CN116817477A - 液冷空调制冷***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液冷空调制冷***及其控制方法，本发明通过在液冷空调机组中增加单独进行水流循环换热的第二水路，实现当氟路部分的低压高的情况下，开启第二水路，通过第二水路中设置的比例流量三通阀、第二水泵和多个电磁阀的开关，控制第二水路中自循环流动的水流流向以及水流流量以降低第一板换的进水温度，从而降低压缩机的低压，即通过本发明实现了对压缩机进行低压调节，保证压缩机低压在允许运行范围内，从而保证压缩机长期处于稳定的工作状态。

Description

液冷空调制冷***及其控制方法

技术领域

本发明是关于技术领域液冷空调制冷领域，尤其是关于液冷空调制冷***及其控制方法。

背景技术

目前光通信市场的前景比较好，市场上对光模块的需求非常大，目前国内外电化学储能行业所使用的电池温控方案使用较多的是液冷方案,其***主要由水路和氟路组成，水路主要用来给氟路中的制冷剂进行换热降温，降温后的制冷剂回流到压缩机后给压缩机降温。

其工作原理为***在运行时，蒸发器从制冷剂循环***中吸取的热量通过制冷剂的蒸发吸热，制冷剂经压缩机压缩后进入冷凝器，并通过制冷剂的冷凝将热量释放到周围空气环境中，冷凝后的制冷剂通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复，制冷剂将电池冷板吸收的热量通过蒸发器释放后，利用水泵运行产生的动力，重新进入冷板中吸收电池充放电过程中产生的热量。

上面提到的蒸发器在实际应用中主要为板式换热器，板式换热器一侧为水路另一侧氟路，即通过一侧水路的水流给另一侧氟路的制冷剂进行降温。传统的液冷空调***水路和氟路之间仅设置单一的板式换热器，该方案在实际应用中在高水温30℃以上时，为保护压缩机的可靠性，将禁止***的运行，导致设备不能散热；同时该方案在允许***运行，此时压缩机温度很高，超出压缩机允许的范围，无法保证压缩机可靠性，长时间运行会造成压缩机损坏。

发明内容

为了克服相关技术中存在的问题，本发明提供了一种液冷空调制冷***及其控制方法。所述技术方案如下：

根据本发明实施例，提供了一种液冷空调制冷***，包括：第一水路、第二水路以及氟路部分，第二水路分别于第一水路以及氟路部分连接；第一水路包括第一水泵；氟路部分包括第一板式换热器；第二水路至少设置有三条流路，上路流路设置有上路电磁阀、下路流路设置有下路电磁阀，中路流路包括第二板式换热器、第二水泵、比例三通流量调节阀以及至少三个中路电磁阀。

进一步地，第一水路包括回水口和出水口，水流自回水口流向出水口；第二水路独立于第一水路为自循环水路；氟路部分的制冷剂通过第一板式换热器与第一水路或第二水路的水流进行热交换。

进一步地，比例三通流量调节阀分为左路、右路以及上路三路；比例三通流量调节阀的比例范围为0至1；比例三通流量调节阀的比例为0时，右路以及上路完全导通；比例三通流量调节阀的比例为1时，左路以及右路完全导通；比例三通流量调节阀的比例介于0至1之间时，右路完全导通，左路以及上路部分导通。

进一步地，第二水路还包括回水传感器；氟路部分还包括压缩机、冷凝器以及电子膨胀阀。

本发明的实施例还提供了一种液冷空调制冷控制方法，应用于上述的液冷空调制冷***，控制方法包括启动所述第一水泵、上路电磁阀以及下路电磁阀，第二水泵以及多个中路电磁阀处于关闭状态；经过第一设置时间获取回水温度，分别调节第一水泵、第二水泵、上路电磁阀、多个中路电磁阀、下路电磁阀的启动或关闭，以及设定比例三通流量调节阀的比例。

