空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及空调技术领域，具体地涉及一种空调系统及其控制方法。

背景技术：

随着数据中心朝着大型化、规模化方向发展，数据中心及类似场所因内部设备长期工作而产生较稳定的发热量，这会造成数据中心及类似场所的温度上升，相对湿度下降，不利于其内部设备的稳定运行。为维持数据中心及类似场所内设备工作的可靠性，这些场所配置的空调装置要常年制冷运行。

空调装置是数据中心及类似场所内设备稳定运行的保障，同时也是数据中心及类似场所主要耗电设备之一，因此数据中心及类似场所空调设备运行的可靠性和经济性受到了业内人士极大的关注。

当室外气温较低时，制冷剂运动粘度高，运行阻力大，运输性能差，无形中增加了压缩机的运行时间，造成空调系统的运行能效比和可靠性低。另外，当空调系统的室内机和室外机之间的距离较远、高度差较大时，制冷剂的运行缓慢，因高度差形成的压降较大，造成空调系统的运行效率低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种空调系统，以解决现有技术中空调系统因外界环境温度低，造成空调系统的压缩机运行能效比和可靠性低的问题。

有鉴于此，本发明的另一个目的是提供一种空调系统的控制方法，在室外温度较低的情况下，能够有效减少压缩机的使用损耗，以提高空调系统运行过程中的经济性和可靠性。

根据本发明的一个方面，提供一种空调系统包括冷媒循环回路，在所述冷媒循环回路上设置有室内换热器、室外换热器和压缩机，所述冷媒循环回路上还设置有用于驱动制冷剂循环的增压装置，所述增压装置能够与所述压缩机形成串联。

优选地，所述压缩机的两端并联有第一支路，所述压缩机与所述第一支路能够切换接入所述空调系统中；和/或，

所述增压装置的两端并联有第二支路，所述增压装置与所述第二支路能够切换接入所述空调系统中。

优选地，所述第一支路上设置有第一开关装置；和/或，

所述第二支路上设置有第二开关装置。

优选地，所述压缩机设置于所述室外换热器的第一端与所述室内换热器的第一端之间，所述增压装置设置于所述室外换热器的第二端与所述室内换热器的第二端之间。

优选地，所述增压装置为制冷剂泵。

优选地，所述空调系统的制冷剂循环回路上设置有第三开关装置，所述第三开关装置用于控制所述制冷剂循环回路中制冷剂的通断。

优选地，所述第三开关装置包括第二电磁阀、第三电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀，其中，

所述第二电磁阀和第三电磁阀分别设置在压缩机与室外换热器之间的液管和气管上；

第五电磁阀和第六电磁阀分别设置在增压装置与室内换热器之间的液管和气管上。

优选地，在所述室外换热器上设置有加热装置，所述加热装置设置在所述室外换热器的进风口位置处。

根据本发明的第二方面，提供一种空调系统的控制方法，所述空调系统包括室内换热器、室外换热器、压缩机以及能够与所述压缩机串联的增压装置，所述室内换热器与室外换热器之间的连接管长度大于预定长度L，且室内换热器与室外换热器之间的高度差大于预定高度H，所述控制方法包括：

