专利名称：一种用于通信基站的节能型智能空调系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节能型智能空调系统，尤其涉及一种实现压缩式制冷系统和热环系统自动切换的用于通信基站的节能型智能空调系统，属于制冷与空调技术领域。
背景技术：
随着能源短缺问题的日益严峻，节能减排工作得到了世界各国的广泛关注。近年来，我国的通信产业发展迅速，移动、联通及电信等几个主要通信运营商的通信基站已遍布全国各地，其年耗电总量达200多亿kW · h。通信基站作为无线通信的重要节点，其内部通信设备需要全年运行，电子设备工作过程中将散发大量热量，通常需要通信基站的空调系统进行全年制冷运行，空调系统能耗巨大，约占通信基站总能耗的80% 90%。降低基站空调系统能耗已成为通信运营商需要迫切解决的问题。 目前，通信基站一般采用常规空调系统对其内部环境温度进行调节。常规空调的制冷系统常采用定频式压缩机，通过压缩机的双位启停调控基站室内温度，控温精度较低，且压缩机频繁启停还将对供电电网造成较大冲击，此外，基站空调系统的设计容量一般大于基站的热负荷，势必造成基站空调系统的“大马拉小车”现象，导致空调制冷系统的性能系数(COP )较低。通常通信基站的内部温度一般要求保持在23 27 °C，而在我国的大部分地区的冬季和过渡季甚至夏季的早晚时段，室外温度远低于基站内部的要求温度，如果充分利用室外的自然冷源对基站进行温度调节则可以大大降低基站空调系统的运行能耗。因此，在我国政府的“节省能源、降低能耗”战略政策的指引下，开发一种适用于通信基站的节能型智能空调系统对通信行业的节能减排具有重要意义。
发明内容针对现有技术所存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供用于通信基站的节能型智能空调系统。该节能型智能空调系统可以根据室内外温度差变化自动切换压缩式制冷系统和热环系统，减少基站空调制冷系统的运行时间，降低机房内部噪音及空调系统能耗，并实现较高的控温精度，同时避免了空调压缩机频繁启停对供电电网造成的冲击。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案一种用于通信基站的节能型智能空调系统，主要包括，压缩式制冷系统、热环系统及控制系统；所述控制系统分别与所述压缩式制冷系统、所述热环系统连接；所述压缩式制冷系统与所述热环系统耦合，其中，在室外温度高于室内温度时，所述控制系统输出控制信号给所述压缩式制冷系统和所述热环系统，所述热环系统关闭，所述压缩式制冷系统运行；在室外温度低于室内温度时，所述控制系统输出控制信号给所述压缩式制冷系统和所述热环系统，所述压缩式制冷系统关闭，所述热环系统运行。[0012]其中较优地，所述压缩式制冷系统包括依次通过铜管首尾相连的压缩机、第一单向阀、冷凝器、第一电磁截止阀、电子膨胀阀、第二单向阀、蒸发器、第二电磁截止阀；所述热环系统包括依次通过铜管首尾相连的冷凝器、第四电磁截止阀、第四单向阀、蒸发器、第三电磁截止阀、第三单向阀；所述控制系统包括分别与主控制器连接的室内温度传感器、室外温度传感器、蒸发器出口温度传感器、蒸发器入口温度传感器；压缩式制冷系统和热环系统共用所述冷凝器、所述蒸发器。其中较优地，所述第一电磁截止阀、所述第四电磁截止阀与所述冷凝器出口之间 靠近冷凝器出口的一侧还安装有贮液器。其中较优地，所述压缩机和所述第二电磁截止阀之间还安装有气液分离器。其中较优地，所述冷凝器和所述蒸发器一侧分别安装有冷凝器风机和蒸发器风机。其中较优地，所述第一电磁截止阀和所述电子膨胀阀之间还安装有干燥过滤器、视液镜。其中较优地，节能型智能空调系统还安装有变频器，变频器与压缩机连接。其中较优地，所述冷凝器及所述贮液器的安装位置高于所述蒸发器的安装位置。其中较优地，所述节能型智能空调系统灌装的制冷剂为R410a。本实用新型提供的用于通信基站的节能型智能空调系统，可以在全天候条件下，实现全年365天，每天24小时的安全可靠运行。本节能型智能空调系统，融合了空调系统的变容量调控技术、双冷源技术及智能控制技术，具有控温精度高、对电网冲击小、节能效果显著等优点。本节能型智能空调系统除了适用于通信基站外，同样适用于机房、交换中心或房间内具有耐高温能力较弱的其他类似需求场合。
