空调系统及空调系统的控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种空调系统及空调系统的控制方法。

背景技术

现代互联网大数据行业发展迅速，随着数据中心的规模逐渐加大，计算速度逐渐加快，IT设备的发热功率也逐渐增大，因此机房空调的负荷增加，其能耗与数据中心总能耗之比将近35％。

为了降低数据中心机房空调的能耗，现有技术中通过在冬季时采用液泵代替压缩机驱动空调系统中的制冷剂循环，制冷剂在机房室内蒸发吸热，将热量带到室外后冷凝放热，以达到使室内温度降低的效果。另外，由于液泵驱动制冷剂自然冷却的方式与蒸汽压缩制冷循环的方式相比，功率较小，因此也达到了节能的目的。

但是，由于压缩机和液泵的工作原理、工作压力以及温度等条件完全不同，因此压缩机和液泵复合空调系统在两者的工作模式对制冷剂循环量需求不同，压缩机需求的制冷剂循环量较少，液泵需求的制冷剂循环量较多。当液泵模式切换到压缩机模式时，若不对空调系统的制冷剂灌注量进行调节，则压缩机运行时空调系统将会出现多余的液态制冷剂，从而导致压缩机出现致命的液击问题。

液击是指多余的液态制冷剂未能充分蒸发吸热，也没有可以储存的位置，会被吸入到压缩机内，对压缩机的压缩缸造成冲击，使其发生异响，严重的会导致压缩机机械失效。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种空调系统及空调系统的控制方法，以解决现有技术中的复合空调系统因压缩机工作模式和液泵工作模式对制冷剂循环量的需求不同而使得空调系统出现多余的液态制冷剂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种空调系统，包括压缩机管路和液泵管路，压缩机管路包括沿冷媒的流动方向依次闭环连通的压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，液泵管路包括：第一管路，第一管路的第一端与蒸发器的第一端和膨胀阀的第二端之间的管路连通，第一管路的第二端与冷凝器的第二端和膨胀阀的第一端之间的管路连通；第一管路包括液泵和储液罐，储液罐位于液泵和冷凝器之间；第二管路，第二管路的第一端与蒸发器的第二端连通，第二管路的第二端与冷凝器的第一端连通，以在液泵管路处于工作模式时，通过第二管路对压缩机进行短路；其中，当压缩机管路处于工作模式时，通过控制储液罐的入口与压缩机管路接通，以将压缩机管路中多余的冷媒储存在储液罐内。

进一步地，第一管路还包括：第一电磁阀，第一电磁阀位于储液罐和冷凝器之间。

进一步地，第一管路还包括：第二电磁阀，第二电磁阀位于液泵和蒸发器之间。

进一步地，蒸发器内部设置有用于检测蒸发器内的蒸发温度T

进一步地，压缩机的出口处设置有用于检测压缩机的排气温度T

进一步地，储液罐的顶部和底部之间设置有压差温度器，压差温度器与储液罐的顶部和底部均连接，以用于检测储液罐内的制冷剂的液位压差P和储液罐内的制冷剂的温度Tg。

进一步地，储液罐的顶部和底部分别设置有一个压力传感器，以用于检测储液罐内的制冷剂的液位压差P；储液罐的出口或入口处设置有温度传感器，以用于检测储液罐内的制冷剂的温度Tg。

进一步地，液泵管路还包括第一单向阀，第一单向阀设置在第二管路上，第一单向阀的进口与蒸发器的出口连接，第一单向阀的出口与冷凝器的入口连接。

进一步地，压缩机管路还包括第二单向阀，第二单向阀的进口与压缩机的出口连接，第二单向阀的出口与冷凝器的入口连接。

进一步地，膨胀阀的两端均设置有过滤器。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调系统的控制方法，空调系统的控制方法适用于上述的空调系统，空调系统的控制方法包括：当压缩机管路处于工作模式，且膨胀阀的开口打开至预定开度时，检测蒸发器的蒸发温度Te和压缩机的吸气温度Ts；当吸气温度Ts和蒸发温度Te之差小于第二预设温度T2时，检测压缩机的排气温度Td和冷凝器的冷凝温度Tc；当排气温度Td和冷凝温度Tc之差小于第三预设温度T3时，控制储液罐的入口与压缩机管路之间接通，以使压缩机管路中多余的制冷剂进入储液罐内；其中，T3＞T2。

