CN109869938A - 双工况制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双工况制冷系统，旨在提供一种空调工况采用单级压缩制冷系统，制冰工况采用带中间补气的准双级压缩制冷系统的双工况制冷系统，从而降低运行费用，节约能源。包括带中间补气的压缩机、冷凝器、空调蒸发器、制冰蒸发器、经济器、节流装置；在空调工况下，冷媒经节流装置节流减压流经空调蒸发器形成单级压缩制冷循环；在制冰工况下，冷媒经节流装置节流减压后流经制冰蒸发器，经济器的气体出口与压缩机的补气端连接，形成带中间补气的压缩制冷循环。该系统在制冰工况下，系统吸热极限温度比空调工况更低，更有效的完成制冰工况，提高了冰蓄冷系统的用能效率，节约电能。能够平衡电网峰谷负荷，有效的降低运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种可以实现空调制冷与制冰制冷的双工况制冷系统。
背景技术
随着空调使用量的增加，夏季空调用电量的需求不断增大。空调供冷需求主要集中在白天夏季温度较高的时间段内，夜间需求较低，空调耗电造成一定的用电高峰与低谷，如何实现空调耗电的削峰填谷逐渐成为了研究的热点问题。
目前，冰蓄冷技术是解决空调耗电削峰填谷的主要手段之一。冰蓄冷系统在制冰工况下的性能对整个系统的运行性能有着重要的影响，同时也影响着整个系统的运行效率。传统的冰蓄冷系统在电价低谷段需要双工况主机在制冰工况下制冰蓄冷，而在制冰工况下，制冰运行期间为了得到0℃的冰，制冷机的蒸发温度往往需要降低至-8℃以下，由于蒸发温度降低，主机的效率明显下降，从而造成夜间冰蓄冷过程制冷机运行的性能系数(COP)的降低，造成了能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种空调工况采用单级压缩制冷系统，制冰工况采用带中间补气的准双级压缩制冷系统的双工况制冷系统，从而降低运行费用，节约能源。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种双工况制冷系统，包括带中间补气的压缩机、冷凝器、空调蒸发器、制冰蒸发器、经济器、节流装置；在空调工况下，冷媒经所述节流装置节流减压流经所述空调蒸发器形成单级压缩制冷循环；在制冰工况下，所述冷媒经所述节流装置节流减压后流经所述制冰蒸发器，所述经济器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成带中间补气的压缩制冷循环；所述空调蒸发器置于室内，所述制冰蒸发器置于制冰桶内。
所述经济器为闪发器，所述节流装置包括第一节流阀和第二节流阀；在空调工况下，所述压缩机、冷凝器、第一节流阀、第二电控阀、空调蒸发器连接组成封闭的空调工况的单级压缩制冷循环；在制冰工况下，所述压缩机、冷凝器、第一节流阀、第一电控阀、闪发器、第二节流阀、制冰蒸发器组成封闭的压缩制冷循环，所述闪发器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成制冰工况的带中间补气的压缩制冷循环。
所述经济器为过冷器，所述节流装置包括第一节流阀和第二节流阀，在空调工况下，所述压缩机、冷凝器、过冷器、第二节流阀、第三电控阀、空调蒸发器连接组成封闭的空调工况的单级压缩制冷循环；在制冰工况下，所述压缩机的排气端与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口分为两路，一路通过第一电控阀、所述第一节流阀与所述过冷器的第二进液口连接，另一路与所述过冷器的第一进液口连接；所述过冷器的液体出口通过所述第二节流阀、第二电控阀、所述制冰蒸发器与所述压缩机的吸气端连接，所述过冷器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成制冰工况的带中间补气的压缩制冷循环。
所述节流装置为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
