多联制冷系统及其控制方法
多联制冷系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷系统领域，尤其涉及一种多联制冷系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]当前的多联制冷系统，尤其是应用于计算机房、数据中心等的多联制冷机组中，如风冷冷水机组、水冷冷水机组，均通过冷冻水或乙二醇等进行制冷量输送，此类制冷剂输送冷量存在以下突出的问题:其一，需要较多的制冷剂较多；其二，需求较高的制冷剂循环量，对应较高的制冷剂传送泵的功率；其三，换热效率低。而且当前的制冷系统中，室内机的体积较大、效率低、能效比低。随着国家节能减排政策的要求越来越高，提高效率和节约资源已经成为制冷系统发展的重要方向。
[0003]如在当前的多联制冷系统中，采用冷冻水在5度温差下每千克输送冷量为21千焦，10kW制冷量的机组，冷冻水的循环量需要达到17.2吨/小时；按照常规机组计算，输送泵的功率需要达到1kW以上。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种改进的多联制冷系统及其控制方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多联制冷系统，包括至少一个室内制冷单元、至少一个室外制冷单元、以及用于连接所述室内制冷单元和所述室外制冷单元的冷量输送单元；
[0006]所述冷量输送单元包括用于存储相变制冷剂的储液装置和与所述储液装置相连的输送泵；
[0007]所述室外制冷单元包括间壁式换热单元，所述间壁式换热单元包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道和第二换热管道；所述室内制冷单元、所述冷量输送单元及所述第一换热管道形成封闭循环；
[0008]所述室内制冷单元包括与所述输送泵出口相连的第一流量控制阀、与所述第一流量控制阀出口和所述第一换热管道入口相连的室内蒸发器、以及第一控制部，所述第一控制部分别与所述第一流量控制阀和所述输送泵相连，用于根据室内制冷需求控制所述第一流量控制阀和所述输送泵的启停，根据所述室内蒸发器的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀的开度，根据所述输送泵前后的压差值控制所述输送泵的容量输出；
[0009]所述室外制冷单元还包括与所述第二换热管道出口相连的压缩机、与所述压缩机出口相连的冷凝装置、与所述冷凝装置出口和所述第二换热管道入口相连的第二流量控制阀以及第二控制部，所述第二控制部分别与所述压缩机、所述第二流量控制阀和所述冷凝装置相连，用于根据室外制冷需求控制所述压缩机的启停或容量输出，根据所述冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置的容量输出，并根据所述第二换热管道的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀的开度。
[0010]优选地，所述至少一个室内制冷单元包括并联设置的至少两个室内制冷单元。
[0011]优选地，还包括与室内蒸发器配合的室内风机，所述第一控制部与所述室内风机相连，用于根据所述室内制冷需求控制所述室内风机的开度或容量输出。
[0012]优选地，所述室外制冷单元包括串联设置的至少两个室外制冷单元，所述至少两个室外制冷单元的第一换热管道相连；
[0013]或
[0014]所述室外制冷单元包括并联设置的至少两个室外制冷单元，所述至少两个室外制冷单元共用一所述间壁式换热单元和一所述第二流量控制阀，所述至少两个室外制冷单元的至少两个压缩机并联接入所述间壁式换热单元的第二换热管道出口，至少两个冷凝装置并联接入所述至少两个压缩机出口和所述第二流量控制阀入口 ；
[0015]或
[0016]所述室外制冷单元包括并联设置的至少两个室外制冷单元，所述至少两个室外制冷单元的第一换热管道出口分别所述储液装置相连。
[0017]优选地，所述冷凝装置包括连接在所述压缩机与所述第二流量控制阀之间的室外冷凝器与所述室外冷凝器配合的室外风机，所述第二控制部与所述室外风机相连，用于根据所述室外冷凝器出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述室外风机的容量输出；
[0018]或
[0019]所述冷凝装置包括连接在所述压缩机与所述第二流量控制阀之间的室外冷凝器和与所述室外冷凝器配合的冷却水输出装置，所述第二控制部控制所述冷却水输出装置的容量输出。
[0020]本发明还提供一种多联制冷系统的控制方法，包括第一控制部执行的如下步骤:
[0021]Sll:获取室内制冷需求、室内蒸发器的室内出口过热度、及输送泵前后的压差值；
[0022]S12:根据室内制冷需求控制第一流量控制阀和所述输送泵的启停；
[0023]S13:根据所述室内蒸发器的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀的开度；
[0024]S14:根据所述输送泵前后的压差值控制所述输送泵的容量输出；
[0025]还包括第二控制部执行的如下步骤:
[0026]S21:确定室外制冷需求、冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度、及第二换热管道的室外出口过热度；
[0027]S22:根据室外制冷需求控制所述压缩机的启停或容量输出；
[0028]S23:根据所述冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置的容量输出；
[0029]S24:根据所述第二换热管道的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀的开度。
[0030]优选地，所述步骤Sll包括:采集室内环境温度，并将所述室内环境温度与第一预设温度值进行比较，计算两者温度差值以确定所述室内制冷需求；采集室内蒸发器出口的第二出口温度和/或第二出口压力，计算以确定所述室内出口过热度；采集所述输送泵的泵入口压力和泵出口压力，计算获取所述输送泵前后的压差值。
[0031]优选地，所述步骤S12包括:将所述室内制冷需求与预设的第一制冷阈值比较，若所述室内制冷需求大于或等于所述第一制冷阈值，则控制所述第一流量控制阀和所述输送泵启动，若否，则控制所述第一流量控制阀和所述输送泵停止工作；
[0032]和/ 或
[0033]所述步骤S13包括:将所述室内出口过热度与预设的第一过热度阈值范围比较，若所述室内出口过热度小于所述第一过热度阈值范围，则减小所述第一流量控制阀的开度；若所述室内出口过热度大于所述第一过热度阈值范围，则增大所述第一流量控制阀的开度；若所述室内出口过热度在所述第一过热度阈值范围之内，则维持所述第一流量控制阀的开度；
[0034]和/ 或
[0035]所述步骤S14包括:将所述压差值与预设的压差阈值范围比较，若所述压差值小于所述压差阈值范围，则降低所述输送泵的容量输出；若所述压差值大于所述压差阈值范围，则增大所述输送泵的容量输出；若所述压差值在所述压差阈值范围之内，则维持所述输送泵的容量输出。
[0036]优选地，所述步骤S21包括:采集第一换热管道出口的第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度，并将所述第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度与第二预设温度值进行计算，以获取所述室外制冷需求；采集第二换热管道出口的第四出口温度和/或第四出口压力，计算以确定所述室外出口过热度
[0037]优选地，所述步骤S22包括:将所述室外制冷需求与预设的第二制冷阈值比较，若所述室外制冷需求大于所述第二制冷阈值，则控制所述启动所述压缩机并调整所述压缩机的容量输出，若否，则控制所述压缩机停止工作；
[0038]和/ 或
[0039]所述步骤S23包括:将所述第一出口温度通过计算转成对应的出口压力值，并将所述对应的出口压力值或所述第一出口压力与预设的压力阈值范围进行比较；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力大于所述压力阈值范围，则增大所述冷凝装置的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力小于所述压力阈值范围，则减小所述冷凝装置的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力在所述压力阈值范围之内，则维持所述冷凝装置的容量输出；
[0040]和/ 或
[0041]所述步骤S24包括:将所述室外出口过热度与预设的第二过热度阈值范围比较，若所述室外出口过热度小于所述第二过热度阈值范围，则减小所述第二流量控制阀的开度；若所述室外出口过热度大于所述第二过热度阈值范围，则增大所述第二流量控制阀的开度；若所述室外出口过热度在所述第二过热度阈值范围之内，则维持所述第二流量控制阀的开度。
[0042]本发明与现有技术相比具有如下优点:本发明所提供的多联制冷系统的冷量输送单元输送相变制冷剂作为冷量，其换热效率高，所需的制冷剂循环量较低，无需较高功率的输送泵；而且，本发明中采用间壁式换热单元，其换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小；此外，该多联制冷系统的室内制冷单元仅包括室内蒸发器及第一流量控制阀和第一控制部，其体积较小。
