CN105910315B - 一种复合型机房空调***的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型机房空调***及其控制方法，包括制冷单元、热管单元和三通阀；制冷单元包括一个或多个压缩机、制冷冷凝器、节流装置和低压储液器；热管单元包括低压储液器、蒸发器、制冷剂泵和热管冷凝器；制冷单元与热管单元在低压储液器处进行耦合；一种复合型机房空调***通过控制低压储液器内部制冷剂的温度作为***冷量输出精确调控参数；一种复合型机房空调***根据室外环境温度控制三通阀的切换，分别运行制冷循环、复合循环及热管循环，适用于机房、基站等全天候空调的制冷需求，最大化利用昼夜、过渡季节和冬季的自然冷源；***设计结构紧凑、可靠性高、节能环保，而且热效率高，稳定性好，调节精度高。

Description

一种复合型机房空调***的控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体为一种复合型机房空调***的控制方法。

背景技术

信息产业和数字化建设的快速发展，推动了机房、基站的数量，建设规模快速增长，据统计机房、基站空调的能耗占其总能耗的40％～50％。机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续运行，在室内设定温度低于室外温度的季节，常规的空调***仍需继续运行压缩式制冷***，制冷***工作效率低而且易发生故障，当能利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，将大大减小空调***的能耗和运行成本。在夏季等高温季节通过利用地冷可实现制冷***高效运行，大幅度提升***能效。利用室外低温空气为室内侧提供冷量的方法已得到业内学者和工程技术人员的关注，并以不同的形式展开工程技术研究，如目前采用的新风***，此外还有不同形式的气-气、气-水热交换***，以及应用热管技术的复合型空调。

中国发明专利申请CN201010528027.X中公开了一种风冷式热管型机房空调***，该***具有压缩式制冷和热管循环制冷两种工作模式。当室外温度≥20℃时制冷模式工作，参与制冷循环的第一制冷工质在蒸发冷凝器中蒸发吸热，冷却和冷凝第二制冷工质；当室外温度＜20℃时，***转换为热管循环制冷模式，利用室外低温空气对第二制冷工质进行冷却和冷凝，压缩式制冷循环停止工作，从而有效减少全年空调能耗。此***在利用室外低温空气冷量和确保室内空气品质方面弥补了前两种***的不足，但压缩式制冷和热管循环制冷两种工作模式在某一温度点切换，***的制冷量能否平稳衔接并可靠工作等，值得考量；同时热管循环工作的上限温度偏低不利于最大化利用室外低温空气的冷量。

发明专利CN01278831.7公开了一种带循环泵的节能型制冷循环装置，在热管循环中使用循环泵有利于提高热管循环的工作效率，也简化了热管***安装时对冷凝器、储液器和蒸发器相对位置的要求，但CN01278831.7在最大化利用室外低温空气的冷量方面的不足与CN201010528027.X类似，即热管循环工作的上限温度必须较低才能与制冷循环平稳衔接。

中国发明专利CN200910105617与CN200910181213中公开了一种带自然冷却的机房空调***，***中包含制冷剂泵单元，并且自然冷却单元与制冷单元共用一套***，又称一体复合式机房空调***，虽然降低了***成本，但是***在制冷模式与自然冷却模式切换时会导致***存在高压硬性切换，损伤***，同时不能充分利用室外自然冷源；对于中部，南部尤其靠近赤道地带热管运行时间短，节能效率低下。

发明专利ZL201210037332.8与发明专利ZL201210037082.8提出一种带复合区的热管复合机房空调***，又称复叠复合式机房空调***，利用动力型分离式热管***与蒸汽压缩式制冷***在中间冷凝蒸发器(蒸发盘管)处进行复合，制冷***在过渡季节为热管***补偿冷量，拓宽热管***工作温区。但是发明专利ZL201210037082.8在制冷模式下利用二次换热方式为末端提供冷量，降低***制冷效率；而ZL201210037332.8在制冷模式与热管模式两种模式切换时，会出现***冷量输出不稳定，过度不平稳状态。

