空调机组及其防冻控制方法、预换热控制方法与流程

本发明涉及空调机组，尤其涉及空调机组及其防冻控制方法、预换热控制方法。

背景技术：

1、在寒冷或严寒等地区的数据中心，冬季室外温度较低，换热介质冰点温度高的系统易发生冻结的危害，特别是存在间歇运行模式需要停机的空调机组，必须进行必要的防冻处理，现有技术中常见的防冻处理方式有两种：第一种是利用电加热进行防冻，第二种是在空调机组的循环回路内混入一定浓度的载冷剂作为防冻液。从经济和效能角度考虑，一般多采用第二种防冻处理方式。

2、以乙二醇溶液作为载冷剂为例，冬季运行时，因乙二醇溶液比热小、粘度大，空调机组运行能效低，而空调机组在其他季节运行时，并不需要防冻，可以使用水等粘度小的换热介质，以提升空调机组的运行能效，但乙二醇溶液价格不低，简单排出处理成本高，这导致空调机组内的换热介质难以兼顾不同季节的运行需求。

3、因此，如何设计能够灵活匹配不同工况下对换热介质需求的空调机组是业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决现有空调机组用乙二醇溶液作为载冷剂来防冻时，冷源主机运行能效低、水泵运行耗能高的问题，本发明提出空调机组及其防冻控制方法、预换热控制方法，通过更换冷源主机的换热介质保证空调机组的运行能效。

2、本发明采用的技术方案是，设计空调机组，包括：冷源主机和防冻系统，冷源主机的冷冻侧和冷却侧之中至少有一侧的循环回路配置有所述防冻系统；所述防冻系统包括：用于储存不同介质的储存装置，所述储存装置设有连接到所述循环回路上的管路组件，所述储存装置通过所述管路组件向所述循环回路补充介质或者回收介质。

3、进一步的，储存装置包含用于储存防冻液的第一介质箱和用于储存水的第二介质箱；

4、所述第一介质箱安装有浓缩罐，所述浓缩罐与所述第一介质箱之间设有通断状态可控的送液通道，所述第一介质箱和所述浓缩罐均单独配置有回收管路，且所述第一介质箱和所述浓缩罐的回收管路连接到所述冷源主机的供水管上；

5、所述第二介质箱和所述第一介质箱均单独配置有补液管路，所述补液管路连接到所述循环回路上。

6、进一步的，空调机组还包括：介质换热器以及用于向所述介质换热器吹送气流的风机，所述介质换热器的主换热管串接在所述循环回路上；每条所述补液管路均通过集中管路连接到所述主换热管上，所述集中管路上安装有控制介质流动速度的介质替换泵，所述集中管路补充的介质经过所述主换热管送入所述冷源主机。

7、进一步的，所述集中管路包含串接的第一集中管段和第二集中管段，所述第一集中管段用于连接各条所述补液管路，且所述介质替换泵安装在所述第一集中管段上，所述第二集中管段用于连接所述主换热管；

8、所述第二介质箱配置有连接到所述第一集中管段上的回液管路，当所述第二集中管段被关断、所述第二介质箱的补液管路和所述回液管路被接通时，所述第二介质箱的补液管路连通所述回液管路形成与所述主换热管换热的副换热支路。

9、进一步的，所述第二介质箱还配置有回流管路，所述回流管路连接在所述第一集中管段和所述第二介质箱的回液管路之间，通过切换所述回流管路的通断状态控制介质回流到所述第一集中管段或者送回所述第二介质箱。

10、进一步的，所述管路组件的每条管路均安装有控制通断状态的阀件。

11、本发明还提出了空调机组的防冻控制方法，所述防冻控制方法应用于上述的空调机组，所述防冻控制方法包括：

12、获取空调机组的运行工况；

13、根据所述运行工况控制所述管路组件更换所述循环回路内的介质。

14、进一步的，防冻系统包含用于储存防冻液的第一介质箱和用于储存水的第二介质箱；

15、当在夏季运行制冷工况时，控制所述管路组件回收所述循环回路内的防冻液到第一介质箱或者浓缩罐，开启所述第二介质箱向所述循环回路内补充水；

16、和/或当在冬季或者过渡季运行制冷工况时，控制所述管路组件回收所述循环回路内的水到第一介质箱或者浓缩罐，开启所述第一介质箱和/或所述第二介质箱向所述循环回路内补充不同浓度的防冻液。