首先控制空调系统的压缩机单独运行，并在所述压缩机运行第一预定时间后，控制使得所述增压装置与所述压缩机串联，并启动所述增压装置，使所述压缩机和增压装置同时运行。

优选地，所述预定长度L为50至70m；和/或，

所述预定高度H为20至35m；和/或，

所述预定时间为5至10min。

根据本发明的第三方面，提供一种空调系统的控制方法，所述空调系统包括室内换热器、室外换热器、压缩机以及能够与所述压缩机串联的增压装置，所述控制方法包括：

当室外换热器所处的环境温度大于等于第一预定温度时，控制空调系统的压缩机单独运行；和/或，

当室外换热器所处的环境温度大于第二预定温度且小于第一预定温度时，控制使得所述空调系统的压缩机与增压装置交替运行；和/或，

当室外换热器所处的环境温度小于等于第二预定温度时，空调系统的制冷剂泵单独运行。

优选地，所述第一预定温度为8至12℃；和/或，所述第二预定温度为-2至2℃。

优选地，在所述室外换热器上设置有加热装置，当所述室外换热器所处的环境温度小于第三预定温度时，控制使得所述加热装置先运行第二预定时间后再启动所述压缩机。

优选地，所述第三预定温度为-23至-27℃；和/或，所述第二预定时间为1至5min。

优选地，当所述增压装置以及所述压缩机均停止工作后，将空调系统的制冷剂循环回路切断。

优选地，在所述室外换热器上设置有加热装置，当室外换热器所处的环境温度小于等于第四预定温度时，控制使得所述加热装置先运行第三预定时间后启动所述增压装置。

优选地，所述第四预定温度为-28至-32℃；和/或，所述第三预定时间为1至5min。

本发明提供的空调系统在冷媒循环回路上设置用于驱动制冷剂循环的增压装置，增压装置能够与压缩机形成串联结构，使用本发明中的空调系统能够根据室外换热器所处的不同室外环境，实现压缩机和制冷剂泵分别单独工作、共同工作以及交替工作的状态，解决因为环境温度过低以及室内外机距离较远等原因造成的压缩机工作效率和能效比低的问题，有效防止压缩机长时间抽空运行或极低吸气压力状态下运行等状况的出现，提高了空调系统运行的可靠性和经济性。

使用本发明提供的空调系统控制方法对空调系统进行控制，能够提高空调系统运行过程中的能效比，利用制冷剂泵辅助制冷剂循环，减轻压缩机的运行压力，提高空调系统运行的稳定性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明中的空调系统的一个实施例的示意图；

图2示出本发明中的空调系统的另外一个实施例的示意图。

图中，1、压缩机；2、第一电磁阀；3、第二电磁阀；4、第一截止阀；5、第二截止阀；6、第三电磁阀；7、室外风机；8、室外换热器；9、室外机加热装置；10、感温装置；11、第一单向阀；12、制冷剂泵；13、第四电磁阀；14、第五电磁阀；15、第三截止阀；16、第四截止阀；17、第六电磁阀；18、第七电磁阀；19、电子膨胀阀；20、室内换热器；21、室内机加热装置；22、加湿装置；23、室内风机；24、第二单向阀。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明公开了一种空调系统，包括冷媒循环回路，在冷媒循环回路上设置有室内换热器、室外换热器和压缩机，冷媒循环回路上还设置有用于驱动制冷剂循环的增压装置，增压装置能够与压缩机形成串联。增压装置可以是能够对汽态进行加压的汽态增压装置，也可以是能够对液态进行加压的液态增压装置。当空调系统在进行制冷工作时，由于从压缩机出口出来的制冷剂为汽态，从室外换热器出口出来的制冷剂为液态，因此当增压装置为汽态增压装置时，增压装置设置在压缩机出口与室外换热器之间；当增压装置为液态增压装置时，增压装置设置在室外换热器的出口与室内换热器的入口之间。当室外温度较低时，利用增压装置，能够辅助制冷剂加快运动，充分利用自然冷源，降低压缩机的运行时间。通常情况下，选择泵体作为常用的增压装置。

压缩机的两端并联有第一支路，压缩机与第一支路能够切换接入空调系统中；和/或，增压装置的两端并联有第二支路，增压装置与第二支路能够切换接入空调系统中。通过对压缩机、增压装置、第一支路和第二支路的通断情况进行控制，能够实现压缩机与增压装置分别单独工作、交替工作等工作状态。

第一支路上设置有第一开关装置；和/或，第二支路上设置有第二开关装置。通常选用电磁阀作为第一开关装置和第二开关装置，实现对第一支路和第二支路通断情况进行控制。

压缩机设置于室外换热器的第一端与室内换热器的第一端之间，增压装置设置于室外换热器的第二端与室内换热器的第二端之间。

空调系统的制冷剂循环回路上设置有第三开关装置，第三开关装置用于控制制冷剂循环回路中制冷剂的通断。第三开关装置包括管路电磁阀。制冷剂循环回路根据压缩机的启停情况，控制管路电磁阀的通断，避免空调系统的制冷剂循环回路中的制冷剂出现不必要的迁移。

室外换热器的进风口处设置有室外机加热装置和感温装置。感温装置用于检测室外换热器所处的室外环境中的温度，室外机加热装置开启，从而减小制冷剂的运动粘度，加快制冷剂的流速。

