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1. CN109654683 - Machine room air conditioner heat recovery system and control method thereof

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[ ZH ]
机房空调热回收系统及其控制方法


技术领域
本发明涉及制冷空调装置领域,更具体地说,涉及一种机房空调热回收系统及其控制方法。
背景技术
机房空调的一个特点是全年制冷,意思就是不管室外的温度高低,都是需要对室外散热。而机房空调利用自然冷源是一个趋势,其中,氟泵自然冷是机房空调利用自然冷的最好的解决方案之一。
另一方面,与机房空调配套的周边的家用或商用空调则通常都有低温制热的需求,而且室外温度越低,从压缩机系统上来看,家用或商用空调的低温制热能力和制热能效比则越低;同时,室外低温时,家用和商用空调的室外机还会出现结霜问题,使得制热不能得到延续。
机房空调全年对外散发大量热量,如果将机房空调散出的热量利用起来,为家用或商用空调做热回收补充,则可以极大地节约电能,提高能源的利用率,减少能耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种改进的机房空调热回收系统及其控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种机房空调热回收系统,其包括依次连接形成制冷循环回路的压缩机单元、第一冷凝器、节流装置以及蒸发器,所述压缩机单元和所述第一冷凝器之间通过并联设置的热回收回路和第一旁通回路连接;所述热回收回路上设有第二冷凝器,所述第二冷凝器固定设置在家用或商用空调室外机换热器的进风侧;所述热回收回路和所述第一旁通回路上还设有用于切换所述热回收回路或所述第一旁通回路的控制阀,以使所述机房空调热回收系统启动或退出热回收模式。
在一些实施例中,所述控制阀包括设置在所述热回收回路上的第一单向阀、以及设置在所述第一旁通回路上的第一二通阀;所述第一单向阀的进口与所述第二冷凝器相连通,出口与所述第一冷凝器相连通;或者,所述第一单向阀的进口与所述压缩机单元相连通,出口与所述第二冷凝器相连通。
在一些实施例中,所述第一二通阀为与机房空调的主控制器电连接的二通电磁阀,或者,所述第一二通阀为手动二通阀;所述第一二通阀为开关阀或者调节阀。
在一些实施例中,所述控制阀包括三通阀;所述三通阀为手动三通阀,或者所述三通阀为与机房空调的主控制器电连接的电磁三通阀;所述三通阀的进口与所述压缩机单元相连通,所述三通阀的两个出口分别与所述热回收回路和所述第一旁通回路相连通;或者,所述三通阀的两个进口分别与所述热回收回路和所述第一旁通回路相连通,所述三通阀的出口与所述第一冷凝器相连通。
在一些实施例中,所述机房空调热回收系统还包括用于检测室外温度的温度传感器,所述温度传感器与机房空调的主控制器电连接。
在一些实施例中,所述机房空调热回收系统还包括设置在所述第一冷凝器和所述节流装置之间的制冷剂泵单元。
本发明还提供一种机房空调热回收系统的控制方法,其包括:
S1:接收并检测家用或商用空调的运行模式控制信号,并传递信号给机房空调主控制器;
S2:所述机房空调主控制器判断所述家用或商用空调是否处于制热模式;
S3:若所述家用或商用空调处于制热模式,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路,机房空调启动热回收模式;
S4:若所述家用或商用空调不处于制热模式,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路,机房空调退出热回收模式。
在一些实施例中,在步骤S3中,在所述若所述家用或商用空调处于制热模式之后,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路,启动热回收模式之前,还包括以下步骤:
S311:所述机房空调主控制器获取室外环境温度Ta和设定温度Tb;
S312:若Ta>Tb,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路,机房空调退出热回收模式;
S313:若Ta≤Tb,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路,机房空调启动热回收模式。
在一些实施例中,在步骤S3中,在所述若所述家用或商用空调处于制热模式之后,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路,启动热回收模式之前,还包括以下步骤:
S321:所述机房空调主控制器获取室外环境温度Ta、设定温度Tb和回差温度b;
S322:若Ta>Tb,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路,机房空调退出热回收模式;
S323:若Ta≤Tb-b,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路,机房空调启动热回收模式。
在一些实施例中,还包括:
S5:当检测到告警或异常信号时,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路,机房空调退出热回收模式。
实施本发明至少具有以下有益效果:本发明的机房空调热回收系统,充分利用机房空调系统全年制冷的特点和家用或商用空调低温制热的需求以及家用或商用空调的制热能力随着室外温度下降会快速衰减的特点,在压缩机单元和第一冷凝器之间增加了一个第二冷凝器,利用第二冷凝器释放的热量对家用或商用空调制热时的室外机换热器的进风做预热,提高室外机换热器的蒸发温度,从而提高家用或商用空调的制热能力,提高家用或商用空调低温制热的能力和制热能效比,同时还可以大大减少家用和商用空调室外机的结霜问题和时间,使制热得到延续。
本发明的机房空调热回收系统的控制方法,可实现机房空调热回收系统的自动控制。通过设置设定温度Tb,在满足Ta≤Tb时启动热回收模式,可提高系统的可靠性。另外,在机房空调热回收系统发生故障时,例如,当第二冷凝器不工作或发生故障时,还可以利用原有的第一冷凝器进行冷凝放热,而不影响机房空调的正常散热和运行,对原有机房空调的可靠性无任何影响。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明第一实施例中机房空调热回收系统的结构示意图;
图2是本发明第二实施例中机房空调热回收系统的结构示意图;
图3是本发明一些实施例中机房空调热回收系统的控制流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1-2所示为本发明一些实施例中的机房空调热回收系统,该机房空调热回收系统包括依次连接形成制冷循环回路的压缩机单元4、第一冷凝器6、节流装置2、以及蒸发器3。压缩机单元4和第一冷凝器6之间通过并联设置的热回收回路71和第一旁通回路72连接。其中,热回收回路71上设有第二冷凝器5,第二冷凝器5固定设置在家用或商用空调室外机换热器9的进风侧。热回收回路71和第一旁通回路72上还设有用于切换选择热回收回路71或第一旁通回路72的控制阀,以使所述机房空调热回收系统启动或退出热回收模式。
优选地,该机房空调热回收系统还可包括设置在第一冷凝器6和节流装置2之间的制冷剂泵单元1,以利用自然冷给机房带来冷量,节约资源。制冷剂泵单元1、节流装置2、蒸发器3、压缩机单元4、第一冷凝器6依次串联连接形成完整的闭合回路。制冷剂泵单元1可包括与第一冷凝器6的出口连接的储液器11、以及与储液器11的出口连接的并联设置的制冷剂泵回路和第二旁通回路。其中,制冷剂泵单元1可包括与第一冷凝器6连接的储液器11、与储液器11连接的并联设置的制冷剂泵回路和第二旁通回路、以及用于控制切换所述制冷剂泵回路或所述第二旁通回路的第一控制器,所述制冷剂泵回路上设有制冷剂泵14。压缩机单元4可包括并联设置的压缩机回路和第三旁通回路、以及用于控制切换所述压缩机回路或所述第三旁通回路的第二控制器,所述压缩机回路上设有压缩机42。可以理解地,该机房空调热回收系统的制冷模式可包括压缩机制冷模式、自然冷却制冷模式、以及压缩机+自然冷却制冷模式。当室外温度较高时,可选择压缩机制冷模式;当室外温度较低时,可选择自然冷却制冷模式,以充分利用自然冷给机房带来冷量,节约资源;当室外温度介于两者之间时,可选择压缩机+自然冷却制冷模式。具体地,可以根据室外环境温度选择合适的制冷模式,以满足数据中心全年运行要求。
在一些实施例中,制冷剂泵回路可包括制冷剂泵14以及第二单向阀13,第二旁通回路可包括第二二通阀12。制冷剂泵回路上还可设置有二通阀,以提高系统的可靠性。在其他实施例中,也可以通过设置三通阀,来进行制冷剂泵回路或第二旁通回路的切换接通。在一些实施例中,压缩机单元4可包括并联设置的压缩机回路和第三旁通回路。其中,压缩机回路可包括压缩机42以及第三单向阀43,第三旁通回路可包括第三二通阀41。压缩机回路上还可设置有二通阀,以提高系统的可靠性。在其他实施例中,也可以通过设置三通阀,来进行压缩机回路或第三旁通回路的切换接通。
