CN115899885A - 氟泵空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氟泵空调系统及其控制方法，氟泵空调系统包括压缩机、氟泵、电机、驱动件和五个齿轮，第一齿轮与压缩机连接，第二齿轮与第一驱动件连接，第三齿轮与电机连接，第四齿轮与第二驱动件连接，第五齿轮与氟泵连接；第一驱动件驱动第二齿轮在第一啮合位置和第一脱离位置之间移动，在第一啮合位置，第一齿轮和第三齿轮均与第二齿轮啮合，在第一脱离位置，第一齿轮和第三齿轮中的至少一个与第二齿轮脱离啮合；第二驱动件驱动第四齿轮在第二啮合位置和第二脱离位置之间移动，在第二啮合位置，第三齿轮和第五齿轮均与第四齿轮啮合，在第二脱离位置，第三齿轮和第五齿轮中的至少一个与第四齿轮脱离啮合。氟泵空调系统可节约成本、降低能耗。

Description

氟泵空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体地说，是涉及一种氟泵空调系统及其控制方法。

背景技术

机房空调一年四季都需要制冷，过渡季节室外温度低于室内温度时，自然界存在着丰富的冷源，而自然冷却是节能效果比较好的节能技术，不仅给使用用户节约了大量的电费，也符合全球低碳节能的战略。氟泵系统能够利用自然中的冷源达到节能效果。

目前的氟泵空调系统的压缩机与氟泵分别使用两个电机运行，成本及能耗高。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种能够节约成本、降低能耗的氟泵空调系统。

本发明的第二目的是提供一种上述氟泵空调系统的控制方法。

为实现上述第一目的，本发明提供一种氟泵空调系统，包括压缩机、氟泵和电机；氟泵空调系统还包括齿轮组、第一驱动件和第二驱动件；齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮；第一齿轮与压缩机的驱动轴连接，第二齿轮与第一驱动件的驱动轴连接，第三齿轮与电机的驱动轴连接，第四齿轮与第二驱动件的驱动轴连接，第五齿轮与氟泵的驱动轴连接；第一驱动件可驱动第二齿轮在第一啮合位置和第一脱离位置之间移动，在第一啮合位置，第一齿轮和第三齿轮均与第二齿轮啮合，在第一脱离位置，第一齿轮和第三齿轮中的至少一个与第二齿轮脱离啮合；第二驱动件可驱动第四齿轮在第二啮合位置和第二脱离位置之间移动，在第二啮合位置，第三齿轮和第五齿轮均与第四齿轮啮合，在第二脱离位置，第三齿轮和第五齿轮中的至少一个与第四齿轮脱离啮合。

由上述方案可见，现有的压缩机与氟泵分别运行时，系统有一个电机闲置，由于压缩机与氟泵同时运行时所需转速较低，一台电机足以使他们运行，并且一定条件下双电机消耗的电能远比单电机消耗的多，本发明的氟泵空调系统使用一台电机，通过控制两个驱动件工作以及齿轮传动，从而实现压缩机和氟泵单独运行或同时运行，能有效的节约成本、降低能耗。

一个优选的方案是，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮均为锥齿轮。

进一步的方案是，齿轮组中各齿轮的中心轴均平行设置；第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮沿着第一方向依次布置，第一方向垂直于齿轮组的轴向。

再进一步的方案是，在齿轮组的轴向上，压缩机、氟泵和电机位于齿轮组的第一侧，第一驱动件和第二驱动件位于齿轮组的第二侧；第一齿轮、第三齿轮和第五齿轮的大直径端均位于齿轮组的第一侧，小直径端均位于齿轮组的第二侧；第二齿轮和第四齿轮的大直径端均位于齿轮组的第二侧，小直径端均位于齿轮组的第一侧。

一个优选的方案是，第一驱动件和第二驱动件中的至少一个为液压缸、气缸或电机。

一个优选的方案是，氟泵空调系统还包括蒸发器、冷凝器、自然冷却蒸发器、储液罐、缓冲罐；压缩机的出口、冷凝器、蒸发器和压缩机的入口通过压缩机系统管路依次连接；储液罐的出口、氟泵、缓冲罐、自然冷却蒸发器、冷凝器和储液罐的入口通过氟泵系统管路依次连接。

进一步的方案是，压缩机的出口与冷凝器之间的压缩机系统管路上设置有第一压力传感器和第一视液镜，冷凝器与蒸发器之间的压缩机系统管路上设置有第一干燥过滤器和第二视液镜，蒸发器与压缩机的入口之间的压缩机系统管路上设置有第二压力传感器。