进一步地，当储液罐的入口与压缩机管路之间接通时，空调系统的控制方法还包括：检测储液罐内的液位压差P，当液位压差P上升了预设单位压差△P时，控制储液罐的入口与压缩机管路之间断开；重复以检测压缩机的排气温度Td和冷凝器的冷凝温度Tc为起始的步骤，直到排气温度Td和冷凝温度Tc之差大于第四预设温度T4；其中，T4＞T3。

进一步地，在检测蒸发器的蒸发温度Te和压缩机的吸气温度Ts时，当吸气温度Ts和蒸发温度Te之差大于第一预设温度T1时，控制储液罐的出口与压缩机管路之间接通，以向压缩机管路中提供制冷剂。

进一步地，在储液罐的出口与压缩机管路之间接通之后，空调系统的控制方法还包括：检测储液罐内制冷剂的液位压差P，当液位压差P下降了预设单位压差△P时，关闭液泵，并控制储液罐的出口与压缩机管路之间断开；重复以检测蒸发器的蒸发温度Te和压缩机的吸气温度Ts为起始的步骤，直到吸气温度Ts和蒸发温度Te之差小于第二预设温度T2；其中，T3＞T1＞T2。

进一步地，空调系统的控制方法还包括：当吸气温度Ts和蒸发温度Te之差小于第二预设温度T2，且排气温度Td和冷凝温度Tc之差大于第四预设温度T4时，检测储液罐内制冷剂的液位压差P；当检测到液位压差P小于第一预设液位压差P1时，发出空调系统存在制冷剂泄漏的信号并发出相应的报警信号；其中，T4＞T3。

进一步地，空调系统的控制方法还包括：检测储液罐的制冷剂的温度Tg，根据所测得的储液罐内制冷剂的温度Tg的变化来得出储液罐内制冷剂的密度ρ，以根据储液罐内制冷剂的密度ρ选择预设单位压差△P。

应用本发明的技术方案，本发明的空调系统是压缩机和液泵的复合空调系统，其具有压缩机管路和液泵管路，压缩机管路包括沿冷媒的流动方向依次闭环连通的压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，液泵管路包括主循环管路和旁通管路，主循环管路包括沿冷媒流动方向依次设置的液泵、蒸发器、冷凝器以及储液罐，旁通管路包括膨胀阀，通过设置第一管路将液泵管路分为主循环管路和旁通管路，通过设置第二管路与压缩机并联将压缩机排除在液泵管路外。当压缩机管路处于工作状态时，通过控制储液罐的入口与压缩机管路接通，以将压缩机管路中多余的冷媒储存在储液罐内，使空调系统的压缩机管路和液泵管路在切换时能够实现冷剂循环量差值的快速精准地收纳或者释放，有效地调节了空调系统的制冷剂循环量，防止了压缩机发生液击，提高了压缩机工作管路的工作可靠性和安全性，解决了现有技术中的复合空调系统因压缩机工作模式和液泵工作模式对制冷剂循环量的需求不同而使得空调系统出现多余的液态制冷剂的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的空调系统的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、压缩机；2、冷凝器；3、膨胀阀；4、蒸发器；5、液泵；6、储液罐；7、第一电磁阀；8、第二电磁阀；9、第一单向阀；10、第二单向阀；11、压差温度器；12、过滤器；13、吸气温度检测部件；14、排气温度检测部件；15、蒸发温度检测部件；16、冷凝温度检测部件；101、第一管路；102、第二管路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明提供了一种空调系统，包括压缩机管路和液泵管路，压缩机管路包括沿冷媒的流动方向依次闭环连通的压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3以及蒸发器4，液泵管路包括：第一管路101，第一管路101的第一端与蒸发器4的第一端和膨胀阀3的第二端之间的管路连通，第一管路101的第二端与冷凝器2的第二端和膨胀阀3的第一端之间的管路连通；第一管路101包括液泵5和储液罐6，储液罐6位于液泵5和冷凝器2之间；第二管路102，第二管路102的第一端与蒸发器4的第二端连通，第二管路102的第二端与冷凝器2的第一端连通，以在液泵管路处于工作模式时，通过第二管路102对压缩机1进行短路；其中，当压缩机管路处于工作模式时，通过控制储液罐6的入口与压缩机管路接通，以将压缩机管路中多余的冷媒储存在储液罐6内。

