CN108826820B - 一种多温控冷库的制冷方法及多温控冷库的制冷系统 - Google Patents

一种多温控冷库的制冷方法及多温控冷库的制冷系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多温控冷库的制冷方法及多温控冷库的制冷系统，多温控冷库的制冷方法，根据冷库分隔不同区域的要求设定对应室内机的送风温度；根据按照需求设定温度偏差值；获知需要制冷区域的温度，当实时温度高于设定温度值制冷系统开始对需要制冷的区域进行制冷；在制冷循环系统开始对冷库制冷时，首先保证较低温度要求区域能够接收到足够冷量前提下，再对其它区域制冷使其到达设定温度值，最终所有区域达到设定的制冷温度值。多温控冷库的制冷系统，包括室外单元，以及连接室外单元循环制冷连接的至少一个室内单元，还包括用于控制制冷送风的控制单元。本发明对应多温控冷库有利于节约综合成本和整合存储资源，是冷藏冷链行业发展的新趋势。

Description

一种多温控冷库的制冷方法及多温控冷库的制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，涉及多温度要求的制冷技术，尤其涉及多温控冷库的制冷方法及多温控冷库的制冷系统。
背景技术
随着经济的快速发展，人们生活水平提高，对于食品的要求也越来越高，尤其是对食品或物品的新鲜度、可储存期等方面关注度越来越高。传统的冷库大部分为单温控冷库，仅能提供相同的制冷温度，整个冷库的温度分布无法采用相同的主机实现不同隔离区间要求达到不同的冷藏温度的要求，即不能同时满足有不同冷藏温度要求货物的存储需求，在当前冷藏冷链产品多样化的前提下，多温控冷库更加符合及满足冷藏冷链的新需求。同时，多温控冷库的应用有利于节约综合成本、整合存储资源，是冷藏冷链行业发展的新趋势。
为了满足现阶段冷藏冷链行业提出的多温控新需求，为客户创造更大的商业价值，本专利的一种多温控冷库的空调系统及其控制方法，可满足以上需求，有效提高冷库的综合利用效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多温控冷库的制冷方法，具体的步骤：
根据冷库分隔不同区域的要求设定对应室内机的送风温度；
根据按照需求设定相邻两个区域之间的温度偏差值；
获知需要制冷区域的温度，当实时温度高于设定温度值制冷系统开始对需要制冷的区域进行制冷；
在制冷循环系统开始对冷库制冷时，首先保证较低温度要求区域能够接收到足够冷量前提下，再对其它区域制冷使其到达设定温度值，最终所有区域达到设定的制冷温度值。
进一步的，不同区域不同温度要求的制冷是通过控制给对应区域制冷控制控流件的开启阀步大小，用于进行控制冷量的输出，从而控制制冷的温度。
进一步的，根据热力膨胀阀的选型预留裕量，确定较低温度要求区域输出的阀步值，再通过差值法精确的计算出控制其它区域的制冷输出打开阀步值。
进一步的，所述差值法时根据差值公式计算出其它区域的步进电机的开启阀步X2，具体计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
其中： T0为空调系统额定送风温度值，T1为较低温度区域设定温度值，T2为其它区域设定温度值，A为控流件的额定阀步，X1为较低温度区域的阀步。
进一步的，在使用上述差值法公式进行计算其它区域开启阀步时，由于在制冷时送风温度设定值与实际送风温度存在偏差，因此需要对其进行修正，修正公式为：
ΔA=X2 * （1+&）
其中：ΔA实际的供冷阀打开的步数，&为偏差修正系数。
进一步的，所述偏差修正系数&通过计算公式：
&=
Figure 508948DEST_PATH_IMAGE002
T送风为实际送风温度，T差值为根据需求设定的温差值。
T差值为根据需求设定的温差值，温差值为0-3℃。