17、在一些实施例中，控制所述管路组件回收所述循环回路内的防冻液到第一介质箱或者浓缩罐包括：

18、检测所述冷源主机送出的防冻液浓度c1和浓缩罐的防冻液浓度c3，比较防冻液浓度c1与目标存储浓度c0和浓度偏差值δc0之间的大小；

19、当c1≤c0-δc0或c1＞c0+δc0、且连续满足设定时间时，将所述冷源主机送出的防冻液回收到浓缩罐内，直至所述浓缩罐内的防冻液浓度

20、c0-δc0≤c3≤c0+δc0之后，将所述浓缩罐内的防冻液送到第一介质箱内；

21、和/或当c0-δc0≤c1≤c0+δc0、且连续满足设定时间时，将所述冷源主机送出的防冻液回收到第一介质箱内。

22、进一步的，开启所述第一介质箱和/或所述第二介质箱向所述循环回路内补充不同浓度的防冻液包括：

23、检测所述冷源主机送出的防冻液浓度c1和室外环境温度t2，根据室外环境温度t2计算目标防冻液浓度c2，将所述防冻液浓度c1控制在目标防冻液浓度c2的允许偏离范围内；

24、比较防冻液浓度c1与目标防冻液浓度c2和浓度偏差值δc0之间的大小；

25、当c1＞c2+δc0、且连续满足设定时间时，停止向所述循环回路补充防冻液，向所述循环回路补充水，并逐步加大补水速度；

26、当c2-δc0≤c1≤c2+δc0、且连续满足设定时间时，停止向所述循环回路补充防冻液和水；

27、当c1≤c2-δc0、且连续满足设定时间时，停止向所述循环回路补充防冻液和水，控制所述管路组件回收所述循环回路内的防冻液到第一介质箱或者浓缩罐。

28、进一步的，所述防冻控制方法还包括：

29、检测所述冷源主机的回水管压力p1，比较回水管压力p1与目标压力值p10和压力偏差值δp1之间的大小；

30、当p10+δp1≥p1≥p10-δp1、且连续满足设定时间时，所述循环回路内的介质充满，停止向所述循环回路内补充介质。

31、本发明还提出了空调机组的预换热控制方法，所述预换热控制方法应用于上述的空调机组，所述预换热控制方法包括：

32、确定所述防冻系统安装于所述冷源主机的冷冻侧和/或冷却侧；

33、根据所述防冻系统的安装位置控制所述介质换热器进行预热或者预冷。

34、进一步的，根据所述防冻系统的安装位置控制所述介质换热器进行预热或者预冷包括：

35、当所述防冻系统安装于所述冷源主机的冷却侧时，检测所述风机的实际进风温度t6，比较实际进风温度t6与目标进风温度t60和进风温度偏差值δt60之间的大小，若t6＜t60-δt6，则关闭所述冷源主机，开启所述风机和所述副换热支路，利用介质换热器对流经所述主换热管的介质进行预冷；

36、和/或当所述防冻系统安装于所述冷源主机的冷冻侧时，判断所述空调机组是否进入预冷模式，若是，则开启所述风机和所述副换热支路，利用介质换热器对流经所述主换热管的介质进行预热。

37、进一步的，利用介质换热器对流经所述主换热管的介质进行预冷包括：

38、检测所述冷源主机的回水管温度t5和所述回液管路的水温t8；

39、当t5＞t50+δt5、且连续满足设定时间时，逐步提升所述风机的频率，若风机的频率达到设定上限值时仍然处于t5＞t50+δt5，则接通所述副换热支路，并逐渐加大补水速度；

