多模式循环多联系统及其控制方法与流程

本发明涉及制冷系统技术领域，更具体地说，它涉及多模式循环多联系统及其控制方法。

背景技术：

如图1所示，目前在制冷系统领域，利用自然冷源进行制冷的方案，是在系统液管端增加一套制冷剂泵1(亦称为氟泵)作为自然冷却模式下的制冷剂循环动力装置，并在制冷剂泵1、压缩机2和膨胀阀3的管道上分别并联设置旁通电磁阀11、21、31，以便实现压缩制冷模式和泵制冷模式的切换运行。当系统处于压缩制冷模式时，与压缩机2并联的旁通电磁阀21和与膨胀阀3并联的旁通电磁阀31关闭，与制冷剂泵1并联的旁通电磁阀11打开，压缩机2运行而制冷剂泵1停止；当系统处于泵制冷模式时，与压缩机2并联的旁通电磁阀21和与膨胀阀3并联的旁通电磁阀31打开，与制冷剂泵1并联的旁通电磁阀11关闭，制冷剂泵1运行而压缩机2停止。

上述的制冷系统，只有压缩制冷模式和泵制冷模式两种模式，不能充分地利用自然冷源达到降低能耗的效果。此外，压缩制冷模式和泵制冷模式的切换，会造成压缩机2、制冷剂泵1和多个旁通电磁阀11、21、31的频繁启停，器件故障率较高，器件的使用寿命变短。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供多模式循环多联系统，达到多种模式循环以充分利用自然冷源达到降低能耗的效果，同时各器件不需要频繁启停，使器件故障率更低，器件的使用寿命更长的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种多模式循环多联系统，其特征在于：本多联系统具有热管模式、低速泵模式、高速泵模式和压缩制冷模式这四种可切换循环模式；

本多联系统包括压缩机、与压缩机并联的电磁阀、冷凝器和制冷输出末端，压缩机的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口相连，冷凝器的制冷剂出口与制冷输出末端的制冷剂入口相连，制冷输出末端的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口相连；

压缩机具有压缩功能和泵功能，在不同转速下可实现压缩功能或泵功能；

当本多联系统处于热管模式运行时，压缩机关闭，与压缩机并联的电磁阀打开；当本多联系统处于低速泵模式运行时，压缩机处于泵功能且在一定速度范围内低速运行；当本多联系统处于高速泵模式运行时，压缩机处于泵功能且在比低速泵模式更高的速度范围内高速运行；当本多联系统处于压缩制冷模式运行时，压缩机处于压缩功能运行。

作为进一步优化的，所述压缩机为磁悬浮压缩机，磁悬浮压缩机通过调节转速可实现压缩功能和泵功能的切换使用。

作为进一步优化的，当控制磁悬浮压缩机关闭，与磁悬浮压缩机并联的电磁阀开启时，可使得本多联系统处于热管模式运行；当控制磁悬浮压缩机处于0-1000rpm运行时，可使得本多联系统处于低速泵模式运行；当控制磁悬浮压缩机处于1000rpm-3000rpm运行时，可使得本多联系统处于高速泵模式运行；当控制磁悬浮压缩机处于3000rpm以上运行时，可使得本多联系统处于压缩制冷模式运行。

作为进一步优化的，本多联系统包括多个相互并联的制冷输出末端。

作为进一步优化的，本系统中的多个制冷输送末端，其中一个或多个的结构形式相同或不相同。

作为进一步优化的，制冷输出末端包括膨胀阀、旁通电磁阀和一个或多个相互并联的蒸发器，旁通电磁阀与膨胀阀并联，独立控制一个或多个相互并联的蒸发器。

本发明的第二目的是提供前述的多模式循环多联系统的控制方法，达到多种模式循环以充分利用自然冷源达到降低能耗的效果，同时各器件不需要频繁启停，使器件故障率更低，器件的使用寿命更长的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种根据前述技术方案所述的多模式循环多联系统的控制方法，本控制方法包括：

设定四种模式对应的运行条件，运行条件为自然冷源情况；

获取实际的自然冷源情况，并与设定的运行条件对比；

依据对比结果，选定多联系统的运行模式，并控制使该多联系统按照选定的运行模式运行。

作为进一步优化的，所述自然冷源情况采用环境参数表征，所述的四种模式对应的运行条件为：热管模式---环境参数小于a，低速泵模式---环境参数大于或等于a且小于b，高速泵模式---环境参数大于或等于b且小于c，压缩制冷模式---环境参数大于或等于c，其中c﹥b＞a，所述的设定四种模式对应的运行条件为设定a、b和c的取值。

作为进一步优化的，所述的环境参数为室外温度。

作为进一步优化的，所述的环境参数为室内外温度差，室内外温度差＝室外温度-室内温度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本多联系统，通过此具有压缩功能和泵功能的压缩机的设置，实现了四种模式的切换运行，不仅能够更好地充分利用自然冷源达到降低能耗的效果，同时相比于现有技术中，在各模式切换时，各器件不需要频繁启停，进而使得器件的故障率更低，器件的使用寿命也相对更长；本控制方法，能够依据实际自然冷源的情况，实现四种模式的循环运行，能够更好地充分利用自然冷源达到降低能耗的效果。