本发明的空调系统是压缩机和液泵的复合空调系统，其具有压缩机管路和液泵管路，压缩机管路包括沿冷媒的流动方向依次闭环连通的压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3以及蒸发器4，液泵管路包括主循环管路和旁通管路，主循环管路包括沿冷媒流动方向依次设置的液泵5、蒸发器4、冷凝器2以及储液罐6，旁通管路包括膨胀阀3，通过设置第一管路101将液泵管路分为主循环管路和旁通管路，通过设置第二管路102与压缩机并联将压缩机1排除在液泵管路外。当压缩机管路处于工作状态时，通过控制储液罐6的入口与压缩机管路接通，以将压缩机管路中多余的冷媒储存在储液罐6内，使空调系统的压缩机管路和液泵管路在切换时能够实现冷剂循环量差值的快速精准地收纳或者释放，有效地调节了空调系统的制冷剂循环量，防止了压缩机发生液击，提高了压缩机工作管路的工作可靠性和安全性，解决了现有技术中的复合空调系统因压缩机工作模式和液泵工作模式对制冷剂循环量的需求不同而使得空调系统出现多余的液态制冷剂的问题。

其中压缩机管路和液泵管路共用冷凝器2、膨胀阀3以及蒸发器4。

第一管路101还包括：第一电磁阀7，第一电磁阀7位于储液罐6和冷凝器2之间。

储液罐6的入口处设置有第一电磁阀7，当液泵管路处于工作状态时，第一电磁阀7一直打开；当压缩机管路处于工作状态需向储液罐6内储存制冷剂时，第一电磁阀7打开以回收制冷剂；当压缩机管路处于工作状态且没有多余的制冷剂时，第一电磁阀7关闭。

第一管路101还包括：第二电磁阀8，第二电磁阀8位于液泵5和蒸发器4之间。

液泵5出口处设置有第二电磁阀8，当液泵管路处于工作状态时，第二电磁阀8一直打开；当压缩机管路处于工作状态需向储液罐6内储存制冷剂时，第二电磁阀8关闭，以防止因压缩机管路中的制冷剂的压差推动液泵5旋转，从而导致制冷剂回到储液罐6中；当压缩机管路处于工作状态且缺少制冷剂时，第二电磁阀8和液泵打开以向压缩机管路的工作管路中提供制冷剂。

优选地，蒸发器4内部设置有用于检测蒸发器4内的蒸发温度Te的蒸发温度检测部件15；和/或压缩机1的入口处设置有用于检测压缩机1的吸气温度Ts的吸气温度检测部件13。

优选地，压缩机1的出口处设置有用于检测压缩机1的排气温度Td的排气温度检测部件14；和/或冷凝器2内部设置有用于检测冷凝器2内的冷凝温度Tc的冷凝温度检测部件16。

具体地，蒸发温度检测部件15设置在蒸发器4内的中部管路上；冷凝温度检测部件16设置在冷凝器2内的中部管路上。其中，图1中蒸发温度检测部件15和冷凝温度检测部件16的位置仅为示意性，具体位置以文字描述为准。

具体地，各个温度检测部件均为温度传感器。

可选地，储液罐6的顶部和底部之间设置有压差温度器11，压差温度器11与储液罐6的顶部和底部均连接，以用于检测储液罐6内的制冷剂的液位压差P和储液罐6内的制冷剂的温度Tg。