关于利用动力型分离式热管与蒸汽压缩式制冷***耦合的机房空调***目前还未曾有人提出，也未曾有人提出在春、秋过渡季节拓宽热管工作温区，根据热管冷凝不足之处按需制冷，同时各种模式切换在室外侧，而末端冷量输出维持平稳。对于高环温采用两个吸气口不同蒸发温度实现过冷功能，保证高环温工况下***具有稳定冷量输出的空调***目前未有人提出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合型机房空调***的控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：复合型机房空调***，包括制冷单元、热管单元和三通阀；所述的制冷单元包括一个或多个压缩机、制冷冷凝器、节流装置和低压储液器；所述的热管单元包括低压储液器、蒸发器、制冷剂泵和热管冷凝器；所述的制冷单元与热管单元在低压储液器处进行耦合；所述的复合型机房空调***通过控制低压储液器内部制冷剂的温度作为***冷量输出精确调控参数；所述的压缩机具有排气口与吸气口，所述的低压储液器包括进液口、供液口、进气口和回气口；

所述的压缩机的排气口与制冷冷凝器的入口相连通，所述的制冷冷凝器的出口与节流装置的入口相连通，所述的节流装置的出口与低压储液器的进液口相连通，所述的低压储液器的回气口与压缩机的吸气口相连通；所述的低压储液器的供液口与制冷剂泵的入口相连通，所述的制冷剂泵的出口与蒸发器入口相连通，所述的蒸发器的出口处设置三通阀；所述的低压储液器的进气口与热管冷凝器的出口通过盘管并联连通；

所述的三通阀关闭与热管冷凝器的连接，打开与低压储液器和蒸发器的连接时，所述的压缩机、制冷冷凝器、节流装置、低压储液器、制冷剂泵、蒸发器和三通阀共同组成制冷循环，通过制冷循环为空调末端提供冷量；

所述的三通阀打开与蒸发器和热管冷凝器的连接，关闭与低压储液器的连接时，所述的压缩机、制冷冷凝器、节流装置、低压储液器、制冷剂泵、蒸发器、三通阀和热管冷凝器共同组成复合循环，此时热管单元满负荷工作，制冷单元适量工作；

所述的三通阀打开与蒸发器和热管冷凝器的连接，关闭与低压储液器的连接时，关闭压缩机、制冷冷凝器和节流装置，所述的低压储液器、蒸发器、制冷剂泵、三通阀和热管冷凝器共同组成热管循环；

所述的复合型机房空调***还包括温度控制装置、油分离器和气液分离器，所述的温度控制装置分别与三通阀、热管冷凝器与制冷冷凝器的换热风机以及压缩机连接；所述的温度控制装置用于检测室外的环境温度以及低压储液器内部制冷剂温度，并根据环境温度控制三通阀、换热风机和压缩机的运行状态；其中，所述的三通阀可以由两个阀体替代；

所述的复合型机房空调***可以通过增加一个或多个设备组成多联复合型机房空调***，通过制冷剂泵、供液总管和回气总管与多个设备构成闭式循环***，在蒸发器的总出口处设置制冷阀与热管阀；所述的热管阀的出口与热管冷凝器入口相连通，热管冷凝器的出口以及制冷阀的出口均连接到低压储液器的进气口，所述的蒸发器的入口端设置流量阀，所述的流量阀的感温元件安装在蒸发器的出口端的管壁上；所述的流量阀为比例调节阀，可以通过调节流量阀的开度，从而控制蒸发器的供液量及其出口的过热度，实现精确调节空调末端的流量。

优选的，所述的节流装置包括电子膨胀阀或毛细管。

优选的，所述的热管冷凝器和制冷冷凝器均采用平行流换热器或翅片式换热器，并迎着风向平行并列。

优选的，所述的热管冷凝器和制冷冷凝器可以共用一个换热风机，也可以分别独立设置换热风机，当热管冷凝器和制冷冷凝器共用一个换热风机，则热管换热器位于换热风机的入风侧，制冷冷凝器位于换热风机的出风侧。

优选的，所述的制冷剂泵两端并联有旁通阀，旁通阀用于调节制冷剂流量；当制冷剂泵为变频泵，则旁通阀可以取消。

所述复合型机房空调***，其控制方法为：

所述复合型机房空调***，分三种情况有三种不同的控制方式，第一种控制方式：在夏天的时候，当室外环境温度T高于预设温度Tb的情况下，温度控制装置控制三通阀切换到制冷循环，此时压缩机开启，换热风机全速运行，则制冷剂在所述复合型机房空调***内的流通路径为：从压缩机到制冷冷凝器，再到节流装置和低压储液器，再从低压储液器到压缩机和制冷剂泵，制冷剂再从制冷剂泵到蒸发器，再依次经过三通阀，低压储液器和制冷剂泵；由于室外环境温度高，使所述复合型机房空调***的热负荷量较大，所以温度控制装置控制所述复合型机房空调***产生冷量的同时，通过制冷剂泵运输动力作用，使所述复合型机房空调***回油安全可靠；所述复合型机房空调***在制冷循环情况下，当低压储液器内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，其中：

