一种节能型制冷系统及其控制方法与流程

本发明涉及制冷，特别涉及一种节能型制冷系统及其控制方法。

背景技术：

1、为响应国家的节能减排政策，一般采用加大利用自然冷源，减少对电源的消耗，以达到提高数据中心的能效等级的目的；数据中心主要采用的冷源是冬天的低温环境和自然的水温；鉴于数据中心每年散热所消耗的能源占比很高，节能减排刻不容缓。

2、数据中心的机房设计为密闭环境，以保障元器件工作时所需的温湿度和洁净要求，由于元器件常年使用并伴随着发热，导致机房内的温度一直保持在30℃以上；鉴于北方冬天的室外温度通常低于5℃，为充分利用自然冷媒以对机房进行降温，出现了动力热管产品。

3、数据中心的动力热管产品逐渐受到青睐，这主要得益于两方面的因素：一是氟泵产品的技术日益成熟且运行稳定可靠；二是其显著的节能效果；一般而言动力热管产品采用双循环系统，即将压缩机循环系统和氟泵循环系统相结合，形成串联工作模式；在室外温度较高时，利用压缩机循环系统进行制冷，以消除机房内产生的废热，确保机房温度维持在适宜范围内；而当机房温度达到设计标准时，系统会自动切换至氟泵循环模式，以进一步降低能耗并持续排除机房内的废热；氟泵循环的工作原理基于冷媒的物态变化与热传递特性；具体而言，在室外低温环境下，冷媒会自然冷凝成液态，随后，氟泵将冷凝后的低温液态冷媒输送至机房内部；在机房内，低温液态冷媒蒸发时会吸收大量热量，从而转化为气态冷媒，这些气态冷媒随后被输送至室外，再次进行冷凝循环；通过这一连续不断的循环过程，机房内的废热得以有效排出，确保机房环境的稳定与高效运行。

4、现有动力热管产品产生的制冷量和室外侧温度紧密相关，通常都是按照5℃进行设计，即在室外温度低于5℃时，采用氟泵循环系统实现制冷，在室外温度高于5℃时，切换至压缩机循环系统实现制冷，以保证机房内的温度不会超标，避免对机房内的元器件造成不可逆损伤。

5、鉴于此，动力热管产品只有在设计工况点以下才有显著的节能效果，存在使用受限，节能效果不佳的问题。

6、可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种节能型制冷系统，具有控温精度高、工作灵活度高和节能效果佳的优点。

2、为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

3、一种节能型制冷系统，包括控制装置、第一蒸发器、第二蒸发器、第一冷凝机构、第二冷凝机构以及分别与所述控制装置电性连接的第一动力机构、第一压缩机构、第二动力机构和第二压缩机构，所述第一蒸发器以及所述第二蒸发器沿着进出风方向依次设置，所述第一蒸发器、第一压缩机构和第一冷凝机构连接，以形成第一制冷回路，所述第一蒸发器、第一动力机构和第一冷凝机构连接，以形成第二制冷回路；所述第二蒸发器、第二压缩机构和第二冷凝机构连接，以形成第三制冷回路，所述第二蒸发器、第二动力机构和第二冷凝机构连接，以形成第四制冷回路。

4、所述的节能型制冷系统中，还包括分别与所述控制装置电性连接的第一风机、第一温度传感器、第二温度传感器、第一温湿度传感器和第二温湿度传感器；所述第一风机设置于所述第二蒸发器的出风侧；所述第一温度传感器以及所述第一温湿度传感器分别设置于所述第一蒸发器的进风侧，所述第一温度传感器用于获取回风温度，所述第一温湿度传感器用于获取回风温湿度；所述第二温度传感器以及所述第二温湿度传感器分别设置于所述第一风机的出风侧，所述第二温度传感器用于获取送风温度，所述第二温湿度传感器用于获取送风温湿度。

5、所述的节能型制冷系统中，所述第一压缩机构和所述第二压缩机构的结构一致，所述第一压缩机构包括回油毛细管、第一过滤器、油分离器以及分别与所述控制装置电性连接的压缩机和第一单向阀，所述压缩机的输入端与所述第一蒸发器的输出端连接，所述压缩机的输出端与所述油分离器的输入端连接，所述油分离器的输出端与所述第一冷凝机构的输入端连接，所述第一冷凝机构的输出端与所述第一单向阀的输入端连接，所述第一单向阀的输出端与所述第一蒸发器的输入端连接；所述油分离器通过所述第一过滤器和所述回油毛细管与所述压缩机的回油端连接。

6、所述的节能型制冷系统中，所述第一动力机构和所述第二动力机构的结构一致，所述第一动力机构包括储液罐以及分别与所述控制装置电性连接的氟泵和第二单向阀，所述第一蒸发器的输出端与所述第二单向阀的输入端连接，所述第二单向阀的输出端与所述第一冷凝机构的输入端连接，所述第二冷凝机构的输出端与所述储液罐的输入端连接，所述储液罐的输出端通过所述氟泵与所述第一蒸发器的输入端连接。

