一種具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)組成包括：壓縮機(jī)模塊、由換熱器組件和冷卻風(fēng)機(jī)構(gòu)成的風(fēng)冷換熱模塊、多功能儲(chǔ)液器、液泵、空氣處理模塊及各控制閥，通過操作控制閥改變制冷工質(zhì)的流動(dòng)路徑實(shí)現(xiàn)如下三種不同的工作模式：壓縮制冷工作模式、壓縮制冷與自然冷卻協(xié)同運(yùn)行的復(fù)合制冷工作模式，以及自然冷卻工作模式。本發(fā)明利用模糊控制進(jìn)行制冷量的調(diào)節(jié)，在低溫或過渡季節(jié)應(yīng)用自然冷卻替代壓縮制冷，高效利用自然冷源，尤其適用于數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算機(jī)、通訊基站和電力電子設(shè)備的工作環(huán)境控制，大幅降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗和運(yùn)行成本。
【專利說明】
一種具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]信息產(chǎn)業(yè)和數(shù)字化建設(shè)的快速發(fā)展，推動(dòng)了數(shù)據(jù)機(jī)房、通訊基站的數(shù)量，建設(shè)規(guī)?？焖僭鲩L，據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)房、基站空調(diào)的能耗占其總能耗的35%?50%。機(jī)房、基站的顯熱負(fù)荷比大，為保持適宜的工作環(huán)境溫度，一年四季需運(yùn)行空調(diào)，在室內(nèi)側(cè)設(shè)定溫度高于室外環(huán)境溫度的季節(jié)，尤其在低溫季節(jié)或寒冷地區(qū)，常規(guī)的數(shù)據(jù)中心和通訊基站空調(diào)系統(tǒng)仍需繼續(xù)運(yùn)行制冷壓縮機(jī)，制冷系統(tǒng)能源效率低而且易發(fā)生故障，若能利用室內(nèi)外溫差低成本排放熱量或?yàn)槭覂?nèi)側(cè)提供冷量，將大大減小空調(diào)系統(tǒng)的能耗和運(yùn)行成本。
[0003]利用室外低溫空氣為室內(nèi)側(cè)提供冷量的方法已得到業(yè)內(nèi)學(xué)者和工程技術(shù)人員的關(guān)注，并以不同的形式展開技術(shù)研究與應(yīng)用，如目前采用的新風(fēng)系統(tǒng)，此外還有不同形式的氣-氣、氣-水熱交換系統(tǒng)，以及應(yīng)用熱管技術(shù)的復(fù)合型空調(diào)。
[0004]中國實(shí)用新型專利ZL200720019537.8中公開了一種機(jī)房輔助節(jié)能制冷裝置，當(dāng)室外空氣溫度較低時(shí)，空調(diào)停止工作，直接將室外低溫空氣送至室內(nèi)用于電子柜等設(shè)備降溫，利用自然冷源，減少空調(diào)能耗。但直接利用室外低溫空氣用于電子冷卻由于不能確保室內(nèi)空氣品質(zhì)，無法杜絕室外的灰塵、水分等進(jìn)入室內(nèi)，可能對(duì)電子設(shè)備造成損害。
[0005]中國實(shí)用新型專利ZL201020114596.X中公開了一種用于通信基站的自然冷能熱交換裝置，包括空氣換熱器、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)及其箱體。當(dāng)室外溫度較低時(shí)，將室外低溫空氣引入，與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，間接利用自然冷源降低基站內(nèi)空氣溫度，減少基站能耗。此種氣-氣熱交換雖然能夠保證室內(nèi)空氣的品質(zhì)，但對(duì)于熱負(fù)荷大和溫度均勻度要求高的機(jī)房對(duì)象，需要龐大的換熱面積以克服氣-氣熱交換器傳熱效率低的弊端。
[0006]中國發(fā)明專利CN201010528027.X中公開了一種風(fēng)冷式熱管型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有壓縮式制冷和熱管循環(huán)制冷兩種工作模式。當(dāng)室外溫度高于設(shè)定溫度1時(shí)，制冷模式工作，參與制冷循環(huán)的第一制冷工質(zhì)在蒸發(fā)冷凝器中蒸發(fā)吸熱，用于冷卻和冷凝第二制冷工質(zhì)；當(dāng)室外溫度低于1時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為熱管循環(huán)制冷模式，利用室外低溫空氣對(duì)第二制冷工質(zhì)進(jìn)行冷卻和冷凝，壓縮式制冷循環(huán)停止工作，從而有效減少全年空調(diào)能耗。此系統(tǒng)在利用室外低溫空氣冷量和確保室內(nèi)空氣品質(zhì)方面彌補(bǔ)了前兩種系統(tǒng)的不足，但壓縮式制冷和熱管循環(huán)制冷兩種工作模式在某一溫度點(diǎn)切換，為了確保熱管系統(tǒng)具有足夠的制冷量，必須降低轉(zhuǎn)換工況的設(shè)定溫度1，以致部分過渡季節(jié)的自然冷源并不能得到利用；對(duì)于執(zhí)行GB/T 19413-2010的空調(diào)系統(tǒng)，由于室內(nèi)側(cè)設(shè)定溫度為24°C，壓縮制冷轉(zhuǎn)換到熱管循環(huán)制冷的室外環(huán)境溫度必定很低，自然冷源的利用率低。
[0007]中國實(shí)用新型專利ZL01278831.7公開了一種帶循環(huán)栗的節(jié)能型制冷循環(huán)裝置，在熱管循環(huán)系統(tǒng)中使用循環(huán)栗有利于提高熱管循環(huán)的工作效率，也消除了熱管系統(tǒng)安裝時(shí)對(duì)冷凝器與蒸發(fā)器相對(duì)位差的要求，但其在利用自然冷源方面的不足與CN201010528027.X專利相類似，就是說，熱管循環(huán)工作的上限溫度必須較低才能與壓縮制冷循環(huán)平穩(wěn)銜接。
[0008]中國發(fā)明專利ZL201210037082.8公開了一種機(jī)房用熱管空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法，該發(fā)明通過冷凝蒸發(fā)器將分離式熱管模塊和壓縮制冷模塊耦合，具有壓縮制冷、復(fù)合制冷和熱管制冷三種工作模式，在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)完成二次換熱，通過二次冷媒向用冷側(cè)輸送冷量，其缺點(diǎn):一是二次換熱存在較大的不可逆?zhèn)鳠釗p失;二是需要增加一個(gè)冷凝蒸發(fā)器，如殼管式換熱器、或數(shù)個(gè)板式換熱器;三是需要二次冷媒。這不僅降低了能效、提高了制造成本，而且也給機(jī)組的結(jié)構(gòu)布置和制造工藝添加了難度。
