CN109099625A - 一种具有蓄冷功能的低温冰箱（库） - Google Patents

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Abstract

本发明提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)，包括：制冷单元及蓄/释冷循环回路单元，所述制冷单元包括压缩机、风冷冷凝器、回热换热器、节流阀和第一蒸发器，所述蓄/释冷循环回路单元包括蓄冷器、第二蒸发器、箱(库)体、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀及第一低温循环泵，本发明提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)，在具有峰谷电差价的区域，可利用谷价电驱动压缩机，将制冷单元制取的冷量通过蓄/释冷循环回路单元蓄存起来，在用能高峰期间，将蓄存的冷量释放，提高用电效率，降低整个系统的运行费用，实现节能减排的效果。

Description

一种具有蓄冷功能的低温冰箱(库)
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种具有蓄冷功能的低温冰箱(库)。
背景技术
低温保存是目前包括高端食材(海产品等)、生物组织、医药制品之类无损保存最为广泛应用的一种方法。低温可以有效抑制生物材料自身的活性并降低因此带来的消耗，同时显著降低外界微生物及其他生化反应的速度，进而降低外界对材料的影响，从而获得较长时期的储存，并基本保持其品质不发生变化。一般而言，存储温度越低生物活性保存时间越长。
目前，机械式低温冰箱已经成为低温保存的一种重要方式。对于大量样品需求低温储存的场合，如基因库等，低温冰箱(库)需要全年连续运行，每年仅运行电费高达几百万；另外，随着我国经济的迅速发展，电网的峰谷电日益严重，某些地区峰谷电差价高达几倍。如果能够运用低谷电驱动低温冰箱蓄存冷箱，在用能高峰期释放冷量，这样可以有效的降低用户电费。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种带蓄冷功能且可快速降温箱的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种具有蓄冷功能的低温冰箱(库)，包括：制冷单元及蓄/释冷循环回路单元，其中：
所述制冷单元包括压缩机、风冷冷凝器、回热换热器、节流阀和第一蒸发器，所述的压缩机的出口连接所述风冷冷凝器的进口，所述风冷冷凝器的出口连接所述回热换热器的高压进口，所述回热换热器的高压出口连接所述节流阀的进口，所述节流阀的出口连接所述第一蒸发器的制冷剂进口，所述第一蒸发器的制冷剂出口连接所述回热换热器的低压进口，所述回热换热器的低压出口连接所述压缩机的低压进口；
所述蓄/释冷循环回路单元包括蓄冷器、第二蒸发器、箱(库)体、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀及第一低温循环泵，所述第二蒸发器置于所述箱(库)体内，所述蓄冷器的出口连接所述第一截止阀及第二截止阀的进口，所述第一截止阀的出口连接所述第一蒸发器的载冷剂进口，所述第二截止阀的出口连接所述第一低温循环泵的进口，所述第一蒸发器的载冷剂出口连接所述第一低温循环泵的进口，所述第一低温循环泵的出口连接所述第三截止阀和第四截止阀的进口，所述第三截止阀的出口连接所述蓄冷器的进口，所述第四截止阀的出口连接所述第二蒸发器的进口，所述第二蒸发器的出口连接所述蓄冷器的进口。
在一些较佳的实施例中，所述蓄/释冷循环回路单元还包括第二低温循环泵，所述第二低温循环泵与所述第一低温循环泵并列设置，所述第二截止阀的出口还连接第二低温循环泵的进口，所述第一蒸发器的载冷剂出口还连接所述第二低温循环泵的进口，所述第二低温循环泵的出口连接所述第三截止阀和第四截止阀的进口。
在一些较佳的实施例中，所述具有蓄冷功能的低温冰箱(库)包括蓄冷模式和释冷模式，其中：
所述蓄冷模式在低谷电期间进行，其运行方式如下：所述制冷单元开启，所述第一截止阀、所述第四截止阀及所述第一低温循环泵开启，所述第二截止阀及所述第三截止阀关闭，通过低温载冷剂将所述制冷单元制取的冷量储存到所述蓄冷器中，所述蓄冷器内冷量蓄满后，所述制冷单元、所述第一截止阀、所述第四截止阀及所述第一低温循环泵关闭；
所述释冷模式在用冷高峰期间进行，其运行方式如下：所述制冷单元关闭，所述第二截止阀、所述第三截止阀及所述第一低温循环泵开启，所述第一截止阀及所述第四截止阀关闭，并通过低温载冷剂将所述蓄冷器中蓄存的冷量带入所述第二蒸发器中，用于冷却所述箱(库)体，所述蓄冷器内冷量释放完毕后，所述第二截止阀、所述第三截止阀及所述第一低温循环泵关闭。
在一些较佳的实施例中，所述蓄冷器中可采的蓄冷材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-60℃～-180℃的相变材料。
在一些较佳的实施例中，所述金属材料包括不锈钢或铝。
在一些较佳的实施例中，所述-60℃～-180℃的相变材料包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷、全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述载冷剂可采用常压沸点高于环境温度且凝固点低于所述箱(库)体需求温度的流体。