下面通过具体的实施例并结合附图，对本发明中的技术方案进行说明。

实施例一

如图1所示，是本实施例公开的空调系统，包括依次串联的压缩机1、室外换热器8、制冷剂泵12、室内换热器20。压缩机1的入口处串联第二单向阀24，再将压缩机1和第二单向阀24与第一电磁阀2并联，第一电磁阀2所在的支路构成第一支路，第一电磁阀2为第一开关装置，通过控制第一电磁阀2的开关能够将压缩机1切换接入空调系统中，当第一电磁阀2打开时，冷媒将不经过压缩机1而经过第一电磁阀2所在的第一支路，当第一电磁阀2关闭时，冷媒将经过压缩机1，由压缩机1对冷媒进行增温加压。制冷剂泵12的入口处串联第一单向阀11，再将制冷剂泵12和第一单向阀11与第四电磁阀13并联，第四电磁阀13所在的支路构成第二支路，第四电磁阀13为第二开关装置，通过控制第四电磁阀13的开关能够将制冷剂泵12切换接入空调系统中。

压缩机1的出口与室外换热器8的入口之间依次串联有第二电磁阀3、第一截止阀4、第二截止阀5和第三电磁阀6。制冷剂泵12的出口与室内换热器20的入口之间依次串联有第五电磁阀14、第三截止阀15、第四截止阀16、第六电磁阀17和电子膨胀阀19，在电子膨胀阀19的两端并联有第七电磁阀18。

在上述结构中，第二电磁阀3、第三电磁阀6、第五电磁阀14和第六电磁阀17均是管道电磁阀，这些电磁阀构成本申请中的第三开关装置，上述4个电磁阀均设置在制冷剂循环回路的接口位置处。上述4个电磁阀中，第二电磁阀3和第三电磁阀6为一组，设置在压缩机1与室外换热器8之间，两个管路电磁阀3和6分别安装在压缩机1与室外换热器8之间的液管和气管上。第五电磁阀14和第六电磁阀17为一组，设置在制冷剂泵12与室内换热器20之间，也分别设置在液管和气管上。上述4个管路电磁阀均为常开型电磁阀，在空调系统正常工作时，4个管路电磁阀均正常开启，当室外换热器8所处的室外环境温度较低时，且压缩机1和制冷剂泵12无法正常工作时，4个管路电磁阀同时关闭，以避免制冷剂过多的从室内侧迁移至室外侧，避免压缩机1在启动时在极低的吸气压力下运行，提高压缩机1和制冷剂循环系统的可靠性。另外，在一个大型数据中心同时设置有多套交替使用的制冷剂循环系统时，当其中的某一套或某几套不工作时，不工作的制冷剂循环系统中的管路电磁阀也关闭，能够防止不必要的制冷剂迁移。

本实施例所选用的制冷剂泵12是用于对液态物质进行增压的设备，因此，制冷剂泵12设置在室外换热器8的出口与室内换热器20的入口之间。同时，对液态的制冷剂进行增压的效果比对气态制冷剂进行增压的效果好，因此本实施例中选用制冷剂泵12作为增压设备。并且，将制冷剂泵12设置在室外换热器8与室内换热器20之间，当制冷剂泵12工作时能够在一定程度上抵消由于室内外机之间的高度差过大引起的制冷剂流动过程中的压降。作为更进一步的实施方式，将制冷剂泵12设置在室外换热器8的制冷剂的出管处，以保证制冷剂泵12在使用过程中发挥最大的作用。

在一个优选实施例中，空调系统的室外机中还设置有室外风机7、室外机加热装置9和感温装置10，其中，室外机加热装置9和感温装置10设置在室外换热器8的进风口位置处。通过室外机加热装置9开启进行加热，能够有效降低制冷剂的运动粘度，减小制冷剂移动过程中的阻力，提高制冷剂的运输性能。优选地，室外机加热装置9采用电加热器，电加热器并不局限于一种产品，只要是采用电力作为加热源的产品均可以考虑作为室外机加热装置9。

空调系统的室内机中还包括室内机加热装置21、加湿装置22和室内风机23，以实现整个空调系统对大型数据中心内部进行降温除湿的功效。

下面结合上述实施例一中的空调系统和图1，对本实施例中的空调系统的控制方法进行详细描述。

空调系统控制方法包括：

空调系统的感温装置检测到室外换热器所处的环境温度x≥第一预定温度时，空调系统的压缩机单独运行；和/或，

空调系统的感温装置检测到室外换热器所处的环境温度第二预定温度＜x＜第一预定温度时，空调系统的压缩机与制冷剂泵交替运行；和/或，空调系统的感温装置检测到室外换热器所处的环境温度x≤第二预定温度时，空调系统的制冷剂泵单独运行。