7、所述的节能型制冷系统中，所述第一冷凝机构和所述第二冷凝机构的结构一致，所述第一冷凝机构包括冷凝器、第二风机和第二过滤器，所述冷凝器的输入端分别与所述油分离器的输出端以及所述第二单向阀的输出端连接，所述冷凝器的输出端与所述第二过滤器的输入端连接，所述第二过滤器的输出端分别与所述储液罐的输入端以及所述第一单向阀的输入端连接。

8、所述的节能型制冷系统中，还包括分别与所述控制装置电性连接的第一节流机构、第二节流机构、第三温度传感器和第四温度传感器；所述第三温度传感器设置于所述第一蒸发器的输出侧，用于检测第一蒸发器所输出的制冷剂的温度；所述第四温度传感器设置于所述第二蒸发器的输出侧，用于检测第二蒸发器所输出的制冷剂的温度；所述第一节流机构的输入端与所述第一压缩机构的输出端或所述第一动力机构的输出端连接，所述第一节流机构的输出端与所述第一蒸发器的输入端连接；所述第二节流机构的输入端与所述第二压缩机构的输出端或所述第二动力机构的输出端连接，所述第二节流机构的输出端与所述第二蒸发器的输入端连接。

9、所述的节能型制冷系统中，所述第一节流机构和所述第二节流机构的结构一致，所述第一节流机构包括干燥过滤器和电子膨胀阀，所述氟泵的输出端以及所述第一单向阀的输出端分别与所述干燥过滤器的输入端连接，所述干燥过滤器的输出端与所述电子膨胀阀的输入端连接，所述电子膨胀阀的输出端与所述第一蒸发器的输入端连接。

10、本发明还相应地提供了一种节能型制冷系统的控制方法，所述节能型制冷系统还包括用于检测室外环境温度的第五温度传感器和用于检测第一蒸发器所输出的制冷剂的温度的第三温度传感器；所述控制方法用于实现如上任一所述的节能型制冷系统的工作控制，所述控制方法包括步骤：

11、获取第五温度传感器反馈的室外环境实时温度、第三温度传感器反馈的制冷剂实时温度、第一温度传感器反馈的实时回风温度、第一温湿度传感器反馈的实时回风温湿度和第二温湿度传感器反馈的实时送风温湿度；

12、根据制冷剂实时温度、实时回风温度、实时回风温湿度和实时送风温湿度计算第一切换温度和第二切换温度；

13、比较第一切换温度、第二切换温度和室外环境实时温度，根据比较结果调整节能型制冷系统的工作状态。

14、所述的控制方法中，所述比较第一切换温度、第二切换温度和室外环境实时温度，根据比较结果调整节能型制冷系统的工作状态，具体包括：

15、在预设的第一检测时间内，若室外环境实时温度持续＜第一切换温度且≥第二切换温度，则控制节能型制冷系统进入混合模式，控制第一动力机构开始以及第二压缩机构开始工作；

16、在预设的第一检测时间内，若室外环境实时温度持续＜第二切换温度，则控制节能型制冷系统进入自然模式，控制第一动力机构以及第二动力机构开始工作；

17、在预设的第一检测时间内，若室外环境实时温度持续＞第一切换温度，则控制节能型制冷系统进入制冷模式，控制第一压缩机构以及第二压缩机构开始工作。

18、所述的控制方法中，所述第一动力机构包括储液罐以及分别与所述控制装置电性连接的氟泵和第二单向阀，所述第一蒸发器的输出端与所述第二单向阀的输入端连接，所述第二单向阀的输出端与所述第一冷凝机构的输入端连接，所述第二冷凝机构的输出端与所述储液罐的输入端连接，所述储液罐的输出端通过所述氟泵与所述第一蒸发器的输入端连接；所述控制节能型制冷系统进入混合模式，具体包括步骤：

19、获取氟泵的运行频率；

20、当氟泵的运行频率等于预设的最大运行频率时，获取第二温度传感器反馈的实时送风温度；

21、在预设的第二检测时间内，若实时送风温度≥预设的温度适宜范围，则控制节能型制冷系统进入制冷模式，第一动力机构停止工作，第一压缩机构开始工作。

22、有益效果：

23、本发明提供了一种节能型制冷系统，通过第一蒸发器对空气进行预冷，并通过第二蒸发器对空气进一步降温，确保送风温度可满足环境舒适性需求，具有控温精度高、控温效果好的优点；进一步地，通过调整两个压缩机构和两个动力机构的工作状态，使节能型制冷系统可执行多种工作模式，提高了节能型制冷系统的工作灵活度，且可充分利用动力机构的自然冷源，大大降低了节能型制冷系统工作时的能耗。