[0043]本发明所提供的多联制冷系统 的控制方法，第一控制部实时获取室内制冷需求、室内出口过热度和输送泵前后的压差值，并独立控制第一流量控制阀和输送泵；第二控制部实时获取室外制冷需求、冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度和室外出口过热度，并独立控制压缩机、冷凝装置和第二流量控制阀的开度，该多联制冷系统的控制方法简单而易于实现，且对多联制冷系统的相应部件独立控制，以避免多个部件关联控制导致能源浪费。
【附图说明】
[0044]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0045]图1是本发明实施例1中多联制冷系统的一结构示意图。
[0046]图2是本发明实施例1中多联制冷系统的另一结构示意图。
[0047]图3是本发明实施例1中多联制冷系统的另一结构示意图。
[0048]图4是本发明实施例1中多联制冷系统的另一结构示意图。
[0049]图5是本发明实施例2中多联制冷系统的控制方法的一流程图。
[0050]图6是图5中步骤S12的流程图。
[0051]图7是图5中步骤S13的流程图。
[0052]图8是图5中步骤S14的流程图。
[0053]图9是图5中步骤S22的流程图。
[0054]图10是图5中步骤S23的流程图。
[0055]图11是图5中步骤S24的流程图。
[0056]图中:10、室内制冷单元；11、第一流量控制阀；12、室内蒸发器；13、第一控制部；14、室内风机；15、第一截止阀；16、第二截止阀；20、室外制冷单元；21、间壁式换热单元；211、第一换热管道；212、第二换热管道；22、压缩机；23、冷凝装置；231、室外冷凝器；232、室外风机；233、冷却水输出装置；24、第二流量控制阀；25、第二控制部；30、冷量输送单元；31、储液装置；32、输送泵。
【具体实施方式】
[0057]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0058]实施例1
[0059]图1-图4示出本实施例中的多联制冷系统，该多联制冷系统包括至少一个室内制冷单元10、至少一个室外制冷单元20、以及用于连接室内制冷单元10和室外制冷单元20的冷量输送单元30。具体地，至少一个室内制冷单元10包括并联设置的至少两个室内制冷单元10。可以理解地，至少两个室内制冷单元10并联设置，使得室内制冷单元10之间互不影响；每一室内制冷单元10的个数依用户需求确定，室外制冷单元20的个数依室内制冷单元10所需的制冷需求确定。
[0060]如图1-图4所示，冷量输送单元30包括用于存储相变制冷剂的储液装置31和与储液装置31相连的输送泵32。该相变制冷剂可以是氟里昂等液态相变制冷剂，其在低温状态下蒸发过程中向室内吸收热量(即制冷量)。可以理解地，相变制冷剂利用液体蒸发吸热的原理，与风冷或水冷机组中采用冷却水进行冷量输送相比，其换热效率更高，且所需的制冷剂循环量较低，无需较高功率的输送泵32。实验证明，采用相变制冷剂输送冷量，每千克可输送冷量214千焦，10kff制冷量的机组，制冷剂的循环量仅需要达到1.687吨/小时，其输送泵32的功率仅需要1.lkW。
[0061]如图1-图3所示，室外制冷单元20包括间壁式换热单元21，间壁式换热单元21包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道211和第二换热管道212。可以理解地，该间壁式换热单元21可以是板式换热单元，板式换热单元作为液-液、液-汽进行热交换的重要设备，具有换热效率高，热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛和使用寿命长等特点。
[0062]如图1-图4所示，室内制冷单元10、冷量输送单元30及第一换热管道211形成封闭循环。具体地，室内制冷单元10包括与输送泵32出口相连的第一流量控制阀11、与第一流量控制阀11出口和第一换热管道211入口相连的室内蒸发器12以及第一控制部13。第一控制部13分别与第一流量控制阀11和输送泵32相连，用于根据室内制冷需求控制第一流量控制阀11和输送泵32的启停，根据室内蒸发器12的室内出口过热度控制第一流量控制阀11的开度，根据输送泵32前后的压差值控制输送泵32的容量输出。
[0063]可以理解地，存储于储液装置31中的液态的相变制冷剂在输送泵32作用下输送至室内蒸发器12，在室内蒸发器12作用下蒸发吸热转换成汽态的相变制冷剂，以给提供满足用户需求的冷量；汽态相变制冷剂流经间壁式换热单元21的第一换热管道211，通过第一换热管道211与第二换热管道212进行热量交换，使得汽态的相变制冷剂转换成液态的相变制冷剂并输送至储液装置31。
[0064]如图1-图4所示，室内制冷单元10还包括与室内蒸发器12配合的室内风机14，第一控制部13与室内风机14相连，用于根据室内制冷需求控制室内风机14的开度或容量输出。可以理解地，采用与室内蒸发器12配合的室内风机14，以提高室内蒸发器12的蒸发效率，进而提高室内制冷单元10的换热效率。
[0065]可以理解地，室内制冷单元10还包括设置在第一流量控制阀11入口的第一截止阀15和室内蒸发器12出口的第二截止阀16 (如图1-图4所示)，通过第一截止阀15和第二截止阀16的设置，便于独立控制任一室内制冷单元10接入多联制冷系统，更好的满足用户的使用需求。
[0066]室外制冷单元20还包括与第二换热管道212出口相连的压缩机22、与压缩机22出口相连的冷凝装置23、与冷凝装置23出口和第二换热管道212入口相连的第二流量控制阀24以及第二控制部25，第二控制部25分别与压缩机22、第二流量控制阀24和冷凝装置23相连，用于根据室外制冷需求控制压缩机22的启停或容量输出，根据冷凝装置23出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制冷凝装置23的容量输出，并根据第二换热管道212的室外出口过热度控制第二流量控制阀24的开度。
[0067]可以理解地，置于室外制冷单元20循环管道中的汽态冷媒在压缩机22和冷凝装置23的冷凝作用下放热并转换成液态冷媒，液态冷媒在间壁式换热单元21的第二换热管道212内吸热进行液态到汽态转换，并向压缩机22和冷凝装置23输出汽态冷媒。可以理解地，间壁式换热单元21的第一换热管道211和第二换热管道212内分别进行汽-液转换和液-汽转换，其换热效率高，热损失较小。
[0068]如图1-图4所示，第一控制部13与第二控制部25通讯相连，第二控制部25根据第一控制部13传输的室内制冷需求控制第二控制部25的启停，即第一控制部13实时检测室内制冷需求，以控制第一流量控制阀11和输送泵32的启停，若第一流量控制阀11和输送泵32启停，则相应控制第二控制部25启动，以检测室外制冷需求、冷凝装置23出口的第一出口压力和/或第一出口温度、和第二换热管道212的室外出口过热度，以控制分别压缩机22、冷凝装置23和第二流量控制阀24。
[0069]可以理解地，设置于室外的冷凝装置23可以采用风冷机组(如图1-图3所示)，其冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231与室外冷凝器231配合的室外风机232，第二控制部25与室外风机232相连，用于根据室外冷凝器231出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制室外风机232的容量输出。
[0070]可以理解地，置于室外的冷凝装置23还可以采用水冷机组(如图4所示)，其冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231和与室外冷凝器231配合的冷却水输出装置233，第二控制部25控制冷却水输出装置233的容量输出。
[0071]如图1所示，室外制冷单元20可以包括串联设置的至少两个室外制冷单元20，至少两个室外制冷单元20的第一换热管道211相连，以对流经至少两个第二换热管道212的相变制冷剂进行多级冷凝，以使其冷凝效率更佳，进而提高多联制冷系统的换热效率。
[0072]如图2所示，室外制冷单元20可以包括并联设置的至少两个室外制冷单元20，至少两个室外制冷单元20共用一间壁式换热单元21和一第二流量控制阀24，至少两个室外制冷单元20的至少两个压缩机22并联接入换热单元的第二换热管道212出口，至少两个冷凝装置23并联接入至少两个压缩机22出口和第二流量控制阀24入口。至少两个室外制冷单元20采用如图2所示的压缩机22和冷凝装置23分别并联设置的方式，可有效加快室外制冷单元20的冷凝效率，进而加快第二换热管道212内的蒸发效率，提高第二换热管道212与第一换热管道211的换热效率。
[0073]如图3所示，室外制冷单元20包括并联设置的至少两个室外制冷单元20，至少两个室外制冷单元20的第一换热管道211出口分别储液装置31相连。可以理解地，至少两个室外制冷单元20采用如图3所 示的连接方式，使得每一室外制冷单元20与至少两个室外制冷单元20进行换热而互不影响，保证每一室外制冷单元20与至少两个室内制冷单元10的换热效率。