在一些较佳的实施例中，所述流体包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷和全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中至少一种。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)，包括：制冷单元及蓄/释冷循环回路单元，所述制冷单元包括压缩机、风冷冷凝器、回热换热器、节流阀和第一蒸发器，所述蓄/释冷循环回路单元包括蓄冷器、第二蒸发器、箱(库)体、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀及第一低温循环泵，本发明提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)，在具有峰谷电差价的区域，可利用谷价电驱动压缩机，将制冷单元制取的冷量通过蓄/释循环回路单元蓄存起来，在用能高峰期间，将蓄存的冷量释放，提高用电效率，降低整个系统的运行费用，实现节能减排的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明实施例提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)10的结构示意图，包括：制冷单元(RC)及蓄/释冷循环回路单元(XC)，以下详细说明各个单元的具体结构。
所述制冷单元(RC)包括压缩机(1)、风冷冷凝器(2)、回热换热器(3)、节流阀(4)和第一蒸发器(5)，所述的压缩机(1)的出口连接所述风冷冷凝器(2)的进口，所述风冷冷凝器(2)的出口连接所述回热换热器(3)的高压进口，所述回热换热器(3)的高压出口连接所述节流阀(4)的进口，所述节流阀(4)的出口连接所述第一蒸发器(5)的制冷剂进口，所述第一蒸发器(5)的制冷剂出口连接所述回热换热器(3)的低压进口，所述回热换热器(3)的低压出口连接所述压缩机(1)的低压进口。
所述蓄/释冷循环回路(XC)包括蓄冷器(11)、第二蒸发器(12)、箱(库)体(13)、第一截止阀(V1)、第二截止阀(V2)、第三截止阀(V3)、第四截止阀(V4)及第一低温循环泵(P1)，所述第二蒸发器(12)置于所述箱(库)体(13)中，所述的蓄冷器(11)的出口连接所述第一截止阀(V1)、第二截止阀(V2)的进口，所述第一截止阀(V1)的出口连接所述第一蒸发器(5)的载冷剂进口，所述第二截止阀(V2)的出口连接所述第一低温循环泵(P1)的进口，所述第一蒸发器(5)的载冷剂出口连接所述第一低温循环泵(P1)的进口，所述第一低温循环泵(P1)的出口连接所述第三截止阀(V3)和第四截止阀(V4)的进口，所述第三截止阀(V3)的出口连接所述蓄冷器(11)的进口，所述第四截止阀(V4)的出口连接所述第二蒸发器(12)的进口，所述第二蒸发器的出口连接所述蓄冷管(11)的进口。
在一些较佳的实施例中，所述蓄/释冷循环回路单元还包括第二低温循环泵(P2)，所述第二低温循环泵(P2)与所述第一低温循环泵(P1)并列设置，所述第二截止阀(V2)的出口还连接第二低温循环泵(P2)的进口，所述第一蒸发器(5)的载冷剂出口还连接所述第二低温循环泵(P2)的进口，所述第二低温循环泵(P1)的出口连接所述第三截止阀(V3)和第四截止阀(V4)的进口。
可以理解，所述的第二低温循环泵(P2)作为备用循环泵，提高系统运行可靠性。
在一些较佳的实施例中，所述具有蓄冷功能的低温冰箱(库)分为蓄冷模式和释冷模式：
所述的蓄冷模式在低谷电期间进行，运行方式如下：制冷单元(RC)开启，第一截止阀(V1)、第四截止阀(V4)、第一低温循环泵(P1)开启，第二截止阀(V2)、第三截止阀(V3)关闭，通过低温载冷剂将制冷单元(RC)制取的冷量储存到蓄冷器(11)中，蓄冷器内冷量蓄满后，制冷单元(RC)、第一截止阀(V1)、第四截止阀(V4)、第一低温循环泵(P1)关闭；
所述的释冷模式在用冷高峰期间进行，运行方式如下：制冷单元(RC)关闭，第二截止阀(V2)、第三截止阀(V3)、第一低温循环泵(P1)开启，第一截止阀(V1)、第四截止阀(V4)关闭，并通过低温载冷剂将蓄冷器(11)中蓄存的冷量带入第二蒸发器(12)中，用于冷却箱(库)体(13)，蓄冷器内冷量释放完毕后，第二截止阀(V2)、第三截止阀(V3)、第一低温循环泵(P1)关闭。
可以理解，本发明提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)，在具有峰谷电差价的区域，可利用谷价电驱动压缩机，将制冷单元制取的冷量通过蓄/释循环回路单元蓄存起来，在用能高峰期间，将蓄存的冷量释放。
进一步地，由于夜间环境温度低，本发明提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)运行效率相对较高，进一步降低运行费。
在一些较佳的实施例中，所述蓄冷器(11)中可采的蓄冷材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-60℃～-180℃的相变材料。
在一些较佳的实施例中，所述金属材料包括不锈钢或铝。
在一些较佳的实施例中，所述-60℃～-180℃的相变材料包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷、全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述载冷剂可采用常压沸点高于环境温度且凝固点低于所述箱(库)体需求温度的流体。
在一些较佳的实施例中，所述流体包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷和全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中至少一种。
可以理解，由于蓄/释冷循环回路单元(XC)中采用液相载冷工质，易分配均匀，提高传热性能。
本发明提供的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)，在具有峰谷电差价的区域，可利用谷价电驱动压缩机，将制冷单元制取的冷量通过蓄/释冷循环回路单元蓄存起来，在用能高峰期间，将蓄存的冷量释放，提高用电效率，降低整个系统的运行费用，实现节能减排的效果。
当然本发明的具有蓄冷功能的低温冰箱(库)还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (8)

