一种双模式制冷系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种双模式制冷系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着4g的大量应用以及5g的逐渐普及，各种数据处理设备的发热量越来越大，数据中心对空调设备的制冷量和节能性要求也越来越高。
3.采用过渡季节和寒冷冬季的室外自然冷源对数据中心进行冷却，能大幅度降低空调设备的运行费用，常见的是采用氟泵空调。在冬季或者过渡季节，室外冷空气很适合作为天然冷源，此时启用氟泵模式，停止压缩机的运行利用氟泵驱动制冷剂实现热管制冷运行，热管把冬季或者过渡季节的室外自然冷源(冷空气)的冷量转移进入室内为数据中心降温，极大地降低了设备的运行费用。
4.分体式空调设备通常采用机械驱动的分离式热管，比如采用液泵或者气泵等氟泵驱动热管。当热管与热泵共用系统时，通常采用节流元件与电磁阀并联设计的方式。热泵运行时关闭电磁阀，制冷剂通过节流元件降压运行；热管运行时，打开电磁阀，制冷剂主要通过低阻力的电磁阀，以免节流元件的大阻力消耗掉大部分的重力作用或者氟泵的扬程。
5.热管与热泵相结合共用系统时虽然能减少很多零部件，但系统的调试和优化是个很复杂的问题，系统的可靠性运行方面也存在一些不容忽视的问题。比如压缩制冷模式下的制冷剂循环量就比氟泵热管循环的制冷剂循环量要大得多，通常都需要在系统内配置一个较大的储液罐来调节两者之间的制冷剂循环量的差异。氟泵热管在室外低温下运行，室外冷凝器返回的低温液态制冷剂和润滑油在储液罐内容易发生油液分层现象，这时候的润滑油就不容易随制冷剂液体返回刚启动的压缩机，极有可能造成压缩机启动阶段缺油，严重时会损坏压缩机。
6.因此，需要重视氟泵热管运行时造成的储液罐内的油液分层现象，在压缩机制冷启动时保证分层的润滑油能及时返回压缩机油池，保证压缩制冷的可靠运行。


技术实现要素：

7.因此，本发明提供一种双模式制冷系统及其控制方法，能够克服现有技术中的双模式氟泵制冷系统在低温条件下储液罐内的油液分层时，润滑油不能随制冷剂液体返回刚启动的压缩机，造成压缩机启动阶段缺油的缺陷。
8.为了解决上述问题，本发明提供一种双模式制冷系统，包括：双模式制冷组件、储液罐、引射组件、输油组件和回油组件，所述储液罐与所述双模式制冷组件相连通，所述输油组件与所述储液罐相连通，所述输油组件的吸油口能浮在所述储液罐内部油液混合物分层后的油层上，所述输油组件连通所述引射组件，所述引射组件能为所述输油组件提供吸力，以通过所述输油组件至少部分地吸取所述储液罐分层后的润滑油，所述回油组件连通所述引射组件，所述回油组件能将所述引射组件收集的润滑油至少部分地输送到所述双模式制冷组件中。
9.在一些实施方式中，所述双模式制冷组件包括压缩机、油分离器、冷凝器、四通阀、节流阀、氟泵、蒸发器和第一单向阀；
10.所述储液罐具有出管和进管；所述出管和所述进管均能够伸入至所述储液罐分层后的液体中，
11.所述第一单向阀的出口和所述压缩机的排气口，均经过所述油分离器和所述冷凝器后，连通至所述储液罐的进管；所述回油组件的出口连通至所述压缩机的吸气口和所述第一单向阀的进口；所述储液罐的出管连通至所述四通阀的d口；所述四通阀的c口，经所述节流阀和所述蒸发器后，连通至所述回油组件；所述四通阀的s口、以及所述节流阀和所述氟泵的出口共同连通至所述蒸发器的进口；所述四通阀的e口，经所述氟泵和所述蒸发器后，连通至所述回油组件。
12.在一些实施方式中，所述输油组件包括浮球、软管和油管，所述浮球连通所述软管，所述浮球能随着所述储液罐内部油液混合体分层后的润滑油层高度的变化而自身浮动，所述浮球能吸入储液罐内的润滑油，以使润滑油进入所述软管中，所述油管的一端连通所述软管，所述油管的另一端连通所述引射组件。
13.在一些实施方式中，所述油管上设置有毛细管和第二单向阀，所述油管的出口经过第二单向阀和毛细管后，连通至引射组件。
14.在一些实施方式中，所述浮球的密度与所述软管的密度均小于所述储液罐内分层后的润滑油密度。