上述控制方法尤其适用于空调系统的室内换热器20与室外换热器8之间的连接管长度小于预定长度L，且室内换热器与室外换热器之间的高度差小于预定高度H的情况。由于室内换热器20与室外换热器8之间的连接管长度不易具体测量，在具体实施过程中可以以第一截止阀4与第二截止阀5之间的长度或是第三截止阀15与第四截止阀16之间的长度作为参考。例如，当第一截止阀4与第二截止阀5之间的距离≤l₁或第三截止阀15与第四截止阀16之间的距离≤l₂时，且室内换热器20与室外换热器8之间的高度差≤H，空调系统根据不同的外界温度环境选择压缩机1或者制冷剂泵12的运行方式。上述第一截止阀4与第二截止阀5之间的距离和第三截止阀15与第四截止阀16之间的距离均在整个空调系统安装完成后测量获得。l₁的取值范围为50米至70米，l₂的取值范围为50米至70米，H的取值范围为20米至35米。第一预定温度为8℃至12℃，进一步优选为10℃；第二预定温度为-2℃至2℃，进一步优选为0℃。

上述l₁、l₂和H的值，根据空调系统安装位置和区域不同，以及空调系统型号不同有所区别。第一预定温度和第二预定温度的值会由于空调系统所处的室外环境不同、压缩机型号不同或是空调系统所应用的室内环境对温度要求不同等因素，而有所区别。

当空调系统处于压缩机单独工作模式状态进行降温除湿时，第一电磁阀2、制冷剂泵12和第七电磁阀18关闭，空调系统中的制冷剂依次经过压缩机1、第二电磁阀3、第一截止阀4、第二截止阀5、第三电磁阀6、室外换热器8、第四电磁阀13、第五电磁阀14、第三截止阀15、第四截止阀16、第六电磁阀17、电磁膨胀阀19、室内换热器20、第二单向阀24后回到压缩机1形成一个完整的制冷剂循环。在上述制冷剂循环过程中，制冷剂循环需要的动力完全由压缩机1提供。

当空调系统处于压缩机1与制冷剂泵12交替运行工作模式进行降温除湿时，压缩机1与制冷剂泵12交替着提供制冷剂循环的动力来源。当交替到制冷剂泵12工作时，压缩机1、第四电磁阀13和电子膨胀阀19关闭，制冷剂依次经过第一电磁阀2、第二电磁阀3、第一截止阀4、第二截止阀5、第三电磁阀6、室外换热器8、第一单向阀11、制冷剂泵12、第五电磁阀14、第三截止阀15、第四截止阀16、第六电磁阀17、第七电磁阀18、室内换热器20后再经过第一电磁阀2形成一个完整的制冷剂循环回路。在上述循环过程中，制冷剂泵12作为制冷剂循环过程中的单一动力来源。当交替至压缩机1作为单一动力来源进行工作时，制冷剂循环回路与空调系统处于压缩机单独工作模式时相同，在此不再赘述。压缩机1与制冷剂泵12交替运行工作模式下，是以大型数据中心及类似场所的制冷负荷作为是否交替的标准，当大型数据中心及类似场所中的温度高于8至12℃时，进一步优选为高于10℃时，空调系统交替为压缩机1提供制冷剂循环动力的状态；当大型数据中心及类似场所中的温度低于-2至2℃时，进一步优选为低于0℃时，空调系统交替为制冷剂泵12提供制冷剂循环动力的状态。上述温度的取值范围，根据压缩机或是制冷剂泵等因素不同而有所不同。

当空调系统处于制冷剂泵单独工作模式进行降温除湿时，制冷剂循环的路径与空调系统处于压缩机与制冷剂泵交替运行工作模式下制冷剂泵12运行过程相同，在此不再赘述。在制冷剂泵单独工作模式下，空调系统对大型数据中心及类似场所进行降温除湿的动力来源均由制冷剂泵12单独承担，以保证大型数据中心及类似场所内部设备的正常运行。

当所述增压装置以及所述压缩机均停止工作后，将空调系统的制冷剂循环回路切断。例如，当感温装置10检测到室外换热器8所处的环境温度x＜-20℃时，制冷剂泵12单独运行的情况下，当制冷剂泵12发生故障后，将空调系统的制冷剂循环回路切断。在空调系统重新开始运行时，使空调系统的室外机加热装置9先运行b时间后再启动压缩机1，从而，能干有效防止制冷剂从室内换热器20一侧大量不必要的转移至室外换热器8一侧，避免压缩机1开机后长时间处于近似真空运行状态。同时，经过室外机加热装置9的加热过程，降低了制冷剂的粘度，提高了制冷剂运输性能，提高了整个空调系统运行的经济性和可靠性。其中，b的数值范围为1至5min，第三预定温度为-23至-27℃。