进一步的方案是，储液罐的出口与氟泵之间的氟泵系统管路上设置有第一截止阀、第三视液镜和第三压力传感器，缓冲罐与自然冷却蒸发器之间的氟泵系统管路上设置有第四压力传感器和第四视液镜，自然冷却蒸发器与冷凝器之间的氟泵系统管路上设置有第二截止阀，冷凝器与储液罐的入口之间的氟泵系统管路上设置有第三截止阀、第二干燥过滤器和第四截止阀，第三截止阀和第四截止阀分别设置在第二干燥过滤器的两端。

为实现上述第二目的，本发明提供一种上述氟泵空调系统的控制方法，控制方法包括：夏季制冷模式下，第一驱动件打开并驱动第二齿轮移动至第一啮合位置，第二驱动件关闭并驱动第四齿轮移动至第二脱离位置，压缩机工作且氟泵停止工作；节能模式下，第一驱动件关闭并驱动第二齿轮移动至第一脱离位置，第二驱动件打开并驱动第四齿轮移动至第二啮合位置，氟泵工作且压缩机停止工作；混合模式下，第一驱动件和第二驱动件均打开，第一驱动件驱动第二齿轮移动至第一啮合位置，第二驱动件驱动第四齿轮移动至第二啮合位置，压缩机和氟泵均工作。

一个优选的方案是，获取当前的室外温度，如当前室外温度高于或等于第一温度阈值，确定进入夏季制冷模式；如当前室外温度低于第一温度阈值且高于第二温度阈值，确定进入混合模式，如当前室外温度低于或等于第二温度阈值，确定进入节能模式。

附图说明

图1是本发明氟泵空调系统实施例在节能模式下的系统框图。

图2是图1中A处的局部放大图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，氟泵空调系统包括压缩机1、氟泵2、电机3、齿轮组4、第一驱动件5、第二驱动件6、蒸发器7、冷凝器8、自然冷却蒸发器9、储液罐10、缓冲罐11、第一风机25、第二风机26。第一驱动件5和第二驱动件6均为液压缸。本实施例中的压缩机1和氟泵2均无定转子，通过电机3驱动齿轮组4传动。

压缩机1的出口、冷凝器8、蒸发器7和压缩机1的入口通过压缩机系统管路依次连接，储液罐10的出口、氟泵2、缓冲罐11、自然冷却蒸发器9、冷凝器8和储液罐10的入口通过氟泵系统管路依次连接。压缩机1的出口与冷凝器8之间的压缩机系统管路上设置有第一压力传感器12和第一视液镜16，冷凝器8与蒸发器7之间的压缩机系统管路上设置有第一干燥过滤器21和第二视液镜17，蒸发器7与压缩机1的入口之间的压缩机系统管路上设置有第二压力传感器13。储液罐10的出口与氟泵2之间的氟泵系统管路上设置有第一截止阀31、第三视液镜18和第三压力传感器14，缓冲罐11与自然冷却蒸发器9之间的氟泵系统管路上设置有第四压力传感器15和第四视液镜19，自然冷却蒸发器9与冷凝器8之间的氟泵系统管路上设置有第二截止阀32，冷凝器8与储液罐10的入口之间的氟泵系统管路上设置有第三截止阀33、第二干燥过滤器22和第四截止阀34，第三截止阀33和第四截止阀34分别设置在第二干燥过滤器22的两端。优选地，各截止阀均为球阀。冷凝器8包括相互独立的第一冷凝部分81和第二冷凝部分82，第一冷凝部分81连接在氟泵循环系统中，第二冷凝部分82连接在压缩制冷系统中。第一冷凝部分81和第二冷凝部分82共用一个第一风机25，第二风机26靠近蒸发器7设置。

参见图1和图2，齿轮组4包括第一齿轮41、第二齿轮42、第三齿轮43、第四齿轮44和第五齿轮45，第一齿轮41、第二齿轮42、第三齿轮43、第四齿轮44和第五齿轮45均为锥齿轮，齿轮组4中各齿轮的中心轴均平行设置，第一齿轮41、第二齿轮42、第三齿轮43、第四齿轮44和第五齿轮45沿着第一方向依次布置，第一方向垂直于齿轮组4的轴向。

第一齿轮41与压缩机1的驱动轴连接，第二齿轮42与第一驱动件5的驱动轴连接，第三齿轮43与电机3的驱动轴连接，第四齿轮44与第二驱动件6的驱动轴连接，第五齿轮45与氟泵2的驱动轴连接。在齿轮组4的轴向上，压缩机1、氟泵2和电机3位于齿轮组4的第一侧，第一驱动件5和第二驱动件6位于齿轮组4的第二侧。第一齿轮41、第三齿轮43和第五齿轮45的大直径端均位于齿轮组4的第一侧，小直径端均位于齿轮组4的第二侧。第二齿轮42和第四齿轮44的大直径端均位于齿轮组4的第二侧，小直径端均位于齿轮组4的第一侧。