压差温度器11为复合型压差温度检测装置，其将压差检测部件和温度检测部件等集中在一个检测装置上，可以同时检测并显示储液罐6顶部和底部制冷剂的液位压差P和制冷剂的温度Tg。

可选地，储液罐6的顶部和底部分别设置有一个压力传感器，以用于检测储液罐6内的制冷剂的液位压差P；储液罐6的出口或入口处设置有温度传感器，以用于检测储液罐6内的制冷剂的温度Tg。

液泵管路还包括第一单向阀9，第一单向阀9设置在第二管路102上，第一单向阀9的进口与蒸发器4的出口连接，第一单向阀9的出口与冷凝器2的入口连接。这样，当空调系统中的液泵管路处于工作模式时，能够保证由蒸发器4出口流向冷凝器2入口处的冷媒不会从压缩机1的出口流入压缩机1内。

压缩机管路还包括第二单向阀10，第二单向阀10的进口与压缩机1的出口连接，第二单向阀10的出口与冷凝器2的入口连接。这样，当空调系统中的压缩机管路处于工作模式时，能够保证由压缩机出口流向冷凝器2入口的冷媒不会流向蒸发器4内。

优选地，膨胀阀3的两端均设置有过滤器12。这样，可以过滤流经膨胀阀3的制冷剂中的杂质。

当空调系统中的液泵管路处于工作模式时，第一电磁阀7和第二电磁阀8打开，液泵5打开，驱动制冷剂从储液罐6内抽出并经过主循环管路的蒸发器4、第一单向阀9和冷凝器2，再回到储液罐6完成循环。另外，膨胀阀3打开，液泵5抽出的部分制冷剂通过旁通管路直接回到储液罐6内，完成循环。

当空调系统中的压缩机管路处于工作模式时，第一电磁阀7和第二电磁阀8关闭，压缩机1排气经过第二单向阀10、冷凝器2、膨胀阀3和蒸发器4，再回到压缩机1完成制冷循环。

本发明还提供了一种空调系统的控制方法，空调系统的控制方法适用于上述的空调系统，空调系统的控制方法包括：当压缩机管路处于工作模式，且膨胀阀3的开口打开至预定开度时，检测蒸发器4的蒸发温度Te压缩机1的吸气温度Ts；当吸气温度Ts和蒸发温度Te之差小于第二预设温度T2时，检测压缩机1的排气温度Td和冷凝器2的冷凝温度Tc；当排气温度Td和冷凝温度Tc之差小于第三预设温度T3时，控制储液罐6的入口与压缩机管路之间接通，以使压缩机管路中多余的制冷剂进入储液罐6内；其中，T3＞T2。

当压缩机管路处于工作模式且运行至稳定状态，膨胀阀3的开度调节至预定开度时，此时液泵5、第一电磁阀7和第二电磁阀8均处于关闭状态，检测蒸发器4的蒸发温度Te和压缩机1的吸气温度Ts；当检测到吸气过热度(Ts-Te)＜第二预设温度T2时，若制冷剂的循环量过多，压缩机1的排气过热度就会偏小，检测压缩机1的排气温度Td和冷凝器2的冷凝温度Tc；当检测到排气过热度(Td-Tc)＜T3时，保持液泵5和第二电磁阀8的关闭状态不动作，控制储液罐6入口处的第一电磁阀7打开，以使储液罐6的入口与压缩机管路之间接通，压缩机管路中多余的制冷剂经过储液罐6上方时会在压力的作用下逐渐向下存储进储液罐6内。

其中，第三预设温度T3为出厂设置的最小排气过热度的值，第二预设温度T2为出厂设置的合适的吸气过热度的值。

具体地，蒸发温度Te是指在一定压力下，制冷剂在蒸发器4内由液态蒸发为气态时的温度，随着制冷剂在蒸发器4内流动造成的压力损失，蒸发温度Te并不是恒定的，取蒸发器4内中部管路处的温度为蒸发温度Te；冷凝温度Tc是指在一定压力下，制冷剂在冷凝器2内由气态凝结为液态时的饱和温度，随着制冷剂在冷凝器2内流动造成的压力损失，冷凝温度Tc并不是恒定的，取冷凝器2内中部管路处的温度为冷凝温度Tc。