进一步地，第二设置时间获取制冷***当前低压值，根据当前低压值与设定的目标低压值之间的低压差值设置比例三通流量调节阀的调节比例；若低压差值大于0，则调节比例为正值；若低压差值小于0，则调节比例为负值；若当前低压与设定的目标低压之间低压差值为0，则调节比例为0。

进一步地，当回水温度大于或等于第一温度时，设置比例三通流量调节阀的比例为0；当回水温度小于第二温度时，设置比例三通流量调节阀的比例为1；第一温度大于第二温度；当回水温度介于第二温度与第一温度之间，包括第二温度时，在第二温度与第一温度之间设置多个温度区间，多个温度区间设置对应的比例三通流量调节阀的比例。

进一步地，若低压差值小于第一差值，则设置最高的正调节比例；若低压差值大于第二差值，则设置绝对值最高的负调节比例；第一差值小于0，第二差值大于0；若低压差值介于第一差值与0之间，设置多个负数差值区间以及对应的正调节比例；若低压差值介于0与第二差值之间，设置多个正数差值区间以及对应的负调节比例。

进一步地，不同的调节比例设置有对应的调节周期；调节比例的绝对值越高，对应的调节周期的时间越短。

进一步地，比例三通流量调节阀的比例为小于1时，第一水泵、第二水泵以及多个中路电磁阀启动，上路电磁阀以及下路电磁阀关闭；比例三通流量调节阀的比例为1时，第一水泵、上路电磁阀以及下路电磁阀启动，第二水泵以及多个中路电磁阀关闭。

本发明提供的液冷空调制冷***及其控制方法具有如下有益效果：

本发明通过在液冷空调机组中增加单独进行水流循环换热的第二水路，实现当氟路部分的压缩机温度过高的情况下，开启第二水路，通过第二水路中设置的比例流量三通阀、第二水泵和多个电磁阀的开关，控制第二水路中自循环流动的水流流向以及水流流量以加快与流经第一板式换热器的氟路部分制冷剂之间的换热频率，从而降低回流至压缩机中制冷剂的温度，从而降低压缩机的温度，压缩机温度的降低对应的降低了压缩机的低压，即通过本发明实现了对压缩机进行降温调节，从而保证压缩机长期处于稳定的工作状态。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是本发明的液冷空调制冷***的结构示意图；

图2是本发明的比例三通流量调节阀不同比例水路流向示意图；

图3是本发明的液冷空调制冷***在比例三通流量调节阀比例为0时的水路流向示意图；

图4本发明的液冷空调制冷***在比例三通流量调节阀比例为1时的水路流向示意图；

图5是本发明的液冷空调制冷***在比例三通流量调节阀比例介于0-1之间时的水路流向示意图；

图6是本发明一实施例示出的液冷空调制冷控制方法流程图；

图7是本发明另一实施例示出的液冷空调制冷控制方法的流程图；

图8是本发明实现步骤S2的详细流程图；

图9是本发明实现步骤S3的详细流程图。

图中附图标记表示为：

1、第一水路；11、第一水泵；12、膨胀罐；2、氟路部分；21、第一板式换热器；22、压缩机；23、冷凝器；24、膨胀阀；25、干燥过滤器；3、第二水路；30、第二水泵；31、第一电磁阀；32、第二电磁阀；33、第三电磁阀；34、第四电磁阀；35、第五电磁阀；36、比例三通流量调节阀；37、第二板式换热器；38、回水温度传感器；39、排水阀（注水口）。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。

本发明提供一种液冷空调制冷***，图1本发明的液冷空调制冷***的结构示意图，液冷空调制冷***包括第一水路1、第二水路3以及氟路部分2，第二水路3分别与第一水路1以及氟路部分2连接。

第一水路1包括第一水泵11和膨胀罐12；第一水路1的水流自回水口流向出水口。

氟路部分2包括第一板式换热器21、压缩机22、冷凝器23、干燥过滤器25以及膨胀阀24；氟路部分2的制冷剂自压缩机22、经过冷凝器23、干燥过滤器25、膨胀阀24以及第一板式换热器与外部水路进行热交换后再回流至压缩机22。