进一步地,该机房空调热回收系统还可包括用于检测室外温度的温度传感器,所述温度传感器与机房空调的主控制器电连接。可根据所述温度传感器检测到的室外温度,实现机房空调热回收系统的制冷模式的自动控制。
第二冷凝器5设置在压缩机单元4和第一冷凝器6之间,其可集成在家用或商用空调室外机上。在机房空调启动热回收模式时,从压缩机单元4出来的制冷剂先流经第二冷凝器5放热冷却,再流经第一冷凝器6进一步放热冷却。第二冷凝器5在物理上是固定在家用或商用空调室外机换热器9的进风侧,但是在系统控制上属于机房空调热回收系统。由现有技术可知,家用或商用空调室外机换热器9在制冷时是冷凝器,在制热时是蒸发器。本发明的核心是充分利用机房空调系统全年制冷的特点和家用或商用空调低温制热的需求以及家用或商用空调的制热能力随着室外温度下降会快速衰减的特点,在现有的机房空调系统中增加一个第二冷凝器5,利用第二冷凝器5释放的热量对家用或商用空调制热时的室外机换热器9的进风做一个预热,提高室外机换热器9的蒸发温度,从而提高家用或商用空调的制热能力,提高低温制热的能力和制热能效比,同时还可以大大减少家用和商用空调室外机的结霜问题和时间,使制热得到延续。
如图1所示,在第一实施例中,所述控制阀包括设置在热回收回路71上的第一单向阀81、以及设置在第一旁通回路72上的第一二通阀82。第一单向阀81的进口与第二冷凝器5相连通,出口与第一冷凝器6相连通。在其他实施例中,也可以是第一单向阀81的进口与压缩机单元4相连通,出口与第二冷凝器5相连通。第一二通阀82可以用来控制第一旁通回路72的通断,其可以为与机房空调的主控制器电连接的二通电磁阀,也可以是手动调节的。第一二通阀82可以是开关型的,也可以是二通可调节型的。当第一二通阀82关闭时,机房空调热回收系统进入热回收模式,从压缩机单元4流出的制冷剂先流经第二冷凝器5放热冷却,再流经第一冷凝器6进一步放热冷却,利用第二冷凝器5放出的热量对家用或商用空调制热时的室外机换热器9的进风侧做热回收补充,从而提高家用或商用空调低温制热的能力和制热能效比。当第一二通阀82打开时,机房空调热回收系统退出热回收模式,从压缩机单元4流出的制冷剂经由第一旁通回路72流向第一冷凝器6放热冷却,第一单向阀81可以避免制冷剂回流;此时,机房空调的制冷剂不会经过第二冷凝器5,而是直接进入第一冷凝器6冷却。在一些实施例中,热回收回路71上还可设有第四二通阀,以提高系统的可靠性。
如图2所示,在第二实施例中,所述控制阀包括三通阀83。三通阀83的进口可与压缩机单元4相连通,三通阀83的两个出口分别与热回收回路71和第一旁通回路72相连通。在其他实施例中,也可以是三通阀83的两个进口分别与热回收回路71和第一旁通回路72相连通,三通阀83的出口与第一冷凝器6相连通。三通阀83可以为电动调节的,也可以是手动调节的。调节三通阀83使得热回收回路71导通时,机房空调热回收系统进入热回收模式,从压缩机单元4流出的制冷剂先流经第二冷凝器5放热冷却,再流经第一冷凝器6进一步放热冷却,利用第二冷凝器5放出的热量对家用或商用空调制热时的室外机换热器9的进风侧做热回收补充,从而提高家用或商用空调低温制热的能力和制热能效比。调节三通阀83使得第一旁通回路72导通时,机房空调热回收系统退出热回收模式,从压缩机单元4流出的制冷剂经由第一旁通回路72流向第一冷凝器6放热冷却;此时,机房空调的制冷剂不会经过第二冷凝器5,而是直接进入第一冷凝器6冷却。
本发明中的机房空调可以为氟泵自然冷机房空调,本发明中提及的冷凝器的热交换形式可以为风氟交换,也可以是氟水交换。本发明中提及的二通阀可以是开关阀,也可以是调节阀;其可以是与机房空调的主控制器电连接的二通电磁阀,也可以是手动二通阀。本发明中提及的三通阀可以是与机房空调的主控制器电连接的电磁三通阀,也可以是手动三通阀。优选地,本发明中提及的二通阀是与机房空调的主控制器电连接的二通电磁阀,本发明中提及的三通阀是与机房空调的主控制器电连接的电磁三通阀,以可以实现机房空调热回收系统的自动控制。
本发明的机房空调热回收系统,当家用或商用空调的运行模式处于制热模式时,机房空调热回收系统启动热回收模式,对家用或商用空调蒸发器的进风做预热,提高家用或商用空调的蒸发温度,以提高家用或商用空调低温制热的能力和制热能效比,实现热回收的目的。当家用或商用空调的运行模式不处于制热模式时,例如当家用或商用空调的运行模式处于制冷模式、除霜模式、或待机模式时,机房空调热回收系统退出热回收模式,保持原有的工作模式运行。
可以理解地,本发明的机房空调热回收系统具有较高的系统可靠性,在机房空调热回收系统发生故障时,例如,当第二冷凝器5不工作或发生故障时,还可以利用原有的第一冷凝器6进行冷凝放热,而不影响机房空调的正常散热和运行,对原有机房空调的可靠性无任何影响;或者,在机房空调热回收系统发生故障时,例如,当制冷剂泵不工作或发生故障时,还可以利用压缩机制冷,提高系统的可靠性。