[0009]大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息化技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)，大型數(shù)據(jù)機(jī)房面積已發(fā)展到數(shù)千?數(shù)十萬平方米，單位面積熱流密度成倍增長，產(chǎn)生了對(duì)更大功率的空調(diào)系統(tǒng)及其更靈活的組合和控制方式的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，以期避免機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)在低溫季節(jié)仍需要運(yùn)行壓縮制冷所產(chǎn)生的高能耗及可靠性等不足，提高數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的能效，滿足各類數(shù)據(jù)機(jī)房的空調(diào)需求，并解決空調(diào)系統(tǒng)的制冷量調(diào)節(jié)和能量控制等問題，高效利用自然冷源，實(shí)現(xiàn)復(fù)合型空調(diào)產(chǎn)品規(guī)?；⒏咝噬a(chǎn)和應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0012]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述空調(diào)系統(tǒng)的組成包括:壓縮機(jī)模塊、由換熱器組件和冷卻風(fēng)機(jī)構(gòu)成的風(fēng)冷換熱模塊、儲(chǔ)液器、液栗、空氣處理模塊以及各控制閥，通過操作控制閥改變制冷工質(zhì)的流動(dòng)路徑實(shí)現(xiàn)如下三種不同的工作模式:壓縮制冷工作模式、壓縮制冷與自然冷卻協(xié)同運(yùn)行的復(fù)合制冷工作模式，以及自然冷卻工作模式；
[0013]所述壓縮機(jī)模塊的出口分為兩路，其中第一路直接連通換熱器組件中的第一風(fēng)冷換熱片的入口端，第二路是通過第一電磁閥與換熱器組件中的第二風(fēng)冷換熱片的入口端連接；
[0014]所述第一風(fēng)冷換熱片的出口端通過第一電子膨脹閥連通集管，在所述第一電子膨脹閥的兩端并聯(lián)連接第二電磁閥;所述第二風(fēng)冷換熱片的出口端通過第二電子膨脹閥連通集管，在所述第二電子膨脹閥的兩端并聯(lián)連接第三電磁閥；
[0015]所述集管連接到儲(chǔ)液器的第一進(jìn)口，儲(chǔ)液器中的“U”形管的外接端口連接至壓縮機(jī)模塊的吸氣端，儲(chǔ)液器的供液口通過供液總管連通至空氣處理模塊的入口端，所述液栗設(shè)置在所述供液總管上;連通在空氣處理模塊的出口端的回流總管一路經(jīng)第四電磁閥連通儲(chǔ)液器的第二進(jìn)口，另一路經(jīng)第五電磁閥連接至第二風(fēng)冷換熱片的入口端。
[0016]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述壓縮機(jī)模塊中的壓縮機(jī)為一臺(tái)或?yàn)閮膳_(tái)并聯(lián)組合；
[0017]針對(duì)壓縮機(jī)采用的類型為需要潤滑油進(jìn)行潤滑的渦旋式、螺桿式或離心式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊，在所述壓縮機(jī)的出口管路中依次串聯(lián)油分離器和單向閥，所述油分離器設(shè)有連通壓縮機(jī)的回油通道，在所述回油通道中設(shè)置降壓毛細(xì)管;在所述儲(chǔ)液器中，位于“U”形管的下部“U”形彎頭的側(cè)壁上設(shè)置有吸油孔，所述吸油孔的數(shù)量和直徑根據(jù)壓縮機(jī)排量和類型來確定；
[0018]針對(duì)壓縮機(jī)采用的類型為磁懸浮式無潤滑油壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊，在所述壓縮機(jī)的出口管路中設(shè)置單向閥。
[0019]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述第一風(fēng)冷換熱片和第二風(fēng)冷換熱片為同類型的換熱器，包括管片式或平行流式換熱器;迎著風(fēng)向布置的換熱器組件是由第一風(fēng)冷換熱片和第二風(fēng)冷換熱片平行且并列構(gòu)成，其中，第一風(fēng)冷換熱片位于出風(fēng)側(cè)，第二風(fēng)冷換熱片位于進(jìn)風(fēng)側(cè);在所述風(fēng)冷換熱模塊中，兩組呈左右對(duì)稱布置的換熱器組件在出風(fēng)側(cè)布置一臺(tái)共用的冷卻風(fēng)機(jī)，所述冷卻風(fēng)機(jī)為直流變頻風(fēng)機(jī)，或?yàn)榫哂懈咚贆n、中速檔、低速檔以及停止檔的有級(jí)調(diào)速風(fēng)機(jī)。
[0020]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述空氣處理模塊是由蒸發(fā)器、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)和流量控制閥構(gòu)成，各空氣處理模塊中的蒸發(fā)器的進(jìn)口連接供液總管，各空氣處理模塊的蒸發(fā)器的出口連接至回流總管;所述流量控制閥設(shè)置在所述蒸發(fā)器的入口端，所述流量控制閥的感溫元件安裝在所述蒸發(fā)器的出口端的管壁上;所述流量控制閥為比例調(diào)節(jié)閥，利用感溫元件將蒸發(fā)器出口的冷媒溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力信號(hào)，并通過毛細(xì)管傳遞壓力信號(hào)調(diào)節(jié)流量控制閥的開度，從而控制蒸發(fā)器的供液量。
[0021]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述制冷工質(zhì)為HFC、HCFC類或其它環(huán)保類制冷劑。
[0022]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的控制方法是:
[0023]所述壓縮制冷工作模式是:空調(diào)系統(tǒng)的制冷量全部由運(yùn)行壓縮機(jī)模塊進(jìn)行壓縮制冷所提供，通過執(zhí)行壓縮機(jī)模塊的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié)；
[0024]所述自然冷卻的工作模式是:壓縮機(jī)模塊停止運(yùn)行，空調(diào)系統(tǒng)的制冷量全部由運(yùn)行自然冷卻所提供，通過執(zhí)行冷卻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié)；
[0025]所述復(fù)合制冷工作模式是:優(yōu)先以自然冷卻的工作模式進(jìn)行運(yùn)行，不足冷量由壓縮機(jī)模塊的壓縮制冷進(jìn)行補(bǔ)充，通過執(zhí)行壓縮機(jī)模塊的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量的調(diào)節(jié);在空調(diào)熱負(fù)荷低于自然冷卻所提供的冷量時(shí)，壓縮機(jī)模塊停止運(yùn)行，并切換為通過執(zhí)行冷卻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié)。
[0026]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的控制方法的也在于:
[0027]設(shè)置所述壓縮制冷工作模式的循環(huán)回路為:第四電磁閥和第一電磁閥均為導(dǎo)通，第五電磁閥、第二電磁閥以及第三電磁閥均關(guān)閉，儲(chǔ)液器中的液體工質(zhì)由液栗提供動(dòng)力從供液口輸出，通過供液總管進(jìn)入空氣處理模塊，在空氣處理模塊中輸出的吸熱工質(zhì)經(jīng)回流總管和第四電磁閥返回儲(chǔ)液器，儲(chǔ)液器的上部氣態(tài)工質(zhì)通過“U”形管進(jìn)入壓縮機(jī)模塊，壓縮機(jī)模塊中排出的高壓高溫氣態(tài)工質(zhì)由第一電磁閥分流在第一風(fēng)冷換熱片和第二風(fēng)冷換熱片中放熱冷凝為高壓液態(tài)工質(zhì)，所述高壓液態(tài)工質(zhì)分別經(jīng)過第一電子膨脹閥和第二電子膨脹閥節(jié)流降壓成為低壓低溫液體，并通過集管返回儲(chǔ)液器；
[0028]設(shè)置所述自然冷卻工作模式的循環(huán)回路為:第五電磁閥、第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥均為導(dǎo)通，第四電磁閥為關(guān)閉，儲(chǔ)液器內(nèi)的液體工質(zhì)由液栗提供動(dòng)力從供液口輸出，通過供液總管進(jìn)入空氣處理模塊，在空氣處理模塊中輸出的吸熱工質(zhì)由回流總管經(jīng)第五電磁閥，隨后由第一電磁閥分流，在第一風(fēng)冷換熱片和第二風(fēng)冷換熱片中放熱冷凝為液態(tài)工質(zhì)，所述液態(tài)工質(zhì)分別通過第二電磁閥和第三電磁閥進(jìn)入集管并返回儲(chǔ)液器。
[0029]設(shè)置所述復(fù)合制冷工作模式的循環(huán)回路為:第五電磁閥和第三電磁閥導(dǎo)通，第四電磁閥、第一電磁閥和第二電磁閥均關(guān)閉，儲(chǔ)液器內(nèi)的液體工質(zhì)由液栗提供動(dòng)力從供液口輸出，通過供液總管進(jìn)入空氣處理模塊，在空氣處理模塊中輸出的吸熱的工質(zhì)經(jīng)回流總管和第五電磁閥進(jìn)入第二風(fēng)冷換熱片，在所述第二風(fēng)冷換熱片中放熱后的工質(zhì)經(jīng)第三電磁閥，并通過集管返回儲(chǔ)液器；同時(shí)，儲(chǔ)液器上部的氣態(tài)工質(zhì)通過“U”形管進(jìn)入壓縮機(jī)模塊，壓縮機(jī)模塊中排出的高壓高溫氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入第一風(fēng)冷換熱片，并經(jīng)第一風(fēng)冷換熱片放熱冷凝為高壓液態(tài)工質(zhì)，所述高壓液態(tài)工質(zhì)經(jīng)過第一電子膨脹閥節(jié)流降壓成為低壓低溫液體，并通過集管返回儲(chǔ)液器。
[0030]本發(fā)明具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的控制方法的也在于:所述三種不同的工作模式按如下原則設(shè)定:
[0031]在Ta彡A2的工況下，運(yùn)行為壓縮制冷工作模式；
[0032]在A2>Ta>Al的工況下，運(yùn)行為復(fù)合制冷工作模式；
[0033]在KAl的工況下，運(yùn)行為自然冷卻工作模式；
[0034]其中:Ta為室外環(huán)境溫度測(cè)量值，Al、A2均為設(shè)定溫度，且A2>A1。
[0035]本發(fā)明對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)中制冷量Qo采用模糊控制規(guī)則進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述模糊控制規(guī)則是以儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的溫度為目標(biāo)參數(shù)，執(zhí)行壓縮機(jī)模塊的加載或減載，在全部制冷壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)執(zhí)行冷卻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的加載、或減載，從而調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的制冷量Qo，精確控制儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的溫度；
[0036]令:TR為儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的設(shè)定溫度；
[0037]T為實(shí)時(shí)檢測(cè)獲得的儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的測(cè)量溫度；
[0038]則有:溫度偏差Δ T為:AT=(T-TR);
[0039]設(shè)定:溫度偏差ΔT為五個(gè)等級(jí)，按測(cè)量溫度T從大到小依次為:正大、正中、零、負(fù)中、負(fù)大；
[0040]設(shè)定:所述測(cè)量溫度T的變化率dAT/dt按溫度偏差Δ T從大到小依次為:正大、正中、零、負(fù)中、負(fù)大；
[0041 ]通過控制壓縮機(jī)模塊或風(fēng)機(jī)的加載或減載實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的制冷量Qo的調(diào)節(jié)，設(shè)定調(diào)節(jié)量U按從大到小依次為:正大、正中、零、負(fù)中、負(fù)大；
[0042]建立模糊規(guī)則，通過測(cè)量△T、計(jì)算d Δ T/dt，經(jīng)模糊化計(jì)算，并把模糊化計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為精確量，控制壓縮機(jī)模塊或風(fēng)機(jī)執(zhí)行加載或減載，精確控制儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的溫度。
[0043]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0044]1、本發(fā)明集成應(yīng)用了蒸氣壓縮式制冷和自然冷卻技術(shù)，根據(jù)室外環(huán)境溫度和空調(diào)熱負(fù)荷狀況切換冷媒流動(dòng)回路、調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)制冷量，實(shí)現(xiàn)壓縮制冷、壓縮制冷與自然冷卻協(xié)同運(yùn)行的復(fù)合制冷、自然冷卻三種不同的工作模式。復(fù)合制冷的應(yīng)用拓寬了自然冷卻的工作溫區(qū)，避免了室內(nèi)外溫差較小時(shí)由于自然冷卻的產(chǎn)冷量不足而必須單一運(yùn)行壓縮制冷，自然冷卻的工作溫區(qū)與機(jī)房內(nèi)的溫度設(shè)定及用戶所在地的氣候條件相關(guān)，約占年度總時(shí)間的1/3?4/5，自然冷卻技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用對(duì)推動(dòng)數(shù)據(jù)中心等全天候空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排有重要的意義。
