液泵系统及具有其的空调系统的制作方法

本实用新型涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种液泵系统及具有其的空调系统。

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，液泵工作运行时驱动制冷剂在空调系统内部循环蒸发和冷凝，发生气液两相变化，由于液泵工作方式是对液态制冷剂做功，但液泵入口的工质的压力余量可能不足，从而导致液泵对制冷剂做功时发生汽蚀。

液泵入口的工质的压力余量不足，是指液体在一定温度下，由于某些原因，使液泵入口处的压力低于液体在该温度下的汽化压力(即液体从液态转化为汽态时的压力)。这时，液体开始汽化而产生汽泡，汽泡随液体进入高压区时，汽泡破裂，周围的液体迅速填充汽泡空穴，产生水力冲击，对泵造成破坏，这种现象称为汽蚀。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种液泵系统及具有其的空调系统，以解决现有技术中空调系统的液泵系统在运行时液泵入口的工质的压力余量容易不足的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面，提供了一种液泵系统，液泵系统包括：主循环管路，主循环管路包括沿冷媒的流动方向依次连接的液泵、蒸发器、冷凝器和储液罐；旁通管路，旁通管路的一端与蒸发器的入口连接，旁通管路的另一端与冷凝器的出口连接；其中，旁通管路上设置有膨胀阀，储液罐上设置有压差检测部件，以通过检测储液罐内的液位压差的大小来控制膨胀阀的开度，以使液泵通过膨胀阀向储液罐内补液。

进一步地，压差检测部件为压差温度器，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，压差检测部件为压力传感器，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。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种空调系统，包括液泵系统，液泵系统为上述的液泵系统。

进一步地，空调系统还包括压缩机，压缩机的出口与冷凝器的入口连通，压缩机的入口与蒸发器的出口连通。

进一步地，空调系统还包括第二单向阀，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，液泵系统还包括第一单向阀，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，液泵系统还包括第一电磁阀，第一电磁阀设置在主循环管路上且位于冷凝器和储液罐之间。

进一步地，液泵系统还包括第二电磁阀，第二电磁阀设置在主循环管路上且位于液泵和蒸发器之间。

进一步地，压缩机的入口处设置有吸气温度检测部件，以用于检测压缩机的吸气温度；和/或压缩机的出口处设置有排气温度检测部件，以用于检测压缩机的排气温度。

实用新型应用本实用新型的技术方案，本实用新型通过在液泵系统的主循环管路外设置具有膨胀阀的旁通管路，使旁通管路与蒸发器和冷凝器所在的管路连接。当液泵系统启动时，制冷剂被液泵从储液罐中迅速抽离并沿主循环管路循环，此时制冷剂还没有及时通过冷凝器充分地补充回储液罐内，储液罐内制冷剂的液位高度降低，容易造成液泵汽蚀，这时就需要调节旁通管路上膨胀阀的开度，使被液泵抽出的制冷剂的一部分及时旁通回储液罐中，从而使得储液罐内的制冷剂在液泵系统的启动初期对液泵具有足够的供液高度和供液压力，以防止液泵在液泵系统启动时因储液罐内液态制冷剂的迅速抽离而导致供液液位和供液压力不足，从而发生液泵汽蚀的问题，解决了现有技术中空调系统的液泵系统在运行时液泵入口的工质的压力余量容易不足的问题。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的空调系统的实施例的结构示意图；以及

图2示出了图1所示的空调系统中的液泵系统的结构示意图。

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；110、主循环管路；120、旁通管路。

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实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种液泵系统，液泵系统包括：主循环管路110，主循环管路110包括沿冷媒的流动方向依次连接的液泵5、蒸发器4、冷凝器2和储液罐6；旁通管路120，旁通管路120的一端与蒸发器4的入口连接，旁通管路120的另一端与冷凝器2的出口连接；其中，旁通管路120上设置有膨胀阀3，储液罐6上设置有压差检测部件，以通过检测储液罐6内的液位压差的大小来控制膨胀阀3的开度，以使液泵5通过膨胀阀3向储液罐6内补液。