附图说明

图1是现有技术中制冷系统利用自然冷源的方案的结构示意图；

图2是本发明公开的多模式循环多联系统中冷凝器为风冷冷凝器时的结构示意图；

图3是本发明公开的多模式循环多联系统中冷凝器为水冷冷凝器时的结构示意图；

图4是本发明公开的多模式循环多联系统中冷凝器为蒸发式冷凝器时的结构示意图。

图中：1、制冷剂泵；11、旁通电磁阀；2、压缩机；21、旁通电磁阀；3、膨胀阀；31、旁通电磁阀；100、压缩机；200、电磁阀；310、风冷冷凝器；320、水冷冷凝器；330、蒸发式冷凝器；400、制冷输出末端；410、膨胀阀；420、旁通电磁阀；430、蒸发器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明公开了多模式循环多联系统，本多联系统具有热管模式、低速泵模式、高速泵模式和压缩制冷模式这四种模式，且这四种模式可根据自然冷源情况的不同，切换循环制冷。在自然冷源充足的情况下，本多联系统处于热管模式运行，实现纯自然冷源循环；在自然冷源不是很充足的情况下，依据自然冷源的情况，本多联系统处于低速泵模式或高速泵模式运行，尽可能地充分利用自然冷源；在自然冷源无法满足制冷需求时，本多联系统处于压缩制冷模式运行，采用机械压缩制冷，以满足室内的制冷需求。

参见图2所示，本多联系统包括压缩机100、与压缩机100并联的电磁阀200、冷凝器和制冷输出末端400。压缩机100的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口相连，冷凝器的制冷剂出口与制冷输出末端400的制冷剂入口相连，制冷输出末端400的制冷剂出口与压缩机100的制冷剂入口相连。压缩机100具有压缩功能和泵功能，在不同转速下可实现压缩功能或泵功能。当本多联系统处于热管模式运行时，压缩机100关闭，与压缩机100并联的电磁阀200打开；当本多联系统处于低速泵模式运行时，与压缩机100并联的电磁阀200关闭，压缩机100处于泵功能且在一定速度范围内低速运行；当本多联系统处于高速泵模式运行时，与压缩机100并联的电磁阀200关闭，压缩机100处于泵功能且在比低速泵模式更高的速度范围内高速运行；当本多联系统处于压缩制冷模式运行时，与压缩机100并联的电磁阀200关闭，压缩机100处于压缩功能运行。本多联系统，通过此具有压缩功能和泵功能的压缩机100的设置，实现了四种模式的切换运行，不仅能够更好地充分利用自然冷源达到降低能耗的效果，同时相比于现有技术中，在各模式切换时，各器件不需要频繁启停，进而使得器件的故障率更低，器件的使用寿命也相对更长。

作为优选的，压缩机100为磁悬浮压缩机。磁悬浮压缩机的转速可以满足0-50000rpm(rpm是revolutionsperminute的缩写，即转每分，表征设备每分钟的旋转次数)的超宽范围运行，磁悬浮压缩机在3000rpm以上的高速下相当于高压缩比的离心压缩机，磁悬浮压缩机在3000rpm以下的低转速下相当于可满足气液两相流输送的离心泵，并可以调节转速实现扬程和流量的无极调节，即：通过调节转速，磁悬浮压缩机可以实现压缩功能和泵功能的切换运行，这样就无需增加专门的制冷剂泵即可实现压缩制冷和泵制冷。此外，磁悬浮压缩机无需任何润滑油，避免了多联系统回油可靠性不佳的问题，可以很好地应用多联技术实现系统的一拖多设计。当控制磁悬浮压缩机关闭，与磁悬浮压缩机并联的电磁阀200开启时，可使得本多联系统处于热管模式运行；当控制磁悬浮压缩机处于0-1000rpm运行时，可使得本多联系统处于低速泵模式运行；当控制磁悬浮压缩机处于1000rpm-3000rpm运行时，可使得本多联系统处于高速泵模式运行；当控制磁悬浮压缩机处于3000rpm以上运行时，可使得本多联系统处于压缩制冷模式运行。

作为优化的，本多联系统包括多个相互并联的制冷输出末端400，从而有效地提高制冷效率。多个制冷输出末端均置于室内，例如数据中心机房或房间内。作为进一步，本系统中的多个制冷输出末端400，其中一个或多个的结构形式相同或不相同，常见的制冷输出末端400的结构形式例如工业用的背板、壳管、房间级空调、列间级空调等以及商业用的挂壁机、柜机、天井机、风机盘管等，本系统能够兼容多个结构形式相同或不相同的制冷输出末端400。制冷输出末端400包括膨胀阀410、旁通电磁阀420和一个或多个相互并联的蒸发器430，旁通电磁阀420和膨胀阀410并联，独立控制一个或多个相互并联的蒸发器430。图2示出了冷凝器为风冷冷凝器310时本多模式循环多联系统的结构示意图，图3示出了冷凝器为水冷冷凝器320时本多模式循环多联系统的结构示意图，图4示出了冷凝器为蒸发式冷凝器330时本多模式循环多联系统的结构示意图，三种冷凝器均为现有的冷凝器，其具体结构也为现有技术中的公知常识，在此不做赘述。