[0045]2、本發(fā)明在壓縮制冷工況和復(fù)合制冷工況，將壓縮制冷系統(tǒng)中經(jīng)過節(jié)流降壓降溫的制冷工質(zhì)直接注入儲(chǔ)液器內(nèi)，與儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)進(jìn)行混合和傳熱，應(yīng)用模糊控制技術(shù)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的制冷量，精確控制儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的熱工參數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值。與已有技術(shù)中的發(fā)明專利ZL201210037082.8相比，本發(fā)明不存在二次換熱損失，并省略了用于二次換熱的蒸發(fā)冷凝器，提高了系統(tǒng)的熱效率和可靠性的同時(shí)降低了制造成本。
[0046]3、本發(fā)明系統(tǒng)中風(fēng)冷換熱模塊由兩組換熱器組件和一個(gè)共用冷卻風(fēng)機(jī)構(gòu)成，每組換熱器組件由兩片風(fēng)冷換熱片構(gòu)成，處在進(jìn)風(fēng)側(cè)的風(fēng)冷換熱片在壓縮制冷工況下作為壓縮制冷系統(tǒng)的冷凝器，在復(fù)合制冷和自然冷卻工況作為自然冷卻的風(fēng)冷換熱器件;處在出風(fēng)側(cè)的風(fēng)冷換熱片在壓縮制冷和復(fù)合工況下作為壓縮制冷系統(tǒng)的冷凝器，僅在自然冷卻工況作為自然冷卻的風(fēng)冷換熱器件。在壓縮制冷工作模式時(shí)，兩片風(fēng)冷換熱片都作為冷凝器，換熱面積大;在復(fù)合制冷工作模式下，兩片風(fēng)冷換熱片分別作為自然冷卻的風(fēng)冷換熱器和壓縮制冷的冷凝器，此時(shí)換熱溫差大而且由于自然冷卻的作用使得壓縮制冷的制冷量需求減?。辉谧匀焕鋮s工作模式下，兩片風(fēng)冷換熱片都作為自然冷卻的風(fēng)冷換熱器件，換熱面積大，自然冷卻完全替代壓縮制冷，高效節(jié)能;本發(fā)明使得每片風(fēng)冷換熱片在不同工況下都得到高效應(yīng)用，模塊化設(shè)計(jì)極大地有益于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
[0047]4、冷凝器是壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，功能是冷卻、冷凝和過冷高溫高壓的制冷劑。在過渡季節(jié)壓縮制冷的需求減小，傳熱溫差增大，單位面積換熱能力提高，減小其換熱面積，有利于壓縮制冷循環(huán)參數(shù)的合理匹配；自然冷卻工作模式僅在室外為中、低溫的環(huán)境下才工作，實(shí)現(xiàn)自然冷源的應(yīng)用是本發(fā)明產(chǎn)生大幅度節(jié)能效果的關(guān)鍵，增大自然冷卻的換熱器面積可提升節(jié)能效果;在復(fù)合制冷工況，自然冷卻的風(fēng)冷換熱器設(shè)置在進(jìn)風(fēng)側(cè)，提高了自然冷卻的產(chǎn)冷量，經(jīng)進(jìn)風(fēng)側(cè)換熱器加熱的空氣溫升小于10°C，對(duì)壓縮制冷循環(huán)的高效運(yùn)行和可靠性有積極的效果。
[0048]5、本發(fā)明設(shè)置低壓儲(chǔ)液器，在壓縮制冷和復(fù)合制冷工況通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排量及電子膨脹閥的節(jié)流作用，在自然冷卻工況通過調(diào)節(jié)風(fēng)冷換熱器的換熱能力，精確控制儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的熱工參數(shù);采用較大容積的低壓儲(chǔ)液器，熱容量大，穩(wěn)定性好，調(diào)節(jié)精度高，響應(yīng)空調(diào)熱負(fù)荷頻繁、寬幅變化。
[0049]6、本發(fā)明采用液栗輸送制冷工質(zhì)為室內(nèi)側(cè)循環(huán)供冷，動(dòng)力循環(huán)可靠性高，不受安裝位置限制；制冷工質(zhì)在放熱端和吸熱端進(jìn)行相變換熱，傳熱系數(shù)大、換熱效率高，室內(nèi)、夕卜側(cè)換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，避免了采用氣-氣或氣-水換熱器傳熱效率低，換熱器面積龐大的問題，而且制冷工質(zhì)循環(huán)流量小，輸送功小;采用液栗強(qiáng)制循環(huán)，流量調(diào)節(jié)便捷、精確，液栗壓頭可根據(jù)供液距離、落差及系統(tǒng)阻力進(jìn)行最佳匹配，利于空調(diào)溫度的精密控制。
[0050]7、本發(fā)明采用模糊控制技術(shù)，以儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)的溫度T為目標(biāo)參數(shù)，以空調(diào)系統(tǒng)的制冷量為調(diào)節(jié)量，通過控制壓縮機(jī)模塊的加載、或減載，或通過控制室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速加載、或減載，精確控制制冷工質(zhì)的溫度;對(duì)于延遲較大的儲(chǔ)液器內(nèi)制冷工質(zhì)溫度T，不僅采用其溫度偏差，而且采用其溫度的變化率，應(yīng)用模糊控制技術(shù)，以響應(yīng)空調(diào)熱負(fù)荷的頻繁、寬幅波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)對(duì)象溫度的精密控制。
【附圖說明】
[0051 ]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成不意圖；
[0052]圖2a為本發(fā)明中采用一個(gè)制冷壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊的方框圖；
[0053]圖2b為本發(fā)明中采用兩個(gè)制冷壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊的方框圖；
[0054]圖3a為本發(fā)明中V形結(jié)構(gòu)的風(fēng)冷換熱模塊主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖3b為本發(fā)明中矩形結(jié)構(gòu)的風(fēng)冷換熱模塊主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖4為本發(fā)明中室內(nèi)空氣處理器模塊方框圖；
[0057]圖5為本發(fā)明中儲(chǔ)液器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖6為本發(fā)明復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)規(guī)劃示意圖；
[0059]圖7為本發(fā)明的模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0060]圖中標(biāo)號(hào):I壓縮機(jī)模塊，101壓縮機(jī)，102油分離器，103單向閥，104降壓毛細(xì)管，2第一電磁閥，3風(fēng)冷換熱模塊，31第一風(fēng)冷換熱片，32第二風(fēng)冷換熱片，33換熱器組件，34冷卻風(fēng)機(jī)，4第二電磁閥，5第一電子膨脹閥，6第三電磁閥，7第二電子膨脹閥，8集管，9儲(chǔ)液器，91供液口，92第二進(jìn)口，93第一進(jìn)口，94 “U”形管，95吸油孔，10液栗，11供液總管，12空氣處理模塊，121蒸發(fā)器，122蒸發(fā)風(fēng)機(jī)，123流量控制閥，124毛細(xì)管，125感溫元件，13回流總管，14第四電磁閥，15第五電磁閥。
