CN102506528A - 一种新型冷库融霜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型冷库融霜系统。该系统由单级氨压缩机、油分离器、冷凝器、高压贮液器、冷风机、集水盘、气液分离器，节流阀、电磁阀、时间继电器组成。电磁阀共8只，分别由时间继电器控制。隔断装置由挤塑板、电动转轴、可逆电机、电动连杆机构、固定杆组成。该系统中利用热氨气从内部加热霜层，加速冰霜融化，缩短了融霜时间，同时双冷风机实现了冷库边融霜边制冷交替运行。冷风机融霜时，隔断装置隔断了热气流入冷库，避免冷库库温波动太大，维持冷库库温的均匀性和库温控制精度。本融霜系统提高了冷库融霜效率，实现冷库高效节能融霜，在确保冷库库温和库内食品品质的前提下节约资源并降低运行费用。特别适合贮存食品的大型冷藏库。

Description

一种新型冷库融霜系统

技术领域

本发明涉及一种冷库融霜系统，尤其是能实现缩短融霜时间，提高融霜效率；维持冷库库温的均匀性和提高库温控制精度的新型冷库融霜系统。

背景技术

冷库是发展冷藏业的基础设施，也是在低温条件下贮藏货物的建筑群。在发达国家制冷冷藏领域的耗电量约占总耗电量的6％。目前我国冷藏行业的能源利用中的浪费很严重，因而改造我国现有高能耗冷库及对今后需建设的冷库在设计过程中进行节能优化，提高本行业的能源利用率，就是我们必须面对的一个具有战略性意义的问题。在冷库的运行过程中，结霜是制冷工程领域中最常见的现象之一。各种大中小型冷库、小型制冷装置(冰箱、冷柜等)、空调的空气源热泵、以及作为冷链运输的一个重要环节——冷藏集装箱——都无一例外地面临着蒸发器的结霜问题。结霜是制冷蒸发器有效工作的一种现象，同时也给制冷蒸发器的换热带来不利影响。制冷蒸发器盘管上的霜层厚增大了导热热阻，降低换热效果，对于使用冷风机的制冷装置来说，霜层的存在还增大了空气的流动阻力，这将直接影响整个冷风机正常工作，使冷库制冷装置的总体性能下降。因此，为减少蒸发器传热性能的下降，系统保持高效率运行，就必须适时地进行除霜。在冷库中除霜效果的优劣是充分发挥冷库的设备能力、节约用电并降低运行费用、以及保证食品质量的关键。一直以来，人们在不断研究如何提高空气冷却器换热效率的同时，对解决空气冷却器的融霜方式也在不断完善。

对于低温冷库而言，其冷量更加珍贵，保存的食品也更贵重，对保存食品的要求也更高，库内温度也不能有太大的波动。因此，对除霜的要求以及控制精度要求更高，不能出现除霜不净或者过度除霜。目前，冷库所采用的除霜方法有：电热融霜、热气融霜和水冲霜等，各种除霜方式都是直接使加热面或被加热介质直接面向冷库内部，极易影响冷库内保存物品的表面温度和冷库内的温度场。

朱建民的发明专利：便于融霜的冷库(200920119471.9)利用一台控制器控制一台冷风机，一台冷风机融霜时，其余冷风机制冷。单台冷风机融霜散发出来了热气被其它正在制冷的冷风机吸收，使得热气不会流入冷库，影响冷库库温。但是在小型冷库中，冷风机数量比较少，就无法完全吸收冷风机融霜时散发的热气。而且控制器太多会造成维护费用大，运行成本高等缺点。

李晶璇的发明专利：一种用于制冷系统的除霜装置(95103059.0)是在管道上安装电热元件，当系统融霜时，制冷剂无节流地运行，不进行制冷，电热元件对制冷剂进行加热，实现对蒸发器管道化霜的目的，装置运行简便。但是电加热制冷剂消耗电能，融霜时间长。融霜时，系统停止制冷，导致冷库库温上升。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本文设计采用安装隔断装置的双冷风机热氨融霜系统。

