本申请涉及制冷技术领域，尤其涉及一种二次循环式蒸发冷凝自然冷却冷水机。
背景技术：
目前的通讯机房，特别是大型的数据中心，一般是采用风冷冷水机作为冷源为通讯机房内的空调设备室内末端提供冷冻水，从而对通讯机房的室内环境进行制冷降温。由于通讯机房内的通讯设备基本上处于全年不间断的运行状态，而且发热量非常的大，因此，用于通讯机房的风冷冷水机，一般需要全年制冷运行，运行能耗大，季节能效比低。
而且，由于该风冷冷水机在寒冷的冬天仍然需要启动压缩机进行工作，当室外环境过低时，压缩机容易出现由于冷凝压力过低而导致供液不足的问题，而此时的通讯机房的热负荷较小，也会造成压缩机的频繁启停，这种状况不但造成能源消耗大，而且也会降低压缩机的使用寿命。因此，该风冷冷水机的可靠性一直难以得到解决。
即使配置有冷凝压力控制系统并把冷凝器设计为多级控制，当风冷冷水机长期运行在零下的室外和环境温度时，仍然有较大的隐患，而且会造成系统成本的增加和控制难度的增大。
申请号为CN201210205485.9公开了一种应用于IDC机房的闭式冷却塔制冷系统及其制冷方法。包括闭式冷却塔、水冷制冷机组、冷水罐、冷冻水泵、冷却水泵、IDC机房末端装置、嵌入式控制系统、水冷制冷机组回水温度传感器、闭式冷却塔回水温度传感器、闭式冷却塔进风干湿球温度传感器。该专利申请的制冷方法是在冬季闭式冷却塔干工况运行，避免水冷制冷机组开机，节能，防冻；过渡季闭式冷却塔湿工况运行，避免水冷制冷机组开机，节能；夏季夜间闭式冷却塔湿工况运行，避免水冷制冷机组开机，节能；夏季日间水冷制冷机组开机；利用冷水罐蓄能，推迟水冷制冷机组运行时间；停水期利用冷水罐的储水功能，保障停水期间IDC机房空调系统的正常运行。这样的控制方法适合于气候温和且不缺水的地区。然而，在北方地区由于冬季夜间最低温度为-20~-30℃，出现极端天气时甚至更低温度时，采用水冷方式，冷却塔必须考虑防冻措施，且防冻效果一般，并不理想，为此需要向冷却塔循环水及管路内加入高浓度的防冻液，其不仅增加了投资而且对管路和设备也有腐蚀。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能效果明显，压缩机不需要全年制冷运行的二次循环式蒸发冷凝自然冷却冷水机。此外，本实用新型还提供一种基于二次循环式蒸发冷凝自然冷却冷水机的控制方法。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下方案实现：
一种二次循环式蒸发冷凝自然冷却冷水机，包括压缩机、冷凝器（优选的可采用蒸发式冷凝器）、节流器、蒸发器构成的机械制冷系统，还包括与蒸发器进行热交换的内循环系统以及通过液-液换热器与内循环系统进行热交换的二次循环系统，所述内循环系统上设有可控制内循环系统中冷媒流向以与冷媒（冷媒又称雪种、制冷剂，用以传递热能，产生冷冻效果。内循环系统中的冷媒可以为水）进行热交换的自然冷却系统，所述机械制冷系统、内循环系统、自然冷却系统和二次循环系统与控制器电连接，控制器控制各系统的运行（控制器控制冷水机各系统的运行，也即控制各系统中的各部件的运行）。
二次循环系统为空调设备室内末端提供冷冻水。机械制冷系统构成的制冷循环通过蒸发器与内循环系统进行热交换，内循环系统再与二次循环系统进行热交换，二次循环系统源源不断的提供冷冻水。由于常年开启机械制冷系统会导致能源的浪费，本申请中增设了自然冷却系统，自然冷却系统将冷媒与环境进行热交换，在某些季节，利用自然冷却系统与内循环系统进行热交换，不必运行机械制冷系统，以达到节省能源的作用。综合利用自然冷却系统和机械制冷系统，以降低能耗。由于机械制冷系统和自然冷却系统分别独立，相互之间的运作不相互干扰，既可以单独利用自然冷却系统进行制冷，也可以单独运行机械制冷系统进行制冷，还可以综合两者进行混合制冷，增强整体的制冷效率，便于对两个系统进行灵活控制，适应不同的季节需求。本申请中，特别针对一些已有内循环系统的机房，通过增加自然冷却系统和二次循环系统，使得整个制冷过程环保节能。
内循环系统的作用是将机械制冷系统和/或自然冷却系统的冷量传递至二次循环系统，所述内循环系统包括内循环进液管路和内循环出液管路，所述内循环进液管路的两端和内循环出液管路的两端分别与蒸发器和液-液换热器连接，以此构成冷媒内循环，所述内循环进液管路或内循环出液管路上设有内循环动力泵。内循环系统的冷媒内循环为冷媒从内循环进液管路进入到蒸发器，从蒸发器出来的冷媒流进内循环出液管路，继而从内循环出液管路流进液-液换热器，从液-液换热器出来的冷媒流进内循环进液管路，以此构成内循环。内循环系统的设置使得当内循环系统的冷媒温度降低时，直接与二次循环系统进行换热，使得整个系统的布置更为灵活。
