組合式空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種組合式空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨信息產(chǎn)業(yè)數(shù)字化建設(shè)以及家電智能化的快速發(fā)展，機(jī)房、基站的數(shù)量迅速增加，由于數(shù)據(jù)中心顯熱負(fù)荷大、圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉，則機(jī)房、基站的空調(diào)系統(tǒng)需一年四季全天候運行，而相關(guān)工作人員的房間空調(diào)系統(tǒng)則主要用于冬季制熱和夏季制冷，據(jù)統(tǒng)計機(jī)房、基站空調(diào)的能耗占其總能耗的40%以上；由于現(xiàn)有機(jī)房、基站中用于散熱的空調(diào)系統(tǒng)與房間空調(diào)系統(tǒng)的運行過程相對獨立，在秋冬季節(jié)，房間空調(diào)系統(tǒng)主要處于制熱工作狀態(tài)，則房間空調(diào)系統(tǒng)的室外機(jī)主要向外界輸送冷量，而現(xiàn)有機(jī)房、基站中用于散熱的空調(diào)系統(tǒng)無法利用該部分冷量和室外環(huán)境中的冷源用于機(jī)房內(nèi)降溫，這降低了產(chǎn)品對能源的利用效率，同時，也增加了機(jī)房、基站中用于散熱的空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生冷量的負(fù)擔(dān)，從而相對提高了機(jī)房、基站中用于散熱的空調(diào)系統(tǒng)的能耗，進(jìn)而降低了產(chǎn)品的市場推廣力度，且對于空調(diào)系統(tǒng)而言，還存在低溫啟動、潤滑、能量調(diào)節(jié)等使用可靠性問題，不利于產(chǎn)品的市場競爭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題至少之一，本發(fā)明的一個目的在于提供一種能源利用率高、使用能耗低的組合式空調(diào)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于上述組合式空調(diào)系統(tǒng)的控制方法。
[0005]有鑒于此，本發(fā)明第一方面實施例提供了一種組合式空調(diào)系統(tǒng)，用于對房間和機(jī)房進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，包括:房間空調(diào)系統(tǒng)和與所述房間空調(diào)系統(tǒng)連接的機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)；其中，所述房間空調(diào)系統(tǒng)包括:房間壓縮機(jī)，所述房間壓縮機(jī)具有第一回氣口和第一排氣口 ；四通閥，所述四通閥具有D端口、E端口、S端口和C端口，所述D端口與所述第一排氣口連通，所述S端口與所述第一回氣口連通；室外換熱器，所述室外換熱器設(shè)置在室外，所述室外換熱器的一端口與所述E端口連通；第三閥體，所述第三閥體設(shè)置在所述室外換熱器與所述E端口之間；室內(nèi)換熱器，所述室內(nèi)換熱器設(shè)置在所述房間內(nèi)，且所述室內(nèi)換熱器的一端口與所述C端口連通；房間節(jié)流裝置，所述房間節(jié)流裝置的一端口與所述室內(nèi)換熱器的另一端口連通；和選擇裝置，所述選擇裝置用于控制所述房間空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)；第一單向閥，所述第一單向閥的出口與所述房間節(jié)流裝置的另一端口連通，入口與所述室外換熱器的另一端口連通；所述機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)包括:機(jī)房壓縮機(jī)，所述機(jī)房壓縮機(jī)具有第二排氣口和第二進(jìn)氣口 ；制冷冷凝器，所述制冷冷凝器的入口與所述第二排氣口相連通；第一閥體，所述第一閥體的一端口與所述第二進(jìn)氣口連通，且所述第一閥體的另一端口通過第一管道與所述E端口連通，且所述第一管道上設(shè)置有第二閥體；多通道換熱器，所述多通道換熱器包括第一通道和第二通道，所述第一通道的一端口與所述第一閥體的另一端口連通，另一端口與所述房間節(jié)流裝置的另一端口連通；第二單向閥，所述第二單向閥的出口與所述第一通道的另一端口連通；入口分別與所述第一單向閥的出口和所述節(jié)流裝置的另一端口連通；機(jī)房節(jié)流裝置，所述機(jī)房節(jié)流裝置的出口與所述第一通道的另一端口連通，入口與所述制冷冷凝器的出口連通；第三單向閥，所述第三單向閥設(shè)置在所述第一通道與所述第一節(jié)流裝置之間，且所述第三單向閥的入口與所述機(jī)房節(jié)流裝置連通，出口與所述第一通道連通；儲液器，所述儲液器的入口與所述第二通道的一端口連通；熱管冷凝器，所述熱管冷凝器設(shè)置在室外，且所述熱管冷凝器的出口與所述第二通道的另一端口連通；機(jī)房蒸發(fā)器，所述機(jī)房蒸發(fā)器設(shè)置在機(jī)房內(nèi)，且所述機(jī)房蒸發(fā)器的出口與所述熱管冷凝器的入口連通；熱管閥體，所述熱管閥體設(shè)置在所述熱管冷凝器與所述機(jī)房蒸發(fā)器之間；泵體，所述泵體分別與所述儲液器的出口和所述機(jī)房蒸發(fā)器的入口連通；第二管道，所述第二管道分別與所述第二通道的另一端口和所述機(jī)房蒸發(fā)器的出口連通，且所述第二管道上設(shè)置有制冷閥體；和溫控裝置，所述溫控裝置分別與所述第一閥體、所述第二閥體、所述第三閥體、所述制冷閥體、所述泵體、所述機(jī)房壓縮機(jī)和所述熱管閥體連接，用于檢測室外的環(huán)境溫度與儲液器內(nèi)部換熱介質(zhì)的溫度，并根據(jù)環(huán)境溫度、換熱介質(zhì)的溫度和所述房間空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)，控制所述第一閥體、所述第二閥體、所述第三閥體、所述熱管閥體和所述制冷閥體的開啟或關(guān)閉、以及所述泵體和所述機(jī)房壓縮機(jī)的輸出功率。