还公开了一种多温控冷库的制冷系统，包括室外单元，以及连接室外单元循环制冷连接的至少一个室内单元，
所述室内单元，用于给同一个冷库分隔而成的不同温度需求不同区域制冷；
还包括用于控制制冷送风的控制单元，用于感应到的室内实时温度，控制室内单元给规定的区域进行制冷。
进一步的，所述控制单元包括温度传感器、压力传感器、主控单元和分控单元，主控单位与分控单元连接，分控单元分别电连接温度传感器和压力传感器。
进一步的，所述控制单元还包括控流件，用于接收主控单位和分控单元信号执行阀门打开的阀步进行控制冷量的输出，从而控制制冷的温度。
进一步的，所述控流件包括电子膨胀阀或步进电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明可以给不同温度要求的区域进行精确制冷控制，使用时根据实际需求设定区域的温度值，进行合理的空调系统设计选型，同时采用差值的控制方法及偏差修正方法，即可实现同一机组不同室内末端匹配冷库不同温度区域的功能，对于冷藏冷链的货物储存有着良好的使用效果。本发明对应多温控冷库有利于节约综合成本和整合存储资源，是冷藏冷链行业发展的新趋势。
【附图说明】
图1为风冷型的多温控冷库的制冷系统的示意图；
图2为水冷型的多温控冷库的制冷系统的示意图；
图3为另一个水冷型的多温控冷库的制冷系统的示意图。
图中标识：1-压缩机；2-油分离器；30-风冷冷凝器；31-板式换热器；32-壳管式冷凝器；4-视液镜；5-干燥过滤器；6-冷媒分配单元；7-热力膨胀阀；8-步进电机；9-第一蒸发器；10-第二蒸发器；11-第三蒸发器；12-电磁阀；13-快速接头；14-气液分离器；15-储液罐；16-冷却水泵；17-加热锅炉；18-补水阀；19-冷却塔。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明中提供了一种多温控冷库的制冷系统，以下参考附图详细的进行描述。
实施例中，通常一个冷库中根据空间大小分隔为多个不同大小的空间区域，再将物品存放到，然后根据相应存放物品的要求设定对相关区域设定相应制冷送风速度，事情达到要求的保存温度。在此过程中由于相邻区域存在温差，因此在此过程中使得相邻区域的制冷效果不佳，温度升高的问题，所以需要多温控冷库的制冷系统对相应区域改变补充制冷，达到要求温度。
这里的多温控冷库的制冷系统，包括室外单元，以及连接室外单元循环制冷连接的至少一个室内单元，所述分隔的区域是通过隔板分隔而成。
所述室内单元，用于给同一个冷库内分隔成不同区域制冷，具体的数量根据分隔的区域进行增减。
还包括用于控制制冷送风的控制单元，用于感应到的室内实时温度，控制室内单元给规定的区域进行制冷。
进一步的，所述控制单元还包括控流件，用于接收主控单位和分控单元信号执行阀门打开的阀步进行控制冷量的输出，从而控制制冷的温度。所述控流件包括电子膨胀阀或步进电机。
下面主要采用步进电机8为例进行说明，而其它的实施例中控流件也可以采用电子膨胀阀进行空流。
所述温度传感器，用于实时监测室内蒸发器送风/回风温度；压力传感器用于实时检测蒸发器末端出口的运行压力，通过检测的压力，转换为电信号，传输至控制单元，由主控单元进行智能逻辑分析，输出各类不同的动作指令至步进电机8以及室内风机等动作单元，用以匹配实时的负载需求。
实施例中的每台室内蒸发器末端均配置分控单元，分控单元与主控单元通讯连接，用以接收主控单元的上层指令以及对本末端的相关器件执行独立控制逻辑。
实施时：
当冷库只需要进行单个温度控制需求时，此时优先由主控单元进行集中控制，分控单元只执行数据采集与传输功能。
当冷库中需要对多个区域制冷时，此时优先由分控单元进行分布式控制，分控单元执行数据采集汇总、上传以及输出动作指令至各执行器件；主控单元此时做为上层单元，监测各分控单元的运行状态；若分控单元出现故障时，此时主控单元亦可做为后备控制单元替代故障控制单元继续执行控制