[0074]实施例2
[0075]图5示出本实施例中的多联制冷系统的控制方法，该控制方法包括第一控制部13执行的如下步骤:
[0076]Sll:第一控制部13实时获取室内制冷需求CFrl、室内蒸发器12的室内出口过热度SHrl、及输送泵32前后的压差值ΔΡ。具体地，步骤Sll包括:室内制冷需求CFrl的获取通过采集室内环境温度Tl，并将室内环境温度Tl与第一预设温度值Tsetl进行比较，计算两者温度差值作为室内制冷需求CFrI。室内蒸发器12的室内出口过热度SHrl的确定通过采集室内蒸发器12出口的第二出口温度T2和/或第二出口压力Pl，根据过热度计算公式进行计算以确定室内蒸发器12的室内出口过热度SHrI。具体地，通过采集室内蒸发器12出口两点的第二出口温度T2、或两点的第二出口压力P1、或同时采集任一点的第二出口温度T2和第二出口压力Pl，均可计算得到室内蒸发器12的室内出口过热度SHrI。输送泵32前后的压差值Δ P的确定通过采集输送泵32的泵入口压力P2和泵出口压力P3，计算获取输送泵32前后的压差值ΔΡ。
[0077]S12:第一控制部13根据室内制冷需求CFrl控制第一流量控制阀11和输送泵32的启停。如图6所示，步骤S12包括如下步骤:第一控制部13将室内制冷需求CFrl与预设的第一制冷阈值CFsetl比较，若室内制冷需求CFrl大于或等于第一制冷阈值CFsetl，则控制第一流量控制阀11和输送泵32启动，若否，则控制第一流量控制阀11和输送泵32停止工作。即只有计算到的室内制冷需求CFrl大于第二制冷阈值CFsetl时，才需要控制室内制冷单元10制冷，进而控制第一流量控制阀11和输送泵32启动；室内制冷需求CFrl越大，表明其制冷输出要求越大，第一流量控制阀11的开度Xrl和输送泵32的容量输出需进行相应调整。
[0078]和/ 或
[0079]S13:第一控制部13根据室内蒸发器12的室内出口过热度SHrl控制第一流量控制阀11的开度Xr I。如图7所示，步骤S13包括如下步骤:第一控制部13将室内出口过热度SHrl与预设的第一过热度阈值范围SHsetl比较，若室内出口过热度SHrl小于第一过热度阈值范围SHsetl，则减小第一流量控制阀11的开度Xrl。若室内出口过热度SHrl大于第一过热度阈值范围SHsetl，则增大第一流量控制阀11的开度Xrl。若室内出口过热度SHrl在第一过热度阈值范围SHsetl之内，则维持第一流量控制阀11的开度Xrl。
[0080]和/ 或
[0081]S14:第一控制部13根据输送泵32前后的压差值Δ P控制输送泵32的容量输出。如图8所示，步骤S14包括:第一控制部13将压差值Δ P与预设的压差阈值范围Pset比较，若压差值ΔP小于压差阈值范围Pset，则降低输送泵32的容量输出。若压差值ΔΡ大于压差阈值范围Pset，则增大输送泵32的容量输出；若压差值Δ P在压差阈值范围Pset之内，则维持输送泵32的容量输出。
[0082]可以理解地，第一控制部13对输送泵32和第一流量控制阀11的相互控制互不影响，即两者之间无先后顺序，根据各自的控制条件独立控制。具体地，第一控制部13采用PID控制方法或P控制方法对输送泵32和第一流量控制阀11进行控制。
[0083]该多联制冷系统的控制方法还包括第二控制部25执行的如下步骤:
[0084]S21:确定室外制冷需求CFr2、冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3、及第二换热管道212的室外出口过热度SHr2。
[0085]所述步骤S21包括:室外制冷需求CFr2通过采集第一换热管道211出口的第三出口温度T4、第三出口压力P5、第一入口压力P6或第一入口温度T5，并将第三出口温度T4、第三出口压力P5、第一入口压力P6或第一入口温度T6与第二预设温度值Tset2进行计算，以获取室外制冷需求CFr2。采集冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3。第二换热管道212的室外出口过热度SHr2的确定通过采集第一换热管道211出口的第四出口温度T6和/或第四出口压力P7，根据过热度计算公式进行计算以确定第二换热管道212的室外出口过热度SHr2。具体地，通过采集第二换热管道212出口两点的第四出口温度T6、或两点的第四出口压力P6，或同时采集任一点的第四出口温度T6和第四出口压力P7，均可计算得到室外出口过热度SHr2。
[0086]S22:第二控制部25根据室外制冷需求CFr2控制压缩机22的启停或容量输出。如图9所示，步骤S22包括如下步骤:将室外制冷需求CFr2与预设的第二制冷阈值CFset2比较，若室外制冷需求CFr2大于第二制冷阈值CFset2，则控制启动压缩机22并调整压缩机22的容量输出，若否，则控制压缩机22停止工作。
[0087]和/ 或
[0088]S23:第二控制部25根据冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3控制冷凝装置23的容量输出。如图10所示，步骤S23包括如下步骤:第二控制部25将第一出口温度T3通过计算转成对应的出口压力值，并将对应的出口压力值或第一出口压力P4与预设的压力阈值范围Psetl进行比较。若对应的出口压力值或第一出口压力P4大于压力阈值范围，则增大冷凝装置23的容量输出。若对应的出口压力值或第一出口压力P4小于压力阈值范围Psetl，则减小冷凝装置23的容量输出。若对应的出口压力值或第一出口压力P4在压力阈值范围Psetl之内，则维持冷凝装置23的容量输出。
[0089]可以理解地，若冷凝装置23采用风冷机组，即冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231与室外冷凝器231配合的室外风机232，则第二控制部25可根据室外冷凝器231出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3控制室外风机232的容量输出，即控制室外风机232的转速。
[0090]若冷凝装置23采用水冷机组，冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231和与室外冷凝器231配合的冷却水输出装置233，则第二控制部25可根据室外冷凝器231出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3控制控制冷却水输出装置233的容量输出。
[0091]和/或
[0092]S24:根据第二换热管道212的室外出口过热度SHr2控制第二流量控制阀24的开度Xr2。如图11所示，步骤S24包括如下步骤:第二控制部25将室外出口过热度SHr2与预设的第二过热度阈值范围SHset2比较，若室外出口过热度SHr2小于第二过热度阈值范围SHset2，则减小第二流量控制阀24的开度Xr2。若室外出口过热度SHr2大于第二过热度阈值范围SHset2，则增大第二流量控制阀24的开度Xr2。若室外出口过热度SHr2在第二过热度阈值范围SHset2之内，则维持第二流量控制阀24的开度Xr2。
[0093]可以理解地，第二控制部25对第二流量控制阀24、冷凝装置23和压缩机22的控制互不影响，即两者之间无先后顺序，根据各自的控制条件独立控制。具体地，第二控制部25采用PID控制方法或P控制方法对第二流量控制阀24、冷凝装置23和压缩机22进行控制。
[0094]本发明所提供的多联制冷系统的控制方法，第一控制部13实时获取室内制冷需求CFrl、室内出口过热度SHrl和输送泵32前后的压差值Δ P，并独立控制第一流量控制阀11和输送泵32 ;第二控制部25实时获取室外制冷需求CFr2、冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3和室外出口过热度SHr2，并独立控制压缩机22、冷凝装置23和第二流量控制阀24的开度，该多联制冷系统的控制方法简单而易于实现，且对多联制冷系统的相应部件独立控制，以避免多个部件关联控制导致能源浪费。
[0095]本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
【主权项】