本实用新型通过在液泵系统的主循环管路110外设置具有膨胀阀3的旁通管路120，使旁通管路120与蒸发器4和冷凝器2所在的管路连接。当液泵系统启动时，制冷剂被液泵5从储液罐6中迅速抽离并沿主循环管路110循环，此时制冷剂还没有及时通过冷凝器2充分地补充回储液罐6内，储液罐6内制冷剂的液位高度降低，容易造成液泵5汽蚀，这时就需要调节旁通管路120上膨胀阀3的开度，使被液泵5抽出的制冷剂的一部分及时旁通回储液罐6中，从而使得储液罐6内的制冷剂在液泵系统的启动初期对液泵5具有足够的供液高度和供液压力，以防止液泵5在液泵系统启动时因储液罐6内液态制冷剂的迅速抽离而导致供液液位和供液压力不足，从而发生液泵5汽蚀的问题，解决了现有技术中空调系统的液泵系统在运行时液泵入口的工质的压力余量容易不足的问题。

当液泵系统运行一定的时间后，液泵系统内部的制冷剂达到稳定循环状态，通过冷凝器2自然冷凝的液态制冷剂不断地补充进储液罐6内，此时便可逐渐减小膨胀阀3的开度直至关闭膨胀阀3，使液泵系统中的制冷剂实现高效循环。

可选地，压差检测部件为压差温度器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，压差检测部件为压力传感器，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。

具体地，膨胀阀3为电子膨胀阀，膨胀阀3的两端均设置有过滤器12，以用于过滤流经膨胀阀3的制冷剂中的杂质。

如图1所示，本实用新型提供了一种空调系统，包括液泵系统，液泵系统为上述的液泵系统。

具体地，空调系统还包括压缩机1，压缩机1的出口与冷凝器2的入口连通，压缩机1的入口与蒸发器4的出口连通。

本实用新型的空调系统为液泵和压缩机复合空调系统。压缩机1的入口与蒸发器4的出口连通，压缩机1的出口与冷凝器2的入口连通，压缩机1与主循环管路110上蒸发器4的出口和冷凝器2的入口之间的管路并联，以保证当空调系统中的液泵系统处于工作模式时，压缩机1不会连入液泵系统中。

优选地，空调系统还包括第二单向阀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，当空调系统中的液泵系统处于工作模式时，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。

具体地，液泵系统还包括第一单向阀9，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，当空调系统中的压缩机1处于工作模式时，能够保证由压缩机1出口流向冷凝器2入口的冷媒不会流向蒸发器4内。

具体地，液泵系统还包括第一电磁阀7，第一电磁阀7设置在主循环管路110上且位于冷凝器2和储液罐6之间。

储液罐6的入口处设置有第一电磁阀7，当液泵系统处于工作状态时，第一电磁阀7一直打开；当压缩机1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1处于工作状态且空调系统中没有多余的制冷剂时，第一电磁阀7关闭。

具体地，液泵系统还包括第二电磁阀8，第二电磁阀8设置在主循环管路110上且位于液泵5和蒸发器4之间。

液泵5出口处设置有第二电磁阀8，当液泵系统处于工作状态时，第二电磁阀8一直打开；当压缩机1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1工作时的空调系统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1处于工作状态且空调系统中缺少制冷剂时，第二电磁阀8和液泵打开以向压缩1机1工作时的空调系统的工作管路中提供制冷剂。

优选地，压缩机1的入口处设置有吸气温度检测部件13，以用于检测压缩机1的吸气温度；和/或压缩机1的出口处设置有排气温度检测部件14，以用于检测压缩机1的排气温度。

优选地，蒸发器4内的中部管路上设置有用于检测蒸发器4内的蒸发温度的蒸发温度检测部件15；冷凝器2内的中部管路上设置有用于检测冷凝器2内的冷凝温度的冷凝温度检测部件16。其中，图1和图2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。

当空调系统中的液泵系统处于工作模式时，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110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120直接回到储液罐6内，完成循环。

当空调系统中的压缩机处于工作模式时，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。

本实用新型的液泵系统的控制方法包括：当液泵系统启动运行时，检测储液罐6中制冷剂的液位压差p，并将其与第一预设液位压差p1比较；当p＜p1时，控制膨胀阀3完全打开，以使从液泵5出口处流出的部分制冷剂通过膨胀阀3旁通回至储液罐6内；将p与第二预设液位压差p2比较；当p＞p2时，控制膨胀阀3的开度逐渐减小，直至膨胀阀3完全关闭；其中，p1＜p2。