同时控制单元还可以增设操作屏，用来显示实时的状态参数以及查看各类告警信息等，使得使用者更加直观的连接系统的运行情况，增加用户体验。
所述室内单元包括蒸发器、节流件、电磁阀12和冷媒分配单元6，一般的送风电机驱动送风风扇，带动蒸发器前面的空气吹到所需的区域，实现送冷风制冷的目的。
冷媒分配单元6，用于每台室内蒸发器的冷媒供给的均匀分配，冷媒分配单元6上面安装有快速接头13以及关断阀，单台室内机模块出现故障时，可快速关断以及快速拆除进行更换维护，同时预留多个快速接口，可用于后期扩容增减。
冷媒分配单元6包括第一连接管，所述第一连接管的一端设有与室外单元快速连接的第一连接头，另一端设有转接头，转接头连接至少一个与室外机连接的第二连接管，所述第二连接管的末端设有多个与室内单元快速连接的第二连接头和关断阀。同时集管模块预留有快速接头13，可实现后期的空调室内机10单元快速扩容功能。
电磁阀12，用于关断室内蒸发器的冷媒循环，当无需进行制冷运行时，室内蒸发器的电磁阀12将会关闭，冷媒停止循环，起到有效控制制冷，只开启需要制冷的区域制冷单元，有效的起到节能减耗的目的。
所述节流件为热力膨胀阀7，一般的设于蒸发器冷媒入口，用于提供低温低压冷媒进入蒸发器进行制冷。
在本实施例中控流件为微型步进电机，这里的微型步进电机设置于蒸发器冷媒的入口处，可以认为时在热力膨胀阀7与蒸发器之间，做为多温控需求功能启用时的调节作用。
实施例中，所述室外单元包括压缩机1、油分离器2、冷凝末端、储液罐15和气液分离器14。
这里需要指出的，室内单元与室外单元连接成制冷循环，具体的冷凝末端输出端连接储液罐15入口，储液罐15出口连接通过冷媒分配单元6连接蒸发器冷媒入口，蒸发器的冷媒出口连接气液分离器14入口，气液分离器14出口连接压缩机1入口，压缩机1出口与油分离器2入口连接，油分离器2的气体出口连接冷凝末端输入口，如此形成一个制冷循环，油分离器2的油体出口还与压缩机1入口连接。
油分离器2设于压缩机1排气口，用于将压缩机1排气带出的润滑油进行有效隔离，减少润滑油随排气跑出室外侧，同时将隔离的润滑油回收重新补充进压缩机1的回气端，重新循环润滑压缩机1，有效的节约成本，同时有效的保护了环境。
气液分离器14，室内单元与室外单元之间还设置气液分离器14，用来将蒸发器中未充分蒸发的液态冷媒进行气液分离，确保吸入压缩机1的冷媒为气态，防止压缩机1液击，增加压缩机1的寿命，提升效率。
冷凝末端在实施时可采用：风冷模式或水冷模式。其中参考附图1所示风冷模式由冷凝器与冷凝风扇组成，通过环境空气对冷凝器内部循环的高温冷媒进行散热。
水冷模式又可分为两种方式，参考附图2所示一种方式由冷凝风扇、冷却塔19、壳管式换热器、冷却水泵16等组成，高温冷媒在壳管式换热器中与冷却水进行换热，由高温高压气态冷媒变为中温高压液态冷媒，而吸收了热量的冷却水，由冷却水泵16提供循环动力，排至冷却塔19将热量散至室外空气中；参考附图3所示另一种方式为集成废热回收功能，由板式换热器或壳管式换热器、冷却水泵16、补水箱等部件组成，补水箱中的冷却水在板式换热器中，与排气高温的冷媒进行热交换，将冷却水温度升高，升温后的冷却水由冷却水泵16循环至锅炉中，做为锅炉热水初步加热的前奏，充分利用了压缩机1排气等废热，高效节能。
所述储液罐15，用于存储冷凝末端排出的油体，然后再通过冷媒分配单元6连接供蒸发器冷媒入口。
还可以在冷媒分配单元6和储液罐15之间设有视液镜4和干燥过滤器5，用于使用者观察冷媒的使用情况，当冷媒过少时能够及时的增加，并且通过干燥过滤器5有效的防止节流件堵塞，保证系统的制冷功能，有效的保证工作有序进行。
在使用上述多温控冷库的制冷系统对多个区域制冷时：
根据冷库分隔不同区域的要求设定对应室内机的送风温度；