T1：低压储液器内部制冷剂的设定温度；

ΔT：低压储液器内部制冷剂的温度与设定温度的允许误差值；

T0：低压储液器内部制冷剂的温度；

则维持压缩机运行的数量或转速以及节流装置的开度不变；当低压储液器内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则降低压缩机的转速或减少压缩机的运行数量，调大节流装置的开度；当低压储液器内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则提升压缩机转速或增加压缩机运行的数量，减小节流装置的开度；

第二种控制方式：当在春天或者秋天的时候，室外环境温度T远高于设定温度Ta低于预设温度Tb的情况下，温度控制装置控制三通阀切换到复合循环，此时压缩机开启，换热风机全速运行，则制冷剂在所述复合型机房空调***内的流通路径为：从压缩机到制冷冷凝器，再到节流装置和低压储液器，再从低压储液器到压缩机和制冷剂泵，制冷剂再从制冷剂泵到蒸发器，再依次经过三通阀，热管冷凝器，低压储液器和制冷剂泵；由于室外环境温度较低，所以温度控制装置控制所述复合型机房空调***优先使热管单元散热的同时，不足部分由制冷循环补偿；根据能量守恒定律，第二种控制方式中从蒸发器流出的气态或气液混合态的制冷剂先经过热管冷凝器进行降温，未被冷凝的气态制冷剂再被压缩机吸入进行压缩制冷循环实现冷凝，从而在满足所述复合型机房空调***的冷量输出与热负荷相适应的前提下，降低了所述复合型机房空调***因产生冷量所消耗的功率，进而实现了所述复合型机房空调***的节能减排，同时通过制冷剂泵运输动力作用，使所述复合型机房空调***回油安全可靠；

所述复合型机房空调***在复合循环情况下，根据具体负荷启动一个或多个压缩机，或者调节压缩机运行频率，实现冷量输出的精确调节，控制热管冷凝器的换热能力和换热风机转速使热管循环的产冷量与末端热负荷相匹配；所述复合型机房空调***在复合循环情况下，优先利用热管冷凝器提供冷量，不足冷量的部分通过控制压缩机的运行台数或压缩机的转速进行补偿；所述的复合制冷循环的控制方式是：当室外有压缩机运行，则空调***中所有室外复合式制冷***的换热风机高速运行，首先在热管冷凝器中放热，未冷凝的气态制冷剂进入低压储液器后被压缩机吸入，通过压缩，冷凝，节流再流入低压储液器；所述的复合制冷循环的调节方式为：当低压储液器内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，

则维持压缩机运行数量或转速及节流装置的开度不变；当低压储液器内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则降低压缩机转速或减少压缩机运行数量，调大节流装置开度；当低压储液器内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则提升压缩机转速或增加压缩机运行数量，减小节流装置开度；

第三种控制方式：在冬天的时候，室外环境温度T低于设定温度Ta的情况下，温度控制装置控制三通阀切换到热管循环，此时压缩机关闭，换热风机全速或调速运行，则制冷剂的在所述复合型机房空调***内的流通路径为：从制冷剂泵到蒸发器，再依次经过三通阀，热管冷凝器，低压储液器和制冷剂泵；由于室外环境温度远低于机房温度，且能够向机房提供充足的冷量以使机房内维持适宜的温度，故第三种控制方式中使从蒸发器流出的气态或气液混合态的制冷剂在热管冷凝器与室外环境中的冷源进行热交换，以降低制冷剂的温度，并使降温后的制冷剂再次进入蒸发器中对机房进行降温，从而在满足机房内制冷需求的前提下，大幅度地降低了所述复合型机房空调***的能耗；所述复合型机房空调***在热管循环情况下，能够通过调整换热风机的转速或者制冷剂的流量实现冷量输出调节，控制热管冷凝器的换热能力和换热风机转速使热管循环的产