所述自然冷却系统包括自然冷却盘管以及自然冷却进液管路和自然冷却出液管路，自然冷却进液管路的一端和自然冷却出液管路的一端分别与自然冷却盘管的两端部连接，自然冷却进液管路的另一端和自然冷却出液管路的另一端连接至内循环进液管路或内循环出液管路，且自然冷却进液管路或自然冷却出液管路与内循环进液管路或内循环出液管路的连接处设有三通阀（这句话解释为：自然冷却进液管路与内循环进液管路的连接处设有三通阀，或自然冷却进液管路与内循环出液管路的连接处设有三通阀，或自然冷却出液管路与内循环进液管路的连接处设有三通阀，或自然冷却出液管路与内循环出液管路的连接处设有三通阀）。自然冷却系统通过三通阀的调节以改变内循环系统中冷媒的流向，当三通阀把连接自然冷却系统的支路打开，使得全部冷媒流进自然冷却盘管，自然冷却盘管对冷媒进行高效换热。所述三通阀为可以按比例调节的三通阀或开关三通阀，优选比例调节通阀。
所述二次循环系统包括二次循环进液管路和二次循环出液管路，二次循环进液管路的一端和二次循环出液管路的一端分别与液-液换热器连接，二次循环进液管路或二次循环出液管路上设有二次循环动力泵。二次循环系统的冷媒（冷媒，用以传递热能，产生冷冻效果。二次循环系统中的冷媒可以为水）在液-液换热器进行热交换后输入到空调末端设备中（即二次循环进液管路的另一端和二次循环出液管路的另一端空调末端设备连接，以此构成循环）。
进一步的，所述冷凝器上设有冷凝风机，所述自然冷却盘管上设有冷却风机。所述冷凝风机和冷却风机可以为调速风机或定速风机，优选调速风机。冷凝风机和冷却风机的设置进一步提高了散热效果，给予机械制冷系统、自然冷却系统的制冷组合提供了更多的控制方式，适应不同温度的需求。冷凝风机和冷却风机与控制器电连接。
所述内循环系统的内循环进液管路上设有内循环进液温度传感器，其内循环出液管路上设有内循环出液温度传感器；所述二次循环系统的二次循环进液管路上设有二次循环进液温度传感器，其二次循环出液管路上设有二次循环出液温度传感器款所述冷水机还包括用于检测室外环境温度的室外环境温度传感器。内循环进液温度传感器是检测进入蒸发器的冷媒的温度，内循环出液温度传感器是检测从蒸发器出来的冷媒的温度。二次循环进液温度传感器是检测进入液-液换热器的冷媒的温度，二次循环出液温度传感器是检测从液-液换热器出来的冷媒的温度。上述传感器均与控制器电连接，内循环进液温度传感器、内循环出液温度传感器、二次循环进液温度传感器、二次循环出液温度传感器直接检测冷媒的温度，与室外环境温度传感器检测到的温度进行对比，以达到精确控制的目的。
进一步的，所述机械制冷系统的管路上设有冷凝压力传感器。冷凝压力传感器与控制器电连接。机械制冷系统运行时若冷凝压力过高，会引起制冷设备的损坏和功耗的增大；若冷凝压力过低，会影响制冷剂的液化过程和膨胀阀的工作，使机械制冷系统不能正常工作，造成制冷量的大幅度下降。控制器可根据冷凝压力传感器的数值控制各系统的运行，将冷凝压力维持在正常的范围内。
一种二次循环式蒸发冷凝自然冷却冷水机的控制方法，包括如下控制逻辑：
1）当室外环境温度传感器检测到的温度高于内循环进液温度传感器检测到的温度时，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路关闭，内循环系统的全部冷媒不经自然冷却盘管直接进入蒸发器换热，内循环动力泵满载运行；压缩机根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行加卸载控制。压缩机进行加卸载控制具体为：当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度高于设定值时，控制压缩机加载运行，当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度低于设定值时，控制压缩机卸载运行。
2）当室外环境温度传感器检测到的温度低于内循环进液温度传感器检测到的温度但高于压缩机可以完全停止运行的温度时，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路打开，内循环系统的全部冷媒先流经自然冷却盘管，再进入蒸发器换热，内循环动力泵满载运行；压缩机根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行加卸载控制。压缩机进行加卸载控制具体为：当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度高于设定值时，控制压缩机加载运行，当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度低于设定值时，控制压缩机卸载运行。