具体地，当储液罐6的入口与压缩机管路之间接通时，空调系统的控制方法还包括：检测储液罐6内的液位压差P，当液位压差P上升了预设单位压差△P时，控制储液罐6的入口与压缩机管路之间断开；重复以检测压缩机1的排气温度Td和冷凝器2的冷凝温度Tc为起始的步骤，直到排气温度Td和冷凝温度Tc之差大于第四预设温度T4；其中，T4＞T3。

当检测到液位压差P上升了预设单位压差△P时，关闭储液罐6入口处的第一电磁阀7，以使储液罐6的入口与压缩机管路之间断开；重复以检测压缩机1的排气温度Td和冷凝器2的冷凝温度Tc为起始的步骤，直到排气过热度(Td-Tc)＞第四预设温度T4，则完成了对压缩机管路中过多制冷剂的回收，提升了压缩机管路的制冷效率，同时防止了压缩机管路长时间带液运行而造成液击的后果。

其中，第四预设温度T4为出厂设置的合适的排气过热度的值。

具体地，在检测蒸发器4的蒸发温度Te和压缩机1的吸气温度Ts时，当吸气温度Ts和蒸发温度Te之差大于第一预设温度T1时，控制储液罐6的出口与压缩机管路之间接通，以向压缩机管路中提供制冷剂，其中，T3＞T1＞T2。

当压缩机管路处于工作模式且运行至稳定状态，膨胀阀3的开度调节至预定开度时，此时，液泵5、第一电磁阀7和第二电磁阀8均为关闭状态，若此时制冷剂循环量过少，则压缩机1的吸气过热度会偏大，检测蒸发器4的蒸发温度Te和压缩机1的吸气温度Ts；当检测到吸气过热度(Ts-Te)＞T1时，控制第一电磁阀7保持关闭，第二电磁阀8和液泵5打开，以使储液罐6的入口与压缩机管路之间断开，储液罐6的出口与压缩机管路之间接通。

其中，第一预设温度T1为出厂设置的最大吸气过热度值。

具体地，在储液罐6的出口与压缩机管路之间接通之后，空调系统的控制方法还包括：检测储液罐6内制冷剂的液位压差P，当液位压差P下降了预设单位压差△P时，关闭液泵5，并控制储液罐6的出口与压缩机管路之间断开；重复以检测蒸发器4的蒸发温度Te和压缩机1的吸气温度Ts为起始的步骤，直到吸气温度Ts和蒸发温度Te之差小于第二预设温度T2。

当检测液位高度差P下降了预设单位压差△P时，则关闭第二电磁阀8和液泵5，以使储液罐6的出口与压缩机管路之间断开，停止向压缩机管路输送制冷剂；重复以检测蒸发器4的蒸发温度Te和压缩机1的吸气温度Ts为起始的步骤，直到吸气过热度(Ts-Te)＜T2时，则完成了向压缩机管路中灌注制冷剂的动作，提升了压缩机管路的制冷效率。

具体地，空调系统的控制方法还包括：当吸气温度Ts和蒸发温度Te之差小于第二预设温度T2，且排气温度Td和冷凝温度Tc之差大于第四预设温度T4时，检测储液罐6内制冷剂的液位压差P；当检测到液位压差P小于第一预设液位压差P1时，发出空调系统存在制冷剂泄漏的信号并发出相应的报警信号；其中，T4＞T3。

当压缩机管路处于工作状态，其中的各个参数处于正常的范围内时，则说明液泵5和储液罐6中的制冷剂量以及其外部压缩机管路中的制冷剂循环量应处于出厂设置状态，若检测到液位压差P＜第一预设液位压差P1，则可判断压缩机管路中存在制冷剂泄漏的问题，要将该信号反馈到控制器并显示相应的报警信号。