冷量与末端热负荷相匹配；当低压储液器内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，

则维持换热风机转速及制冷剂泵流量不变；当低压储液器内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则优先通过降低换热风机转速减小冷量输出或者调节流量阀开度降低制冷剂泵流量输出，当需要继续降低，则停掉其中一个换热风机；当低压储液器内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则先通过提升换热风机转速增加冷量输出或者调节流量阀开度提高制冷剂泵流量输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述的一种复合型机房空调***的控制方法根据室外环境温度控制三通阀的切换，分别运行制冷循环、复合循环及热管循环，适用于机房、基站等全天候空调的制冷需求，最大化利用昼夜、过渡季节和冬季的自然冷源；所述的一种复合型机房空调***设计结构紧凑、可靠性高、节能环保，而且热效率高，可靠性高，稳定性好，调节精度高；制冷剂泵输送制冷剂为室内集中循环供冷，动力循环可靠性高，不受安装位置限制；换热器结构紧凑，避免了传热效率低，换热器面积庞大的问题，而且循环流量小，输送功小；采用制冷剂泵强制循环，供液量稳定，流量调节便捷、精确；制冷剂泵压头可根据供液距离、落差及***阻力进行最佳匹配，有利于空调温度的精密控制。

附图说明

图1为本发明的***原理图；

图2为本发明制冷循环回路图；

图3为本发明制冷循环回路的压焓图；

图4为本发明复合循环回路图；

图5为本发明复合循环回路的压焓图；

图6为本发明热管循环回路图；

图7为本发明热管循环回路的压焓图；

图8为本发明***能耗分析图；

图9为本发明***控制方式图；

图10为本发明多联复合型机房空调***原理图；

图11为本发明多联复合型机房空调***的制冷循环回路图；

图12为本发明多联复合型机房空调***的复合循环回路图；

图13为本发明多联复合型机房空调***的热管循环回路图。

图中：1、压缩机，2、制冷冷凝器，3、节流装置，4、低压储液器，5、蒸发器，6、制冷剂泵，7、三通阀，8、热管冷凝器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-13，本发明提供一种技术方案：复合型机房空调***，包括制冷单元、热管单元和三通阀7；制冷单元包括一个或多个压缩机1、制冷冷凝器2、节流装置3和低压储液器4；热管单元包括低压储液器4、蒸发器5、制冷剂泵6和热管冷凝器8；制冷单元与热管单元在低压储液器4处进行耦合；复合型机房空调***通过控制低压储液器4内部制冷剂的温度作为***冷量输出精确调控参数；压缩机1具有排气口与吸气口，低压储液器4包括进液口、供液口、进气口和回气口；

压缩机1的排气口与制冷冷凝器2的入口相连通，制冷冷凝器2的出口与节流装置3的入口相连通，节流装置3的出口与低压储液器4的进液口相连通，低压储液器4的回气口与压缩机1的吸气口相连通；低压储液器4的供液口与制冷剂泵6的入口相连通，制冷剂泵6的出口与蒸发器5入口相连通，蒸发器5的出口处设置三通阀7；低压储液器4的进气口与热管冷凝器8的出口通过盘管并联连通；

三通阀7关闭与热管冷凝器8的连接，打开与低压储液器4和蒸发器5的连接时，压缩机1、制冷冷凝器2、节流装置3、低压储液器4、制冷剂泵6、蒸发器5和三通阀7共同组成制冷循环，通过制冷循环为空调末端提供冷量；

三通阀7打开与蒸发器5和热管冷凝器8的连接，关闭与低压储液器4的连接时，压缩机1、制冷冷凝器2、节流装置3、低压储液器4、制冷剂泵6、蒸发器5、三通阀7和热管冷凝器8共同组成复合循环，此时热管单元满负荷工作，制冷单元适量工作；

三通阀7打开与蒸发器5和热管冷凝器8的连接，关闭与低压储液器4的连接时，关闭压缩机1、制冷冷凝器2和节流装置3，低压储液器4、蒸发器5、制冷剂泵6、三通阀7和热管冷凝器8共同组成热管循环；

复合型机房空调***还包括温度控制装置、油分离器和气液分离器，温度控制装置分别与三通阀7、热管冷凝器8与制冷冷凝器2的换热风机以及压缩机1连接；温度控制装置用于检测室外的环境温度以及低压储液器4内部制冷剂温度，并根据环境温度控制三通阀7、换热风机和压缩机1的运行状态；其中，三通阀7可以由两个阀体替代；

复合型机房空调***可以通过增加一个或多个设备组成多联复合型机房空调***，通过制冷剂泵6、供液总管和回气总管与多个设备构成闭式循环***，在蒸发器5的总出口处设置制冷阀与热管阀；热管阀的出口与热管冷凝器8入口相连通，热管冷凝器8的出口以及制冷阀的出口均连接到低压储液器4的进气口，蒸发器5的入口端设置流量阀，流量阀的感温元件安装在蒸发器5的出口端的管壁上；流量阀为比例调节阀，可以通过调节流量阀的开度，从而控制蒸发器5的供液量及其出口的过热度，实现精确调节空调末端的流量。