所述制冷蒸发器为风冷式或溶液载冷式蒸发装置。
所述空调蒸发器为风冷式或溶液载冷式蒸发装置
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的双工况制冷系统，在空调工况时，系统为单级压缩制冷循环，在制冰工况时，系统为带中间补气的准双级压缩制冷循环。在制冰工况下，系统吸热极限温度比空调工况的单级压缩吸热极限温度更低，可以更有效的完成制冰工况，能够减少系统机组的使用量，降低了系统的能耗，降低运行成本，降低了系统的初投资成本，减少了空调工况机组的闲置率。
2、本发明的双工况制冷系统，在制冰工况下增加了补气通道，压缩过程中由于得到中间补气的冷却，压缩机的排气温度比无补气时的排气温度低，同时，由于部分蒸气没有经过从低压到高压的完整压缩过程，而只经历了从低压到排气压力的压缩过程，减少了压缩机的功耗，提高了系统的制冷性能系数，有效的节约电能。
3、本发明的双工况制冷系统在制冰工况运行时通过过冷器实现工质过冷从而实现水与冷媒之间较大的传热系数，从而过冷水连续制冰用于冰蓄冷系统能够提高冰蓄冷系统的用能效率。
4、采用本发明的制冷系统，在夜间用多余的电制冰蓄冷，在白天用储存的冷量补充用冷需求以平衡电网峰谷负荷。
5、采用本发明的制冷系统可节省制冷主机容量、节省电力增容设备费。
附图说明
图1所示为带闪发器的双工况制冷系统的结构原理图；
图2所示为带过冷器的双工况制冷系统的结构原理图。
图中：1、压缩机；2、冷凝器；3-1、第一节流阀；3-2、第二节流阀；4-1、第一电控阀；4-2、第二电控阀；4-3、第三电控阀；5、闪发器；6-1、制冰蒸发器；6-2、空调蒸发器；7、过冷器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明的双工况制冷系统包括带中间补气的压缩机、冷凝器、空调蒸发器、制冰蒸发器、经济器和节流装置，在空调工况下，冷媒经所述节流装置节流减压流经过所述空调蒸发器形成单级压缩制冷循环；在制冰工况下，所述冷媒经所述节流装置节流减压后流经所述制冰蒸发器，所述经济器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成带补气的压缩制冷循环；所述空调蒸发器置于室内，所述制冰蒸发器置于制冰桶内。本发明的设计要点为：制冰工况时，通过电控阀切换，由空调工况下的单级压缩变为带中间补气的准双级压缩制冷循环，低温低压液态工质进入制冰蒸发器。
以下分别以经济器为闪发器和过冷器为实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：经济器为闪发器
本发明双工况制冷系统中的经济器为闪发器的实施例的示意图如图1所示，包括带中间补气的压缩机1、冷凝器2、空调蒸发器6-2、制冰蒸发器6-1、经济器以及节流装置。所述经济器为闪发器5，所述节流装置包括第一节流阀3-1和第二节流阀3-2。压缩机1是带中间补气的压缩机，可以实现空调工况(7℃蒸发)和制冰工况(-10℃蒸发)。所述压缩机1的排气端通过所述冷凝器2与所述第一节流阀3-1的进口连接，所述第一节流阀3-1的出口分别与所述第一电控阀4-1的进口及所述第二电控阀4-2的进口连接，所述第二电控阀4-2的出口与空调蒸发器6-2的进口连接，所述第一电控阀4-1的出口与所述闪发器5的进液口5-1连接，所述闪发器5的气体出口与所述压缩机1的补气端连接，所述闪发器5的液体出口通过所述第二节流阀3-2与所述制冰蒸发器6-1的进口连接，所述制冰蒸发器6-1的出口和空调蒸发器6-2的出口分别与压缩机1的吸气端连接。通过第一电控阀4-1和第二电控阀4-2的启闭实现该双工况制冷系统的空调工况或制冰工况。
在空调工况下，第一电控阀4-1关闭，第二电控阀4-2开启。所述压缩机1、冷凝器2、第一节流阀3-1、第二电控阀4-2、空调蒸发器6-2连接组成封闭的单级压缩制冷循环。压缩机1从所述空调蒸发器6-2吸入低压气体，低压气体经压缩机1压缩升压变为高压气体后，经所述压缩机1排气端排入所述冷凝器2，通过所述冷凝器2冷凝放热变为高压液体后经所述第一节流阀3-1节流降压变为低压蒸气，低压蒸气通过所述第二电控阀4-2进入所述空调蒸发器6-2蒸发吸收房间内热量变为低压蒸气，之后回到所述压缩机1的吸气端，完成空调工况的单级压缩制冷循环。