本发明还提供一种机房空调热回收系统的控制方法,包括:
S1:接收并检测家用或商用空调的运行模式控制信号,并传递信号给机房空调主控制器;
S2:所述机房空调主控制器判断所述家用或商用空调是否处于制热模式;
S3:若所述家用或商用空调处于制热模式,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路71,机房空调启动热回收模式;
S4:若所述家用或商用空调不处于制热模式,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路72,机房空调退出热回收模式。
所述家用或商用空调的运行模式可包括制热模式、制冷模式、除霜模式、待机模式。当家用或商用空调的运行模式处于制热模式时,机房空调热回收系统启动热回收模式,对家用或商用空调蒸发器的进风做预热,提高家用或商用空调的蒸发温度,以提高家用或商用空调低温制热的能力和制热能效比,实现热回收的目的。当家用或商用空调的运行模式处于制冷模式、除霜模式、或待机模式时,机房空调热回收系统退出热回收模式,保持原有的工作模式运行。
如图3所示为本发明一些实施例中机房空调热回收系统的控制方法,包括以下步骤:
S1:接收并检测家用或商用空调的运行模式控制信号,并传递信号给机房空调主控制器;
S2:所述机房空调主控制器判断所述家用或商用空调是否处于制热模式;
S3:若所述家用或商用空调处于制热模式,则执行下述步骤S311-S313:
S311:所述机房空调主控制器获取室外环境温度Ta和设定温度Tb,判断环境状况;
S312:若Ta>Tb,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路72,机房空调退出热回收模式;
S313:若Ta≤Tb,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路71,机房空调启动热回收模式;
S4:若所述家用或商用空调不处于制热模式,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路72,退出热回收模式。
通过设置设定温度Tb,在满足Ta≤Tb时启动热回收模式,可提高系统的可靠性,避免在室外环境温度较高的情况下启动热回收模式对家用或商用空调做预热,从而影响其可靠性。
在一些情况下,例如在过渡季节时,室外温度较高,对家用或商用空调做预热可能对其可靠性有影响。对此,可以通过设置回差温度b,来提高系统的可靠性。具体地,步骤S3可以为:
S3:若所述家用或商用空调处于制热模式,则执行下述步骤S321-S323:
S321:所述机房空调主控制器获取室外环境温度Ta、设定温度Tb和回差温度b;
S322:若Ta>Tb,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路72,机房空调退出热回收模式;
S323:若Ta≤Tb-b,所述机房空调主控制器控制控制阀接通热回收回路71,机房空调启动热回收模式。
在另一些实施例中,步骤S322也可以为:
S322:若Ta>Tb+b,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路72,机房空调退出热回收模式;
进一步地,所述机房空调热回收系统的控制方法还可以包括:
S5:当检测到告警或异常信号时,所述机房空调主控制器控制控制阀接通第一旁通回路72,机房空调退出热回收模式。
这样,在机房空调热回收系统发生故障时,例如,当第二冷凝器5不工作或发生故障时,还可以利用原有的第一冷凝器6进行冷凝放热,而不影响机房空调的正常散热和运行,对原有机房空调的可靠性无任何影响。
进一步地,所述机房空调热回收系统的控制方法还可以包括:当检测到告警或异常信号时,机房空调主控制器控制接通制冷剂泵单元1的第二旁通回路,启动压缩机制冷模式。这样,在机房空调热回收系统发生故障时,例如,当制冷剂泵不工作或发生故障时,还可以利用压缩机制冷,提高系统的可靠性。
可以理解地,本发明的核心是实现机房空调的冷凝热回收,可将此冷凝热回收延伸给家用或商用空调之外的其他领域使用。
可以理解地,上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,可以对上述技术特点进行自由组合,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围;因此,凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。