一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及储能集装箱温控设备技术领域，具体涉及一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统及其控制方法。系统包括控制模块以及均与控制模块连接的压缩制冷单元、氟泵制冷单元、除湿单元和水力模块；所述水力模块与散热对象相连接，用于将散热对象的热量带出；所述压缩制冷单元和氟泵制冷单元与水力模块相连接，用于与水力模块进行热交换；所述除湿单元与压缩制冷单元相连接，用于对散热对象安装环境进行除湿。本发明专利技术在满足散热对象工作温度控制的同时，还可按需智能启停除湿功能，实现送风温湿度的调节，确保散热对象工作环境湿度可靠性，环境适应性强、低温启动性好，节省空间和成本，合理利用压缩机能耗，避免能源浪费。避免能源浪费。避免能源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及储能集装箱温控设备
，更具体地，涉及一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，新能源发电占比不断提升，储能设备也遇到了历史发展机遇，成为了能源转型的重要一环。由于储能集装箱高散热量、全年运行、电池负载充放电发热变化和环境高低温湿度变化等特点，要求空调系统需长期稳定运行、散热效率高、经济节能、可靠性高、环境适应性强、控制精准度强，因此对于如何做好储能集装箱的热管理也是一大挑战。
[0003]其中，液冷温控方式是以液体为冷却介质，通过对流换热将电池产生的热量带走，其具备换热密度大、散热效率高，均温性好、可提高电池的寿命，以及节能和节省空间等优势，已逐渐成为了目前主流的电池冷却方式。另外，温控系统环境适应力强、节能潜力深挖、系统安全可靠性也是电化学电池储能技术发展关键因素之一，因此还需考虑温控系统的压缩机系统在低温环境下的性能可靠性变差的劣势，需使温控系统在不同高低温高低湿的自然环境下均能可靠运行。且由于电化学电池安装的集装箱内部环境对湿度有较严格要求(电化学电池的使用环境相对湿度不宜大于75％)，故温控系统还需具备除湿功能。
[0004]现有技术中的温控系统通常仅能实现电池的降温，无法同时解决集装箱环境湿度问题，而高湿度会给电池带来安全隐患。通常还需独立配套风冷空调或其他除湿装置进行集装箱内部环境湿度调节，但这种方式占据储能集装箱内的空间较大，且项目投入成本和安装工程量较大，不利于电化学储能技术推广应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统及其控制方法，采用三种不同模式的制冷单元，实现高效节能的技术效果，在确保制冷功能的同时兼具除湿功能，可同时满足散热对象工作时的温湿度要求，节省空间和成本，提高系统安全可靠性，提高环境适应性。
[0006]本专利技术采取的技术方案是：
[0007]第一方面，提供一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统，包括控制模块以及均与控制模块连接的压缩制冷单元、氟泵制冷单元、除湿单元和水力模块；
[0008]所述水力模块与散热对象相连接，用于将散热对象的热量带出；
[0009]所述压缩制冷单元和氟泵制冷单元与水力模块相连接，用于与水力模块进行热交换；
[0010]所述除湿单元与压缩制冷单元相连接，用于对散热对象安装环境进行除湿；
[0011]所述除湿单元的入口还设有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀用于独立控制至少一个除湿蒸发器的蒸发压力。
[0012]本专利技术提供的系统将温湿度控制一体化集成、压缩制冷及氟泵制冷一体化集成，
具有节能高效、节省空间和成本、低温启动性好、环境适应性强、寿命长、安全可靠、散热效率高且均温性好等优点。同时，在除湿单元分支路的液管单独设膨胀阀，可独立控制蒸发压力，精准控制温湿度。
