CN110160310B - 一种多温区冷库系统的制冷方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多温区冷库系统的制冷方法，通过一个制冷机组制冷速冻库、冷冻库、冷藏库及保鲜库；制冷机组为第一蓄冷罐提供蓄冷液，由第一蓄冷罐通过第一蓄冷管道向速冻库提供蓄冷液，由第二蓄冷罐通过第二蓄冷管道向冷冻库连接提供蓄冷液，由第三蓄冷罐通过第三蓄冷管道冷藏库提供蓄冷液，由第四蓄冷罐通过第四蓄冷管道保鲜库提供蓄冷液；并且，速冻库通过第一回液管道将蓄冷液回流至第二蓄冷罐，冷冻库通过第二回液管道将蓄冷液回流至第三蓄冷罐，冷藏库通过第三回液管道将蓄冷液回流至第四蓄冷罐，保鲜库通过第四回液管道将蓄冷液回流至第一蓄冷罐。采用本发明，可灵活的进行各系统模式转换，灵活的进行各冷库温区模式转变。

Description

一种多温区冷库系统的制冷方法
技术领域
本发明涉及冷库系统的制冷方法，尤其涉及一种多温区冷库系统的制冷方法。
背景技术
传统的冷库制冷方式为每个冷库对应一台或多台制冷机组，并且，每个冷库对应一个制冷模式或称制冷温度，温度区间为固定模式，不可变更为其他温区，无法更改为其它用途。当季节变化需要其它温区库时，除了更建，无其它办法。并且，整个制冷管路为高压管路，投资额度大，后期维护难。图1A至图1E为现有技术的冷库系统制冷方法示意图，如图1A所示，-65～-45℃超低温/速冻库502单独由一台制冷机组500控制，制冷机组500通过制冷换热器501与-65～-45℃超低温/速冻库502换热，整个区域为承压区域。如图1B所示，-25～-18℃冷冻库503单独由一台制冷机组500控制，制冷机组500通过制冷换热器501与-25～-18℃冷冻库503换热，整个区域为承压区域。如图1C所示，0～10℃冷保鲜504单独由一台制冷机组500控制，制冷机组500通过制冷换热器501与0～10℃冷保鲜504换热，整个区域为承压区域。如图1D所示，0～15℃冷藏库505单独由一台制冷机组500控制，制冷机组500通过制冷换热器501与0～15℃冷藏库505换热，整个区域为承压区域。如图1E所示，0～15℃办公区域506单独由一台制冷机组控制，制冷机组500通过制冷换热器501与0～15℃办公区域506换热，整个区域为承压区域。
可以看到：现有技术的冷库系统的制冷方法，随着进出货的冷量损耗，冷量负荷加大，为了调节负荷，制冷主机需要频繁启动，造成制冷主机处于恶劣工况下运行，效率低下，并且制冷主机的频繁起停降低了制冷主机寿命。制冷主机的频繁启动，也造成降温过程不连续，降温时间长，不利于精确控制库温。为了维持库温，制冷主机长期运行在低能效的低负荷状态，造成制冷机组的运行效率变低，而不是运行于最佳效率状态，进而造成负荷峰谷差大。
蒸发器因温度负荷变化大，容易结不均匀的霜，在除霜周期后造成系统负荷加大。同时，现有条件下冷库的调峰能力弱，压缩机都是按照最大负荷配置，在部分负荷条件下因能量调节，例如热气旁通等，造成制冷主机负荷效率低下。
并且，现有技术中，每个冷库的使用温度区间恒定，无法变更为其它用途的温度区间。多个库时，制冷机组台数较多，成本较高。
另外，整个库区的制冷管路为高压管路，高压管路范围太广，不利于消防及维护。一旦发生泄露，无法通过快速手段进行维护，进而影响整个冷库的使用；并且制冷剂的泄露容易引发危险。
同时，传统的风冷制冷方式，能耗成本高，库存商品干耗大，品质得不到保障。冷风机供冷系统和由它衍生的自动融霜，是造成冷库温度频繁而大幅波动的主要根源。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多温区制冷系统的制冷方法，以解决现有技术多库多机冷库系统制冷方法的冷量负荷加大，制冷主机运行效率低的缺陷。
为实现上述目的，本发明提出一种多温区冷库系统的制冷方法，通过一个制冷机组制冷速冻库、冷冻库、冷藏库及保鲜库；其中，所述制冷机组为第一蓄冷罐提供蓄冷液，由所述第一蓄冷罐通过第一蓄冷管道a向所述速冻库提供蓄冷液，由所述第二蓄冷罐通过第二蓄冷管道b向所述冷冻库连接提供蓄冷液，由所述第三蓄冷罐通过第三蓄冷管道c向所述冷藏库提供蓄冷液，由所述第四蓄冷罐通过第四蓄冷管道d向所述保鲜库提供蓄冷液；并且，所述速冻库通过第一回液管道e将蓄冷液回流至所述第二蓄冷罐，所述冷冻库通过第二回液管道f将蓄冷液回流至所述第三蓄冷罐，所述冷藏库通过第三回液管道g将蓄冷液回流至所述第四蓄冷罐，所述保鲜库通过第四回液管道h将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐。