节流装置3包括电子膨胀阀或毛细管；热管冷凝器8和制冷冷凝器2均采用平行流换热器或翅片式换热器，并迎着风向平行并列；热管冷凝器8和制冷冷凝器2可以共用一个换热风机，也可以分别独立设置换热风机，当热管冷凝器8和制冷冷凝器2共用一个换热风机，则热管换热器8位于换热风机的入风侧，制冷冷凝器2位于换热风机的出风侧；制冷剂泵6两端并联有旁通阀，旁通阀用于调节制冷剂流量；当制冷剂泵6为变频泵，则旁通阀可以取消。

实施例1：

在夏天的时候，当室外环境温度T为33℃，大于预设温度Tb为25℃，此时确定空调机组运行模式为制冷循环，温度控制装置控制三通阀7切换到制冷循环，此时压缩机1开启，换热风机全速运行，则制冷剂在复合型机房空调***内的流通路径为：从压缩机1到制冷冷凝器2，再到节流装置3和低压储液器4，再从低压储液器4到压缩机1和制冷剂泵6，制冷剂再从制冷剂泵6到蒸发器5，再依次经过三通阀7，低压储液器4和制冷剂泵6；由于室外环境温度T高，使得复合型机房空调***的热负荷量较大，所以温度控制装置控制复合型机房空调***产生冷量的同时，通过制冷剂泵6运输动力作用，使得复合型机房空调***回油安全可靠；复合型机房空调***在制冷循环情况下，当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，其中：

T1：低压储液器4内部制冷剂的温度；

ΔT：低压储液器4内部制冷剂的温度与设定温度的允许误差值，设为ΔT＝2℃；

T0：低压储液器4内部制冷剂的设定温度，设为16℃；

则维持压缩机1运行的数量或转速以及节流装置3的开度不变；当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则降低压缩机1的转速或减少压缩机1的运行数量，调大节流装置3的开度；当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则提升压缩机1转速或增加压缩机1运行的数量，减小节流装置3的开度。

如图8所示的能耗图，横坐标表示室外环境温度T，纵坐标表示机房负荷和能耗，随着室外环境温度T升高，机房负荷处于一定增长状态，当室外环境温度T高于预定温度Tb时，复合型机房空调***运行制冷模式，***能耗如图8中实线部分所示，而常规空调***

能耗如图中虚线所示。

实施例2：

当在春天或者秋天的时候，当室外环境温度T为22℃，低于预设温度Tb为25℃，高于设定温度Ta为15℃的情况下，此时确定空调机组运行模式为复合循环，温度控制装置控制三通阀7切换到复合循环，此时压缩机1开启，换热风机全速运行，则制冷剂在复合型机房空调***内的流通路径为：从压缩机1到制冷冷凝器2，再到节流装置3和低压储液器4，再从低压储液器4到压缩机1和制冷剂泵6，制冷剂再从制冷剂泵6到蒸发器5，再依次经过三通阀7，热管冷凝器8，低压储液器4和制冷剂泵6；由于室外环境温度T较低，所以温度控制装置控制复合型机房空调***优先使热管单元散热的同时，不足部分由制冷循环补偿；根据能量守恒定律，第二种控制方式中从蒸发器5流出的气态或气液混合态的制冷剂先经过热管冷凝器8进行降温，未被冷凝的气态制冷剂再被压缩机1吸入进行压缩制冷循环实现冷凝，从而在满足复合型机房空调***的冷量输出与热负荷相适应的前提下，降低了复合型机房空调***因产生冷量所消耗的功率，进而实现了复合型机房空调***的节能减排，同时通过制冷剂泵6运输动力作用，使得复合型机房空调***回油安全可靠；

复合型机房空调***在复合循环情况下，根据具体负荷启动一个或多个压缩机1，或者调节压缩机1运行频率，实现冷量输出的精确调节，控制热管冷凝器8的换热能力和换热风机转速使热管循环的产冷量与末端热负荷相匹配；复合型机房空调***在复合循环情况下，优先利用热管冷凝器8提供冷量，不足冷量的部分通过控制压缩机1的运行台数或压缩机1的转速进行补偿；复合制冷循环的控制方式是：当室外有压缩机1运行，则空调***中所有室外复合式制冷***的换热风机高速运行，首先在热管冷凝器8中放热，未冷凝的气态制冷剂进入低压储液器4后被压缩机1吸入，通过压缩，冷凝，节流再流入低压储液器4；复合制冷循环的调节方式为：当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，其中：