1.一种具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，包括：制冷单元及蓄/释冷循环回路单元，其中：
所述制冷单元包括压缩机、风冷冷凝器、回热换热器、节流阀和第一蒸发器，所述的压缩机的出口连接所述风冷冷凝器的进口，所述风冷冷凝器的出口连接所述回热换热器的高压进口，所述回热换热器的高压出口连接所述节流阀的进口，所述节流阀的出口连接所述第一蒸发器的制冷剂进口，所述第一蒸发器的制冷剂出口连接所述回热换热器的低压进口，所述回热换热器的低压出口连接所述压缩机的低压进口；
所述蓄/释冷循环回路单元包括蓄冷器、第二蒸发器、箱体、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀及第一低温循环泵，所述第二蒸发器置于所述箱体内，所述蓄冷器的出口连接所述第一截止阀及第二截止阀的进口，所述第一截止阀的出口连接所述第一蒸发器的载冷剂进口，所述第二截止阀的出口连接所述第一低温循环泵的进口，所述第一蒸发器的载冷剂出口连接所述第一低温循环泵的进口，所述第一低温循环泵的出口连接所述第三截止阀和第四截止阀的进口，所述第三截止阀的出口连接所述蓄冷器的进口，所述第四截止阀的出口连接所述第二蒸发器的进口，所述第二蒸发器的出口连接所述蓄冷器的进口。
2.如权利要求1所述的具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，所述蓄/释循环回路单元还包括第二低温循环泵，所述第二低温循环泵与所述第一低温循环泵并列设置，所述第二截止阀的出口还连接第二低温循环泵的进口，所述第一蒸发器的载冷剂出口还连接所述第二低温循环泵的进口，所述第二低温循环泵的出口连接所述第三截止阀和第四截止阀的进口。
3.如权利要求1所述的具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，所述具有蓄冷功能的低温冰箱包括蓄冷模式和释冷模式，其中：
所述蓄冷模式在低谷电期间进行，其运行方式如下：所述制冷单元开启，所述第一截止阀、所述第四截止阀及所述第一低温循环泵开启，所述第二截止阀及所述第三截止阀关闭，通过低温载冷剂将所述制冷单元制取的冷量储存到所述蓄冷器中，所述蓄冷器内冷量蓄满后，所述制冷单元、所述第一截止阀、所述第四截止阀及所述第一低温循环泵关闭；
所述释冷模式在用冷高峰期间进行，其运行方式如下：所述制冷单元关闭，所述第二截止阀、所述第三截止阀及所述第一低温循环泵开启，所述第一截止阀及所述第四截止阀关闭，并通过低温载冷剂将所述蓄冷器中蓄存的冷量带入所述第二蒸发器中，用于冷却所述箱体，所述蓄冷器内冷量释放完毕后，所述第二截止阀、所述第三截止阀及所述第一低温循环泵关闭。
4.如权利要求3所述的具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，所述蓄冷器中可采的蓄冷材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-60℃～-180℃的相变材料。
5.如权利要求4所述的具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，所述金属材料包括不锈钢或铝。
6.如权利要求4所述的具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，所述-60℃～-180℃的相变材料包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷、全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中的至少一种。
7.如权利要求3所述的具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，所述载冷剂可采用常压沸点高于环境温度且凝固点低于所述箱体需求温度的流体。
8.如权利要求7所述的具有蓄冷功能的低温冰箱，其特征在于，所述流体包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷和全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中至少一种。
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