[0006]本發(fā)明第一方面實施例提供的組合式空調(diào)系統(tǒng)，通過選擇裝置控制房間空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過溫控裝置根據(jù)室外的環(huán)境溫度和房間空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)通過控制第一閥體、第二閥體、第三閥體、熱管閥體和制冷閥體的開啟或關(guān)閉來改變換熱介質(zhì)在空調(diào)系統(tǒng)中的流通路徑，進(jìn)而使得機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)可充分地回收、利用房間空調(diào)系統(tǒng)工作過程中排出的冷量和室外環(huán)境中的冷源，從而在滿足機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的冷量輸出與熱負(fù)荷相適應(yīng)的前提下，降低了機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)因產(chǎn)生冷量所消耗的功率，進(jìn)而實現(xiàn)了產(chǎn)品的節(jié)能減排。
[0007]具體地，當(dāng)室外環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于機(jī)房內(nèi)溫度和/或房間空調(diào)系統(tǒng)處于制冷狀態(tài)的情況下(如夏天)，組合式空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行第一種工作模式:溫控裝置第一閥體打開、第二閥體關(guān)閉、第三閥體打開、制冷閥體打開、熱管閥體關(guān)閉，此時，房間空調(diào)系統(tǒng)和機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)均處于制冷狀態(tài)的工作模式，且兩者的工作過程相對獨立，其中，四通閥的D端口與E端口連通、C端口與S端口連通；換熱介質(zhì)在房間空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的流通路徑為:房間壓縮機(jī)-四通閥-室外換熱器-第三閥體-第一單向閥-房間節(jié)流裝置-室內(nèi)換熱器-四通閥-房間壓縮機(jī)；換熱介質(zhì)在機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的流通路徑為:機(jī)房壓縮機(jī)-制冷冷凝器-機(jī)房節(jié)流裝置-第三單向閥-第一通道-第一閥體-機(jī)房壓縮機(jī)，和機(jī)房蒸發(fā)器-制冷閥體-第二通道-儲液器-泵體-機(jī)房蒸發(fā)器，其中，第一通道內(nèi)的換熱介質(zhì)與第二通道內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換；由于室外環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于室內(nèi)溫度，使得房間空調(diào)系統(tǒng)與機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷較大，故本方案中溫控裝置房間空調(diào)系統(tǒng)與機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)之間相互獨立工作以分別向房間和機(jī)房提供足夠的冷量以保證產(chǎn)品的制冷效果。
[0008]當(dāng)室外環(huán)境溫度略低于機(jī)房內(nèi)溫度的情況下，且房間空調(diào)系統(tǒng)停機(jī)(如秋天、春天)，組合式空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行第二種工作模式:溫控裝置控制第一閥體打開、第二閥體關(guān)閉、第三閥體關(guān)閉、制冷閥體關(guān)閉、熱管閥體打開、并根據(jù)換熱介質(zhì)的溫度控制機(jī)房壓縮機(jī)的輸出功率，則換熱介質(zhì)在機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的流通路徑為:機(jī)房壓縮機(jī)-制冷冷凝器-機(jī)房節(jié)流裝置-第三單向閥-第一通道-第一閥體-機(jī)房壓縮機(jī)，和機(jī)房蒸發(fā)器-熱管閥體-熱管冷凝器-第二通道-儲液器-泵體-機(jī)房蒸發(fā)器，其中，第一通道內(nèi)的換熱介質(zhì)與第二通道內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換；該過程中，機(jī)房內(nèi)的熱量經(jīng)機(jī)房蒸發(fā)器傳遞到換熱介質(zhì)后，高溫?fù)Q熱介質(zhì)經(jīng)過制冷冷凝器與室外環(huán)境中的自然冷源進(jìn)行熱交換，以降低換熱介質(zhì)的溫度，但是，由于室外的環(huán)境溫度與機(jī)房內(nèi)溫度相差不大，則利用室外環(huán)境中冷源降溫后的換熱介質(zhì)可能無法為機(jī)房提供足夠的冷交換量，故而，本方案中使經(jīng)過制冷冷凝器降溫后的換熱介質(zhì)與經(jīng)過機(jī)房壓縮機(jī)回路制冷后的換熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而進(jìn)一步降低流向儲液器的換熱介質(zhì)的溫度；根據(jù)能量守恒定律，本方案中從機(jī)房蒸發(fā)器流出的換熱介質(zhì)先經(jīng)過制冷冷凝器進(jìn)行降溫，從而在滿足機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的冷量輸出與熱負(fù)荷相適應(yīng)的前提下，降低了機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)因產(chǎn)生冷量所消耗的功率，進(jìn)而實現(xiàn)了機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排；另外，室外環(huán)境溫度略低于機(jī)房內(nèi)溫度差距不大，機(jī)房壓縮機(jī)不需要全功率運轉(zhuǎn)，溫控裝置可根據(jù)換熱介質(zhì)的溫度控制機(jī)房壓縮機(jī)的輸出功率，避免機(jī)房壓縮機(jī)滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致能源浪費的情況出現(xiàn)，從而提高了產(chǎn)品的使用舒適度。