15.在一些实施方式中，所述引射组件包括电磁阀、喷射器和第二管道，所述第二管道的一端连通所述喷射器的第一进口，另一端连通所述油分离器，所述喷射器的第二进口连通所述输油组件，所述喷射器的出口通过电磁阀连通所述回油组件。
16.在一些实施方式中，所述回油组件包括第一管道和气液分离器，所述气液分离器的第一入口通过第一管道连通所述引射组件，所述气液分离器的第二入口连通所述蒸发器，所述气液分离器的出口连通至所述压缩机的吸气口和所述第一单向阀。
17.本发明还提供上述双模式制冷系统的控制方法，包括：
18.检测步骤，所述双模式制冷系统包括压缩制冷模式和氟泵模式；
19.当所述双模式制冷为压缩制冷模式，且，系统停机时，检测所述停机时间t1；
20.当所述双模式制冷为氟泵模式时，检测所述氟泵持续运行的时间m1；
21.判断步骤，判断所述t1与所述第一预设时间t3之间的关系，所述m1与第二预设时间m0之间的关系；
22.控制步骤，当t1＞t3时，启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述储液罐中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中；当m1＞m0时，停止所述氟泵运行，启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述储液罐中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中。
23.在一些实施方式中，当所述双模式制冷系统包括所述压缩机时；检测步骤，当所述双模式制冷为压缩制冷模式，且，系统停机时，检测所述储液罐的静置时间t2和所述储液罐周围的环境温度t；
24.判断步骤，判断t2与预设时间t0之间的关系，t与预设温度t0之间的关系；
25.控制步骤，当所述t＞t0，且，t＜t0时，启动所述压缩机后再启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述储液罐中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中。
26.在一些实施方式中，当压缩机累积运行时间超过t4时，启动引射组件，控制引射组件中的润滑油至少部分地进入回油组件中，引射组件持续的运行时间完毕后，压缩机累积运行时间清零重新统计。
27.在一些实施方式中，所述引射组件启动后持续的运行时间为t5。
28.在一些实施方式中，当包括所述油分离器时；当所述双模式制冷为氟泵模式，且，所述氟泵持续运行时，确定所述氟泵是否关闭、是否具有启动压缩模式的指令；
29.当所述氟泵关闭，且，没有启动压缩模式的指令时，启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述油分离器和/或所述储液罐中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中。
30.在一些实施方式中，所述引射组件启动后持续的运行时间为m2。
31.在一些实施方式中，在所述引射组件运行m2时间内，当检测到所述氟泵或所述压缩机启动的指令时，所述引射组件先持续的运行m2时间，然后执行所述氟泵或所述压缩机启动的指令。
32.在一些实施方式中，当所述氟泵累积运行时间超过m3时，停止所述氟泵运行，启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述油分离器和/或所述储液罐中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中，当所述引射组件持续的运行m2时间后，恢复所述氟泵运行，所述氟泵累积运行时间清零重新统计。
33.本发明提供一种双模式制冷系统及其控制方法，通过电磁阀控制喷射器的工作，实现压缩模式下回收油分离器及储液罐内的分层浮油，喷射器的膨胀功，用于引射储液罐内的富油液体或者浮油层；通过喷射器还能使润滑油储存于气液分离器内，使得压缩机启动运行时能尽快抽吸到更多的润滑油，系统的其它位置存留的润滑油更少，有利于换热器的高效换热。能够克服现有技术中的双模式氟泵制冷系统在低温条件下储液罐内的油液分层时，润滑油不能随制冷剂液体返回刚启动的压缩机，造成压缩机启动阶段缺油的缺陷。