当制冷剂泵12发生故障，且压缩机停止工作m小时后，空调系统的管路电磁阀关闭，即第二电磁阀3、第三电磁阀6、第四电磁阀13、第六电磁阀17均关闭，空调系统的制冷剂循环回路切断，制冷剂循环回路中的制冷剂停止移动，避免制冷剂发生不必要的迁移，保护压缩机1，提高空调系统的整体可靠性。其中，m的取值范围为3小时至5小时，m的数值根据室内环境温度要求而有所不同。

空调系统的感温装置10检测到室外换热器8所处的环境温度x≤第四预定温度时，此时室外环境温度已经非常低了，为了避免造成过度的资源浪费，不再使用压缩机1进行工作，此时空调系统处于制冷剂泵工作模式，制冷剂泵12为大型数据中心及类似场所进行降温除湿提供动力。在上述状态下，为了保证制冷剂泵12的工作效果，降低制冷剂流动阻力，促进制冷剂循环，降低制冷剂泵12运行过程中的功耗，空调系统的室外机加热装置21先运行n时间，制冷剂泵12再运行，其中，n的取值范围为1至5min，第四预定温度为-28至-32℃。

实施例二

如图2所示，是本实施例公开的空调系统，包括依次串联的压缩机1、第二电磁阀3、第一截止阀4、第二截止阀5、第三电磁阀6、室外换热器8、制冷剂泵12、第五电磁阀14、第三截止阀15、第四截止阀16、第六电磁阀17、电子膨胀阀19、室内换热器20，室内换热器20再连接至压缩机1形成一个完整的回路。与装置实施例一相同，本实施例中空调系统的室外机中还包括室外风机7、室外机加热装置9和感温装置10，其中，室外机加热装置9和感温装置10设置在室外换热器8的进风口位置处。空调系统的室内机中还包括室内机加热装置21、加湿装置22和室内风机23，以实现整个空调系统对大型数据中心等建筑内部进行降温除湿的功效。

本实施例与装置实施例一之间的区别在于，本实施例中的压缩机1的入口位置和制冷剂泵12的入口位置不再串联单向阀；压缩机1和制冷剂泵12的两端也不再并联电磁阀；电子膨胀阀19的两端不再并联电磁阀。上述结构的设置，使得本实施例中的空调系统在运行过程中压缩机1和制冷剂泵12能够共同工作，共同为制冷剂循环提供动力，且结构简单。

本实施例中的空调系统尤其适用于室内换热器20与室外换热器8之间的连接管长度＞L，其中L为50至70m，且室内换热器与室外换热器之间的高度差＞H，其中H为20至35m的情况，空调系统开始运行后，在空调系统的压缩机1工作预定时间后，空调系统的制冷剂泵12启动，压缩机和制冷剂泵同时运行。其中，预定时间为5至10min，L和H的取值范围以及测量方法与实施例一中相同。当压缩机1和制冷剂泵12同时工作时，空调系统中的制冷剂依次经过压缩机1、第二电磁阀3、第一截止阀4、第二截止阀5、第三电磁阀6、室外换热器8、制冷剂泵12、第五电磁阀14、第三截止阀15、第四截止阀16、第六电磁阀17、电子膨胀阀19、室内换热器20再回到压缩机1中，形成一个完整的循环回路。

压缩机1和制冷剂泵12共同运行过程中，制冷剂泵12对制冷剂运行过程中进行增压，能够有效抵消掉由于制冷剂连接管路过长和室内外机之间高度差较大而造成的制冷剂流动过程中压降过大的问题，从而提高空调系统工作的稳定性，增强空调系统对室内外机安装过程中制冷剂连接管长、落差高的适应性。

同样，与方法实施例一相同，当制冷剂泵12和压缩机停止工作m小时后，空调系统的管路电磁阀关闭，即第二电磁阀3、第三电磁阀6、第四电磁阀13、第六电磁阀17关闭，空调系统的制冷剂循环回路中的制冷剂停止移动，避免制冷剂发生不必要的迁移，保护压缩机1，提高空调系统的整体可靠性。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。