1.一种多联制冷系统，其特征在于，包括至少一个室内制冷单元(10)、至少一个室外制冷单元(20)、以及用于连接所述室内制冷单元(10)和所述室外制冷单元(20)的冷量输送单元(30)； 所述冷量输送单元(30)包括用于存储相变制冷剂的储液装置(31)和与所述储液装置(31)相连的输送泵(32)； 所述室外制冷单元(20)包括间壁式换热单元(21)，所述间壁式换热 单元(21)包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道(211)和第二换热管道(212);所述室内制冷单元(10)、所述冷量输送单元(30)及所述第一换热管道(211)形成封闭循环； 所述室内制冷单元(10)包括与所述输送泵(32)出口相连的第一流量控制阀(11)、与所述第一流量控制阀(11)出口和所述第一换热管道(211)入口相连的室内蒸发器(12)、以及第一控制部(13)，所述第一控制部(13)分别与所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)相连，用于根据室内制冷需求控制所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)的启停，根据所述室内蒸发器(12)的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀(11)的开度，根据所述输送泵(32)前后的压差值控制所述输送泵(32)的容量输出； 所述室外制冷单元(20)还包括与所述第二换热管道(212)出口相连的压缩机(22)、与所述压缩机(22)出口相连的冷凝装置(23)、与所述冷凝装置(23)出口和所述第二换热管道(212)入口相连的第二流量控制阀(24)以及第二控制部(25)，所述第二控制部(25)分别与所述压缩机(22)、所述第二流量控制阀(24)和所述冷凝装置(23)相连，用于根据室外制冷需求控制所述压缩机(22)的启停或容量输出，根据所述冷凝装置(23)出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置(23)的容量输出，并根据所述第二换热管道(212)的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀(24)的开度。2.根据权利要求1所述的多联制冷系统，其特征在于，所述至少一个室内制冷单元(10)包括并联设置的至少两个室内制冷单元(10)。3.根据权利要求2所述的多联制冷系统，其特征在于，还包括与室内蒸发器(12)配合的室内风机(14)，所述第一控制部(13)与所述室内风机(14)相连，用于根据所述室内制冷需求控制所述室内风机(14)的开度或容量输出。4.根据权利要求1-3任一项所述的多联制冷系统，其特征在于，所述室外制冷单元(20)包括串联设置的至少两个室外制冷单元(20)，所述至少两个室外制冷单元(20)的第一换热管道(211)相连； 或 所述室外制冷单元(20)包括并联设置的至少两个室外制冷单元(20)，所述至少两个室外制冷单元(20)共用一所述间壁式换热单元(21)和一所述第二流量控制阀(24)，所述至少两个室外制冷单元(20)的至少两个压缩机(22)并联接入所述间壁式换热单元(21)的第二换热管道(212)出口，至少两个冷凝装置(23)并联接入所述至少两个压缩机(22)出口和所述第二流量控制阀(24)入口 ； 或 所述室外制冷单元(20)包括并联设置的至少两个室外制冷单元(20)，所述至少两个室外制冷单元(20)的第一换热管道(211)出口分别所述储液装置(31)相连。5.根据权利要求4所述的多联制冷系统，其特征在于，所述冷凝装置(23)包括连接在所述压缩机(22)与所述第二流量控制阀(24)之间的室外冷凝器(231)与所述室外冷凝器(231)配合的室外风机(232)，所述第二控制部(25)与所述室外风机(232)相连，用于根据所述室外冷凝器(231)出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述室外风机(232)的容量输出； 或 所述冷凝装置(23)包括连接在所述压缩机(22)与所述第二流量控制阀(24)之间的室外冷凝器(231)和与所述室外冷凝器(231)配合的冷却水输出装置(233)，所述第二控制部(25)控制所述冷却水输出装置(233)的容量输出。6.—种多联制冷系统的控制方法，其特征在于，包括第一控制部(13)执行的如下步骤: Sll:获取室内制冷需求、室内蒸发器(12)的室内出口过热度、及输送泵(32)前后的压差值; S12:根据室内制冷需求控制第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)的启停； S13:根据所述室内蒸发器(12)的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀(11)的开度； S14:根据所述输送泵(32)前后的压差值控制所述输送泵(32)的容量输出； 还包括第二控制部(25)执行的如下步骤: S21:确定室外制冷需求、冷凝装置(23)出口的第一出口压力和/或第一出口温度、及第二换热管道(212)的室外出口过热度； S22:根据室外制冷需求控制所述压缩机(22)的启停或容量输出； S23:根据所述冷凝装置(23)出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置(23)的容量输出； S24:根据所述第二换热管道(212)的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀(24)的开度。7.根据权利要求6所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于，所述步骤Sll包括:采集室内环境温度，并将所述室内环境温度与第一预设温度值进行比较，计算两者温度差值以确定所述室内制冷需求；采集室内蒸发器(12)出口的第二出口温度和/或第二出口压力，计算以确定所述室内出口过热度；采集所述输送泵(32)的泵入口压力和泵出口压力，计算获取所述输送泵(32)前后的压差值。8.根据权利要求7所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于， 所述步骤S12包括:将所述室内制冷需求与预设的第一制冷阈值比较，若所述室内制冷需求大于或等于所述第一制冷阈值，则控制所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)启动，若否，则控制所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)停止工作； 和/或 所述步骤S13包括:将所述室内出口过热度与预设的第一过热度阈值范围比较，若所述室内出口过热度小于所述第一过热度阈值范围，则减小所述第一流量控制阀(11)的开度；若所述室内出口过热度大于所述第一过热度阈值范围，则增大所述第一流量控制阀(11)的开度；若所述室内出口过热度在所述第一过热度阈值范围之内，则维持所述第一流量控制阀(11)的开度； 和/或 所述步骤S14包括:将所述压差值与预设的压差阈值范围比较，若所述压差值小于所述压差阈值范围，则降低所述输送泵(32)的容量输出；若所述压差值大于所述压差阈值范围，则增大所述输送泵(32)的容量输出；若所述压差值在所述压差阈值范围之内，则维持所述输送泵(32)的容量输出。9.根据权利要求6-8任一项所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于， 所述步骤S21包括:采集第一换热管道(211)出口的第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度，并将所述第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度与第二预设温度值进行计算，以获取所述室外制冷需求；采集第二换热管道(212)出口的第四出口温度和/或第四出口压力，计算以确定所述室外出口过热度。10.根据权利要求9所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于， 所述步骤S22包括:将所述室外制冷需求与预设的第二制冷阈值比较，若所述室外制冷需求大于所述第二制冷阈值，则控制所述启动所述压缩机(22)并调整所述压缩机(22)的容量输出，若否，则控制所述压缩机(22)停止工作； 和/或 所述步骤S23包括:将所述第一出口温度通过计算转成对应的出口压力值，并将所述对应的出口压力值或所述第一出口压力与预设的压力阈值范围进行比较；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力大于所述压力阈值范围，则增大所述冷凝装置(23)的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力小于所述压力阈值范围，则减小所述冷凝装置(23)的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力在所述压力阈值范围之内，则维持所述冷凝装置(23)的容量输出； 和/或 所述步骤S24包括:将所述室外出口过热度与预设的第二过热度阈值范围比较，若所述室外出口过热度小于所述第二过热度阈值范围，则减小所述第二流量控制阀(24)的开度；若所述室外出口过热度大于所述第二过热度阈值范围，则增大所述第二流量控制阀(24)的开度；若所述室外出口过热度在所述第二过热度阈值范围之内，则维持所述第二流量控制阀(24)的开度。
【专利摘要】本发明公开了多联制冷系统及其控制方法，该多联制冷系统包括至少一个室内制冷单元、至少一个室外制冷单元、以及用于连接室内制冷单元和室外制冷单元的冷量输送单元；冷量输送单元包括用于存储相变制冷剂的储液装置和与储液装置相连的输送泵；室外制冷单元包括间壁式换热单元，间壁式换热单元包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道和第二换热管道；室外制冷单元还包括压缩机、冷凝装置、第二流量控制阀和第二控制部，室内制冷单元包括第一流量控制阀、室内蒸发器以及第一控制部；室内制冷单元、冷量输送单元及第一换热管道形成封闭循环。本发明所提供系统和方法换热效率高、结构简单、且其系统控制过程方便简单，可有效避免能源浪费。