本发明采取的技术方案是：在制冷系统压缩机的排气管旁通一路与两个冷风机相通，将热蒸汽从压缩机排出口引入冷风机进行融霜，高温高压气体进入结霜冷风机冷凝放热，利用压缩机的排气热量将换热器外侧的霜层融化，冷凝后的制冷剂液体经节流阀降压后进入制冷冷风机，产生的气液混和体经气液分离器，制冷剂气体被压缩机吸入。当制冷冷风机盘管结霜厚度达到某一厚度时，时间继电器控制电磁阀切换，使融霜的冷风机进行融霜，另一个冷风机继续制冷，保证在冷库运行的过程中连续为冷库提供冷量。

同时由于冷风机周围没有任何保温隔热材料或其它密封方法的保护，冷风机内的热气会在温差或密度差的推动下，与冷间的冷空气进行对流，扩散到冷间，既消耗了融霜加热量，也增加下一周期制冷阶段的冷负荷，更会对冷间温度场波动，即储藏货物的质量产生负面影响。所以我们考虑在冷风机的四周设置隔断装置，以减少对融霜热损失的影响程度。其中隔断材料选用2mm厚XPS保温板(即挤塑板)，它是以聚苯乙烯树脂为原料加上其他的原辅料与聚含物。它具有优良的保温隔热性，避免空气流动散热，确保其保温性能的持久和稳定；在低温情况下，板材分子结构稳定，不易渗水结霜；质地轻，使用方便，稳定性好，属于环保型材料。

本发明的特点之一：双冷风机热氨融霜的优点是节能，因为在正常的制冷循环中，高温气体需要用冷却介质来冷却使之液化。在融霜过程中，霜在被融化的同时起着冷却介质的作用，此时，冷风机的蒸发器变成了不需冷却介质的冷凝器，融霜时又不需要耗费电能，比起电热融霜和水冲霜有双重节能的功效。

本发明的特点之二：设定两个冷风机的融霜时间和两个冷风机的运行时间，控制两个冷风机的结霜厚度不超过0.5mm。

从热源角度考虑，热氨融霜的热量主要来源于压缩机压缩后的高温高压气体；电热融霜的热源只来自于自身的加热量。从加热方式上看，热氨融霜是在翘片管内部进行的，从霜层的内部开始加热融化，霜容易从冷却表面脱落，所以实际上融霜的热量比理论值小得多。而电热融霜从霜层表面进行加热，有绝大部分电加热的热量无谓的加热了冷风机盘管周围的低温空气。相对电热融霜而言，热氨融霜快速有效。在节能减排的大背景下，选择热氨融霜方式是必须的。这不仅在融霜能耗、对库内温度场的影响更非常明显地优于电热融霜，还可借助热氨融霜过程冲刷掉蒸发管内的油膜热阻，使下一制冷周期效果更佳。

本发明的另一个特点是在冷风机外增加隔断装置后，在融霜环节，由于隔断的存在可以使得冷风机内部的温度分布较为均匀，大量的热气体在冷风机内部回旋，热气都在冷风机的内部循环，并没有直接逸出冷风机而到冷库内部去，冷风机内外两侧有较大的温差区，冷库内部温度波动平缓，提高了融霜的能量利用率，系统总耗能减少，这种设计可以达到节能的目的。

本发明具有节能、高效、构造简单等特点，特别适合贮存食品的冷藏库。

附图说明

附图1，2是本发明的安装隔断装置的双冷风机热氨融霜系统。

附图1中：该系统中1为单级氨压缩机、2为油分离器、3为冷凝器、4为高压贮液器、5为第一冷风机、6为第二冷风机、7为第一集水盘、8为第一集水盘、9为气液分离器，10为第一节流阀、11为第二节流阀、12，13，14，15，16，17，18，19分别为第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀；20，21，22，23，24，25，26，27为第一时间继电器、第二时间继电器、第三时间继电器、第四时间继电器、第五时间继电器、第六时间继电器、第七时间继电器、第八时间继电器。

附图2中：图2-1为未融霜时冷风机左视图，图2-2为融霜时冷风机左视图，图2-3为未融霜时冷风机俯视图，图2-4为融霜时冷风机俯视图。该装置中28为前侧挤塑板(冷风机出风口)、29为后侧挤塑板(冷风机进风口)、30为电动转轴、31为可逆电机、32为电动连杆机构、33为固定杆、34为墙体。