第二水路3独立于第一水路1和氟路部分2，第二水路3w为通过自行注水实现的自循环水路，第二水路3至少包括三条流路，上路流路设置有上路电磁阀具体为第三电磁阀33、下路流路设置有下路电磁阀具体为第四电磁阀34，中路流路包括第二板式换热器37、第二水泵30、比例三通流量调节阀36以及至少三个中路电磁阀具体为第一电磁阀31、第二电磁阀32以及第五电磁阀35；第二板式换热器37与第二水泵30之间设置有排水阀39。第二水路3的水流自排水阀39的注水口注入，第二水路3为自循环水路，主要用于当氟路部分2温度过高时开启并进行水流流量和流速可控的与氟路部分2流经制冷剂的热量交换。

第二水路3与第一板式换热器21之间设置有回水温度传感器38。

本发明实施例中的第一板式换热器21与第二板式换热器37均为单项换热，即板式换热器左右两部分的流体之间不连通仅进行热量交换。

本发明通过在液冷空调机组中增加单独进行水流循环换热的第二水路3，实现当氟路部分2的压缩机22温度过高时导致氟路部分的制冷剂温度升高的情况下，开启第二水路3，通过第二水路3中设置的比例流量三通阀36、第二水泵30和多个电磁阀的开关控制在第二水路3中自循环流动的水流流向以及水流流量以加快跟流经第一板式换热器21的氟路部分3制冷剂之间的换热频率，从而降低回流至压缩机22中制冷剂的温度，从而降低压缩机22的温度，压缩机22温度的降低对应的降低了压缩机22的低压，即通过对压缩机22进行温度调节，实现压缩机22的保持稳定的工作状态。

在本发明实施例中的比例三通调节阀36在不同比例时设置有不同的水路流向，如图2所示，比例三通流量调节阀分为左路、右路以及上路三路；比例三通流量调节阀的比例范围为0至1，当比例三通流量调节阀的比例为0时，右路以及上路完全导通，即全部水流自右路流进并全部流向上路；当比例三通流量调节阀的比例为1时，左路以及右路完全导通，即全部水流自右路流进并全部流向左路；当比例三通流量调节阀的比例介于0至1之间时，右路完全导通，左路以及上路部分导通，即全部水流自右路流进根据设定比例，部分水流流向左路，剩余水流流向上路。

图3至图5为当比例三通流量调节阀设置不同比例时，本发明液冷空调制冷***的水路流向示意图，与此同时第一水泵11、第二水泵30以及第一电磁阀至第五电磁阀（31-35）均对应设置有不同的开关状态。

图3所示为当比例三通流量调节阀比例为0时制冷***的水路流向示意图，此时设置第一水泵11开启、第二水泵30开启、第一电磁阀31开启、第二电磁阀32开启、第三电磁阀33关闭、第四电磁阀34关闭以及第五电磁阀35开启。

第一水路1的水流自回水口经过膨胀罐12、第一水泵11以及第五电磁阀35后从出水口流出；

氟路部分2的制冷剂自压缩机22、经过冷凝器23、干燥过滤器25、膨胀阀24以及第一板式换热器与来自第二水路3的水流进行热交换后再回流至压缩机22；

第二水路3此时通过排水阀39的注水口注入的水流经过第二水泵30泵向第二电磁阀32后于氟路部分2的第一板式换热器21右侧的制冷剂进行换热，后再经过第一电磁阀和比例为0时的比例三通流量调节阀回到第二水泵30开始自循环的流动。

图4所示为当比例三通流量调节阀比例为1时制冷***的水路流向示意图，此时设置第一水泵11开启、第二水泵30关闭、第一电磁阀31关闭、第二电磁阀32关闭、第三电磁阀33开启、第四电磁阀34开启以及第五电磁阀35关闭。

第一水路1的水流自回水口经过膨胀罐12、第一水泵11后经过第二水路3的第三电磁阀33直接跟氟路部分2流经的制冷剂进行换热，之后水流经过第二水路3的第四电磁阀后从出水口流出；