当液泵系统启动运行时，立即检测储液罐6内制冷剂的液位压差p，当p＜p1时，控制膨胀阀3完全打开，此时一部分制冷剂流过蒸发器4和冷凝器2所在的主循环管路110，带动液泵系统内的制冷剂逐渐开始循环；另一部分制冷剂则通过膨胀阀3所在的旁通管路120流通回至储液罐6内，以减小储液罐6内的液态制冷剂被液泵5抽离的速度，使储液罐6的罐体内部的制冷剂能够保持足够的供液高度，保证了液泵5入口处的制冷剂的压力大于液泵5的汽蚀余量。

当液泵系统已经进入液泵稳定运行状态，此时在液泵系统中循环的制冷剂已经能够在冷凝器2中稳定换热，经过冷凝器2冷凝放热变成液态的制冷剂，并充足的补充进储液罐6内，使储液罐6内制冷剂的液位高度能够不断上升，当检测到储液罐6制冷剂的液位压差p＞p2时，则控制膨胀阀3持续按单位时间逐渐减小开度，直至膨胀阀3完全关闭，此时由液泵5抽出并驱动的制冷剂完全投入主循环管路110的循环中，以高效状态运转。

其中，第一预设液位压差p1为出厂设置好的一个最小安全供液压差；第二预设液位压差p2为出厂设置好的一个足够安全且足够有效的供液压差。

液泵5的汽蚀余量是指液泵5入口处单位重量的液体所具有的超过液体汽化压力的富余能量。

具体地，液泵系统的控制方法还包括：在控制膨胀阀3的开度的过程中，将p与第一预设液位压差p1和第二预设液位压差p2比较；当p1＜p＜p2时，控制膨胀阀3保持当前开度不变；当p＞p2时，继续减小膨胀阀3的开度。

这样，在液泵系统的工作过程中，要以保证储液罐6内的液位压差p至少大于第一预设液位压差p1为目的，从而保证储液罐6内制冷剂的液位高度△h的稳定性，防止液泵5发生汽蚀现象。

具体地，液泵系统的控制方法还包括：当膨胀阀3处于完全关闭或开度正在减小的过程中，因外界因素造成系统波动，导致冷凝器2回到储液罐6的液态制冷剂减少，使得所测得的p＜p1时，控制膨胀阀3再次完全打开；重复以检测储液罐6中制冷剂的液位压差p开始的步骤。其中，外界因素是指当液泵系统的液泵5关闭后重新打开时或者是液泵系统的工作受到外界环境温度等影响时，若此时旁通管路120的膨胀阀3处在完全关闭状态或正在关闭的过程中，液泵系统内的冷媒发生波动，导致经过冷凝器2回到储液罐6的液态制冷剂的量减少，液位压差p下降，使得重新检测到p＜p1，则立即控制膨胀阀3再次完全打开，重复进入调节和稳定储液罐6内制冷剂的液位压差p的过程。

具体地，液泵系统的控制方法还包括：在检测储液罐6内的制冷剂的液位压差p的同时，检测储液罐6内的制冷剂的温度tg，以得出饱和液态制冷剂的密度ρ；根据公式△h＝p/(ρg)计算出储液罐6内的制冷剂的液位高度△h；其中，g为重力加速度。

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，饱和液态制冷剂是指制冷剂的液体和蒸气处于动平衡状态，此时，液体和蒸气的温度相等。饱和温度一定时，饱和压力也一定，若温度升高，则气化速度加快，空间的蒸气密度将增加，当增加到某一确定数值时，液体和蒸气又将重新建立动态平衡，此时的液体称为新温度下的饱和液体。因此，不同的制冷剂的温度tg对应不同的饱和液态制冷剂的密度ρ。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

本实用新型通过在液泵系统的主循环管路110外设置具有膨胀阀3的旁通管路120，使旁通管路120与蒸发器4和冷凝器2所在的管路连接。当液泵系统启动时，制冷剂被液泵5从储液罐6中迅速抽离并沿主循环管路110循环，此时制冷剂还没有及时通过冷凝器2充分地补充回储液罐6内，储液罐6内制冷剂的液位高度降低，容易造成液泵5汽蚀，这时就需要调节旁通管路120上膨胀阀3的开度，使被液泵5抽出的制冷剂的一部分及时旁通回储液罐6中，从而使得储液罐6内的制冷剂在液泵系统的启动初期对液泵5具有足够的供液高度和供液压力，以防止液泵5在液泵系统启动时因储液罐6内液态制冷剂的迅速抽离而导致供液液位和供液压力不足，从而发生液泵5汽蚀的问题，解决了现有技术中空调系统的液泵系统在运行时液泵入口的工质的压力余量容易不足的问题。

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