【IPC分类】F24F5/00, F24F11/02
【公开号】CN104896630
【申请号】CN201510104871
【发明人】黄志超, 黄桂良, 胡荣国
【申请人】深圳市艾特网能有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月10日
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷系统领域，尤其涉及一种多联制冷系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]当前的多联制冷系统，尤其是应用于计算机房、数据中心等的多联制冷机组中，如风冷冷水机组、水冷冷水机组，均通过冷冻水或乙二醇等进行制冷量输送，此类制冷剂输送冷量存在以下突出的问题:其一，需要较多的制冷剂较多；其二，需求较高的制冷剂循环量，对应较高的制冷剂传送泵的功率；其三，换热效率低。而且当前的制冷系统中，室内机的体积较大、效率低、能效比低。随着国家节能减排政策的要求越来越高，提高效率和节约资源已经成为制冷系统发展的重要方向。
[0003]如在当前的多联制冷系统中，采用冷冻水在5度温差下每千克输送冷量为21千焦，10kW制冷量的机组，冷冻水的循环量需要达到17.2吨/小时；按照常规机组计算，输送泵的功率需要达到1kW以上。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种改进的多联制冷系统及其控制方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多联制冷系统，包括至少一个室内制冷单元、至少一个室外制冷单元、以及用于连接所述室内制冷单元和所述室外制冷单元的冷量输送单元；
[0006]所述冷量输送单元包括用于存储相变制冷剂的储液装置和与所述储液装置相连的输送泵；
[0007]所述室外制冷单元包括间壁式换热单元，所述间壁式换热单元包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道和第二换热管道；所述室内制冷单元、所述冷量输送单元及所述第一换热管道形成封闭循环；
[0008]所述室内制冷单元包括与所述输送泵出口相连的第一流量控制阀、与所述第一流量控制阀出口和所述第一换热管道入口相连的室内蒸发器、以及第一控制部，所述第一控制部分别与所述第一流量控制阀和所述输送泵相连，用于根据室内制冷需求控制所述第一流量控制阀和所述输送泵的启停，根据所述室内蒸发器的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀的开度，根据所述输送泵前后的压差值控制所述输送泵的容量输出；
[0009]所述室外制冷单元还包括与所述第二换热管道出口相连的压缩机、与所述压缩机出口相连的冷凝装置、与所述冷凝装置出口和所述第二换热管道入口相连的第二流量控制阀以及第二控制部，所述第二控制部分别与所述压缩机、所述第二流量控制阀和所述冷凝装置相连，用于根据室外制冷需求控制所述压缩机的启停或容量输出，根据所述冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置的容量输出，并根据所述第二换热管道的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀的开度。
[0010]优选地，所述至少一个室内制冷单元包括并联设置的至少两个室内制冷单元。
[0011]优选地，还包括与室内蒸发器配合的室内风机，所述第一控制部与所述室内风机相连，用于根据所述室内制冷需求控制所述室内风机的开度或容量输出。
[0012]优选地，所述室外制冷单元包括串联设置的至少两个室外制冷单元，所述至少两个室外制冷单元的第一换热管道相连；
[0013]或
[0014]所述室外制冷单元包括并联设置的至少两个室外制冷单元，所述至少两个室外制冷单元共用一所述间壁式换热单元和一所述第二流量控制阀，所述至少两个室外制冷单元的至少两个压缩机并联接入所述间壁式换热单元的第二换热管道出口，至少两个冷凝装置并联接入所述至少两个压缩机出口和所述第二流量控制阀入口 ；
[0015]或
[0016]所述室外制冷单元包括并联设置的至少两个室外制冷单元，所述至少两个室外制冷单元的第一换热管道出口分别所述储液装置相连。
[0017]优选地，所述冷凝装置包括连接在所述压缩机与所述第二流量控制阀之间的室外冷凝器与所述室外冷凝器配合的室外风机，所述第二控制部与所述室外风机相连，用于根据所述室外冷凝器出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述室外风机的容量输出；
[0018]或
[0019]所述冷凝装置包括连接在所述压缩机与所述第二流量控制阀之间的室外冷凝器和与所述室外冷凝器配合的冷却水输出装置，所述第二控制部控制所述冷却水输出装置的容量输出。
[0020]本发明还提供一种多联制冷系统的控制方法，包括第一控制部执行的如下步骤:
[0021]Sll:获取室内制冷需求、室内蒸发器的室内出口过热度、及输送泵前后的压差值；
[0022]S12:根据室内制冷需求控制第一流量控制阀和所述输送泵的启停；
[0023]S13:根据所述室内蒸发器的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀的开度；
[0024]S14:根据所述输送泵前后的压差值控制所述输送泵的容量输出；
[0025]还包括第二控制部执行的如下步骤:
[0026]S21:确定室外制冷需求、冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度、及第二换热管道的室外出口过热度；
[0027]S22:根据室外制冷需求控制所述压缩机的启停或容量输出；
[0028]S23:根据所述冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置的容量输出；
[0029]S24:根据所述第二换热管道的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀的开度。
[0030]优选地，所述步骤Sll包括:采集室内环境温度，并将所述室内环境温度与第一预设温度值进行比较，计算两者温度差值以确定所述室内制冷需求；采集室内蒸发器出口的第二出口温度和/或第二出口压力，计算以确定所述室内出口过热度；采集所述输送泵的泵入口压力和泵出口压力，计算获取所述输送泵前后的压差值。
[0031]优选地，所述步骤S12包括:将所述室内制冷需求与预设的第一制冷阈值比较，若所述室内制冷需求大于或等于所述第一制冷阈值，则控制所述第一流量控制阀和所述输送泵启动，若否，则控制所述第一流量控制阀和所述输送泵停止工作；
[0032]和/ 或
[0033]所述步骤S13包括:将所述室内出口过热度与预设的第一过热度阈值范围比较，若所述室内出口过热度小于所述第一过热度阈值范围，则减小所述第一流量控制阀的开度；若所述室内出口过热度大于所述第一过热度阈值范围，则增大所述第一流量控制阀的开度；若所述室内出口过热度在所述第一过热度阈值范围之内，则维持所述第一流量控制阀的开度；
[0034]和/ 或
[0035]所述步骤S14包括:将所述压差值与预设的压差阈值范围比较，若所述压差值小于所述压差阈值范围，则降低所述输送泵的容量输出；若所述压差值大于所述压差阈值范围，则增大所述输送泵的容量输出；若所述压差值在所述压差阈值范围之内，则维持所述输送泵的容量输出。
[0036]优选地，所述步骤S21包括:采集第一换热管道出口的第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度，并将所述第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度与第二预设温度值进行计算，以获取所述室外制冷需求；采集第二换热管道出口的第四出口温度和/或第四出口压力，计算以确定所述室外出口过热度
[0037]优选地，所述步骤S22包括:将所述室外制冷需求与预设的第二制冷阈值比较，若所述室外制冷需求大于所述第二制冷阈值，则控制所述启动所述压缩机并调整所述压缩机的容量输出，若否，则控制所述压缩机停止工作；
[0038]和/ 或
[0039]所述步骤S23包括:将所述第一出口温度通过计算转成对应的出口压力值，并将所述对应的出口压力值或所述第一出口压力与预设的压力阈值范围进行比较；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力大于所述压力阈值范围，则增大所述冷凝装置的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力小于所述压力阈值范围，则减小所述冷凝装置的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力在所述压力阈值范围之内，则维持所述冷凝装置的容量输出；
[0040]和/ 或
[0041]所述步骤S24包括:将所述室外出口过热度与预设的第二过热度阈值范围比较，若所述室外出口过热度小于所述第二过热度阈值范围，则减小所述第二流量控制阀的开度；若所述室外出口过热度大于所述第二过热度阈值范围，则增大所述第二流量控制阀的开度；若所述室外出口过热度在所述第二过热度阈值范围之内，则维持所述第二流量控制阀的开度。