氟路部分2的制冷剂自压缩机22、经过冷凝器23、干燥过滤器25、膨胀阀24以及第一板式换热器21与来自第一水路1的水流进行热交换后再回流至压缩机22；

第二水路3此时不工作，即第二水路3此时不开启自循环水流，不参与与氟路部分2制冷剂的换热工作。

图5所示为当比例三通流量调节阀比例介于0-1之间时制冷***的水路流向示意图，此时设置第一水泵11开启、第二水泵30开启、第一电磁阀31开启、第二电磁阀32开启、第三电磁阀33关闭、第四电磁阀34关闭以及第五电磁阀35开启。

第一水路1的水流自回水口经过膨胀罐12、第一水泵11以及第五电磁阀35后从出水口流出；

氟路部分2的制冷剂自压缩机22、经过冷凝器23、干燥过滤器25、膨胀阀24以及第一板式换热器21与来自第二水路3的水流进行热交换后再回流至压缩机22；

第二水路3此时通过排水阀39的注水口注入的水流经过第二水泵30泵向第二电磁阀32后于氟路部分2的第一板式换热器21右侧的制冷剂进行换热，后再经过第一电磁阀，此时的比例三通流量调节阀的左路和上路均部分导通，第二水路3中的水流根据比例大小，上路水流循环回到第二水泵30与氟路部分2进行热交换，左路水流流经第二板式换热器37后与第一水路1的水流进行换热后再循环到与上路水流进行回合后，从第二水泵30开始自循环的流动。

此时从比例三通流量调节阀左路分出的左路水流经过与第一水路1的水路换热后温度会上升，与上路水流回路汇合后再进行与氟路部分2的热交换的效率将为降低。

因此综合上面图3-图5的三种水路流向情况可知，当氟路部分2的温度过高时，会按照图3的情形完全开启第二水路3与氟路部分2进行热量交换；当氟路部分温度不高时，会按照图4所示的情形将整个第二水路3被断开，只通过原始的第一水路1进行热量交换；而当氟路部分温度较高需要调整时，会按照图5所示的情形将第二水路3启动，其中通过调节比例三通流量调节阀36的比例控制不进行热交换的上路水流以及与第一水路1水流进行热交换的左路水流的大小，从而控制两路水路汇合后的温度以控制与氟路部分2进行热交换的效率。

本发明通过设置的第二水路2，将比例三通流量调节阀36设置在不同的位置，控制部分水流不经过第二板式换热器37换热，直接进入第一板式换热器21，此时进入第一板式换热器21的进水温度变低，进水温度变低后，压缩机22低压变低。

本发明还提供一种液冷空调制冷控制方法，本发明的控制方法应用于上述的液冷空调制冷***，根据图6所示，本发明的控制方法包括：

步骤S1:启动第一水泵11、上路电磁阀以及下路电磁阀，第二水泵30以及多个中路电磁阀处于关闭状态;

步骤S2:经过第一设置时间获取回水温度，分别调节第一水泵11、第二水泵30、上路电磁阀、多个中路电磁阀、下路电磁阀的启动或关闭，以及设定比例三通流量调节阀36的比例。

如图3、图4-图5可知，上述上路电磁阀具体为第三电磁阀33，上述下路电磁阀为第四电磁阀34以及上述多个中路电磁阀分别为第一电磁阀31、第二电磁阀32以及第五电磁阀35。

具体的，上述步骤S2的详细流程如图8所示包括：

S22: 判断回水温度是否大于或等于第一温度;若是则执行步骤S24，即设置比例三通流量调节阀的比例为0；

S23:判断回水温度是否小于第二温度;若是则执行步骤S26，即设置比例三通流量调节阀的比例为1；

上述步骤S23和步骤S24为否，则执行步骤S25,即根据第二温度与第一温度之间设置的多个温度区间对应的比例调节三通流量调节阀。

表1 不同回水温度下的关键部件设置情况

以上表1中名词定义为：

Thc代表回水温度；Three-way Valve代表比例三通流量调节阀的设置比例；Pump1代表第一水泵11；Pump2代表第二水泵30；SV1至SV5依次代表第一电磁阀至第五电磁阀（31-35）。