3）当室外环境温度传感器检测到的温度低于压缩机可以完全停止运行的温度但高于冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，压缩机和冷凝风机停止运行，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路打开，内循环系统的全部冷媒先流经自然冷却盘管，再进入蒸发器，内循环动力泵满载运行；冷却风机根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行转速调节控制。冷却风机进行转速调节控制具体为：当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度高于设定值时，控制冷却风机加载运行，当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度低于设定值时，控制冷却风机卸载运行。
4）当室外环境温度传感器检测到的温度低于冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，冷却风机按最小风量运行或完全停止运行，压缩机和冷凝风机停止运行，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路打开，内循环系统的全部冷媒先流经自然冷却盘管，再进入蒸发器；内循环动力泵根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行转速调节控制。内循环动力泵进行转速调节控制具体为：当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度高于设定值时，控制内循环动力泵加载运行，当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度低于设定值时，控制内循环动力泵卸载运行。
5）当室外环境温度传感器检测到的温度低于冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度且内循环系统动力泵达到最小转速运行状态时，冷却风机按最小风量运行或完全停止运行，内循环系统动力泵按最小转速运行，三通阀根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行调节控制。三通阀进行调节控制具体为：当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度高于设定值时，控制三通阀把连接自然冷却盘管的旁路打开，当二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度低于设定值时，控制三通阀把连接自然冷却盘管的旁路关闭。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本申请将机械制冷系统、内循环系统、二次循环系统和自然冷却系统综合起来构成冷水机，实现五种调控方法，适应不同温度环境下的制冷需求；机械制冷系统和自然冷却系统之间相互独立，工作时不会相互影响，实现控制方式的灵活多变。冷凝器和自然冷却盘管分别采用独立的风机，采用高效蒸发式冷凝技术，显著提高机组的能效比，可以在室外环境温度比冷媒内循环进液温度低时，通过自然冷却盘管获得免费的冷量，减少甚至完全停用机械制冷系统，从而降低机组运行能耗，节能效果显著。而且可以避免室外环境温度过低时压缩机制冷容易出现的高压过低导致的供液不足和频繁启停等问题，运行可靠性高，控制方法简单，结构紧凑，占地空间小，维护性好，尤其适用于数据中心和通讯机房等全年制冷运行的场合。
附图说明
图1为实施例结构示意图（与控制器连接的虚线连接表示电连接）；
图2为实施例结构示意图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
实施例
如图1和2所示，一种二次循环式蒸发冷凝自然冷却冷水机，包括压缩机110、蒸发式冷凝器120、节流器130、蒸发器140构成的机械制冷系统100，还包括与蒸发器140进行热交换的内循环系统200以及通过水-水换热器700与内循环系统200进行热交换的二次循环系统400，所述内循环系统200上设有可控制内循环系统200中水的流向以与水进行热交换的自然冷却系统300，所述机械制冷系统100、内循环系统200、自然冷却系统300和二次循环系统400与控制器500电连接，控制器500控制各系统的运行。