具体的连接方式为：

该系统包括单级氨压缩机(1)、油分离器(2)、冷凝器(3)、高压贮液器(4)、第一冷风机(5)、第二冷风机(6)、第一集水盘(7)、第二集水盘(8)、气液分离器(9)、第一节流阀(10)、第二节流阀(11)、第一电磁阀(12)、第二电磁阀(13)、第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)、第五电磁阀(16)、第六电磁阀(17)、第七电磁阀(18)、第八电磁阀(19)、第一时间继电器(20)、第二时间继电器(21)、第三时间继电器(22)、第四时间继电器(23)、第五时间继电器(24)、第六时间继电器(25)、第七时间继电器(26)、第八时间继电器(27)、前侧挤塑板(28)、后侧挤塑板(29)、电动转轴(30)、可逆电机(31)、电动连杆机构(32)、固定杆(33)、墙体(34)；压缩机(1)进口与气液分离器(9)气体出口相连，压缩机(1)出口分两路，一路与油分离器(2)相连，另一路分别与电磁阀(13)和电磁阀(17)相连；油分离器(2)的出口与冷凝器(3)相连；高压贮液器(4)的进口与冷凝器(3)的出口和气液分离器(9)液体出口相连，高压贮液器(4)的出口分两路，一路与第一电磁阀(12)相连，一路与第五电磁阀(16)相连；第一节流阀(10)进口与第一电磁阀(12)相连，出口与第一冷风机(5)相连；第二节流阀(11)进口与第五电磁阀(16)相连，出口与第二冷风机(6)相连；第二电磁阀(13)和第六电磁阀(17)分别与相连第一冷风机(5)和第二冷风机(6)相连；第一冷风机(5)的出口与第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)相连，第二冷风机(6)的出口与第七电磁阀(18)和第八电磁阀(19)相连；第三电磁阀(14)和第八电磁阀(19)的出口与气液分离器(9)的入口相连；第四电磁阀(15)的出口与第二节流阀(11)的进口相连；第七电磁阀(18)与第一节流阀(10)的进口相连；第一时间继电器(20)、第二时间继电器(21)、第三时间继电器(22)、第四时间继电器(23)、第五时间继电器(24)、第六时间继电器(25)、第七时间继电器(26)、第八时间继电器(27)分别控制第一电磁阀(12)、第二电磁阀(13)、第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)、第五电磁阀(16)、第六电磁阀(17)、第七电磁阀(18)、第八电磁阀(19)。

具体技术方案

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其他相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解。

冷库用双冷风机融霜系统，主要包括单级氨压缩机(1)、油分离器(2)、冷凝器(3)、高压贮液器(4)、第一冷风机(5)、第二冷风机(6)、第一集水盘(7)、第二集水盘(8)、气液分离器(9)、第一节流阀(10)、第二节流阀(11)、第一电磁阀(12)、第二电磁阀(13)、第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)、第五电磁阀(16)、第六电磁阀(17)、第七电磁阀(18)、第八电磁阀(19)、第一时间继电器(20)、第二时间继电器(21)、第三时间继电器(22)、第四时间继电器(23)、第五时间继电器(24)、第六时间继电器(25)、第七时间继电器(26)、第八时间继电器(27)。