附图说明
34.图1为本发明实施例的一种双模式制冷系统在压缩模式时的结构示意图；
35.图2为本发明实施例的一种双模式制冷系统在氟泵模式时的结构示意图。
36.附图标记表示为：
37.1、压缩机；2、冷凝器；20、第一风机；3、储液罐；31、进管；32、油管；33、出管；34、软管；35、浮球；4、四通阀；5、节流阀；6、氟泵；7、蒸发器；70、第二风机；8、第一单向阀；9、第二单向阀；10、电磁阀；11、毛细管；12、油分离器；13、喷射器；14、气液分离器；15、第一管道；16、第二管道。
具体实施方式
38.参见图1至图2所示，根据本发明的实施例，提供一种双模式制冷系统，包括：双模式制冷组件、储液罐3、引射组件、输油组件和回油组件，所述储液罐3与所述双模式制冷组件相连通，所述输油组件与所述储液罐3相连通，所述输油组件的吸油口能浮在所述储液罐3内部油液混合物分层后的油层上，所述输油组件连通所述引射组件，所述引射组件能为所述输油组件提供吸力，以通过所述输油组件至少部分地吸取所述储液罐3分层后的润滑油，
所述回油组件连通所述引射组件，所述回油组件能将所述引射组件收集的润滑油至少部分地输送到所述双模式制冷组件中。该技术方案中，油液混合体，包括：润滑油和液体制冷剂；利用输油组件的吸油口，利用浮油和制冷剂液体的密度差，实现储液罐3内部油液混合体中润滑油和液体制冷剂的自动分离并收集润滑油。通过自动分离润滑油并进行收集，能够克服现有技术中的双模式氟泵制冷系统在低温条件下储液罐内的油液分层时，润滑油不能随制冷剂液体返回刚启动的压缩机，造成压缩机启动阶段缺油的缺陷。无需复杂的机械结构和电控控制，有利于保证压缩机制冷运行时有润滑油可以利用，有利于保证压缩机制冷运行的可靠性。通过引射组件和回油组件，使压缩机1启动运行时能尽快抽吸到更多的润滑油，系统的其它位置存留的润滑油更少，有利于换热器的高效换热。
39.在一个具体的实施例中，所述双模式制冷组件包括压缩机1、油分离器12、冷凝器2、四通阀4、节流阀5、氟泵6、蒸发器7和第一单向阀8；
40.所述储液罐3具有出管33和进管31；所述出管33和所述进管31均能够伸入至所述储液罐3分层后的液体中，
41.所述第一单向阀8的出口和所述压缩机1的排气口，均经过所述油分离器12和所述冷凝器2后，连通至所述储液罐3的进管31；所述回油组件的出口连通至所述压缩机1的吸气口和所述第一单向阀8的进口；所述储液罐3的出管33连通至所述四通阀4的d口；所述四通阀4的c口，经所述节流阀5和所述蒸发器7后，连通至所述回油组件；所述四通阀4的s口、以及所述节流阀5和所述氟泵6的出口共同连通至所述蒸发器7的进口；所述四通阀4的e口，经所述氟泵6和所述蒸发器7后，连通至所述回油组件。该技术方案中，结合参见图1和图2所示，双模式氟泵制冷系统，包括：压缩机1，油分离器12，冷凝器2，与冷凝器2适配设置的第一风机20，储液罐3，四通阀4，节流阀5，氟泵6，蒸发器7，与蒸发器7适配设置的第二风机70，以及第一单向阀8，引射组件、输油组件和回油组件。其中，四通阀4，优选采用压差驱动式四通阀，如可以采用申请号为202210248931.8的在先申请中的四通阀。储液罐3，具有进管31和出管33。优选的，该罐体为密闭高压罐体。进管31的第一部分伸出罐体的顶部，进管31的第二部分自罐体的外部经该进口伸入罐体中，且进管31的第二部分的管口伸入至罐体内部的液体制冷剂中。同样，出管33的第一部分伸出罐体的顶部，出管33的第二部分自罐体的外部经该进口伸入罐体中，且出管33的第二部分的管口伸入至罐体内部的液体制冷剂中。优选地，储液罐3的进管31和储液罐3的出管33，可以不进行区分如结构和设置位置对称、作用一个为进时另一个为出，以避免连接出错，有利于提高使用效率。