[0009]當(dāng)室外環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于機(jī)房內(nèi)溫度的情況下，且房間空調(diào)系統(tǒng)處于制熱狀態(tài)(如冬季)，組合式空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行第三種工作模式:溫控裝置控制第一閥體關(guān)閉、第二閥體關(guān)閉、第三閥體關(guān)閉、制冷閥體關(guān)閉、熱管閥體打開，此時，房間空調(diào)系統(tǒng)處于制熱狀態(tài)，機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)均處于制冷狀態(tài)，但兩者的工作過程相關(guān)聯(lián)，其中，四通閥的D端口與C端口連通、E端口與S端口連通；換熱介質(zhì)的在房間空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的流通路徑為:房間壓縮機(jī)-四通閥-室內(nèi)換熱器-房間節(jié)流裝置-第二單向閥-第一通道-第二閥體-四通閥-房間壓縮機(jī)，換熱介質(zhì)在機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的流通路徑為:機(jī)房蒸發(fā)器-制冷閥體-第二通道-儲液器-泵體-機(jī)房蒸發(fā)器，其中，第一通道內(nèi)的換熱介質(zhì)與第二通道內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換；對機(jī)房降溫后的高溫?fù)Q熱介質(zhì)流經(jīng)第二通道，經(jīng)室內(nèi)換熱器降溫后的換熱介質(zhì)在房間節(jié)流裝置汽化，汽化后的換熱介質(zhì)產(chǎn)生極大地冷量，并在流經(jīng)第一通道的過程中與第二通道中的高溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而使得房間空調(diào)系統(tǒng)排出的冷量得到充分地回收和利用，從而提高了組合式空調(diào)系統(tǒng)的能量利用率，進(jìn)而降低了產(chǎn)品的能耗，同時，第二通道內(nèi)高溫?fù)Q熱介質(zhì)向第一通道內(nèi)的換熱介質(zhì)提供熱量，從而有效地避免了第一通道上結(jié)霜的情況發(fā)生，進(jìn)而有效地避免了房間空調(diào)系統(tǒng)在制熱模式與除霜模式之間切換過程中造成房間空調(diào)系統(tǒng)損傷的情況出現(xiàn)，故而，該結(jié)構(gòu)的設(shè)置進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的使用可靠性。
[0010]當(dāng)室外環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于機(jī)房內(nèi)溫度，且房間空調(diào)系統(tǒng)停機(jī)的情況下(如冬季)，組合式空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行第四種工作模式:溫控裝置控制第一閥體關(guān)閉、第二閥體關(guān)閉、第三閥體關(guān)閉、制冷閥體關(guān)閉、熱管閥體打開、并根據(jù)換熱介質(zhì)的溫度控制所述泵體的輸出功率，則換熱介質(zhì)在機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的流通路徑為:機(jī)房蒸發(fā)器-熱管閥體-熱管冷凝器-第二通道-儲液器-泵體-機(jī)房蒸發(fā)器；該過程中，機(jī)房內(nèi)的熱量經(jīng)機(jī)房蒸發(fā)器傳遞到換熱介質(zhì)后，高溫?fù)Q熱介質(zhì)經(jīng)過制冷冷凝器與室外環(huán)境中的自然冷源進(jìn)行熱交換，以降低換熱介質(zhì)的溫度，由于室外的環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于機(jī)房內(nèi)溫度，故本方案中利用室外環(huán)境中冷源降溫后的換熱介質(zhì)足以向機(jī)房提供足夠的冷交換量，即本方案中機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)完全利用室外環(huán)境中的冷源用于對機(jī)房內(nèi)環(huán)境進(jìn)行降溫，無需再通過消耗能源產(chǎn)生冷量，從而在滿足機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的冷量輸出與熱負(fù)荷相適應(yīng)的前提下，極大地降低了機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)因產(chǎn)生冷量所消耗的功率，進(jìn)而實現(xiàn)了機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排；另外，隨著機(jī)房內(nèi)的溫度不間斷，溫控裝置可根據(jù)換熱介質(zhì)的溫度控制所述泵體的輸出功率，避免機(jī)房內(nèi)的溫度變化過快，對機(jī)器造成損害情況發(fā)送，從而提高了產(chǎn)品的品質(zhì)，