根据按照需求设定相邻两个区域之间的温度偏差值；
获知需要制冷区域的温度，当实时温度高于设定温度值制冷系统开始对需要制冷的区域进行制冷；
在制冷循环系统开始对冷库制冷时，首先保证较低温度要求区域能够接收到足够冷量前提下，再对其它区域制冷使其到达设定温度值，最终所有区域达到设定的制冷温度值。
进一步的，不同区域不同温度要求的制冷是通过控制给对应区域制冷控制控流件的开启阀步大小，用于进行控制冷量的输出，从而控制制冷的温度。
进一步的，根据热力膨胀阀7的选型预留裕量，确定较低温度要求区域输出的阀步值，再通过差值法精确的计算出控制其它区域的制冷输出打开阀步值。
进一步的，通过差值法计算出较高温度要求区域的送风电机的开启阀步X2，具体计算公式：
Figure 813896DEST_PATH_IMAGE001
，
其中：T0为空调系统额定送风温度值，T1为较低温度区域设定温度值，T2为其它区域设定温度值，A为控流件的额定阀步，X1为较低温度区域的阀步。
进一步的，在使用所述差值法进行计算较高温度区域由于在制冷时送风温度设定值与实际送风温度存在偏差，因此需要对其进行修正，修正公式为：
ΔA=X * （1+&）
其中：ΔA实际的供冷阀打开的步数，&为偏差修正系数。
进一步的，所述偏差修正系数计算公式为：
&=
Figure DEST_PATH_IMAGE003
T送风为实际送风温度，T差值为根据需求设定的温差值。
这里需要说明的是，T差值为根据客户的需求设定的温差值，温差值为0-3℃。
在本实施例中假设需要制冷的是两个相邻的区域，下面分别称为1#区域和2#区域，由于分别存储的物品不一样，因此分别需要制冷保存的温度是1#区域-10℃和2#区域+0℃，此时将1#区域的制冷设定送风温度为-10℃；2#区域的制冷设定送风温度为2℃，制冷偏差均设定±2℃，而此时的压缩机1选型的温度运行范围需满足设定的温度区域要求。
开机后1#区域送风温度高于-8℃（-8℃=-10℃+2℃），此时压缩机1会优先确保-10℃的1#区域需求，即此时1#区域的室内风机以全速运行，1#区域的室内单元的用热力膨胀阀7做为节流件进行节流，1#区域的步进电机8设定开启60%阀步进行控流， 60%开阀比例是根据热力膨胀阀7的选型预留裕量确定，举例的设定-20℃送风温度时，热力膨胀阀7满负荷工作，此时步进电机100%全开，不需控流；
在这时1#区域的电磁阀开启，蒸发器以最大制冷能力输出；当1#区域的送风温度达到-12℃时，无制冷需求，此时1#区域的步进电机8将关闭，1#区域的电磁阀关闭，即1#区域的蒸发器无冷媒循环，不再输出制冷量，这时1#区域的室内单元保持以待机转速进行气流组织循环，确保区域的温度场均匀性即可。
而由于2#区域的设定温度为+2℃，远高于1#区域的温度设定要求，此时2#分控制单元将执行以下控制步骤：
2#区域的温度传感器检测到送风温度大于4℃，即说明此时有制冷需求，由于压缩机1需要优先确保1#区域的制冷能力输出，此时经过2#区域的热力膨胀阀7进行节流后的低温低压制冷剂的蒸发温度远远低于区域需求的2℃的设定制冷送风温度，因此2#区域的步进电机8执行动作指令，调节步进电机8的阀步进行控流。当控制合适的低温冷媒流量进入2#区域的蒸发器时，由于冷媒循环量得到有效控制，同时此时循环风量最大，冷媒在2#区域的蒸发器管路中将得到更有效的换热，即虽然进入蒸发器的冷媒温度远低于需求温度，但由于流量可控，加以合理的控制策略即可达到2#区域的需求的2℃的送风温度要求。
以下就步进电机8的控制方法进行详细说明。
这里为了更好进行说明，下面假设设定步进电机8的额定阀步为A，即步数可调范围为0~A；设定空调系统设定-20℃时为额定标准工况，即此时热力膨胀阀7满负荷工作，此时步进电机8不需控流。