【具體實(shí)施方式】
[0061 ]參見圖1，本實(shí)施例中具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的組成包括:壓縮機(jī)模塊1、由換熱器組件33和冷卻風(fēng)機(jī)34構(gòu)成的風(fēng)冷換熱模塊3、儲(chǔ)液器9、液栗10、空氣處理模塊12以及各控制閥，通過操作控制閥改變制冷工質(zhì)的流動(dòng)路徑實(shí)現(xiàn)如下三種不同的工作模式:壓縮制冷工作模式、壓縮制冷與自然冷卻協(xié)同運(yùn)行的復(fù)合制冷工作模式，以及自然冷卻工作模式。
[0062]圖1所示，壓縮機(jī)模塊I的出口分為兩路，其中第一路直接連通換熱器組件33中的第一風(fēng)冷換熱片31的入口端，第二路是通過第一電磁閥2與換熱器組件33中的第二風(fēng)冷換熱片32的入口端連接。第一風(fēng)冷換熱片31的出口端通過第一電子膨脹閥5連通集管8，在第一電子膨脹閥5的兩端并聯(lián)連接第二電磁閥4;第二風(fēng)冷換熱片32的出口端通過第二電子膨脹閥7連通集管8，在第二電子膨脹閥7的兩端并聯(lián)連接第三電磁閥6;集管8連接到儲(chǔ)液器9的第一進(jìn)口 93，儲(chǔ)液器9中的“U”形管94的外接端口連接至壓縮機(jī)模塊I的吸氣端，儲(chǔ)液器9的供液口 91通過供液總管11連通至空氣處理模塊12的入口端，液栗10設(shè)置在供液總管11上;連通在空氣處理模塊12的出口端的回流總管13—路經(jīng)第四電磁閥14連通儲(chǔ)液器9的第二進(jìn)口 92，另一路經(jīng)第五電磁閥15連接至第二風(fēng)冷換熱片32的入口端。
[0063]本實(shí)施例中壓縮機(jī)模塊I中的壓縮機(jī)101可以為如圖2a所示的一臺(tái)，單壓縮機(jī)101采用變頻或變排量壓縮機(jī)，壓縮機(jī)101的排氣方向設(shè)置油分離器102和單向閥103，油分離器102下部的回油通道連接至壓縮機(jī)的油底殼或吸氣管，回油通道中設(shè)有降壓毛細(xì)管104，維持壓縮機(jī)吸排氣的壓差;或?yàn)槿鐖D2b所示的兩臺(tái)并聯(lián)組合，雙壓縮機(jī)101包括雙變頻、或一個(gè)變頻和一個(gè)定頻二種組合，采用變頻或變排量壓縮機(jī)有益于實(shí)現(xiàn)制冷量的精確調(diào)節(jié)，以響應(yīng)空調(diào)熱負(fù)荷的頻繁、寬幅波動(dòng)；雙壓縮機(jī)系統(tǒng)，有益于提高部分負(fù)荷壓縮機(jī)的工作效率;針對(duì)壓縮機(jī)101采用的類型為需要潤滑油進(jìn)行潤滑的渦旋式、螺桿式或離心式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊I，在壓縮機(jī)101的出口管路中依次串聯(lián)油分離器102和單向閥103，油分離器102設(shè)有連通壓縮機(jī)的回油通道，在回油通道中設(shè)置降壓毛細(xì)管104，在儲(chǔ)液器9中，位于“U”形管94的下部“U”形彎頭的側(cè)壁上設(shè)置有吸油孔95，吸油孔95的數(shù)量和直徑根據(jù)壓縮機(jī)排量和類型來確定;針對(duì)壓縮機(jī)101采用的類型為磁懸浮式無潤滑油壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊I，則不配置油分離器102及其回油通道，直接在壓縮機(jī)101的出口管路中設(shè)置單向閥103，儲(chǔ)液器9的U形管94上不設(shè)吸油孔95。
[0064]如圖1、圖3a和圖3b所示，本實(shí)施例中第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32為同類型的換熱器，包括管片式或平行流式換熱器;迎著風(fēng)向布置的換熱器組件33是由第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32平行且并列構(gòu)成，其中，第一風(fēng)冷換熱片31位于出風(fēng)側(cè)，第二風(fēng)冷換熱片32位于進(jìn)風(fēng)側(cè);在風(fēng)冷換熱模塊3中，兩組呈左右對(duì)稱布置的換熱器組件33在出風(fēng)側(cè)布置一臺(tái)共用的冷卻風(fēng)機(jī)34，冷卻風(fēng)機(jī)34為直流變頻風(fēng)機(jī)，或?yàn)榫哂懈咚贆n、中速檔、低速檔以及停止檔的有級(jí)調(diào)速風(fēng)機(jī)，采用調(diào)速風(fēng)機(jī)有利于空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中制冷量的精確調(diào)節(jié)，并節(jié)能。
[0065]圖3a所示為兩組換熱器組件33呈“V”形布置，圖3b所示為兩組換熱器組件33平行直立;換熱器組件33中的第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32在不同工況擔(dān)負(fù)不同的功能，進(jìn)風(fēng)側(cè)第二風(fēng)冷換熱片32在壓縮制冷工況作為壓縮制冷循環(huán)的冷凝器，在復(fù)合制冷和自然冷卻工況作為自然冷卻循環(huán)的風(fēng)冷換熱器；出風(fēng)側(cè)第一風(fēng)冷換熱片31在壓縮制冷和復(fù)合工況作為都作為壓縮制冷循環(huán)的冷凝器，在自然冷卻工況作為自然冷卻循環(huán)的風(fēng)冷換熱器。
[0066]在壓縮制冷工作模式時(shí)，第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32都作為壓縮制冷循環(huán)的冷凝器，換熱面積大;在復(fù)合制冷工作模式時(shí)，第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32分別作為壓縮制冷循環(huán)的冷凝器和自然冷卻循環(huán)的風(fēng)冷換熱器，此時(shí)由于自然冷卻輸出產(chǎn)冷量，減小了對(duì)壓縮制冷的制冷量需求，同時(shí)壓縮制冷循環(huán)中冷凝器的傳熱溫差增大，彌補(bǔ)了傳熱面積的減小，有利于壓縮制冷循環(huán)參數(shù)的合理匹配;在自然冷卻工作模式時(shí)，第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32都作為自然冷卻循環(huán)的風(fēng)冷換熱器，換熱面積大，自然冷卻完全替代壓縮制冷，高效節(jié)能。這一結(jié)構(gòu)形式使第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32在各種工況都得到合理應(yīng)用，不僅降低了制造成本，而且使得空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為緊湊，模塊化設(shè)計(jì)有益于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