T1：低压储液器4内部制冷剂的温度；

ΔT：低压储液器4内部制冷剂的温度与设定温度的允许误差值，设为ΔT＝2℃；

T0：低压储液器4内部制冷剂的设定温度，设为16℃；

则维持压缩机1运行数量或转速及节流装置3的开度不变；当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则降低压缩机1转速或减少压缩机1运行数量，调大节流装置3开度；当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则提升压缩机1转速或增加压缩机1运行数量，减小节流装置3开度。

如图8所示的能耗图，横坐标表示室外环境温度T，纵坐标表示机房负荷和能耗，随着室外环境温度T升高，机房负荷处于一定增长状态，当室外环境温度T介于设定温度Ta与预定温度Tb之间时，复合型机房空调***运行复合循环，***能耗如图8中实线部分所示，而常规空调***能耗如图中虚线所示。

实施例3：

在冬天的时候，当室外环境温度T为8℃，低于设定温度Ta为15℃的情况下，此时确定空调机组运行模式为热管循环，温度控制装置控制三通阀7切换到热管循环，此时压缩机1关闭，换热风机全速或调速运行，则制冷剂的在复合型机房空调***内的流通路径为：从制冷剂泵6到蒸发器5，再依次经过三通阀7，热管冷凝器8，低压储液器4和制冷剂泵6；由于室外环境温度T远低于机房温度，且能够向机房提供充足的冷量以使机房内维持适宜的温度，故第三种控制方式中使从蒸发器5流出的气态或气液混合态的制冷剂在热管冷凝器8与室外环境中的冷源进行热交换，以降低制冷剂的温度，并使降温后的制冷剂再次进入蒸发器5中对机房进行降温，从而在满足机房内制冷需求的前提下，大幅度地降低了复合型机房空调***的能耗；复合型机房空调***在热管循环情况下，能够通过调整换热风机的转速或者制冷剂的流量实现冷量输出调节，控制热管冷凝器8的换热能力和换热风机转速使热管循环的产冷量与末端热负荷相匹配；当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，其中：

T1：低压储液器4内部制冷剂的温度；

ΔT：低压储液器4内部制冷剂的温度与设定温度的允许误差值，设为ΔT＝2℃；

T0：低压储液器4内部制冷剂的设定温度，设为16℃；

则维持换热风机转速及制冷剂泵6流量不变；当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则优先通过降低换热风机转速减小冷量输出或者调节流量阀开度降低制冷剂泵6流量输出，当需要继续降低，则停掉其中一个换热风机；当低压储液器4内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则先通过提升换热风机转速增加冷量输出或者调节流量阀开度提高制冷剂泵6流量输出。

如图8所示的能耗图，横坐标表示室外环境温度T，纵坐标表示机房负荷和能耗，随着室外环境温度T升高，机房负荷处于一定增长状态，当室外环境温度T低于设定温度Ta时，复合型机房空调***运行热管循环，***能耗如图8中实线部分所示，而常规空调***能耗如图中虚线所示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种复合型机房空调***的控制方法，其特征在于：

所述复合型机房空调***，包括制冷单元、热管单元和三通阀(7)；所述的制冷单元包括一个或多个压缩机(1)、制冷冷凝器(2)、节流装置(3)和低压储液器(4)；所述的热管单元包括低压储液器(4)、蒸发器(5)、制冷剂泵(6)和热管冷凝器(8)；所述的制冷单元与热管单元在低压储液器(4)处进行耦合；所述复合型机房空调***通过控制低压储液器(4)内部制冷剂的温度作为***冷量输出精确调控参数；所述的压缩机(1)具有排气口与吸气口，所述的低压储液器(4)包括进液口、供液口、进气口和回气口；

所述的压缩机(1)的排气口与制冷冷凝器(2)的入口相连通，所述的制冷冷凝器(2)的出口与节流装置(3)的入口相连通，所述的节流装置(3)的出口与低压储液器(4)的进液口相连通，所述的低压储液器(4)的回气口与压缩机(1)的吸气口相连通；所述的低压储液器(4)的供液口与制冷剂泵(6)的入口相连通，所述的制冷剂泵(6)的出口与蒸发器(5)入口相连通，所述的蒸发器(5)的出口处设置三通阀(7)；所述的低压储液器(4)的进气口与热管冷凝器(8)的出口通过盘管并联连通；