[0042]本发明与现有技术相比具有如下优点:本发明所提供的多联制冷系统的冷量输送单元输送相变制冷剂作为冷量，其换热效率高，所需的制冷剂循环量较低，无需较高功率的输送泵；而且，本发明中采用间壁式换热单元，其换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小；此外，该多联制冷系统的室内制冷单元仅包括室内蒸发器及第一流量控制阀和第一控制部，其体积较小。
[0043]本发明所提供的多联制冷系统 的控制方法，第一控制部实时获取室内制冷需求、室内出口过热度和输送泵前后的压差值，并独立控制第一流量控制阀和输送泵；第二控制部实时获取室外制冷需求、冷凝装置出口的第一出口压力和/或第一出口温度和室外出口过热度，并独立控制压缩机、冷凝装置和第二流量控制阀的开度，该多联制冷系统的控制方法简单而易于实现，且对多联制冷系统的相应部件独立控制，以避免多个部件关联控制导致能源浪费。
【附图说明】
[0044]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0045]图1是本发明实施例1中多联制冷系统的一结构示意图。
[0046]图2是本发明实施例1中多联制冷系统的另一结构示意图。
[0047]图3是本发明实施例1中多联制冷系统的另一结构示意图。
[0048]图4是本发明实施例1中多联制冷系统的另一结构示意图。
[0049]图5是本发明实施例2中多联制冷系统的控制方法的一流程图。
[0050]图6是图5中步骤S12的流程图。
[0051]图7是图5中步骤S13的流程图。
[0052]图8是图5中步骤S14的流程图。
[0053]图9是图5中步骤S22的流程图。
[0054]图10是图5中步骤S23的流程图。
[0055]图11是图5中步骤S24的流程图。
[0056]图中:10、室内制冷单元；11、第一流量控制阀；12、室内蒸发器；13、第一控制部；14、室内风机；15、第一截止阀；16、第二截止阀；20、室外制冷单元；21、间壁式换热单元；211、第一换热管道；212、第二换热管道；22、压缩机；23、冷凝装置；231、室外冷凝器；232、室外风机；233、冷却水输出装置；24、第二流量控制阀；25、第二控制部；30、冷量输送单元；31、储液装置；32、输送泵。
【具体实施方式】
[0057]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0058]实施例1
[0059]图1-图4示出本实施例中的多联制冷系统，该多联制冷系统包括至少一个室内制冷单元10、至少一个室外制冷单元20、以及用于连接室内制冷单元10和室外制冷单元20的冷量输送单元30。具体地，至少一个室内制冷单元10包括并联设置的至少两个室内制冷单元10。可以理解地，至少两个室内制冷单元10并联设置，使得室内制冷单元10之间互不影响；每一室内制冷单元10的个数依用户需求确定，室外制冷单元20的个数依室内制冷单元10所需的制冷需求确定。
[0060]如图1-图4所示，冷量输送单元30包括用于存储相变制冷剂的储液装置31和与储液装置31相连的输送泵32。该相变制冷剂可以是氟里昂等液态相变制冷剂，其在低温状态下蒸发过程中向室内吸收热量(即制冷量)。可以理解地，相变制冷剂利用液体蒸发吸热的原理，与风冷或水冷机组中采用冷却水进行冷量输送相比，其换热效率更高，且所需的制冷剂循环量较低，无需较高功率的输送泵32。实验证明，采用相变制冷剂输送冷量，每千克可输送冷量214千焦，10kff制冷量的机组，制冷剂的循环量仅需要达到1.687吨/小时，其输送泵32的功率仅需要1.lkW。
[0061]如图1-图3所示，室外制冷单元20包括间壁式换热单元21，间壁式换热单元21包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道211和第二换热管道212。可以理解地，该间壁式换热单元21可以是板式换热单元，板式换热单元作为液-液、液-汽进行热交换的重要设备，具有换热效率高，热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛和使用寿命长等特点。
[0062]如图1-图4所示，室内制冷单元10、冷量输送单元30及第一换热管道211形成封闭循环。具体地，室内制冷单元10包括与输送泵32出口相连的第一流量控制阀11、与第一流量控制阀11出口和第一换热管道211入口相连的室内蒸发器12以及第一控制部13。第一控制部13分别与第一流量控制阀11和输送泵32相连，用于根据室内制冷需求控制第一流量控制阀11和输送泵32的启停，根据室内蒸发器12的室内出口过热度控制第一流量控制阀11的开度，根据输送泵32前后的压差值控制输送泵32的容量输出。
[0063]可以理解地，存储于储液装置31中的液态的相变制冷剂在输送泵32作用下输送至室内蒸发器12，在室内蒸发器12作用下蒸发吸热转换成汽态的相变制冷剂，以给提供满足用户需求的冷量；汽态相变制冷剂流经间壁式换热单元21的第一换热管道211，通过第一换热管道211与第二换热管道212进行热量交换，使得汽态的相变制冷剂转换成液态的相变制冷剂并输送至储液装置31。
[0064]如图1-图4所示，室内制冷单元10还包括与室内蒸发器12配合的室内风机14，第一控制部13与室内风机14相连，用于根据室内制冷需求控制室内风机14的开度或容量输出。可以理解地，采用与室内蒸发器12配合的室内风机14，以提高室内蒸发器12的蒸发效率，进而提高室内制冷单元10的换热效率。
[0065]可以理解地，室内制冷单元10还包括设置在第一流量控制阀11入口的第一截止阀15和室内蒸发器12出口的第二截止阀16 (如图1-图4所示)，通过第一截止阀15和第二截止阀16的设置，便于独立控制任一室内制冷单元10接入多联制冷系统，更好的满足用户的使用需求。
[0066]室外制冷单元20还包括与第二换热管道212出口相连的压缩机22、与压缩机22出口相连的冷凝装置23、与冷凝装置23出口和第二换热管道212入口相连的第二流量控制阀24以及第二控制部25，第二控制部25分别与压缩机22、第二流量控制阀24和冷凝装置23相连，用于根据室外制冷需求控制压缩机22的启停或容量输出，根据冷凝装置23出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制冷凝装置23的容量输出，并根据第二换热管道212的室外出口过热度控制第二流量控制阀24的开度。
[0067]可以理解地，置于室外制冷单元20循环管道中的汽态冷媒在压缩机22和冷凝装置23的冷凝作用下放热并转换成液态冷媒，液态冷媒在间壁式换热单元21的第二换热管道212内吸热进行液态到汽态转换，并向压缩机22和冷凝装置23输出汽态冷媒。可以理解地，间壁式换热单元21的第一换热管道211和第二换热管道212内分别进行汽-液转换和液-汽转换，其换热效率高，热损失较小。
[0068]如图1-图4所示，第一控制部13与第二控制部25通讯相连，第二控制部25根据第一控制部13传输的室内制冷需求控制第二控制部25的启停，即第一控制部13实时检测室内制冷需求，以控制第一流量控制阀11和输送泵32的启停，若第一流量控制阀11和输送泵32启停，则相应控制第二控制部25启动，以检测室外制冷需求、冷凝装置23出口的第一出口压力和/或第一出口温度、和第二换热管道212的室外出口过热度，以控制分别压缩机22、冷凝装置23和第二流量控制阀24。
[0069]可以理解地，设置于室外的冷凝装置23可以采用风冷机组(如图1-图3所示)，其冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231与室外冷凝器231配合的室外风机232，第二控制部25与室外风机232相连，用于根据室外冷凝器231出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制室外风机232的容量输出。
[0070]可以理解地，置于室外的冷凝装置23还可以采用水冷机组(如图4所示)，其冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231和与室外冷凝器231配合的冷却水输出装置233，第二控制部25控制冷却水输出装置233的容量输出。
[0071]如图1所示，室外制冷单元20可以包括串联设置的至少两个室外制冷单元20，至少两个室外制冷单元20的第一换热管道211相连，以对流经至少两个第二换热管道212的相变制冷剂进行多级冷凝，以使其冷凝效率更佳，进而提高多联制冷系统的换热效率。
[0072]如图2所示，室外制冷单元20可以包括并联设置的至少两个室外制冷单元20，至少两个室外制冷单元20共用一间壁式换热单元21和一第二流量控制阀24，至少两个室外制冷单元20的至少两个压缩机22并联接入换热单元的第二换热管道212出口，至少两个冷凝装置23并联接入至少两个压缩机22出口和第二流量控制阀24入口。至少两个室外制冷单元20采用如图2所示的压缩机22和冷凝装置23分别并联设置的方式，可有效加快室外制冷单元20的冷凝效率，进而加快第二换热管道212内的蒸发效率，提高第二换热管道212与第一换热管道211的换热效率。