[0067]冷凝器是壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，功能是冷卻、冷凝和過冷高溫高壓的制冷工質(zhì)。在過渡季節(jié)的復(fù)合制冷工況傳熱溫差增大、單位面積換熱能力提高，雖然僅采用第一風(fēng)冷換熱片31作為冷凝器，總換熱面積減小，但由于自然冷卻的作用，壓縮機(jī)模塊I的總排量也減小，不影響壓縮制冷循環(huán)參數(shù)的合理匹配；自然冷卻工作模式僅在室外為較低溫度的環(huán)境下才工作，實(shí)現(xiàn)自然冷源的應(yīng)用，是本發(fā)明產(chǎn)生大幅度節(jié)能效果的關(guān)鍵，增大自然冷卻的換熱器面積可提升節(jié)能效果;在復(fù)合制冷工況，用于自然冷卻的風(fēng)冷換熱器32設(shè)置在進(jìn)風(fēng)側(cè)，提高了自然冷卻的產(chǎn)冷量，經(jīng)進(jìn)風(fēng)側(cè)換熱器加熱的空氣溫升小于10°C，對(duì)壓縮制冷循環(huán)的高效運(yùn)行和可靠性有積極的效果。將第一風(fēng)冷換熱片31、第二風(fēng)冷換熱片32設(shè)計(jì)成換熱器組件33，并與風(fēng)機(jī)34構(gòu)成風(fēng)冷換熱模塊3，有益于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)其空間結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)布局美觀、造價(jià)低。
[0068]如圖1和圖4所示，本實(shí)施例中空氣處理模塊12是由蒸發(fā)器121、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)122和流量控制閥123構(gòu)成，各空氣處理模塊12中的蒸發(fā)器121的進(jìn)口連接供液總管11，各空氣處理模塊12的蒸發(fā)器121的出口連接至回流總管13;流量控制閥123設(shè)置在蒸發(fā)器121的入口端，流量控制閥123的感溫元件125安裝在蒸發(fā)器121的出口端的管壁上;流量控制閥123為比例調(diào)節(jié)閥，利用感溫元件125將蒸發(fā)器121出口的冷媒溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力信號(hào)，并通過毛細(xì)管124傳遞壓力信號(hào)調(diào)節(jié)流量控制閥123的開度，從而控制蒸發(fā)器121的供液量，制冷工質(zhì)為HFC、HCFC類或其它環(huán)保類制冷劑。
[0069]如圖5所示，本實(shí)施例中的儲(chǔ)液器9為多功能儲(chǔ)液器，一是儲(chǔ)液蓄冷；二是氣液分離，為壓縮機(jī)模塊I提供氣體;三是在“U”形管的彎頭側(cè)面開吸油孔，輔助回油，潤滑油沉積在底部，壓縮機(jī)吸氣時(shí)氣流的速度帶回底部的潤滑油；圖5所示的“U”形管94的一端連接壓縮機(jī)模塊I的吸氣端、另一端的開口位于儲(chǔ)液器9內(nèi)的上部氣體區(qū)，儲(chǔ)液器9還設(shè)有供液口91、第二進(jìn)口 92和第一進(jìn)口 93;重力作用使得儲(chǔ)液器9內(nèi)的工質(zhì)自動(dòng)分層，上部為氣體、下部為液體、底部沉積少量潤滑油。位于儲(chǔ)液器9內(nèi)的“U”形管94的開口端處于氣態(tài)工質(zhì)區(qū)，“U”形管94的U形彎頭接近儲(chǔ)液器9的底部，“U”形管94的U形彎頭的側(cè)面中心線處設(shè)置I?2個(gè)吸油孔95，在壓縮機(jī)吸氣時(shí)形成的流速及其壓差作用下，吸入沉積在儲(chǔ)液器9底部的潤滑油，確保沒被油分離器102分離的潤滑油返回壓縮機(jī)101中。本實(shí)施例中配置的儲(chǔ)液器9的液體容積相當(dāng)于滿負(fù)荷五分鐘的供液量，其中液體和氣體的設(shè)計(jì)容積分別為60%、40%，較大的儲(chǔ)液熱容量則熱慣性大，相對(duì)于頻繁、寬幅變化的空調(diào)熱負(fù)荷，供液的熱工參數(shù)穩(wěn)定性好，空調(diào)溫度精度高。
[0070]在三種不同的工作模式中:
[0071]壓縮制冷工作模式是:空調(diào)系統(tǒng)的制冷量全部由運(yùn)行壓縮機(jī)模塊I進(jìn)行壓縮制冷所提供，通過執(zhí)行壓縮機(jī)模塊I的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié)。
[0072]自然冷卻的工作模式是:壓縮機(jī)模塊I停止運(yùn)行，空調(diào)系統(tǒng)的制冷量全部由運(yùn)行自然冷卻所提供，通過執(zhí)行冷卻風(fēng)機(jī)34的轉(zhuǎn)速的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié)。
[0073]復(fù)合制冷工作模式是:優(yōu)先以自然冷卻的工作模式進(jìn)行運(yùn)行，不足冷量由壓縮機(jī)模塊I的壓縮制冷進(jìn)行補(bǔ)充，通過執(zhí)行壓縮機(jī)模塊I的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量的調(diào)節(jié);在空調(diào)熱負(fù)荷低于自然冷卻所提供的冷量時(shí)，壓縮機(jī)模塊I停止運(yùn)行，并切換為通過執(zhí)行冷卻風(fēng)機(jī)34的轉(zhuǎn)速的加載或減載實(shí)現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié)。
[0074]設(shè)置壓縮制冷工作模式的循環(huán)回路為:第四電磁閥14和第一電磁閥2均為導(dǎo)通，第五電磁閥15、第二電磁閥4以及第三電磁閥6均關(guān)閉，儲(chǔ)液器9中的液體工質(zhì)由液栗10提供動(dòng)力從供液口 91輸出，通過供液總管11進(jìn)入空氣處理模塊12，在空氣處理模塊12中輸出的吸熱工質(zhì)經(jīng)回流總管13和第四電磁閥14返回儲(chǔ)液器9，儲(chǔ)液器9的上部氣態(tài)工質(zhì)通過“U”形管94進(jìn)入壓縮機(jī)模塊I，壓縮機(jī)模塊I中排出的高壓高溫氣態(tài)工質(zhì)由第一電磁閥2分流在第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32中放熱冷凝為高壓液態(tài)工質(zhì)，高壓液態(tài)工質(zhì)分別經(jīng)過第一電子膨脹閥5和第二電子膨脹閥7節(jié)流降壓成為低壓低溫液體，并通過集管8返回儲(chǔ)液器9。
[0075]設(shè)置自然冷卻工作模式的循環(huán)回路為:第五電磁閥15、第一電磁閥2、第二電磁閥4和第三電磁閥6均為導(dǎo)通，第四電磁閥14為關(guān)閉，儲(chǔ)液器9內(nèi)的液體工質(zhì)由液栗10提供動(dòng)力從供液口 91輸出，通過供液總管11進(jìn)入空氣處理模塊12，在空氣處理模塊12中輸出的吸熱工質(zhì)由回流總管13經(jīng)第五電磁閥15，隨后由第一電磁閥2分流，在第一風(fēng)冷換熱片31和第二風(fēng)冷換熱片32中放熱冷凝為液態(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)分別通過第二電磁閥4和第三電磁閥6進(jìn)入集管8并返回儲(chǔ)液器9。