其中，第一预设液位压差P1为出厂设置的标准参考压力差，控制器同样会根据储液罐6内制冷剂的温度Tg的变化来选择不同的第一预设液位压差P1，以保证每个第一预设液位压差P1对应相同质量的制冷剂。

具体地，空调系统的控制方法还包括：检测储液罐6内制冷剂的温度Tg，根据所测得的储液罐6内制冷剂的温度Tg的变化来得出储液罐6内制冷剂的密度ρ，以根据储液罐6内制冷剂的密度ρ选择预设单位压差△P。

预设单位压差△P也为出厂设置的值，其代表储液罐6内制冷剂变化的单位压差量，出厂设置的预设单位压差△P有多个不同的值，以对应不同的储液罐6内制冷剂的密度ρ，控制器会根据储液罐6内制冷剂的温度Tg的变化来得出储液罐6内制冷剂的密度ρ，从而选择不同的预设单位压差△P值，以保证每个预设单位压差△P对应相同的质量的制冷剂，使每次储液罐6内制冷剂变化的质量相同。

饱和液态制冷剂的密度ρ随制冷剂的温度Tg的变化而变化，根据所测得的储液罐6内的制冷剂的温度Tg，可以得知此时的饱和液态制冷剂的密度ρ，再结合所测得检测储液罐6内的制冷剂的液位压差P，可通过公式△h＝P/(ρg)计算出储液罐6内制冷剂的液位高度△h；其中，g为重力加速度。

其中，压缩机的吸气口和排气口处的工质的实际温度比其实际压力所对应的饱和温度要高，压缩机1的吸气温度Ts大于制冷剂在蒸发器4中的蒸发温度Te，压缩机1的排气温度Td大于制冷剂在冷凝器2中的冷凝温度Tc。

吸气过热度＝压缩机1的吸气温度Ts-制冷剂在蒸发器4中的蒸发温度Te；排气过热度＝压缩机1的排气温度Td-制冷剂在冷凝器2中的冷凝温度Tc。

若制冷剂的循环量过多，压缩机1的排气过热度就会偏小；若制冷剂的循环量过少，压缩机1的吸气过热度就会偏大；保证一定的过热度是为了使压缩机1处于良好的工作状态。

本发明通过压缩机1的入口和出口处的吸气温度和排气温度，蒸发器4的蒸发温度以及冷凝器2的冷凝温度等参数来计算并判断压缩机管路中的制冷剂循环量是否处于合适值，从而判断液泵5和储液罐6是否需要回收或者灌注制冷剂。

另外，本发明通过储液罐6顶部和底部的压力差值以及储液罐6内制冷剂的温度来计算储液罐6内部的液位高度，使用液位高度作为制冷剂量主要参数，辅助液泵5和储液罐6对空调系统的制冷剂进行回收或者灌注，并运用空调系统的运行参数来判断制冷剂的收纳或者释放是否准确，以保证空调系统工作所需的最佳制冷剂循环量，从而实现空调系统的高效和可靠运行。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的空调系统是压缩机和液泵的复合空调系统，其具有压缩机管路和液泵管路，压缩机管路包括沿冷媒的流动方向依次闭环连通的压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3以及蒸发器4，液泵管路包括主循环管路和旁通管路，主循环管路包括沿冷媒流动方向依次设置的液泵5、蒸发器4、冷凝器2以及储液罐6，旁通管路包括膨胀阀3，通过设置第一管路101将液泵管路分为主循环管路和旁通管路，通过设置第二管路102与压缩机并联将压缩机1排除在液泵管路外。当空调系统由液泵管路切换到压缩机管路时，通过控制储液罐6的入口与压缩机管路接通，以将压缩机管路中多余的冷媒储存在储液罐6内，使空调系统的压缩机管路和液泵管路在切换时能够实现冷剂循环量差值的快速精准地收纳或者释放，有效地调节了空调系统的制冷剂循环量，防止了压缩机发生液击，提高了压缩机工作管路的工作可靠性和安全性，解决了现有技术中的复合空调系统因压缩机工作模式和液泵工作模式对制冷剂循环量的需求不同而使得空调系统出现多余的液态制冷剂的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。