以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。图I是本实用新型节能型智能空调系统结构示意图；图2是本实用新型节能型智能空调系统的控制系统原理示意图；图3是本实用新型节能型智能空调系统以“压缩式制冷”模式运行时的工作原理示意图；图4是本实用新型节能型智能空调系统以“热环”模式运行时的工作原理示意图。图中标号1 :压缩机，2 :第一单向阀，3 :冷凝器，4 :冷凝器风机，5 :贮液器，6 :第一电磁截止阀，7 :干燥过滤器，8 :视液镜，9 :电子膨胀阀，10 :第二单向阀，11 :蒸发器，12 蒸发器风机，13 :第二电磁截止阀，14 :气液分离器，15 :变频器，16 :第三单向阀，17 :第三电磁截止阀，18 :第四单向阀，19 :第四电磁截止阀，20 :可编程控制器(PLC)，21 :室内温度传感器，22 :室外温度传感器，23 :蒸发器出口温度传感器，24 :蒸发器入口温度传感器。
具体实施方式
本实用新型提供的用于通信基站的节能型智能空调系统，主要包括压缩式制冷系统、热环系统及控制系统。控制系统分别与压缩式制冷系统和热环系统连接。压缩式制冷系统和热环系统耦合。压缩式制冷系统用于基站室外环境温度高于基站室内温度时，通过强制压缩制冷方式将基站内部的热量排出基站，从而降低基站室内温度。热环系统用于基站室外环境温度低于基站室内温度时，利用室外环境低温对基站进行自然冷却，保证基站的温度稳定。控制系统用于根据基站内外的温度变化控制压缩式制冷系统和热环系统间的切换。图I示出了本节能型智能空调系统结构示意图，主要包括压缩机I、第一单向阀2、冷凝器3、第一电磁截止阀6、电子膨胀阀9、第二单向阀10、蒸发器11、第二电磁截止阀13、第三单向阀16、第三电磁截止阀17、第四单向阀18、第四电磁截止阀19、可编程控制器(PLC) 20、室内温度传感器21、室外温度传感器22、蒸发器出口温度传感器23、蒸发器入口温度传感器24。压缩机I、冷凝器3、电子膨胀阀9、蒸发器11通过铜管依次首尾密封相连，并形成“压缩式制冷”的循环回路。在此循环回路中，在压缩机I出口和冷凝器3入口之间安装第一单向阀2、电子膨胀阀9出口和蒸发器11入口之间安装第二单向阀10，分别在冷凝器3出口和电子膨胀阀9入口之间安装第一电磁截止阀6、蒸发器11出口和压缩机I之间安装第二电磁截止阀13。在蒸发器11出口和冷凝器3入口之间安装第三电磁截止阀17·和第三单向阀16、冷凝器3出口和蒸发器11入口之间依序安装第四电磁截止阀19和第四单向阀18。冷凝器3、第四电磁截止阀19、第四单向阀18、蒸发器11、第三电磁截止阀17、第三单向阀16通过铜管依次首尾密封相连，并组成“热环”循环回路。冷凝器3与蒸发器11为“压缩式制冷”与“热环”循环回路所共用。为了更好的保证节能型智能空调系的高效与稳定状态，在冷凝器与第一电磁截止阀、第四电磁截止阀之间靠近冷凝器出口的一侧还安装有贮液器。当制冷剂循环量减少时，贮液器贮存多余的制冷剂；当制冷剂循环量增加时，贮液器释放制冷剂并加入制冷循环。压缩机和第二电磁截止阀之间还安装有气液分离器14，以避免液态制冷剂流入压缩机对系统造成破坏。为了提高冷凝器和蒸发器的换热效果，分别在冷凝器和蒸发器一侧安装有冷凝器风机4和蒸发器风机12。为了避免系统循环管路发生脏堵或冰堵，并为了便于观察系统中制冷剂的循环状况，在第一电磁截止阀和电子膨胀阀之间还安装有干燥过滤器7、视液镜8。更优地，为了保证本节能型智能空调系统的制冷量与基站热负荷的动态匹配，制冷系统压缩机还配备有变频器15，变频器15可以调整压缩机的运行频率，实现压缩式制冷系统的变容量调节，并降低压缩机突然启停对供电电网造成的冲击。在本节能型智能空调系统中，压缩式制冷系统与热环系统共用冷凝器、冷凝器风机、贮液器、蒸发器及蒸发器风机，并共用同一种制冷剂。安装本节能型智能空调系统时，冷凝器3及贮液器5均放置于基站室外，蒸发器11放置于基站室内，且冷凝器3及贮液器5的安装位置高于室内蒸发器11的安装位置，且高度差不低于O. 5m ;为保证节能型智能空调系统以“热环”模式运行时制冷剂的正常循环，贮液器5的取液方式为罐底取液。本节能型智能空调系统内部充灌无臭氧层破坏性、低温室效应的制冷剂R410a。如图I和图2所示，本实用新型节能型智能空调系统的控制系统包括作为主控制器的可编程控制器(PLC) 20、室内温度传感器21、室外温度传感器22、蒸发器出口温度传感器23及蒸发器入口温度传感器24。