本发明还公开了前述的多模式循环多联系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

设定四种模式对应的运行条件，运行调节为自然冷源情况；

获取实际的自然冷源情况，并与设定的运行条件对比；

依据对比结果，选定多联系统的运行模式，并控制使多联系统按照选定的运行模式运行。

本控制方法，能够依据实际自然冷源的情况，实现四种模式的循环运行，能够更好地充分利用自然冷源达到降低能耗的效果。

本实施例中，采用环境参数表征自然冷源情况，四种模式对应的运行条件为：热管模式---环境参数小于a，低速泵模式---环境参数大于或等于a且小于b，高速泵模式---环境参数大于或等于b且小于c，压缩制冷模式---环境参数大于或等于c，其中c﹥b＞a，步骤中的设定四种模式对应的运行条件为设定a、b和c的取值。

为进一步更好地理解本控制方法，以下就环境参数以及a、b和c的具体取值进行举例说明。值得说明的是，以下举例中的数值仅为特例，实际应用时依据应用地自然冷源的实际情况可实时自行设定a、b和c的取值。两个具体实例如下：

1、环境参数为室外温度，设定a＝-15℃，b＝-5℃，c＝5℃，即设定的四种模式的运行条件分别为：热管模式---室外温度小于-15℃，低速泵模式---室外温度大于或等于-15℃且小于-5℃，高速泵模式---室外温度大于或等于-5℃且小于5℃，压缩制冷模式---室外温度大于或等于5℃。在实际控制多联系统运行时，先监测获取实际的室外温度，当获取的实际的室外温度小于-15℃时，选定多联系统的运行模式为热管模式，控制并使多联系统按照热管模式运行；当获取的实际的室外温度大于或等于-15℃且小于-5℃时，选定多联系统的运行模式为低速泵模式，控制并使多联系统按照低速泵模式运行；当获取的实际的室外温度大于或等于-5℃且小于5℃时，选定多联系统的运行模式为高速泵模式，控制并使多联系统按照高速泵模式运行；当获取的实际的室外温度大于或等于5℃时，选定多联系统的运行模式为压缩制冷模式，控制并使多联系统按照压缩制冷模式运行。

2、环境参数为室内外温度差，室内外温度差＝室外温度-室内温度，设定a＝-40℃，b＝-30℃，c＝-20℃，设定的四种模式的运行条件分别为：热管模式---室内外温度差小于-40℃，低速泵模式---室内外温度差大于或等于-40℃且小于-30℃，高速泵模式---室内外温度差大于或等于-30℃且小于-20℃，压缩制冷模式---室内外温度差大于或等于-20℃。在实际控制多联系统运行时，先监测获取实际的室内外温度差，当获取的实际的室内外温度差小于-40℃时，选定多联系统的运行模式为热管模式，控制并使多联系统按照热管模式运行；当获取的实际的室内外温度差大于或等于-40℃且小于-30℃时，选定多联系统的运行模式为低速泵模式，控制并使多联系统按照低速泵模式运行；当获取的实际的室内外温度差大于或等于-30℃且小于-20℃时，选定多联系统的运行模式为高速泵模式，控制并使多联系统按照高速泵模式运行；当获取的实际的室外温度大于或等于-20℃时，选定多联系统的运行模式为压缩制冷模式，控制并使多联系统按照压缩制冷模式运行。

结合图2、图3和图4所示，多联系统处于热管模式时，压缩机100关闭，与压缩机100并联的电磁阀200打开，控制系统中所有的阀门最大开度，以最大限度地充分利用自然冷源。多联系统处于低速泵模式时，压缩机100依据制冷需求调节转速，膨胀阀410最大开度，与膨胀阀410并联的旁通电磁阀420打开，旁通电磁阀420打开能够有效地减小制冷剂的管路流动阻力。多联系统处于高速泵模式时，所有与膨胀阀410并联的旁通电磁阀420关闭，压缩机100依据制冷需求调节转速，膨胀阀410按吸气过热度调节开度。多联系统处于低速泵模式和高速泵模式时，通过调节转速控制系统的制冷量，通过调节膨胀阀410和与膨胀阀410并联的旁通电磁阀420的开度控制蒸发器430的制冷输出。多联系统处于压缩制冷模式时，所有与膨胀阀410并联的旁通电磁阀420关闭，膨胀阀410依据制冷需求调节开度。在磁悬浮压缩机100转速大于500rpm时，风冷冷凝器310或蒸发式冷凝器330的冷凝风机保持最高转速，以实现最大限度利用自然冷源；在磁悬浮压缩机100转速小于或等于500rpm时，风冷冷凝器310或蒸发式冷凝器330的冷凝风机根据制冷需求调节转速，使自然制冷量与制冷需求保持一致，并减小冷凝风机能耗进一步节能。

以上具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对以上实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。