[0013]进一步的，所述系统包括蒸发器、压缩机、第一单向阀、冷凝器、储液罐、第二单向阀、第一膨胀阀、第三单向阀和氟泵；所述蒸发器、压缩机、第一单向阀、冷凝器、储液罐、第二单向阀和第一膨胀阀依次连接组成所述压缩制冷单元，所述压缩制冷单元通过所述蒸发器与水力模块进行热交换；
[0014]所述蒸发器、第三单向阀、冷凝器、储液罐、氟泵和第一膨胀阀依次连接组成所述氟泵制冷单元，所述氟泵制冷单元通过所述蒸发器与水力模块进行热交换；
[0015]还包括第一风机，所述第一风机用于对流使冷凝器与外界进行热交换。
[0016]使用压缩制冷单元时，水力模块中吸收了散热对象热量的冷却液通过蒸发器将热量传递给蒸发器中的制冷剂，蒸发器中的制冷剂吸热蒸发后返回压缩机，压缩机将低温低压气体压缩成为高温高压气体，经第一单向阀再进入冷凝器，冷凝器将高温高压气体冷凝为中温高压液体，经储液罐和第二单向阀再进入第一膨胀阀节流降压成低温低压气液混合，再进入蒸发器吸热蒸发成低温低压气体，从而形成压缩制冷封闭循环。第一风机通过强制对流将系统内的热量散发到室外环境，使冷凝器中的高温高压气体冷凝为中温高压液体。
[0017]使用氟泵制冷单元时，水力模块中吸收了散热对象热量的冷却液通过蒸发器将热量传递给蒸发器中的制冷剂，蒸发器中的制冷剂通过运行的氟泵提供动力，蒸发器中的制冷剂经过第三单向阀、冷凝器、储液罐和氟泵后，进入第一膨胀阀，经过节流降压形成低温低压的气液混合，再进入蒸发器与吸收了散热对象热量的冷却液进行隔离换热，吸热蒸发后经过第三单向阀进入冷凝器，冷凝器将高温高压气体冷凝为中温高压液体，经过储液罐再进入氟泵，通过氟泵泵入第一膨胀阀，经过节流降压形成低温低压的气液混合，从而形成氟泵制冷封闭循环。所述氟泵制冷单元利用冷媒相变潜热将散热对象的热量带走，无需启动压缩机，可在低温时起到节能效果。氟泵制冷单元和压缩制冷单元共用冷凝器、蒸发器和储液罐和第一膨胀阀，系统管路和配件在一定程度上重合，节省安装空间和成本。
[0018]本专利技术集成压缩制冷和氟泵制冷，根据外界环境温度智能切换三种种制冷模式，在外界环境温度较高时使用压缩制冷进行快速降温，在外界环境温度较低时使用氟泵制冷进行节能，在外界环境温度介于较高温度及较低温度之间进行混合制冷模式，切换温度可按需调整。合理利用三种制冷模式的特性，达到高效节能、低温启动性好、环境适应性强的效果，高效精准控制供液温度的同时，有效延长压缩机及储能集装箱使用寿命。
[0019]进一步的，所述除湿单元包括至少一个除湿蒸发器和第二风机，所述至少一个除湿蒸发器与所述压缩制冷单元连接形成除湿循环；
[0020]所述第二风机用于对流使散热对象安装环境的高湿空气与所述至少一个除湿蒸发器进行热交换，通过调节第二风机的风量和除湿蒸发器的换热面积，实现送风温湿度调节。
[0021]所述除湿单元为压缩制冷单元的支路，故需要除湿通风时，优先切换到压缩制冷模式或混合制冷模式。通过第二风机强制对流，使散热对象周围的高湿空气与至少一个除湿蒸发器换热，携带的水分在制冷剂吸热蒸发下凝结析出，换热后的低温低湿空气送入散
热对象周围，进而实现除湿作用，另外可根据集装箱内部环境温湿度需求调整第二风机的风量和除湿蒸发器面积实现不同除湿能力。
[0022]本专利技术利用一体化系统实现制冷和除湿功能，通过制冷模式与除湿模式的联动，独立智能控制电化学电池的温湿度，可降低湿空气对储能集装箱电气元件及电化学电池的影响，提高运行稳定性，可同时满足电化学电池工作温、湿度要求，避免能源浪费，可以节省一定安装空间和成本，便于安装与运维。
[0023]进一步的，所述水力模块包括通过管路顺次连接的储能集装箱、泵和第一PTC加热器；所述散热对象安装在所述储能集装箱内；所述水力模块的冷却液通过泵将储能集装箱内散热对象的热量带出，经过第一PTC加热器后流向压缩制冷单元或氟泵制冷单元，压缩制冷单元和氟泵制冷单元通过管路连接至储能集装箱；