系统中，所有电磁阀都由时间继电器控制开关，系统未运行时，所有电磁阀闭合。当系统开始运行时，第一时间继电器(20)、第三时间继电器(22)控制第一电磁阀(12)、第三电磁阀(14)打开，单级压缩机开始转动运行，排出的高温高压氨气经油分离器后，再进入冷凝器降温冷却，冷却后的氨液通过高压贮液器，经第一节流阀(10)节流降温后，进入第一冷风机(5)开始为冷库制冷，排出的气液混合体进入气液分离器分离，分离后的氨气返回压缩机，氨液进入高压贮液器。制冷10min后，第一冷风机(5)盘管上已经结霜，此时第一时间继电器(20)、第三时间继电器(22)控制第一电磁阀(12)、第三时间继电器(14)闭合，第二时间继电器(21)、第四时间继电器(23)、第五时间继电器(24)、第八时间继电器(27)控制第二电磁阀(13)、第四电磁阀(15)、第五电磁阀(16)、第八电磁阀(19)打开，压缩机排出的高温高压氨气分成两路，一路经油分离器、冷凝器、高压贮液器后进入第二节流阀(11)节流降温，再进入第二冷风机(6)开始为冷库制冷；另一路直接进入第一冷风机(5)开始融霜，融霜时间设定为5min，高温氨气与盘管上的霜层进行热交换后变成氨液，从第一冷风机(5)排出后与第二冷风机(6)进液管内的氨液混合一起进入第二节流阀(11)节流降温，再进入第二冷风机(6)为冷库制冷，排出的气液混合物进入气液分离器分离，分离后的氨气返回压缩机，氨液进入高压贮液器，融霜水经第一集水盘(7)排出冷库外。第一冷风机(5)融霜结束后，第二时间继电器(21)、第四时间继电器(23)控制第二电磁阀(13)、第四电磁阀(15)闭合，第一冷风机(5)停止运行，第二冷风机(6)继续为冷库制冷，5min后，第二冷风机(6)的盘管上已经结霜。第五时间继电器(24)、第八时间继电器(27)控制第五电磁阀(16)、第八电磁阀(19)闭合，第一时间继电器(20)、第三时间继电器(22)、第六时间继电器(25)、第七时间继电器(26)控制第一电磁阀(12)、第三电磁阀(14)、第六电磁阀(17)、第七电磁阀(18)打开，压缩机排出的高温高压氨气分成两路，一路经油分离器、冷凝器、高压贮液器后进入第一节流阀(10)节流降温，再进入第一冷风机(5)开始为冷库制冷；另一路直接进入第二冷风机(6)开始融霜，融霜时间设定为5min，高温氨气与盘管上的霜层进行热交换后变成氨液，从第二冷风机(6)排出后与第一冷风机(5)进液管内的氨液混合一起进入第一节流阀(10)节流降温，再进入第一冷风机(5)为冷库制冷，排出的低温氨气进入气液分离器分离，分离后的氨气返回压缩机，氨液进入高压贮液器，融霜水经第二集水盘(8)排出冷库外。第二冷风机(6)融霜结束后，第六时间继电器(25)、第七时间继电器(26)控制第六电磁阀(17)、第七电磁阀(18)闭合，第二冷风机(6)停止运行，第一冷风机(5)继续为冷库制冷，如此循环工作。

冷风机外安装隔断装置，主要包括前侧挤塑板(28)、后侧挤塑板(29)、电动转轴(30)、可逆电机(31)、电动连杆机构(32)、固定杆(33)、墙体(34)。

冷风机的左右两侧和上侧由三块挤塑板罩住，挤塑板固定在四根固定杆(33)上，固定杆(33)固定在墙体(34)上。冷风机前侧挤塑板(28)由可逆电动机(31)控制，后侧挤塑板(29)由电动连杆机构(32)控制，电动连杆机构(32)固定在墙体(34)上。当冷风机处于制冷状态，前侧挤塑板(28)打开，后侧挤塑板(29)处于静止打开状态；当冷风机处于融霜状态时，电动转轴(30)开始转动，前侧挤塑板(28)自动合上，封住出风口。电动连杆机构(32)开始运行，两根连杆同时旋转，直至两杆处于水平，后侧挤塑板(29)完全封住进风口。系统处于融霜状态时，冷风机内的热气流完全处于一个封闭状态，不会流入冷库，影响库温。前、后侧挤塑板(28)、(29)的闭合使得冷风机内部的温度分布较快均匀，大量的热气体在冷风机内部流动，减少逸出冷风机而到冷库内部去的气体的量，减少冷库内部温度的波动，提高了融霜的能量利用率。未融霜时，前、后挤塑板(28)、(29)处于打开状态，不会影响气体的循环流动。前、后侧挤塑板(28)、(29)的控制简单，很容易实现。

Claims (7)