以上表格为当回水温度不同时，步骤S2分别调节第一水泵11、第二水泵30、上路电磁阀、多个中路电磁阀、下路电磁阀的启动或关闭，以及设定比例三通流量调节阀36的比例的具体实施例，其中上路电磁阀为第三电磁阀33、下路电磁阀为第四电磁阀34以及多个中路电磁阀为第一电磁阀31、第二电磁阀32以及第五电磁阀35。

本发明实施例中的回水温度为流经回水传感器38的水流温度，该水流在不同情况下可以来自于第一水路1或者第二水路2，即可以为第一水路1的水流温度也可以为第二水路2的水流温度。

在本实施例中，将回水温度最低值设置为20℃，最高值设置为40℃；当回水温度低于最低值时，设置比例三通调节阀的比例为1；当回水值高于等于最高值时，设置比例三通调节阀的比例为0；

将回水温度在最低20℃到最高40℃之间按照每5℃划分为四个温度区间，每个温度区间对应不同的比例三通流量调节阀的设置比例，在本实施例中区间设置情况如下：

20℃≤Thc＜25℃，则设置比例三通调节阀的比例为0.9；

25℃≤Thc＜30℃，则设置比例三通调节阀的比例为0.7；

30℃≤Thc＜35℃，则设置比例三通调节阀的比例为0.4；

35℃≤Thc＜40℃，则设置比例三通调节阀的比例为0.2。

同时根据上述表格可知，比例三通调节阀不同的比例，第一水泵11、第二水泵20以及第一电磁阀至第五电磁阀（31-35）均设置有不同的开关状态。

当比例三通流量调节阀比例小于1时（包括0），此时设置第一水泵11开启、第二水泵30开启、第一电磁阀31开启、第二电磁阀32开启、第三电磁阀33关闭、第四电磁阀34关闭以及第五电磁阀35开启；

当比例三通流量调节阀比例为1时，此时设置第一水泵11开启、第二水泵30关闭、第一电磁阀31关闭、第二电磁阀32关闭、第三电磁阀33开启、第四电磁阀34开启以及第五电磁阀35关闭。

本发明的控制方法的另一实施例还包括步骤S3:经过第二设置时间获取制冷***当前低压值，根据当前低压值与设定的目标低压值之间的低压差值设置比例三通流量调节阀的调节比例。

具体的，上述步骤S3的详细流程如图9所示包括：

S31: 判断低压差值是否为0；若是则执行步骤S33，即设置调节比例为0；

S32:若否则判断低压差值是否大于0；若是则执行步骤34，即设置调节比例为负值；若否则执行步骤S35,即设置调节比例为正值。

表2 不同低压差值的比例调节幅度及周期

上表2中，ΔT为压缩机当前的低压与目标低压的低压差值。

将低压差值按照特定数值设定不同的低压差值区间，每个低压差值区间对应不同的比例三通流量调节阀的调节比例，同时当低压差值的绝对值偏离越大，则对应的调节周期越短，在本实施例中区间设置情况如下：

ΔT＜-5，则设置调节比例为+20%，调节周期为30秒；

-3≤ΔT＜-5，则设置调节比例为+10%，调节周期为45秒；

-1≤ΔT＜-3，则设置调节比例为+5%，调节周期为1分钟；

-1≤ΔT＜0，则设置调节比例为+3%，调节周期为2分钟；

ΔT=0，则设置调节比例为0，即不调节；

0≤ΔT＜1，则设置调节比例为-3%，调节周期为2分钟；

1≤ΔT＜3，则设置调节比例为-5%，调节周期为1分钟；

3≤ΔT＜5，则设置调节比例为-10%，调节周期为45秒

ΔT＞5，则设置调节比例为-20%，调节周期为30秒。

本发明实施例中的低压为压缩机22的低压值，该低压值与压缩机22的温度呈正相关的关系，即压缩机22的温度越高，则该低压值越大，反之低压值则越小，即降低压缩机22的温度可转化为降低压缩机22的低压。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.液冷空调制冷***，其特征在于：