42.在一个具体的实施例中，所述输油组件包括浮球35、软管34和油管32，所述浮球35连通所述软管34，所述浮球35能随着所述储液罐3内部油液混合体分层后的润滑油层高度的变化而自身浮动，所述浮球35能吸入储液罐3内的润滑油，以使润滑油进入所述软管34中，所述油管32的一端连通所述软管34，所述油管32的另一端连通所述引射组件。具体的，所述浮球35的密度与所述软管34的密度均小于所述储液罐3内分层后的润滑油密度。所述油管32上设置有毛细管11和第二单向阀9，所述油管32的出口经过第二单向阀9和毛细管11后，连通至引射组件。该技术方案中，所述浮球35的密度与所述软管34的密度均小于所述储液罐3内分层后的润滑油密度，通过浮球35和软管34浮在润滑油上，保证浮球35收集到高浓度的浮油，以使润滑油进入到油管32中，从而达到吸取储液罐3内部油液混合体分层后的润滑油的目的，第二单向阀9防止油管32内的润滑油回流到储液罐3中，毛细管11对油管32内
的润滑油降压节流。
43.在一个具体的实施例中，所述引射组件包括电磁阀10、喷射器13和第二管道16，所述第二管道16的一端连通所述喷射器13的第一进口，另一端连通所述油分离器12，所述喷射器13的第二进口连通所述输油组件，所述喷射器13的出口通过电磁阀10连通所述回油组件。具体的，所述回油组件包括第一管道15和气液分离器14，所述气液分离器14的第一入口通过第一管道15连通所述引射组件，所述气液分离器14的第二入口连通所述蒸发器7，所述气液分离器14的出口连通至所述压缩机1的吸气口和所述第一单向阀8。该技术方案中，通过喷射器13能尽快把油分离器12内的润滑油和储液罐3内的浮油抽吸到回油组件中，以使润滑油返回压缩机1中，保证压缩机1能抽吸到更多的润滑油，通过气液分离器14将蒸发器7排出的气体制冷剂携带的液体制冷剂分离出来沉积到底部，避免液体制冷剂直接返回压缩机。通过电磁阀10控制喷射器13的工作，实现压缩模式下回收油分离器12及储液罐3内的分层浮油，在氟泵模式下控制润滑油的迁移和储存，回收喷射器13的膨胀功，用于引射储液罐3内的富油液体或者浮油层；控制润滑油尽量储存于气液分离器14内，使得压缩机1启动运行时能尽快抽吸到更多的润滑油，系统的其它位置存留的润滑油更少，有利于换热器的高效换热；气液分离器14主要的作用是把气体制冷剂携带的液体制冷剂分离出来沉积到底部，避免液体制冷剂直接返回压缩机1。分离出来的润滑油也会沉积底部，气液分离器14的出口管为下沉到底部的u型管，u型管底部有一个回油小孔。制冷剂气体从内部的u管管口进入，高速流通经过u管时，底部的回油小孔产生引射作用把润滑油抽进来随着高速气体一起流出u管，然后返回压缩机。
44.本发明还提供上述一种双模式制冷系统的控制方法，其包括：
45.检测步骤，所述双模式制冷系统包括压缩制冷模式和氟泵模式；
46.当所述双模式制冷为压缩制冷模式，且，系统停机时，检测所述停机时间t1；
47.当所述双模式制冷为氟泵模式时，检测所述氟泵持续运行的时间m1；
48.判断步骤，判断所述t1与所述第一预设时间t3之间的关系，所述m1与第二预设时间m0之间的关系；
49.控制步骤，当t1＞t3时，启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述储液罐3中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中；当m1＞m0时，停止所述氟泵6运行，启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述油分离器12和/或所述储液罐3中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中。该技术方案中，正常的压缩制冷模式下，润滑油会有稳定的回流，储液罐内不会出现油液分层现象，但停机时间过长时储液罐内的低温油液才可能出现油液分层。因此压缩机启动阶段要密切注意油温过热度，防止压缩机缺油运行。通过判断t1与t0之间的关系，控制引射组件工作，保证润滑油能及时返回回油组件，保证压缩机1内的润滑油量。长期的氟泵运行过程中，油分离器内的润滑油会逐渐增加，需要定时返回气液分离器，否则容易进入冷凝器，不利于换热，通过判断m1与m0之间的关系，控制引射组件工作，保证润滑油能及时返回回油组件，保证压缩机1内的润滑油量。