[0073]如图3所示，室外制冷单元20包括并联设置的至少两个室外制冷单元20，至少两个室外制冷单元20的第一换热管道211出口分别储液装置31相连。可以理解地，至少两个室外制冷单元20采用如图3所 示的连接方式，使得每一室外制冷单元20与至少两个室外制冷单元20进行换热而互不影响，保证每一室外制冷单元20与至少两个室内制冷单元10的换热效率。
[0074]实施例2
[0075]图5示出本实施例中的多联制冷系统的控制方法，该控制方法包括第一控制部13执行的如下步骤:
[0076]Sll:第一控制部13实时获取室内制冷需求CFrl、室内蒸发器12的室内出口过热度SHrl、及输送泵32前后的压差值ΔΡ。具体地，步骤Sll包括:室内制冷需求CFrl的获取通过采集室内环境温度Tl，并将室内环境温度Tl与第一预设温度值Tsetl进行比较，计算两者温度差值作为室内制冷需求CFrI。室内蒸发器12的室内出口过热度SHrl的确定通过采集室内蒸发器12出口的第二出口温度T2和/或第二出口压力Pl，根据过热度计算公式进行计算以确定室内蒸发器12的室内出口过热度SHrI。具体地，通过采集室内蒸发器12出口两点的第二出口温度T2、或两点的第二出口压力P1、或同时采集任一点的第二出口温度T2和第二出口压力Pl，均可计算得到室内蒸发器12的室内出口过热度SHrI。输送泵32前后的压差值Δ P的确定通过采集输送泵32的泵入口压力P2和泵出口压力P3，计算获取输送泵32前后的压差值ΔΡ。
[0077]S12:第一控制部13根据室内制冷需求CFrl控制第一流量控制阀11和输送泵32的启停。如图6所示，步骤S12包括如下步骤:第一控制部13将室内制冷需求CFrl与预设的第一制冷阈值CFsetl比较，若室内制冷需求CFrl大于或等于第一制冷阈值CFsetl，则控制第一流量控制阀11和输送泵32启动，若否，则控制第一流量控制阀11和输送泵32停止工作。即只有计算到的室内制冷需求CFrl大于第二制冷阈值CFsetl时，才需要控制室内制冷单元10制冷，进而控制第一流量控制阀11和输送泵32启动；室内制冷需求CFrl越大，表明其制冷输出要求越大，第一流量控制阀11的开度Xrl和输送泵32的容量输出需进行相应调整。
[0078]和/ 或
[0079]S13:第一控制部13根据室内蒸发器12的室内出口过热度SHrl控制第一流量控制阀11的开度Xr I。如图7所示，步骤S13包括如下步骤:第一控制部13将室内出口过热度SHrl与预设的第一过热度阈值范围SHsetl比较，若室内出口过热度SHrl小于第一过热度阈值范围SHsetl，则减小第一流量控制阀11的开度Xrl。若室内出口过热度SHrl大于第一过热度阈值范围SHsetl，则增大第一流量控制阀11的开度Xrl。若室内出口过热度SHrl在第一过热度阈值范围SHsetl之内，则维持第一流量控制阀11的开度Xrl。
[0080]和/ 或
[0081]S14:第一控制部13根据输送泵32前后的压差值Δ P控制输送泵32的容量输出。如图8所示，步骤S14包括:第一控制部13将压差值Δ P与预设的压差阈值范围Pset比较，若压差值ΔP小于压差阈值范围Pset，则降低输送泵32的容量输出。若压差值ΔΡ大于压差阈值范围Pset，则增大输送泵32的容量输出；若压差值Δ P在压差阈值范围Pset之内，则维持输送泵32的容量输出。
[0082]可以理解地，第一控制部13对输送泵32和第一流量控制阀11的相互控制互不影响，即两者之间无先后顺序，根据各自的控制条件独立控制。具体地，第一控制部13采用PID控制方法或P控制方法对输送泵32和第一流量控制阀11进行控制。
[0083]该多联制冷系统的控制方法还包括第二控制部25执行的如下步骤:
[0084]S21:确定室外制冷需求CFr2、冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3、及第二换热管道212的室外出口过热度SHr2。
[0085]所述步骤S21包括:室外制冷需求CFr2通过采集第一换热管道211出口的第三出口温度T4、第三出口压力P5、第一入口压力P6或第一入口温度T5，并将第三出口温度T4、第三出口压力P5、第一入口压力P6或第一入口温度T6与第二预设温度值Tset2进行计算，以获取室外制冷需求CFr2。采集冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3。第二换热管道212的室外出口过热度SHr2的确定通过采集第一换热管道211出口的第四出口温度T6和/或第四出口压力P7，根据过热度计算公式进行计算以确定第二换热管道212的室外出口过热度SHr2。具体地，通过采集第二换热管道212出口两点的第四出口温度T6、或两点的第四出口压力P6，或同时采集任一点的第四出口温度T6和第四出口压力P7，均可计算得到室外出口过热度SHr2。
[0086]S22:第二控制部25根据室外制冷需求CFr2控制压缩机22的启停或容量输出。如图9所示，步骤S22包括如下步骤:将室外制冷需求CFr2与预设的第二制冷阈值CFset2比较，若室外制冷需求CFr2大于第二制冷阈值CFset2，则控制启动压缩机22并调整压缩机22的容量输出，若否，则控制压缩机22停止工作。
[0087]和/ 或
[0088]S23:第二控制部25根据冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3控制冷凝装置23的容量输出。如图10所示，步骤S23包括如下步骤:第二控制部25将第一出口温度T3通过计算转成对应的出口压力值，并将对应的出口压力值或第一出口压力P4与预设的压力阈值范围Psetl进行比较。若对应的出口压力值或第一出口压力P4大于压力阈值范围，则增大冷凝装置23的容量输出。若对应的出口压力值或第一出口压力P4小于压力阈值范围Psetl，则减小冷凝装置23的容量输出。若对应的出口压力值或第一出口压力P4在压力阈值范围Psetl之内，则维持冷凝装置23的容量输出。
[0089]可以理解地，若冷凝装置23采用风冷机组，即冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231与室外冷凝器231配合的室外风机232，则第二控制部25可根据室外冷凝器231出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3控制室外风机232的容量输出，即控制室外风机232的转速。
[0090]若冷凝装置23采用水冷机组，冷凝装置23包括连接在压缩机22与第二流量控制阀24之间的室外冷凝器231和与室外冷凝器231配合的冷却水输出装置233，则第二控制部25可根据室外冷凝器231出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3控制控制冷却水输出装置233的容量输出。
[0091]和/或
[0092]S24:根据第二换热管道212的室外出口过热度SHr2控制第二流量控制阀24的开度Xr2。如图11所示，步骤S24包括如下步骤:第二控制部25将室外出口过热度SHr2与预设的第二过热度阈值范围SHset2比较，若室外出口过热度SHr2小于第二过热度阈值范围SHset2，则减小第二流量控制阀24的开度Xr2。若室外出口过热度SHr2大于第二过热度阈值范围SHset2，则增大第二流量控制阀24的开度Xr2。若室外出口过热度SHr2在第二过热度阈值范围SHset2之内，则维持第二流量控制阀24的开度Xr2。
[0093]可以理解地，第二控制部25对第二流量控制阀24、冷凝装置23和压缩机22的控制互不影响，即两者之间无先后顺序，根据各自的控制条件独立控制。具体地，第二控制部25采用PID控制方法或P控制方法对第二流量控制阀24、冷凝装置23和压缩机22进行控制。
[0094]本发明所提供的多联制冷系统的控制方法，第一控制部13实时获取室内制冷需求CFrl、室内出口过热度SHrl和输送泵32前后的压差值Δ P，并独立控制第一流量控制阀11和输送泵32 ;第二控制部25实时获取室外制冷需求CFr2、冷凝装置23出口的第一出口压力P4和/或第一出口温度T3和室外出口过热度SHr2，并独立控制压缩机22、冷凝装置23和第二流量控制阀24的开度，该多联制冷系统的控制方法简单而易于实现，且对多联制冷系统的相应部件独立控制，以避免多个部件关联控制导致能源浪费。
[0095]本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
【主权项】