所述的三通阀(7)关闭与热管冷凝器(8)的连接，打开与低压储液器(4)和蒸发器(5)的连接时，所述的压缩机(1)、制冷冷凝器(2)、节流装置(3)、低压储液器(4)、制冷剂泵(6)、蒸发器(5)和三通阀(7)共同组成制冷循环，通过制冷循环为空调末端提供冷量；

所述的三通阀(7)打开与蒸发器(5)和热管冷凝器(8)的连接，关闭与低压储液器(4)的连接时，所述的压缩机(1)、制冷冷凝器(2)、节流装置(3)、低压储液器(4)、制冷剂泵(6)、蒸发器(5)、三通阀(7)和热管冷凝器(8)共同组成复合循环，此时热管单元满负荷工作，制冷单元适量工作；

所述的三通阀(7)打开与蒸发器(5)和热管冷凝器(8)的连接，关闭与低压储液器(4)的连接时，关闭压缩机(1)、制冷冷凝器(2)和节流装置(3)，所述的低压储液器(4)、蒸发器(5)、制冷剂泵(6)、三通阀(7)和热管冷凝器(8)共同组成热管循环；

所述复合型机房空调***还包括温度控制装置、油分离器和气液分离器，所述的温度控制装置分别与三通阀(7)、热管冷凝器(8)与制冷冷凝器(2)的换热风机以及压缩机(1)连接；所述的温度控制装置用于检测室外的环境温度以及低压储液器(4)内部制冷剂温度，并根据环境温度控制三通阀(7)、换热风机和压缩机(1)的运行状态；其中，所述的三通阀(7)可以由两个阀体替代；

所述复合型机房空调***可以通过增加一个或多个设备组成多联复合型机房空调***，通过制冷剂泵(6)、供液总管和回气总管与多个设备构成闭式循环***，在蒸发器(5)的总出口处设置制冷阀与热管阀；所述的热管阀的出口与热管冷凝器(8)入口相连通，热管冷凝器(8)的出口以及制冷阀的出口均连接到低压储液器(4)的进气口，所述的蒸发器(5)的入口端设置流量阀，所述的流量阀的感温元件安装在蒸发器(5)的出口端的管壁上；所述的流量阀为比例调节阀，可以通过调节流量阀的开度，从而控制蒸发器(5)的供液量及其出口的过热度，实现精确调节空调末端的流量；

所述复合型机房空调***，其控制方法为：

所述复合型机房空调***，分三种情况有三种不同的控制方式，第一种控制方式：在夏天的时候，当室外环境温度T高于预设温度Tb的情况下，温度控制装置控制三通阀(7)切换到制冷循环，此时压缩机(1)开启，换热风机全速运行，则制冷剂在所述复合型机房空调***内的流通路径为：从压缩机(1)到制冷冷凝器(2)，再到节流装置(3)和低压储液器(4)，再从低压储液器(4)到压缩机(1)和制冷剂泵(6)，制冷剂再从制冷剂泵(6)到蒸发器(5)，再依次经过三通阀(7)，低压储液器(4)和制冷剂泵(6)；由于室外环境温度高，使所述复合型机房空调***的热负荷量较大，所以温度控制装置控制所述复合型机房空调***产生冷量的同时，通过制冷剂泵(6)运输动力作用，使所述复合型机房空调***回油安全可靠；所述复合型机房空调***在制冷循环情况下，当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，其中：

T1：低压储液器(4)内部制冷剂的设定温度；

ΔT：低压储液器(4)内部制冷剂的温度与设定温度的允许误差值；

T0：低压储液器(4)内部制冷剂的温度；

则维持压缩机(1)运行的数量或转速以及节流装置(3)的开度不变；当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则降低压缩机(1)的转速或减少压缩机(1)的运行数量，调大节流装置(3)的开度；当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则提升压缩机(1)转速或增加压缩机(1)运行的数量，减小节流装置(3)的开度；

第二种控制方式：当在春天或者秋天的时候，室外环境温度T高于设定温度Ta低于预设温度Tb的情况下，温度控制装置控制三通阀(7)切换到复合循环，此时压缩机(1)开启，换热风机全速运行，则制冷剂在所述复合型机房空调***内的流通路径为：从压缩机(1)到制冷冷凝器(2)，再到节流装置(3)和低压储液器(4)，再从低压储液器(4)到压缩机(1)和制冷剂泵(6)，制冷剂再从制冷剂泵(6)到蒸发器(5)，再依次经过三通阀(7)，热管冷凝器(8)，低压储液器(4)和制冷剂泵(6)；由于室外环境温度较低，所以温度控制装置控制所述复合型机房空调***优先使热管单元散热的同时，不足部分由制冷循环补偿；根据能量守恒定律，第二种控制方式中从蒸发器(5)流出的气态或气液混合态的制冷剂先经过热管冷凝器(8)进行降温，未被冷凝的气态制冷剂再被压缩机(1)吸入进行压缩制冷循环实现冷凝，从而在满足所述复合型机房空调***的冷量输出与热负荷相适应的前提下，降低了所述复合型机房空调***因产生冷量所消耗的功率，进而实现了所述复合型机房空调***的节能减排，同时通过制冷剂泵(6)运输动力作用，使所述复合型机房空调***回油安全可靠；