[0076]設(shè)置復(fù)合制冷工作模式的循環(huán)回路為:第五電磁閥15和第三電磁閥6導(dǎo)通，第四電磁閥14、第一電磁閥2和第二電磁閥4均關(guān)閉，儲(chǔ)液器9內(nèi)的液體工質(zhì)由液栗1提供動(dòng)力從供液口 91輸出，通過供液總管11進(jìn)入空氣處理模塊12，在空氣處理模塊12中輸出的吸熱的工質(zhì)經(jīng)回流總管13和第五電磁閥15進(jìn)入第二風(fēng)冷換熱片32，在第二風(fēng)冷換熱片32中放熱后的工質(zhì)經(jīng)第三電磁閥6，并通過集管8返回儲(chǔ)液器9;同時(shí)，儲(chǔ)液器9上部的氣態(tài)工質(zhì)通過“U”形管94進(jìn)入壓縮機(jī)模塊I，壓縮機(jī)模塊I中排出的高壓高溫氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入第一風(fēng)冷換熱片31，并經(jīng)第一風(fēng)冷換熱片31放熱冷凝為高壓液態(tài)工質(zhì)，高壓液態(tài)工質(zhì)經(jīng)過第一電子膨脹閥5節(jié)流降壓成為低壓低溫液體，并通過集管8返回儲(chǔ)液器9。
[0077]本實(shí)施例中采用液栗輸送制冷工質(zhì)為室內(nèi)側(cè)集中循環(huán)供冷，動(dòng)力循環(huán)可靠性高，不受安裝位置限制；制冷工質(zhì)在放熱端和吸熱端進(jìn)行相變換熱，傳熱系數(shù)大、換熱效率高，換熱器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)具有循環(huán)流量小、輸送功小的優(yōu)點(diǎn);采用液栗強(qiáng)制循環(huán)，供液量穩(wěn)定，流量調(diào)節(jié)便捷、精確;液栗壓頭可根據(jù)供液距離、落差及系統(tǒng)阻力進(jìn)行最佳匹配，利于空調(diào)溫度的精密控制。
[0078]三種不同的工作模式按如下原則設(shè)定:
[0079]在Ta彡A2的工況下，運(yùn)行為壓縮制冷工作模式；
[0080]在A2>Ta>Al的工況下，運(yùn)行為復(fù)合制冷工作模式；
[0081]在KAl的工況下，運(yùn)行為自然冷卻工作模式；
[0082]其中:Ta為室外環(huán)境溫度測(cè)量值，Al、A2均為設(shè)定溫度，且A2>A1。
[0083]對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)中制冷量Qo采用模糊控制規(guī)則進(jìn)行調(diào)節(jié)，模糊控制規(guī)則是以儲(chǔ)液器9內(nèi)制冷工質(zhì)的溫度為目標(biāo)參數(shù)，執(zhí)行壓縮機(jī)模塊I的加載或減載，在全部制冷壓縮機(jī)101停機(jī)時(shí)執(zhí)行冷卻風(fēng)機(jī)34的轉(zhuǎn)速的加載、或減載，從而調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的制冷量Qo，精確控制儲(chǔ)液器9內(nèi)制冷工質(zhì)的溫度；
[0084]令:TR為儲(chǔ)液器9內(nèi)制冷工質(zhì)的設(shè)定溫度；
[0085]T為實(shí)時(shí)檢測(cè)獲得的儲(chǔ)液器9內(nèi)制冷工質(zhì)的測(cè)量溫度；
[0086]則有:溫度偏差Δ T為:AT=(T-TR);
[0087]設(shè)定:溫度偏差ΔT為五個(gè)等級(jí)，按測(cè)量溫度T從大到小依次為:正大、正中、零、負(fù)中、負(fù)大；
[0088]設(shè)定:測(cè)量溫度T的變化率d Δ T/dt按溫度偏差Δ T從大到小依次為:正大、正中、零、負(fù)中、負(fù)大；
[0089]通過控制壓縮機(jī)模塊I或冷卻風(fēng)機(jī)34的加載或減載實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的制冷量Qo的調(diào)節(jié)，設(shè)定調(diào)節(jié)量U按從大到小依次為:正大、正中、零、負(fù)中、負(fù)大；
[0090]建立模糊規(guī)則，如圖7所示，通過測(cè)量ΔT、計(jì)算dA T/dt，模糊化，模糊化計(jì)算，并把模糊化計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為精確量，控制壓縮機(jī)模塊I或風(fēng)機(jī)34執(zhí)行加載或減載，精確控制儲(chǔ)液器9內(nèi)制冷工質(zhì)的溫度。
[0091]圖6中橫坐標(biāo)為室外環(huán)境溫度，即環(huán)溫，縱坐標(biāo)為能量，包括:空調(diào)額定熱負(fù)荷，壓縮機(jī)制冷量，風(fēng)冷制冷量(即為自然冷卻的制冷量)和空調(diào)能耗。其中A2-A3段為壓縮制冷區(qū)，由壓縮制冷提供全部制冷量，由壓縮機(jī)模塊I的加減載調(diào)節(jié)制冷量;A1-A2段為復(fù)合制冷，自然冷卻循環(huán)滿負(fù)荷運(yùn)行，壓縮制冷補(bǔ)充不足制冷量，由壓縮機(jī)模塊I的加減載調(diào)節(jié)制冷量;AO-Al段，壓縮制冷停止工作，控制風(fēng)機(jī)34的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)自然冷卻的制冷量;在各段中，空調(diào)總能耗的變化如最底部線段，從高溫至低溫，分別是11、胃2、￥3、￥4、胃5、￥6。
[0092]如圖6所示，機(jī)房空調(diào)熱負(fù)荷在寬溫區(qū)不變;壓縮制冷和自然冷卻的輸出制冷量在運(yùn)行區(qū)間隨著環(huán)溫的下降而增大，需要進(jìn)行能量調(diào)節(jié)使之與機(jī)房熱負(fù)荷相匹配。A3-A2段為壓縮制冷模式工作區(qū)，復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的冷量全部由運(yùn)行壓縮制冷來提供，通過控制壓縮機(jī)模塊I的能量，對(duì)應(yīng)的能耗變化從Wl至W2;A1-A2段為過渡季節(jié)的復(fù)合制冷區(qū)，風(fēng)冷換熱模塊3滿負(fù)荷運(yùn)行最大化利用自然冷源，控制壓縮機(jī)模塊I的排氣量調(diào)節(jié)制冷量輸出，對(duì)應(yīng)能耗變化從W3至W4，由于自然冷卻循環(huán)工作有效地減少了壓縮機(jī)模塊I的能耗，W2>W3; Al-AO段為低溫季節(jié)，機(jī)房熱負(fù)荷低于自然冷卻所提供的冷量，壓縮機(jī)模塊I停止工作，復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行在完全利用自然冷源的最節(jié)能工作狀態(tài)，控制風(fēng)機(jī)34的速度或運(yùn)行個(gè)數(shù)調(diào)節(jié)風(fēng)冷換熱模塊3的換熱能力或產(chǎn)冷量，對(duì)應(yīng)能耗變化從W4至W5;在寬溫區(qū)內(nèi)，復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的總能耗隨著環(huán)溫的下降逐漸減小，自然冷源的使用大幅降低了系統(tǒng)的總能耗，如采用單一的壓縮制冷，則在整個(gè)運(yùn)行溫區(qū)A3-A0空調(diào)能耗變化為Wl至W6，不僅能耗增加，同時(shí)還增加壓縮制冷系統(tǒng)運(yùn)行在低溫環(huán)境的故障風(fēng)險(xiǎn)。
[0093]以一臺(tái)實(shí)際運(yùn)行的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的空調(diào)為實(shí)施例，閉式服務(wù)器機(jī)柜的設(shè)定送風(fēng)溫度為22 °C、回風(fēng)溫度為33 °C。