室内温度传感器21用于检测基站室内环境温度；室外温度传感器22用于检测基站外部环境温度；蒸发器出口温度传感器23用于检测蒸发器出口制冷剂温度；蒸发器入口温度传感器用于检测蒸发器入口制冷剂温度。可编程控制器(PLC) 20用于实时监控节能型智能空调系统的运行参数，并根据参数变化切换节能型智能空调系统运行模式。可编程控制器(PLC) 20包括中央控制模块(CPU)、模拟量输入模块(Al)、模拟量输出模块(AO)、数字量输出模块(D0)。室内温度传感器21、室外温度传感器22、蒸发器出口温度传感器23与蒸发器入口温度传感器24的信号线均与可编程控制器(PLO20的模拟量输入模块(Al)连接；压缩机I、第一电磁截止阀6、第二电磁截止阀13、第三电磁截止阀17、第四电磁截止阀19、冷凝器风机4和蒸发器风机12的控制信号线均与可编程控制器20的数字量输出模块(DO)连接；电子膨胀阀9、变频器15的控制信号线均与可编程控制器20的模拟量输出(AO)模块连接。可编程控制器(PLC)20实时监控节能型智能空调系统的运行参数，并根据室内温度传感器21、室外温度传感器22传输的数据和参数变化及时切换节能型智能空调系统的运行模式，同时实现对变频器15及电子膨胀阀9等执行器输出信号的智能控制。本实用新型提供的节能型智能空调系统的控制系统工作时，室内温度传感器21和室外温度传感器22实时采集通信基站内外温度，并将此温度信号传送至可编程控制器 (PLC) 20，可编程控制器(PLC) 20根据温度信号判断确定节能型智能空调系统的运行模式。当基站室外环境温度高于基站室内温度时，节能型智能空调系统采用“压缩式制冷”运行模式；当基站室外环境温度低于基站室内温度时，节能型智能空调系统采用“热环”运行模式。如图3所示，当控制系统的模拟量输入模块(Al)检测到基站室外环境温度高于基站室内温度时，控制系统的数字量输出模块(DO)向第一电磁截止阀6和第二电磁截止阀13输出“开启”控制信号，控制系统的数字量输出模块(DO)向第三电磁截止阀17和第四电磁截止阀19输出“关闭”信号，此时，热环循环回路处于关闭状态。控制系统的数字量输出模块(DO)向压缩机I、冷凝器风机4及蒸发器风机12输出“开启”控制信号，此时，节能型智能空调系统采用“压缩式制冷”模式运行。节能型智能空调系统连通管路内的制冷剂在压缩机I的作用下经过单向阀2进入冷凝器3释放热量后液化，液化后的高压制冷剂依次通过贮液器5、第一电磁截止阀6、干燥过滤器7、视液镜8及电子膨胀阀9，高压液态制冷剂在经过电子膨胀阀9的节流作用后变为低压液态，低压液态制冷剂进入蒸发器11，低压液态制冷剂吸收基站内部空气的热量后气化，气化之后低压气态制冷剂经第二电磁截止阀13及气液分离器14后返回压缩机I并进入下一次循环。当节能型智能空调系统进行“压缩式制冷”模式运行时，可编程控制器(PLC) 20根据基站内部的实际温度与设定温度间的偏差大小，采用PID算法通过模拟量输出模块(AO)向压缩机变频器15输出控制信号；同时可编程控制器(PLC)20根据蒸发器出口温度传感器23与蒸发器入口温度传感器24所确定的过热度变化，采用Fuzzy-PID算法通过模拟量输出模块(AO)向电子膨胀阀9输出控制信号，控制电子膨胀阀9的开度。节能型智能空调系统通过调整变频器15控制压缩机I工作状态和电子膨胀阀9开度的协调控制，实现了对节能型智能空调系统在压缩式制冷运行时的变容量调节，使得空调制冷量与基站热负荷达到了动态匹配，从而降低节能型智能空调系统的运行能耗，并提闻基站空调系统的控温精度，并有效避免了空调压缩机频繁启动或关闭对供电电网造成的冲击。如图4所示，当控制系统的模拟量输入模块(Al)检测到基站室外环境温度低于基站室内温度时，控制系统的数字量输出模块(DO)向压缩机I、第一电磁截止阀6和第二电磁截止阀13输出“关闭”控制信号，控制系统的数字量输出模块(DO)向第三电磁截止阀17和第四电磁截止阀19输出“开启”信号，此时压缩式制冷循环回路处于关闭状态，节能型智能空调系统采用“热环”模式运行。当节能型智能空调系统以“热环”模式运行时，冷凝器风机4及蒸发器风机12依旧保持开启状态。冷凝器3及贮液器5内的高压液态制冷剂在压差及重力的作用下流入蒸发器11，并在蒸发器11处吸收基站内部热量后气化，吸热气化后的制冷剂沿连接管再次返回冷凝器，在基站室外的低温环境中放热并液化，接着进入下一次循环，制冷剂不断吸收基站内部的热量，实现了基站的自然冷却降温。