所述内循环系统200包括内循环进液管路210和内循环出液管路220，所述内循环进液管路210的两端和内循环出液管路220的两端分别与蒸发器140和水-水换热器700连接，以此构成水的内循环，所述内循环出液管路220上设有内循环动力泵250。
所述自然冷却系统300包括自然冷却盘管340以及自然冷却进液管路310和自然冷却出液管路320，自然冷却进液管路310的一端和自然冷却出液管路320的一端分别与自然冷却盘管340的两端部连接，自然冷却进液管路310的另一端和自然冷却出液管路320的另一端连接至内循环进液管路210，且自然冷却出液管路320与内循环进液管路210的连接处设有三通阀350。
所述二次循环系统400包括二次循环进液管路410和二次循环出液管路420，二次循环进液管路410的一端和二次循环出液管路420的一端分别与水-水换热器连接，二次循环出液管路420上设有二次循环动力泵450。
所述蒸发式冷凝器120上设有冷凝风机150，所述自然冷却盘管340上设有冷却风机330。
所述内循环系统的内循环进液管路210上设有内循环进液温度传感器230（内循环进夜温度传感器要持续监测冷媒温度，因此其设置在蒸发器与自然冷却出液管路和内循环进液管路的连接处之间的管路上，或自然冷却进液管路和内循环进液管路的连接处与末端空调设备之间的管路上），其内循环出液管路220上设有内循环出液温度传感器240；所述二次循环系统的二次循环进液管路410上设有二次循环进液温度传感器430，其二次循环出液管路420上设有二次循环出液温度传感器440，所述冷水机还包括用于检测室外环境温度的室外环境温度传感器600。所述机械制冷系统100的管路上设有冷凝压力传感器160。
上述二次循环式蒸发冷凝自然冷却冷水机的控制方法，包括如下控制逻辑：
1）当室外环境温度传感器检测到的温度高于内循环进液温度传感器检测到的温度时，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路关闭，内循环系统的全部冷媒不经自然冷却盘管直接进入蒸发器换热，内循环动力泵满载运行；压缩机根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行加卸载控制；
2）当室外环境温度传感器检测到的温度低于内循环进液温度传感器检测到的温度但高于压缩机可以完全停止运行的温度时，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路打开，内循环系统的全部冷媒先流经自然冷却盘管，再进入蒸发器换热，内循环动力泵满载运行；压缩机根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行加卸载控制；
3）当室外环境温度传感器检测到的温度低于压缩机可以完全停止运行的温度但高于冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，压缩机和冷凝风机停止运行，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路打开，内循环系统的全部冷媒先流经自然冷却盘管，再进入蒸发器，内循环动力泵满载运行；冷却风机根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行转速调节控制；
4）当室外环境温度传感器检测到的温度低于冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，冷却风机按最小风量运行或完全停止运行，压缩机和冷凝风机停止运行，三通阀把连接自然冷却盘管的旁路打开，内循环系统的全部冷媒先流经自然冷却盘管，再进入蒸发器；内循环动力泵根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行转速调节控制；
5）当室外环境温度传感器检测到的温度低于冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度且内循环系统动力泵达到最小转速运行状态时，冷却风机按最小风量运行或完全停止运行，内循环系统动力泵按最小转速运行，三通阀根据二次循环进液温度传感器或二次循环出液温度传感器检测到的温度进行调节控制。
上述实施例仅为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。