40、当t5＜t50-δt5、且连续满足设定时间时，逐步降低所述风机的频率，若风机的频率达到设定下限值时仍然处于t5＜t50-δt5，则减小所述主换热管的介质流动速度；

41、当t50+δt5≥t5≥t50-δt5、且t80+δt8≥t8≥t80-δt8时，所述主换热管的介质流动速度、所述副换热支路的介质流动速度以及所述风机的频率保持不变；

42、当t8≥t80+δt8、且连续满足设定时间时，接通所述副换热支路和所述回流管路，阻断第二介质送向所述第二介质箱，逐步提升所述风机的频率，直至t80+δt8≥t8≥t80-δt8，断开所述回流管路，将第二介质送回所述第二介质箱；

43、其中，t50为目标进口温度，δt5为进口温度偏差值，t80为目标回水温度，δt8为回水温度偏差值。

44、进一步的，当同时达到t5＜t50-δt5且连续满足设定时间、以及t8≥t80+δt8且连续满足设定时间时，所述风机的频率按照t8≥t80+δt8且连续满足设定时间的条件进行控制。

45、进一步的，利用介质换热器对流经所述主换热管的介质进行预热包括：

46、检测所述风机的实际进风温度t6、实际出风温度t7和所述回液管路的水温t8；

47、当t6＞t60+δt6、且连续满足设定时间时，加大所述主换热管和所述副换热支路的介质流动速度，直至t70+δt7≥t7≥t70-δt7，或者介质流动速度达到对应的设定上限值时仍然处于t7≥t70+δt7，则降低冷冻水供水温度；

48、当t6＜t60-δt6、且连续满足设定时间时，减小所述主换热管和所述副换热支路的介质流动速度，直至t70+δt7≥t7≥t70-δt7，或者介质流动速度达到对应的设定下限值时仍然处于t70-δt7≥t7，提高冷冻水供水温度；

49、当t70+δt7≥t7≥t70-δt7，所述副换热支路的介质流动速度以及冷冻水供水温度保持不变；

50、当t8≥t80+δt8、且连续满足设定时间时，接通所述副换热支路和所述回流管路，阻断第二介质送回所述第二介质箱，逐步提升所述主换热管的介质流动速度，直至t80+δt8≥t8≥t80-δt8，断开所述回流管路，将第二介质送回第二介质箱；

51、当t70+δt7≥t7≥t70-δt7、且t80+δt8≥t8≥t80-δt8时，所述主换热管的介质流动速度、所述副换热支路的介质流动速度以及冷冻水供水温度均保持不变；

52、其中，t60为目标进风温度，δt60为进风温度偏差值，t70为目标出风温度，δt70为处风温度偏差值，t80为目标回水温度，δt8为回水温度偏差值。

53、进一步的，当同时达到t6＜t60-δt6且连续满足设定时间、以及t8≥t80+δt8且连续满足设定时间时，所述主换热管的介质流动速度按照t8≥t80+δt8且连续满足设定时间的条件进行控制。

54、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

55、1、克服冬夏季不同工况模式下对防冻液的不同需求无法兼容的缺陷，在储存装置内储存不同介质，并利用管路组件更换循环回路内的换热介质，保证空调机组的运行能效；

56、2、针对不同的季节设计对应的防冻模式，在夏季运行制冷工况时将循环回路内的介质更换为水，在其他季节运行制冷工况时将循环回路内的介质更换为防冻液，简化空调机组的全年控制逻辑；

57、3、设计介质交换器进行预冷或者预热，提高空调机组的综合能效；

58、4、防冻系统设置在冷却侧能够利用介质交换器对冷却水进行多级处理，充分利用自然冷却，进一步降低冷却温度以降低冷源主机的冷凝温度，进而提升空调机组的综合能效；

59、5、防冻系统设置在冷冻侧能够对冷冻水进行多级利用，进一步提高冷冻温度以提高蒸发温度，进而提升空调机组的综合能效，同时利用冷冻回水温度维持第二介质箱补水的温度均衡，避免分层现象。