第一驱动件5可驱动第二齿轮42沿着齿轮组4的轴向在第一啮合位置和第一脱离位置之间伸缩移动，在第一啮合位置，第一齿轮41和第三齿轮43均与第二齿轮42啮合，在第一脱离位置，第一齿轮41和第三齿轮43均与第二齿轮42脱离啮合。第二驱动件6可驱动第四齿轮44沿着齿轮组4的轴向在在第二啮合位置和第二脱离位置之间伸缩移动，在第二啮合位置，第三齿轮43和第五齿轮45均与第四齿轮44啮合，在第二脱离位置，第三齿轮43和第五齿轮45均与第四齿轮44脱离啮合。

本发明的氟泵空调系统是氟泵与机房空调配套使用的系统，该氟泵空调系统共有三种模式：夏季制冷模式、节能模式和混合模式。当室外温度≥25℃时，开启夏季制冷模式，机房专用空调开启制冷压缩机1正常制冷，即正常的制冷循环。当室外温度≤5℃时，自动切换为节能模式，氟泵节能系统运行，保证全年机房空调安全可靠运行。当5℃＜室外温度＜25℃时，系统处于混合模式，压缩机1和氟泵2同时工作，不过这时压缩机1变频运行，转速较慢，达到节能效果。

氟泵空调系统的控制方法包括：获取当前的室外温度，如当前室外温度高于或等于第一温度阈值，确定进入夏季制冷模式；如当前室外温度低于第一温度阈值且高于第二温度阈值，确定进入混合模式；如当前室外温度低于或等于第二温度阈值，确定进入节能模式。本实施例中，第一温度阈值为25℃，第二温度阈值为5℃。夏季制冷模式下，第一驱动件5打开并驱动第二齿轮42移动至第一啮合位置，第二驱动件6关闭并驱动第四齿轮44移动至第二脱离位置，压缩机1工作且氟泵2停止工作。节能模式下，第一驱动件5关闭并驱动第二齿轮42移动至第一脱离位置，第二驱动件6打开并驱动第四齿轮44移动至第二啮合位置，氟泵2工作且压缩机1停止工作。混合模式下，第一驱动件5和第二驱动件6均打开，第一驱动件5驱动第二齿轮42移动至第一啮合位置，第二驱动件6驱动第四齿轮44移动至第二啮合位置，压缩机1和氟泵2均工作。

在夏季制冷模式下，冷媒流向为顺时针方向，冷媒从压缩机1的出口出来后，依次经过第一压力传感器12、第一视液镜16、冷凝器8的第二冷凝部分82、第一干燥过滤器21、第二视液镜17、蒸发器7和第二压力传感器13，最后从压缩机1的入口进入压缩机1内，完成一整个制冷循环。

在节能模式下，液态冷媒从储液罐10的出口流出后，依次经过第一截止阀31、第三视液镜18、第三压力传感器14、氟泵2、缓冲罐11、第四压力传感器15、第四视液镜19、自然冷却蒸发器9、第二截止阀32、冷凝器8的第一冷凝部分81、第三截止阀33、第二干燥过滤器22和第四截止阀34，最后从储液罐10的入口进入储液罐10内，完成一整个制冷循环。

在混合模式下，氟泵循环系统与压缩制冷系统同步工作，冷媒在氟泵循环系统中循环流动方向与冬季工况(即节能模式时)相一致，在压缩制冷系统中循环流动方向与夏季工况(即夏季制冷模式时)相一致。

此外，第一驱动件和第二驱动件也可以为气缸或电机。在第一脱离位置，也可以是第一齿轮和第三齿轮中的一个与第二齿轮脱离啮合。在第二脱离位置，也可以是第三齿轮和第五齿轮中的一个与第四齿轮脱离啮合。上述改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.氟泵空调系统，包括压缩机、氟泵和电机；

其特征在于：

所述氟泵空调系统还包括齿轮组、第一驱动件和第二驱动件；

所述齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮；

所述第一齿轮与所述压缩机的驱动轴连接，所述第二齿轮与所述第一驱动件的驱动轴连接，所述第三齿轮与所述电机的驱动轴连接，所述第四齿轮与所述第二驱动件的驱动轴连接，所述第五齿轮与所述氟泵的驱动轴连接；

