)內(nèi)。

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)上串接有電磁通斷閥(1021)；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，還包括流路切換閥(3)，所述流路切換閥(3)具有將所述氟泵(15)的出液口與所述制冷劑調(diào)節(jié)罐(2)的底部連通的第一狀態(tài)以及將所述氟泵(15)的出液口與所述節(jié)流元件(13)的進液口連通的第二狀態(tài)，所述流路切換閥(3)能夠被控制在所述第一狀態(tài)與所述第二狀態(tài)之間切換，所述氟泵(15)的進液口與所述儲液罐(14)的底部連通，且所述氟泵(15)的進液口與所述節(jié)流元件(13)的進液口之間還連接有第三管路(103)，所述第三管路(103)上串接有第一單向閥(1031)，所述第一單向閥(1031)的單向?qū)ǚ较驗橛伤龇?15)的進液口一側(cè)至所述節(jié)流元件(13)的進液口一側(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，所述流路切換閥(3)為電磁三通閥。

5.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)及第四管路(104)，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)的進氣口連通，所述第四管路(104)連接于所述壓縮機(16)的吸氣口與排氣口之間，且所述第四管路(104)上串接有第二單向閥(1041)，所述第二單向閥(1041)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)。

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5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，當所述運行模式為氟泵制冷模式時，控制所述電磁通斷閥(1021)導通，控制所述流路切換閥(3)處于所述第二狀態(tài)，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)后控制所述電磁通斷閥(1021)截斷并控制所述氟泵(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)的制冷劑的目標液位高度h，控制所述電磁通斷閥(1021)通斷、流路切換閥(3)的狀態(tài)切換以及氟泵(15)的啟停以使所述制冷劑調(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液位高度h時，控制所述電磁通斷閥(1021)截斷，控制所述流路切換閥(3)處于所述第一狀態(tài)，并控制所述氟泵(15)啟動運轉(zhuǎn)，直至所述實時液位高度上升至所述目標液位高度h時，控制所述氟泵(15)停止運轉(zhuǎn)；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、氟泵及節(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儲液罐的頂部連通，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，氟泵能夠?qū)σ汗迌?nèi)的液態(tài)制冷劑泵送入存儲于制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)。本發(fā)明能夠?qū)θ哂嘀评鋭崿F(xiàn)精確可靠調(diào)節(jié)，在系統(tǒng)運行壓縮制冷模式時利用空閑不工作的氟泵將多余的液態(tài)制冷劑遷移存儲于制冷劑調(diào)節(jié)罐內(nèi)，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。

技術(shù)研發(fā)人員：黃玉優(yōu),林海佳,康建,賴桃輝,楊震東,謝文利
受保護的技術(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