包括第一水路、第二水路以及氟路部分，所述第二水路分别与所述第一水路以及所述氟路部分连接；

所述第一水路包括第一水泵；

所述氟路部分包括第一板式换热器；

所述第二水路至少包括三条流路，上路流路设置有上路电磁阀、下路流路设置有下路电磁阀，中路流路包括第二板式换热器、第二水泵、比例三通流量调节阀以及至少三个中路电磁阀。

2.根据权利要求1所述的制冷***，其特征在于：

所述第一水路包括回水口和出水口，水流自所述回水口流向所述出水口；

所述第二水路独立于所述第一水路为自循环水路；

所述氟路部分的制冷剂通过所述第一板式换热器与所述第一水路或所述第二水路的水流进行热交换。

3.根据权利要求2所述的制冷***，其特征在于：

所述比例三通流量调节阀分为左路、右路以及上路三路；

所述比例三通流量调节阀的比例范围为0至1；

所述比例三通流量调节阀的比例为0时，所述右路以及所述上路完全导通；

所述比例三通流量调节阀的比例为1时，所述左路以及所述右路完全导通；

所述比例三通流量调节阀的比例介于0至1之间时，所述右路完全导通，所述左路以及所述上路部分导通。

4.根据权利要求3所述的制冷***，其特征在于：

所述第二水路还包括回水传感器；

所述氟路部分还包括压缩机、冷凝器以及电子膨胀阀。

5.液冷空调制冷控制方法，其特征在于：所述控制方法应用于权利要求1至权利要求4任一项所述的液冷空调制冷***；

所述控制方法包括：

启动所述第一水泵、所述上路电磁阀以及所述下路电磁阀，所述第二水泵以及多个所述中路电磁阀处于关闭状态；

经过第一设置时间获取回水温度，分别调节所述第一水泵、所述第二水泵、所述上路电磁阀、多个所述中路电磁阀、所述下路电磁阀的启动或关闭，以及设定所述比例三通流量调节阀的比例。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：

经过第二设置时间获取所述液冷空调制冷***当前低压值，根据当前低压值与设定的目标低压值之间的低压差值设置所述比例三通流量调节阀的调节比例；

若所述低压差值大于0，则所述调节比例为负值；

若所述低压差值小于0，则所述调节比例为正值；

若当前低压与设定的目标低压之间低压差值为0，则所述调节比例为0。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，

当所述回水温度大于或等于第一温度时，设置所述比例三通流量调节阀的比例为0；

当所述回水温度小于第二温度时，设置所述比例三通流量调节阀的比例为1；

所述第一温度大于所述第二温度；

当所述回水温度介于所述第二温度与所述第一温度之间，包括所述第二温度时，在所述第二温度与所述第一温度之间设置多个温度区间，多个所述温度区间设置对应的所述比例三通流量调节阀的比例。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

若所述低压差值小于第一差值，则设置最高的正调节比例；

若所述低压差值大于第二差值，则设置绝对值最高的负调节比例；

所述第一差值小于0，所述第二差值大于0；

若所述低压差值介于所述第一差值与0之间，设置多个负数差值区间以及对应的所述正调节比例；

若所述低压差值介于0与所述第二差值之间，设置多个正数差值区间以及对应的所述负调节比例。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：

不同的所述调节比例设置有对应的调节周期；所述调节比例的绝对值越高，对应的所述调节周期的时间越短。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：

所述比例三通流量调节阀的比例为小于1时，所述第一水泵、所述第二水泵以及多个所述中路电磁阀启动，所述上路电磁阀以及所述下路电磁阀关闭；

所述比例三通流量调节阀的比例为1时，所述第一水泵、所述上路电磁阀以及所述下路电磁阀启动，所述第二水泵以及多个所述中路电磁阀关闭。