1.一种新型冷库融霜系统，，其特征在于：该系统包括单级氨压缩机(1)、油分离器(2)、冷凝器(3)、高压贮液器(4)、第一冷风机(5)、第二冷风机(6)、第一集水盘(7)、第二集水盘(8)、气液分离器(9)、第一节流阀(10)、第二节流阀(11)、第一电磁阀(12)、第二电磁阀(13)、第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)、第五电磁阀(16)、第六电磁阀(17)、第七电磁阀(18)、第八电磁阀(19)、第一时间继电器(20)、第二时间继电器(21)、第三时间继电器(22)、第四时间继电器(23)、第五时间继电器(24)、第六时间继电器(25)、第七时间继电器(26)、第八时间继电器(27)、前侧挤塑板(28)、后侧挤塑板(29)、电动转轴(30)、可逆电机(31)、电动连杆机构(32)、固定杆(33)、墙体(34)；压缩机(1)进口与气液分离器(9)气体出口相连，压缩机(1)出口分两路，一路与油分离器(2)相连，另一路分别与电磁阀(13)和电磁阀(17)相连；油分离器(2)的出口与冷凝器(3)相连；高压贮液器(4)的进口与冷凝器(3)的出口和气液分离器(9)液体出口相连，高压贮液器(4)的出口分两路，一路与第一电磁阀(12)相连，一路与第五电磁阀(16)相连；第一节流阀(10)进口与第一电磁阀(12)相连，出口与第一冷风机(5)相连；第二节流阀(11)进口与第五电磁阀(16)相连，出口与第二冷风机(6)相连；第二电磁阀(13)和第六电磁阀(17)分别与相连第一冷风机(5)和第二冷风机(6)相连；第一冷风机(5)的出口与第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)相连，第二冷风机(6)的出口与第七电磁阀(18)和第八电磁阀(19)相连；第三电磁阀(14)和第八电磁阀(19)的出口与气液分离器(9)的入口相连；第四电磁阀(15)的出口与第二节流阀(11)的进口相连；第七电磁阀(18)与第一节流阀(10)的进口相连；第一时间继电器(20)、第二时间继电器(21)、第三时间继电器(22)、第四时间继电器(23)、第五时间继电器(24)、第六时间继电器(25)、第七时间继电器(26)、第八时间继电器(27)分别控制第一电磁阀(12)、第二电磁阀(13)、第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)、第五电磁阀(16)、第六电磁阀(17)、第七电磁阀(18)、第八电磁阀(19)；冷风机的融霜时间为5min，冷风机的制冷时间为10min。

2.如权利要求1所述的一种新型冷库融霜系统，其特征在于：在单级氨压缩机(1)的排气管旁通一路与第一冷风机(5)、第二冷风机(6)相通，将热蒸汽从压缩机排出口引入冷风机进行融霜，高温高压气体进入结霜的冷风机的蒸发器中冷凝放热，利用压缩机的排气热量将蒸发器外侧的霜层融化。

3.如权利要求1所述的一种新型冷库融霜系统，其特征在于：时间继电器控制电磁阀切换，每一个电磁阀都配有独立的时间继电器，使一个冷风机进行融霜时，另一个冷风机制冷，冷风机的结霜厚度不超过0.5mm。

4.如权利要求1所述的一种新型冷库融霜系统，其特征在于：第一冷风机(5)、第二冷风机(6)盘管上的霜层融化后，融霜水分别流入第一集水盘(7)、第二集水盘(8)，然后排出冷库外。

5.如权利要求1所述的一种新型冷库融霜系统，其特征在于：在第一冷风机(5)、第二冷风机(6)的四周设置隔断装置，其中隔断材料选用2mm厚XPS挤塑保温板。

6.如权利要求1所述的一种新型冷库融霜系统，其特征在于：第一冷风机(5)、第二冷风机(6)融霜时，前挤塑板(28)、后挤塑板(29)处于闭合状态；未融霜时，前、后挤塑板(28)、(29)处于打开状态。

7.如权利要求1所述的一种新型冷库融霜系统，其特征在于冷风机前侧挤塑板(28)由可逆电动机(31)控制，后侧挤塑板(29)由电动连杆机构(32)控制。

Images