在制冰工况下，第一电控阀4-1开启，第二电控阀4-2关闭。所述压缩机1、冷凝器2、第一节流阀3-1、第一电控阀4-1、闪发器5、第二节流阀3-2、制冰蒸发器6-1组成封闭的压缩制冷循环，所述闪发器5的气体出口与所述压缩机1的补气端连接，形成带补气的压缩制冷循环。所述压缩机1从制冰蒸发器6-1吸入低压气体，低压气体经所述压缩机1压缩升压变为高压气体后经所述压缩机1的排气端进入所述冷凝器2被冷凝为高压液体。从所述冷凝器2出口出来的高压液体经所述第一节流阀3-1节流降压变为中压湿蒸气后流经所述第一电控阀4-1进入闪发器5。闪发器5分离出来的中压气态工质作为中间补气直接进入所述压缩机1的补气端，闪发器分离出来的中压液体工质经所述第二节流阀3-2节流降压变为低压湿蒸气后进入所述制冰蒸发器6-1蒸发吸热变为低压蒸气。从所述制冰蒸发器6-1流出的低压蒸气被所述压缩机1吸入，完成制冰工况的压缩制冷循环。
实施例2：经济器为过冷器
本发明双工况制冷系统中的经济器为过冷器的实施例的示意图如图2所示，包括带中间补气的压缩机1、冷凝器2、空调蒸发器6-2、制冰蒸发器6-1、经济器以及节流装置。所述经济器为过冷器7，所述节流装置包括第一节流阀3-1和第二节流阀3-2。压缩机1是带中间补气的压缩机，可以实现空调工况(7℃蒸发)和制冰工况(-10℃蒸发)。所述空调蒸发器6-2的出口与所述制冰蒸发器6-1的出口并联在一起并与所述压缩机1的吸气端连接，所述压缩机1的补气端与过冷器7的气体出口连接，所述压缩机1的排气端与冷凝器2的进口连接，所述冷凝器2的出口分为两路，一路通过所述第一电控阀4-1、第一节流阀与过冷器7的第二进液口连接，另一路与过冷器7的第一进液口连接。所述过冷器7的液体出口与所述第二节流阀3-2的进口连接，所述第二节流阀3-2的出口分为两路，一路通过所述第二电控阀4-2与所述制冰蒸发器6-1的进口连接，另一路通过所述第三电控阀4-3与所述空调蒸发器6-2的进口连接，所述制冰蒸发器6-1的出口和空调蒸发器6-2的出口分别与压缩机1的吸气端连接。通过第一电控阀4-1、第二电控阀4-2、第三电控阀4-3的启闭实现该双工况制冷系统的空调工况或制冰工况。
在空调工况下，第三电控阀4-3开启，第一电控阀4-1与第二电控阀4-2关闭。所述压缩机1、冷凝器2、过冷器7、第二节流阀3-2、第三电控阀4-3、空调蒸发器6-2连接组成封闭的单级压缩制冷循环。所述压缩机1从所述空调蒸发器6-2吸入低压气体，低压气体经所述压缩机1压缩升压变成高压气体后经所述压缩机1排气端排入所述冷凝器2，通过所述冷凝器2冷凝放热变为高压液体，高压液体流经所述过冷器7进入所述第二节流阀3-2节流降压变成低压湿蒸气，低压湿蒸气经第三电控阀4-3进入空调蒸发器6-2中蒸发吸收房间中的热量变为低压蒸气后回到压缩机1吸气端，完成空调工况的单级压缩制冷循环。
在制冰工况运行时，第一电控阀4-1、第二电控阀4-2开启，第三电控阀4-3关闭。所述压缩机1的排气端与所述冷凝器2的进口连接，所述冷凝器2的出口分为两路，一路通过第一电控阀4-1、第一节流阀3-1与所述过冷器7的第二进液口连接，另一路与所述过冷器7的第一进液口连接。所述过冷器7的液体出口通过第二节流阀3-2、第二电控阀4-2、制冰蒸发器6-1与所述压缩机1的吸气端连接，所述过冷器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成制冰工况的带补气的压缩制冷循环。所述压缩机1从制冰蒸发器6-1吸入低压气体，低压气体经所述压缩机1压缩升压变为高压气体后经所述压缩机1排气端进入所述冷凝器2被冷凝为高压液体。从冷凝器2出口出来的高压液体工质分为两部分，一部分高压液体工质经过第一电控阀4-1进入第一节流阀3-1节流降压变为中压湿蒸气后经过冷器的第二进液口进入过冷器7中蒸发，冷却从所述过冷器7的第一进液口进来的高压液态工质，吸热汽化后经所述过冷器7气体出口进入所述压缩机1补气端向压缩机进行补气实现准双级压缩；另一部分高压液体工质直接进入所述过冷器7中冷却，冷却变为过冷液体，过冷液体工质经所述第二节流阀3-2节流降压变为低压湿蒸汽后流经所述第二电控阀4-2进入所述制冰蒸发器6-1中蒸发吸热变为低压蒸气，从制冰蒸发器6-1中出来的低压蒸气回到压缩机1吸气端，完成制冰工况的压缩制冷循环。