1.一种多联制冷系统，其特征在于，包括至少一个室内制冷单元(10)、至少一个室外制冷单元(20)、以及用于连接所述室内制冷单元(10)和所述室外制冷单元(20)的冷量输送单元(30)； 所述冷量输送单元(30)包括用于存储相变制冷剂的储液装置(31)和与所述储液装置(31)相连的输送泵(32)； 所述室外制冷单元(20)包括间壁式换热单元(21)，所述间壁式换热 单元(21)包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道(211)和第二换热管道(212);所述室内制冷单元(10)、所述冷量输送单元(30)及所述第一换热管道(211)形成封闭循环； 所述室内制冷单元(10)包括与所述输送泵(32)出口相连的第一流量控制阀(11)、与所述第一流量控制阀(11)出口和所述第一换热管道(211)入口相连的室内蒸发器(12)、以及第一控制部(13)，所述第一控制部(13)分别与所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)相连，用于根据室内制冷需求控制所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)的启停，根据所述室内蒸发器(12)的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀(11)的开度，根据所述输送泵(32)前后的压差值控制所述输送泵(32)的容量输出； 所述室外制冷单元(20)还包括与所述第二换热管道(212)出口相连的压缩机(22)、与所述压缩机(22)出口相连的冷凝装置(23)、与所述冷凝装置(23)出口和所述第二换热管道(212)入口相连的第二流量控制阀(24)以及第二控制部(25)，所述第二控制部(25)分别与所述压缩机(22)、所述第二流量控制阀(24)和所述冷凝装置(23)相连，用于根据室外制冷需求控制所述压缩机(22)的启停或容量输出，根据所述冷凝装置(23)出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置(23)的容量输出，并根据所述第二换热管道(212)的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀(24)的开度。2.根据权利要求1所述的多联制冷系统，其特征在于，所述至少一个室内制冷单元(10)包括并联设置的至少两个室内制冷单元(10)。3.根据权利要求2所述的多联制冷系统，其特征在于，还包括与室内蒸发器(12)配合的室内风机(14)，所述第一控制部(13)与所述室内风机(14)相连，用于根据所述室内制冷需求控制所述室内风机(14)的开度或容量输出。4.根据权利要求1-3任一项所述的多联制冷系统，其特征在于，所述室外制冷单元(20)包括串联设置的至少两个室外制冷单元(20)，所述至少两个室外制冷单元(20)的第一换热管道(211)相连； 或 所述室外制冷单元(20)包括并联设置的至少两个室外制冷单元(20)，所述至少两个室外制冷单元(20)共用一所述间壁式换热单元(21)和一所述第二流量控制阀(24)，所述至少两个室外制冷单元(20)的至少两个压缩机(22)并联接入所述间壁式换热单元(21)的第二换热管道(212)出口，至少两个冷凝装置(23)并联接入所述至少两个压缩机(22)出口和所述第二流量控制阀(24)入口 ； 或 所述室外制冷单元(20)包括并联设置的至少两个室外制冷单元(20)，所述至少两个室外制冷单元(20)的第一换热管道(211)出口分别所述储液装置(31)相连。5.根据权利要求4所述的多联制冷系统，其特征在于，所述冷凝装置(23)包括连接在所述压缩机(22)与所述第二流量控制阀(24)之间的室外冷凝器(231)与所述室外冷凝器(231)配合的室外风机(232)，所述第二控制部(25)与所述室外风机(232)相连，用于根据所述室外冷凝器(231)出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述室外风机(232)的容量输出； 或 所述冷凝装置(23)包括连接在所述压缩机(22)与所述第二流量控制阀(24)之间的室外冷凝器(231)和与所述室外冷凝器(231)配合的冷却水输出装置(233)，所述第二控制部(25)控制所述冷却水输出装置(233)的容量输出。6.—种多联制冷系统的控制方法，其特征在于，包括第一控制部(13)执行的如下步骤: Sll:获取室内制冷需求、室内蒸发器(12)的室内出口过热度、及输送泵(32)前后的压差值; S12:根据室内制冷需求控制第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)的启停； S13:根据所述室内蒸发器(12)的室内出口过热度控制所述第一流量控制阀(11)的开度； S14:根据所述输送泵(32)前后的压差值控制所述输送泵(32)的容量输出； 还包括第二控制部(25)执行的如下步骤: S21:确定室外制冷需求、冷凝装置(23)出口的第一出口压力和/或第一出口温度、及第二换热管道(212)的室外出口过热度； S22:根据室外制冷需求控制所述压缩机(22)的启停或容量输出； S23:根据所述冷凝装置(23)出口的第一出口压力和/或第一出口温度控制所述冷凝装置(23)的容量输出； S24:根据所述第二换热管道(212)的室外出口过热度控制所述第二流量控制阀(24)的开度。7.根据权利要求6所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于，所述步骤Sll包括:采集室内环境温度，并将所述室内环境温度与第一预设温度值进行比较，计算两者温度差值以确定所述室内制冷需求；采集室内蒸发器(12)出口的第二出口温度和/或第二出口压力，计算以确定所述室内出口过热度；采集所述输送泵(32)的泵入口压力和泵出口压力，计算获取所述输送泵(32)前后的压差值。8.根据权利要求7所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于， 所述步骤S12包括:将所述室内制冷需求与预设的第一制冷阈值比较，若所述室内制冷需求大于或等于所述第一制冷阈值，则控制所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)启动，若否，则控制所述第一流量控制阀(11)和所述输送泵(32)停止工作； 和/或 所述步骤S13包括:将所述室内出口过热度与预设的第一过热度阈值范围比较，若所述室内出口过热度小于所述第一过热度阈值范围，则减小所述第一流量控制阀(11)的开度；若所述室内出口过热度大于所述第一过热度阈值范围，则增大所述第一流量控制阀(11)的开度；若所述室内出口过热度在所述第一过热度阈值范围之内，则维持所述第一流量控制阀(11)的开度； 和/或 所述步骤S14包括:将所述压差值与预设的压差阈值范围比较，若所述压差值小于所述压差阈值范围，则降低所述输送泵(32)的容量输出；若所述压差值大于所述压差阈值范围，则增大所述输送泵(32)的容量输出；若所述压差值在所述压差阈值范围之内，则维持所述输送泵(32)的容量输出。9.根据权利要求6-8任一项所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于， 所述步骤S21包括:采集第一换热管道(211)出口的第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度，并将所述第三出口温度、第三出口压力、第一入口压力或第一入口温度与第二预设温度值进行计算，以获取所述室外制冷需求；采集第二换热管道(212)出口的第四出口温度和/或第四出口压力，计算以确定所述室外出口过热度。10.根据权利要求9所述的多联制冷系统的控制方法，其特征在于， 所述步骤S22包括:将所述室外制冷需求与预设的第二制冷阈值比较，若所述室外制冷需求大于所述第二制冷阈值，则控制所述启动所述压缩机(22)并调整所述压缩机(22)的容量输出，若否，则控制所述压缩机(22)停止工作； 和/或 所述步骤S23包括:将所述第一出口温度通过计算转成对应的出口压力值，并将所述对应的出口压力值或所述第一出口压力与预设的压力阈值范围进行比较；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力大于所述压力阈值范围，则增大所述冷凝装置(23)的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力小于所述压力阈值范围，则减小所述冷凝装置(23)的容量输出；若所述对应的出口压力值或所述第一出口压力在所述压力阈值范围之内，则维持所述冷凝装置(23)的容量输出； 和/或 所述步骤S24包括:将所述室外出口过热度与预设的第二过热度阈值范围比较，若所述室外出口过热度小于所述第二过热度阈值范围，则减小所述第二流量控制阀(24)的开度；若所述室外出口过热度大于所述第二过热度阈值范围，则增大所述第二流量控制阀(24)的开度；若所述室外出口过热度在所述第二过热度阈值范围之内，则维持所述第二流量控制阀(24)的开度。
【专利摘要】本发明公开了多联制冷系统及其控制方法，该多联制冷系统包括至少一个室内制冷单元、至少一个室外制冷单元、以及用于连接室内制冷单元和室外制冷单元的冷量输送单元；冷量输送单元包括用于存储相变制冷剂的储液装置和与储液装置相连的输送泵；室外制冷单元包括间壁式换热单元，间壁式换热单元包括相互独立的用于进行热量交换的第一换热管道和第二换热管道；室外制冷单元还包括压缩机、冷凝装置、第二流量控制阀和第二控制部，室内制冷单元包括第一流量控制阀、室内蒸发器以及第一控制部；室内制冷单元、冷量输送单元及第一换热管道形成封闭循环。本发明所提供系统和方法换热效率高、结构简单、且其系统控制过程方便简单，可有效避免能源浪费。
【IPC分类】F24F5/00, F24F11/02
【公开号】CN104896630
【申请号】CN201510104871
【发明人】黄志超, 黄桂良, 胡荣国
【申请人】深圳市艾特网能有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月10日
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