50.在一个具体的实施例中，当所述双模式制冷系统包括所述压缩机1时；检测步骤，当所述双模式制冷为压缩制冷模式，且，系统停机时，检测所述储液罐3的静置时间t2和所述储液罐3周围的环境温度t；判断步骤，判断t2与预设时间t0之间的关系，t与预设温度t0之间的关系；控制步骤，当所述t＞t0，且，t＜t0时，启动所述压缩机1后再启动所述引射组
件，控制所述引射组件将所述储液罐3中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中。该技术方案中，液体静置，说明压缩机和氟泵都没有启动，低温条件下静置时间过长则储液罐内的润滑油出现分层。满足t＞t0，t＜t0时开启压缩模式，压缩机启动时打开电磁阀，则少量的高压排气通过喷射器节流降压，抽吸储液罐内的浮油混合后进入气液分离器；同时，储液罐为高压状态，毛细管两端的高低压压差也有利于储液罐内的浮油层通过回油管组件进入气液分离器。
51.在一个具体的实施例中，当压缩机1累积运行时间超过t4时，启动引射组件，控制引射组件中的润滑油至少部分地进入回油组件中，引射组件持续的运行时间完毕后，压缩机1累积运行时间清零重新统计。具体的，所述引射组件启动后持续的运行时间为t5，该技术方案中，正常连续的压缩模式指令下，当压缩机的累积运行时间超过t4时，系统回油的效率不能满足压缩机的需求，此时，打开控制所述引射组件将所述储液罐3中的润滑油引射入所述回油组件中，加快系统回油的效率，保证压缩机1内的润滑油量。引射组件启动后持续的运行时间为t5，保证储油罐3内的油能完全引射入回油组件中，避免分层后的制冷剂吸入回油组件中。
52.在一个具体的实施例中，当包括所述油分离器12时；当所述双模式制冷为氟泵模式，且，所述氟泵持续运行时，确定所述氟泵6是否关闭、是否具有启动压缩模式的指令；当所述氟泵6关闭，且，没有启动压缩模式的指令时，启动所述引射组件，控制所述引射组件将所述油分离器12和/或所述储液罐3中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中。具体的，所述引射组件启动后持续的运行时间为m2，该技术方案中，当氟泵6关闭，且，没有启动压缩模式的指令时，控制所述引射组件将所述油分离器12和/或所述储液罐3中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中，保证压缩机启动阶段缺油运行。引射组件启动后持续的运行时间为m2，保证油分离器12和/或储油罐3内的油能完全引射入回油组件中，避免分层后的制冷剂吸入回油组件中。
53.在一个具体的实施例中，在所述引射组件运行m2时间内，当检测到所述氟泵6或所述压缩机1启动的指令时，所述引射组件先持续的运行m2时间，然后执行所述氟泵6或所述压缩机1启动的指令。该技术方案中，引射组件先持续的运行m2时间，然后执行所述氟泵6或所述压缩机1启动的指令，保证油分离器内的润滑油全部返回气液分离器，防止油分离器内的存油进入换热器。
54.在一个具体的实施例中，当所述氟泵6累积运行时间超过m3时，停止所述氟泵6运行，启动所述引射组件，控制所述引射组件将油分离器12和/或所述储液罐3中的润滑油至少部分地引射入所述回油组件中，当所述引射组件持续的运行m2时间后，恢复所述氟泵6运行，所述氟泵6累积运行时间清零重新统计。该技术方案中，长期的氟泵运行过程中，油分离器内的润滑油会逐渐增加，需要定时返回气液分离器，否则容易进入冷凝器，不利于换热。
55.启动压缩机并且开启电磁阀则喷射器正常工作，喷射器能尽快把油分离器内的润滑油和储液罐内的浮油抽吸到气液分离器进行分离，保证压缩机能抽吸到更多的润滑油；长期的氟泵模式运行过程中，氟泵停机时打开电磁阀，则油分离器内分离储存的润滑油能及时返回气液分离器，有利于换热器的高效换热。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以
上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。