所述复合型机房空调***在复合循环情况下，根据具体负荷启动一个或多个压缩机(1)，或者调节压缩机(1)运行频率，实现冷量输出的精确调节，控制热管冷凝器(8)的换热能力和换热风机转速使热管循环的产冷量与末端热负荷相匹配；所述复合型机房空调***在复合循环情况下，优先利用热管冷凝器(8)提供冷量，不足冷量的部分通过控制压缩机(1)的运行台数或压缩机(1)的转速进行补偿；所述的复合制冷循环的控制方式是：当室外有压缩机(1)运行，则空调***中所有室外复合式制冷***的换热风机高速运行，首先在热管冷凝器(8)中放热，未冷凝的气态制冷剂进入低压储液器(4)后被压缩机(1)吸入，通过压缩，冷凝，节流再流入低压储液器(4)；所述的复合制冷循环的调节方式为：当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，

则维持压缩机(1)运行数量或转速及节流装置(3)的开度不变；当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则降低压缩机(1)转速或减少压缩机(1)运行数量，调大节流装置(3)开度；当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则提升压缩机(1)转速或增加压缩机(1)运行数量，减小节流装置(3)开度；

第三种控制方式：在冬天的时候，室外环境温度T低于设定温度Ta的情况下，温度控制装置控制三通阀(7)切换到热管循环，此时压缩机(1)关闭，换热风机全速或调速运行，则制冷剂的在所述复合型机房空调***内的流通路径为：从制冷剂泵(6)到蒸发器(5)，再依次经过三通阀(7)，热管冷凝器(8)，低压储液器(4)和制冷剂泵(6)；由于室外环境温度远低于机房温度，且能够向机房提供充足的冷量以使机房内维持适宜的温度，故第三种控制方式中使从蒸发器(5)流出的气态或气液混合态的制冷剂在热管冷凝器(8)与室外环境中的冷源进行热交换，以降低制冷剂的温度，并使降温后的制冷剂再次进入蒸发器(5)中对机房进行降温，从而在满足机房内制冷需求的前提下，大幅度地降低了所述复合型机房空调***的能耗；所述复合型机房空调***在热管循环情况下，能够通过调整换热风机的转速或者制冷剂的流量实现冷量输出调节，控制热管冷凝器(8)的换热能力和换热风机转速使热管循环的产冷量与末端热负荷相匹配；当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，

则维持换热风机转速及制冷剂泵(6)流量不变；当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T0＜T1-ΔT，

则优先通过降低换热风机转速减小冷量输出或者调节流量阀开度降低制冷剂泵(6)流量输出，当需要继续降低，则停掉其中一个换热风机；当低压储液器(4)内部制冷剂温度满足

T0＞T1+ΔT，

则先通过提升换热风机转速增加冷量输出或者调节流量阀开度提高制冷剂泵(6)流量输出。

2.根据权利要求1所述的一种复合型机房空调***的控制方法，其特征在于：所述的节流装置(3)包括电子膨胀阀或毛细管。

3.根据权利要求1所述的一种复合型机房空调***的控制方法，其特征在于：所述的热管冷凝器(8)和制冷冷凝器(2)均采用平行流换热器或翅片式换热器，并迎着风向平行并列。

4.根据权利要求3所述的一种复合型机房空调***的控制方法，其特征在于：所述的热管冷凝器(8)和制冷冷凝器(2)可以共用一个换热风机，也可以分别独立设置换热风机，当热管冷凝器(8)和制冷冷凝器(2)共用一个换热风机，则热管换热器(8)位于换热风机的入风侧，制冷冷凝器(2)位于换热风机的出风侧。

5.根据权利要求1所述的一种复合型机房空调***的控制方法，其特征在于：所述的制冷剂泵(6)两端并联有旁通阀，旁通阀用于调节制冷剂流量；当制冷剂泵(6)为变频泵，则旁通阀可以取消。