[0094]可以設(shè)定:當(dāng)室外空氣溫度>20°C時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行在壓縮制冷區(qū)；室外空氣溫度<20°C時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行在復(fù)合制冷工作區(qū)；由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常工作負(fù)荷在40?60%范圍，復(fù)合制冷工作區(qū)的運(yùn)行規(guī)則是:滿負(fù)荷運(yùn)行風(fēng)冷以實(shí)現(xiàn)最大化利用自然冷源，當(dāng)風(fēng)冷換熱模塊3所產(chǎn)生的制冷量大于或等于熱負(fù)荷時(shí)，壓縮機(jī)模塊I停止工作，空調(diào)系統(tǒng)完全利用自然冷源，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)低能耗運(yùn)行。
[0095]本發(fā)明用于室內(nèi)側(cè)設(shè)定溫度為27°C或24°C的機(jī)房等空調(diào)對(duì)象，其儲(chǔ)液器22內(nèi)制冷工質(zhì)的設(shè)定溫度可適當(dāng)調(diào)整，在滿足空調(diào)送風(fēng)溫度和制冷量要求的條件下，運(yùn)行自然冷卻，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的低碳運(yùn)彳丁和確保室內(nèi)空氣的1?品質(zhì)D
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，其特征是所述空調(diào)系統(tǒng)的組成包括:壓縮機(jī)模塊(I)、由換熱器組件(33)和冷卻風(fēng)機(jī)(34)構(gòu)成的風(fēng)冷換熱模塊(3)、儲(chǔ)液器(9)、液栗(10)、空氣處理模塊(12)以及各控制閥，通過操作控制閥改變制冷工質(zhì)的流動(dòng)路徑實(shí)現(xiàn)如下三種不同的工作模式:壓縮制冷工作模式、壓縮制冷與自然冷卻協(xié)同運(yùn)行的復(fù)合制冷工作模式，以及自然冷卻工作模式； 所述壓縮機(jī)模塊(I)的出口分為兩路，其中第一路直接連通換熱器組件(33)中的第一風(fēng)冷換熱片(31)的入口端，第二路是通過第一電磁閥(2)與換熱器組件(33)中的第二風(fēng)冷換熱片(32)的入口端連接； 所述第一風(fēng)冷換熱片(31)的出口端通過第一電子膨脹閥(5)連通集管(8)，在所述第一電子膨脹閥(5)的兩端并聯(lián)連接第二電磁閥(4);所述第二風(fēng)冷換熱片(32)的出口端通過第二電子膨脹閥(7)連通集管(8)，在所述第二電子膨脹閥(7)的兩端并聯(lián)連接第三電磁閥(6)； 所述集管(8)連接到儲(chǔ)液器(9)的第一進(jìn)口(93)，儲(chǔ)液器(9)中的“U”形管(94)的外接端口連接至壓縮機(jī)模塊(I)的吸氣端，儲(chǔ)液器(9)的供液口(91)通過供液總管(11)連通至空氣處理模塊(12)的入口端，所述液栗(10)設(shè)置在所述供液總管(11)上;連通在空氣處理模塊(12)的出口端的回流總管(13)—路經(jīng)第四電磁閥(14)連通儲(chǔ)液器(9)的第二進(jìn)口(92)，另一路經(jīng)第五電磁閥(15)連接至第二風(fēng)冷換熱片(32)的入口端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述壓縮機(jī)模塊(I)中的壓縮機(jī)(101)為一臺(tái)或?yàn)閮膳_(tái)并聯(lián)組合； 針對(duì)壓縮機(jī)(101)采用的類型為需要潤滑油進(jìn)行潤滑的渦旋式、螺桿式或離心式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊(I)，在所述壓縮機(jī)(101)的出口管路中依次串聯(lián)油分離器(102)和單向閥(103)，所述油分離器(102)設(shè)有連通壓縮機(jī)的回油通道，在所述回油通道中設(shè)置降壓毛細(xì)管(104);在所述儲(chǔ)液器(9)中，位于“U”形管(94)的下部“U”形彎頭的側(cè)壁上設(shè)置有吸油孔(95)，所述吸油孔(95)的數(shù)量和直徑根據(jù)壓縮機(jī)排量和類型來確定； 針對(duì)壓縮機(jī)(101)采用的類型為磁懸浮式無潤滑油壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模塊(I)，在所述壓縮機(jī)(101)的出口管路中設(shè)置單向閥(103)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述第一風(fēng)冷換熱片(31)和第二風(fēng)冷換熱片(32)為同類型的換熱器，包括管片式或平行流式換熱器；迎著風(fēng)向布置的換熱器組件(33)是由第一風(fēng)冷換熱片(31)和第二風(fēng)冷換熱片(32)平行且并列構(gòu)成，其中，第一風(fēng)冷換熱片(31)位于出風(fēng)側(cè)，第二風(fēng)冷換熱片(32)位于進(jìn)風(fēng)側(cè);在所述風(fēng)冷換熱模塊(3)中，兩組呈左右對(duì)稱布置的換熱器組件(33)在出風(fēng)側(cè)布置一臺(tái)共用的冷卻風(fēng)機(jī)(34)，所述冷卻風(fēng)機(jī)(34)為直流變頻風(fēng)機(jī)，或?yàn)榫哂懈咚贆n、中速檔、低速檔以及停止檔的有級(jí)調(diào)速風(fēng)機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述空氣處理模塊(12)是由蒸發(fā)器(121)、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)(122)和流量控制閥(123)構(gòu)成，各空氣處理模塊(12)中的蒸發(fā)器(121)的進(jìn)口連接供液總管(11)，各空氣處理模塊(12)的蒸發(fā)器(121)的出口連接至回流總管(13);所述流量控制閥(123)設(shè)置在所述蒸發(fā)器(121)的入口端，所述流量控制閥(123)的感溫元件(125)安裝在所述蒸發(fā)器(121)的出口端的管壁上;所述流量控制閥(123)為比例調(diào)節(jié)閥，利用感溫元件(125)將蒸發(fā)器(121)出口的冷媒溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力信號(hào)，并通過毛細(xì)管(124)傳遞壓力信號(hào)調(diào)節(jié)流量控制閥(123)的開度，從而控制蒸發(fā)器(121)的供液量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自然冷卻功能的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述制冷工質(zhì)為HFC、HCFC類或其它環(huán)保類制冷劑。
【文檔編號(hào)】F24F5/00GK106016534SQ201610364794
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】王鐵軍, 江斌, 王景暉, 胡力文
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)