在冬季或夜间等室外气温低于基站内部温度时，“热环”模式运行时关闭了压缩机1，从而减少了压缩式制冷系统的运行时间，降低了机房内部噪音，并大大降低了基站空调系统的运行能耗。本实用新型所述的节能型智能空调系统除了适用于通信基站外，同样适用·于机房、交换中心或房间内具有耐高温能力较弱的其他类似需求场合。上面对本实用新型所提供的用于通信基站的节能型智能空调系统。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求1.一种用于通信基站的节能型智能空调系统，其特征在于包括 压缩式制冷系统、热环系统及控制系统； 所述控制系统分别与所述压缩式制冷系统、所述热环系统连接； 所述压缩式制冷系统与所述热环系统耦合， 其中，在室外温度高于室内温度时，所述控制系统输出控制信号给所述压缩式制冷系统和所述热环系统，所述热环系统关闭，所述压缩式制冷系统运行； 在室外温度低于室内温度时，所述控制系统输出控制信号给所述压缩式制冷系统和所述热环系统，所述压缩式制冷系统关闭，所述热环系统运行。
2.如权利要求I所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述压缩式制冷系统包括依次通过铜管首尾相连的压缩机、第一单向阀、冷凝器、第一电磁截止阀、电子膨胀阀、第二单向阀、蒸发器、第二电磁截止阀； 所述热环系统包括依次通过铜管首尾相连的冷凝器、第四电磁截止阀、第四单向阀、蒸发器、第三电磁截止阀、第三单向阀； 所述控制系统包括分别与主控制器连接的室内温度传感器、室外温度传感器、蒸发器出口温度传感器、蒸发器入口温度传感器； 压缩式制冷系统和热环系统共用所述冷凝器、所述蒸发器。
3.如权利要求2所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述第一电磁截止阀、所述第四电磁截止阀与所述冷凝器出口之间靠近冷凝器出口的一侧还安装有贮液器。
4.如权利要求2所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述压缩机和所述第二电磁截止阀之间还安装有气液分离器。
5.如权利要求2所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述冷凝器和所述蒸发器一侧分别安装有冷凝器风机和蒸发器风机。
6.如权利要求2所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述第一电磁截止阀和所述电子膨胀阀之间还安装有干燥过滤器、视液镜。
7.如权利要求2所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述节能型智能空调系统还安装有变频器，所述变频器与压缩机连接。
8.如权利要求3所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述冷凝器及所述贮液器的安装位置高于所述蒸发器的安装位置。
9.如权利要求2至8中任意一项所述的节能型智能空调系统，其特征在于 所述节能型智能空调系统灌装的制冷剂为R410a。
专利摘要本实用新型公开了一种用于通信基站的节能型智能空调系统，包括压缩机、变频器、蒸发器、蒸发器风机、贮液器、干燥过滤器、视液镜、电子膨胀阀、冷凝器、冷凝器风机、气液分离器、电磁截止阀、单向阀、可编程控制器及温度传感器。由压缩机、冷凝器、贮液器、干燥过滤器、视液镜、电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器组成压缩式制冷回路；由冷凝器、贮液器、蒸发器组成热环回路。可编程控制器控制空调的运行模式，当基站室外温度高于室内温度时系统以压缩式制冷模式运行，当室外温度低于室内温度时系统以热环模式运行。本节能型智能空调系统融合了空调系统的变容量调控技术、双冷源技术及智能控制技术，控温精度高，对电网冲击小，节能效果显著。
文档编号F25B1/00GK202675464SQ201220110840
公开日2013年1月16日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者尹海蛟, 刘辉, 吴峰华, 李会涛, 刘灵芝 申请人:中兴能源(天津)节能服务有限公司