所述冷凝器为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器。
所述蒸发器为风冷式或溶液载冷式。
所述节流装置为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
本发明的双工况制冷系统，在空调工况时，系统为单级压缩制冷循环，在制冰工况时，系统为带中间补气的准双级压缩制冷循环。在制冰工况下，系统吸热极限温度比空调工况的单级压缩吸热极限温度更低，可以更有效的完成制冰工况，能够减少系统机组的使用量，降低了系统的能耗，降低了系统的初投资成本，减少了空调工况机组的闲置率，提高冰蓄冷系统的用能效率，节约电能。能够平衡电网峰谷负荷，有效的降低运行成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种双工况制冷系统，其特征在于，包括带中间补气的压缩机、冷凝器、空调蒸发器、制冰蒸发器、经济器、节流装置；在空调工况下，冷媒经所述节流装置节流减压流经所述空调蒸发器形成单级压缩制冷循环；在制冰工况下，所述冷媒经所述节流装置节流减压后流经所述制冰蒸发器，所述经济器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成带中间补气的压缩制冷循环；所述空调蒸发器置于室内，所述制冰蒸发器置于制冰桶内。
2.根据权利要求1所述的双工况制冷系统，其特征在于，所述经济器为闪发器，所述节流装置包括第一节流阀和第二节流阀；在空调工况下，所述压缩机、冷凝器、第一节流阀、第二电控阀、空调蒸发器连接组成封闭的空调工况的单级压缩制冷循环；在制冰工况下，所述压缩机、冷凝器、第一节流阀、第一电控阀、闪发器、第二节流阀、制冰蒸发器组成封闭的压缩制冷循环，所述闪发器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成制冰工况的带中间补气的压缩制冷循环。
3.根据权利要求1所述的双工况制冷系统，其特征在于，所述经济器为过冷器，所述节流装置包括第一节流阀和第二节流阀，在空调工况下，所述压缩机、冷凝器、过冷器、第二节流阀、第三电控阀、空调蒸发器连接组成封闭的空调工况的单级压缩制冷循环；在制冰工况下，所述压缩机的排气端与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口分为两路，一路通过第一电控阀、所述第一节流阀与所述过冷器的第二进液口连接，另一路与所述过冷器的第一进液口连接；所述过冷器的液体出口通过所述第二节流阀、第二电控阀、所述制冰蒸发器与所述压缩机的吸气端连接，所述过冷器的气体出口与所述压缩机的补气端连接，形成制冰工况的带中间补气的压缩制冷循环。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的双工况制冷系统，其特征在于，所述节流装置为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的双工况制冷系统，其特征在于，所述制冷蒸发器为风冷式或溶液载冷式蒸发装置。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的双工况制冷系统，其特征在于，所述空调蒸发器为风冷式或溶液载冷式蒸发装置。
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