[0024]所述水力模块还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统，其特征在于，包括控制模块以及均与控制模块连接的压缩制冷单元、氟泵制冷单元、除湿单元和水力模块；所述水力模块与散热对象相连接，用于将散热对象的热量带出；所述压缩制冷单元和氟泵制冷单元与水力模块相连接，用于与水力模块进行热交换；所述除湿单元与压缩制冷单元相连接，用于对散热对象安装环境进行除湿；所述除湿单元的入口还设有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀用于独立控制至少一个除湿蒸发器的蒸发压力。2.根据权利要求1所述的一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统，其特征在于，所述系统包括蒸发器、压缩机、第一单向阀、冷凝器、储液罐、第二单向阀、第一膨胀阀、第三单向阀和氟泵；所述蒸发器、压缩机、第一单向阀、冷凝器、储液罐、第二单向阀和第一膨胀阀依次连接组成所述压缩制冷单元，所述压缩制冷单元通过所述蒸发器与水力模块进行热交换；所述蒸发器、第三单向阀、冷凝器、储液罐、氟泵和第一膨胀阀依次连接组成所述氟泵制冷单元，所述氟泵制冷单元通过所述蒸发器与水力模块进行热交换；还包括第一风机，所述第一风机用于对流使冷凝器与外界进行热交换，将系统内的热量散发到室外环境。3.根据权利要求1所述的一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统，其特征在于，所述除湿单元包括至少一个除湿蒸发器和第二风机；所述至少一个除湿蒸发器与所述压缩制冷单元连接形成除湿循环；所述第二风机用于对流使散热对象安装环境的高湿空气与所述至少一个除湿蒸发器进行热交换，通过调节第二风机的风量和除湿蒸发器的换热面积，实现送风温湿度调节。4.根据权利要求1所述的一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统，其特征在于，所述水力模块包括通过管路顺次连接的储能集装箱、泵和第一PTC加热器；所述散热对象安装在所述储能集装箱内；所述水力模块的冷却液通过泵将储能集装箱内散热对象的热量带出，经过第一PTC加热器后流向压缩制冷单元或氟泵制冷单元，压缩制冷单元和氟泵制冷单元通过管路连接至储能集装箱；所述水力模块还包括膨胀罐，所述膨胀罐用于对水力模块进行稳压。5.根据权利要求1所述的一种集成氟泵制冷和除湿的液冷系统，其特征在于，所述控制模块包括控制箱、温湿度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器和相关电气连接等；所述压缩机、第一风机、氟泵、泵、第一PTC加热器、第二PTC加热器、第二风机、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、温湿度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器均连接至所述控制箱；所述温湿度传感器设置于储能集装箱内部，用于检测储能集装箱内部的温湿度；所述第一压力传感器设置于冷凝器入口或者冷凝器出口，用于检测压缩制冷单元内的冷凝压力值；所述第二压力传感器设置于氟泵的入口，所述第三压力传感器设置于氟泵的出口，所述第二压力传感器和第三压力传感器用于检测氟泵的进出口压差；所述第四压力传感器设置于储能集装箱的出口，所述第五压力传感器设置于储能集装
箱的入口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏家燕，谢春辉，陈华，徐静晓，刘健泓，陈健豪，李杰，
申请(专利权)人：广东申菱环境系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：