所述第一驱动件可驱动所述第二齿轮在第一啮合位置和第一脱离位置之间移动，在所述第一啮合位置，所述第一齿轮和所述第三齿轮均与所述第二齿轮啮合，在所述第一脱离位置，所述第一齿轮和所述第三齿轮中的至少一个与所述第二齿轮脱离啮合；

所述第二驱动件可驱动所述第四齿轮在第二啮合位置和第二脱离位置之间移动，在所述第二啮合位置，所述第三齿轮和所述第五齿轮均与所述第四齿轮啮合，在所述第二脱离位置，所述第三齿轮和所述第五齿轮中的至少一个与所述第四齿轮脱离啮合。

2.根据权利要求1所述的氟泵空调系统，其特征在于：

所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮、所述第四齿轮和所述第五齿轮均为锥齿轮。

3.根据权利要求2所述的氟泵空调系统，其特征在于：

所述齿轮组中各齿轮的中心轴均平行设置；

所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮、所述第四齿轮和所述第五齿轮沿着第一方向依次布置，所述第一方向垂直于所述齿轮组的轴向。

4.根据权利要求3所述的氟泵空调系统，其特征在于：

在所述齿轮组的轴向上，所述压缩机、所述氟泵和所述电机位于所述齿轮组的第一侧，所述第一驱动件和所述第二驱动件位于所述齿轮组的第二侧；

所述第一齿轮、所述第三齿轮和所述第五齿轮的大直径端均位于所述齿轮组的第一侧，小直径端均位于所述齿轮组的第二侧；

所述第二齿轮和所述第四齿轮的大直径端均位于所述齿轮组的第二侧，小直径端均位于所述齿轮组的第一侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的氟泵空调系统，其特征在于：

所述第一驱动件和所述第二驱动件中的至少一个为液压缸、气缸或电机。

6.根据权利要求1至4任一项所述的氟泵空调系统，其特征在于：

所述氟泵空调系统还包括蒸发器、冷凝器、自然冷却蒸发器、储液罐、缓冲罐；

所述压缩机的出口、所述冷凝器、所述蒸发器和所述压缩机的入口通过压缩机系统管路依次连接；

所述储液罐的出口、所述氟泵、所述缓冲罐、所述自然冷却蒸发器、所述冷凝器和所述储液罐的入口通过氟泵系统管路依次连接。

7.根据权利要求6所述的氟泵空调系统，其特征在于：

所述压缩机的出口与所述冷凝器之间的所述压缩机系统管路上设置有第一压力传感器和第一视液镜，所述冷凝器与所述蒸发器之间的所述压缩机系统管路上设置有第一干燥过滤器和第二视液镜，所述蒸发器与所述压缩机的入口之间的所述压缩机系统管路上设置有第二压力传感器。

8.根据权利要求6所述的氟泵空调系统，其特征在于：

所述储液罐的出口与所述氟泵之间的所述氟泵系统管路上设置有第一截止阀、第三视液镜和第三压力传感器，所述缓冲罐与所述自然冷却蒸发器之间的所述氟泵系统管路上设置有第四压力传感器和第四视液镜，所述自然冷却蒸发器与所述冷凝器之间的所述氟泵系统管路上设置有第二截止阀，所述冷凝器与所述储液罐的入口之间的所述氟泵系统管路上设置有第三截止阀、第二干燥过滤器和第四截止阀，所述第三截止阀和所述第四截止阀分别设置在所述第二干燥过滤器的两端。

9.氟泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述氟泵空调系统如权利要求1至8任一项所述的氟泵空调系统；控制方法包括：

夏季制冷模式下，所述第一驱动件打开并驱动所述第二齿轮移动至所述第一啮合位置，所述第二驱动件关闭并驱动所述第四齿轮移动至所述第二脱离位置，所述压缩机工作且所述氟泵停止工作；

节能模式下，所述第一驱动件关闭并驱动所述第二齿轮移动至所述第一脱离位置，所述第二驱动件打开并驱动所述第四齿轮移动至所述第二啮合位置，所述氟泵工作且所述压缩机停止工作；

混合模式下，所述第一驱动件和所述第二驱动件均打开，所述第一驱动件驱动所述第二齿轮移动至所述第一啮合位置，所述第二驱动件驱动所述第四齿轮移动至所述第二啮合位置，所述压缩机和所述氟泵均工作。

10.根据权利要求9所述的氟泵空调系统的控制方法，其特征在于：

该方法还包括：获取当前的室外温度，如当前室外温度高于或等于第一温度阈值，确定进入所述夏季制冷模式；如当前室外温度低于第一温度阈值且高于第二温度阈值，确定进入所述混合模式；如当前室外温度低于或等于第二温度阈值，确定进入所述节能模式。

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