由于1#区域的稳定送风温度为-10℃，1#区域的步进电机8开阀步数为0.6A； 2#区域的送风温度设定值为2℃，假设2#区域的电机开阀步数为X2，则对应关系如下表：
送风温度设定值-℃ 步进电机开阀步数
-20 A
-10 0.6A
2 X<sub>2</sub>
根据差值法可得
Figure 630543DEST_PATH_IMAGE004
，计算X对应的开阀步数为X2=0.12A。
上述条件进行双区域温控时，在满足了1#区域温控后对于温度较高的区域的开阀步数既有以上的关系式。同时由于送风温度设定值与实际送风温度存在偏差，因此此处需要增加偏差修正系数&。
根据上述情况，2#区域的阀数的偏差修正系数：&=
Figure 367554DEST_PATH_IMAGE003
（备注：本实施例中的温度偏差温度为2℃，实际按需求数值输入即可），即此时实际针对2#区域的步进电机开阀步数应修正为：
ΔA=X * （1+&）=0.12A*
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。
若此时2#区域的实际送风温度T送风>2℃时，即阀数的偏差修正系数：
&=
Figure 703989DEST_PATH_IMAGE006
>0，说明此时步进电机开阀步数不够，进入蒸发器的冷媒循环流量偏少，导致送风温度较需求的设定值偏高，需要加大开阀步数提供更多的低温冷媒流量进入蒸发器才能输出需求的更低的送风温度。
若此时2#区域的实际送风温度T送风<2℃时，即阀数的偏差修正系数：
&=
Figure 196150DEST_PATH_IMAGE006
<0，说明此时步进电机开阀步数过多，进入蒸发器的冷媒循环流量偏大，导致送风温度较需求的设定值偏低，需要减小步进电机开阀步数使进入蒸发器的低温冷媒流量减少，不会产生更低的送风温度。
根据以上的制冷控流方法以及偏差修正方法，即可保证2#区域的不同需求送风温度较好的稳定输出，对于更多区域的不同需求送风温度控制方法，与上文描述的一致，在此不在进行赘述。
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。。

Claims (1)

1.一种多温控冷库的制冷方法，其特征在于，具体的步骤：
根据冷库分隔不同区域的要求设定对应室内机的送风温度；
根据按照需求设定相邻两个区域之间的温度偏差值；
获知需要制冷区域的温度，当实时温度高于设定温度值制冷循环系统开始对需要制冷的区域进行制冷；在制冷循环系统开始对冷库制冷时，首先保证较低温度要求区域能够接收到足够冷量前提下，再对其它区域制冷使其到达设定温度值，最终所有区域达到设定温度值；
不同区域不同温度要求的制冷是通过控制给对应区域制冷控制控流件的开启阀步大小，用于进行控制冷量的输出，从而控制制冷的温度；
根据热力膨胀阀的选型预留裕量，确定较低温度要求区域输出的阀步值，再通过差值法精确的计算出控制其它区域的制冷输出打开阀步值；
所述差值法是根据差值公式计算出其它区域的步进电机的开启阀步X2，具体计算公式：
Figure 626461DEST_PATH_IMAGE001
，
其中：T 0 为空调系统额定送风温度值，T 1 为较低温度区域设定温度值，T 2 为其它区域设定温度值，A为控流件的额定阀步，X 1 为较低温度区域的阀步；
在使用上述差值公式进行计算其它区域开启阀步时，由于在制冷时送风温度设定值与实际送风温度存在偏差，因此需要对其进行修正，修正公式为：
ΔA=X2 * （1+&）
其中：ΔA实际的供冷阀打开的步数，&为偏差修正系数； 所述偏差修正系数&通过计算公式：
&=
Figure 809181DEST_PATH_IMAGE002
T送风为实际送风温度，T差值为根据需求设定的温差值。
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