较佳地，由所述第四蓄冷罐通过第四蓄冷管道d向所述办公区域提供蓄冷液，所述办公区域通过第四回液管道h将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐。
较佳地，所述第二蓄冷罐通过第五回液管道i与所述第四回液管道h汇集后将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐。
较佳地，所述第三蓄冷罐通过第六回液管道j与所述第四回液管道h汇集后将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐。
较佳地，所述多温区冷库系统的制冷方法通过调节所述第一蓄冷管道a上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述速冻库的温度；通过调节所述第二蓄冷管道b上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述冷冻库的温度；通过调节所述第三蓄冷管道c上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述冷藏库的温度；通过调节所述第四蓄冷管道d上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述保鲜库及所述办公区域的温度。
较佳地，所述第一蓄冷罐为-65～45℃蓄冷罐；所述第二蓄冷罐为-35～18℃蓄冷罐；所述第三蓄冷罐为-18～0℃蓄冷罐；所述第四蓄冷罐为0～15℃蓄冷罐。
较佳地，所述制冷机组包括主制冷机组及辅制冷机组，所述主制冷机组与所述辅制冷机组并联，根据冷量的需要选择主制冷机组或辅制冷机组进行制冷。
较佳地，所述第一蓄冷罐、所述第二蓄冷罐、所述第三蓄冷罐及所述第四蓄冷罐所在区域为常压管道区域。
较佳地，所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库、所述保鲜库及所述办公区域分别为一个或多个。
较佳地，所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库及所述保鲜库均能够变更为所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库及保鲜库的温区模式中的任意一种，当包含办公区域时，所述办公区域能够变更为所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库及所述保鲜库的温区模式中的任意一种。
本发明的多温区制冷系统的制冷方法具有以下技术效果：
1、可灵活的进行各系统模式转换，根据不同季节对不同温区库温的需求，灵活的进行模式转变，既可以变为超低温库，又可以变为高温库，且不增加投资。
2、可根据各个冷库的需求进行供冷分配。
3、蓄冷液可在各冷库、蓄冷罐循环利用，形成稳定的供冷模式。
4、不会造成融霜现象。
5、库存商品干耗低。
6、多温区冷库系统无需频繁启动，系统能耗低。
7、应对停电的紧急模式，当外网停电时，仅需提供给循环加压泵以电力，依靠蓄冷罐内蓄冷液进行循环，可确保库温恒定很长时间。
8、通过一个制冷机组带动整个制冷系统的大系统。
附图说明
图1A至图1E为现有技术的冷库制冷系统制冷方法的示意图；
图2为本发明多温区制冷系统制冷方法的工艺图；
图3为本发明多温区冷库系统的冷库温区更换示意图。
其中，附图标记：
100、制冷机组
101、主制冷机组
102、辅制冷机组
200、制冷换热器
110、第一蓄冷罐
120、第二蓄冷罐
130、第三蓄冷罐
140、第四蓄冷罐
150、速冻库
160、冷冻库
170、冷藏库
180、保鲜库
190、办公区域
a、第一蓄冷管道
b、第二蓄冷管道
c、第三蓄冷管道
d、第四蓄冷管道
e、第一回液管道
f、第二回液管道
g、第三回液管道
h、第四回液管道
i：第五回液管道
j：第六回液管道
1、20、30、40、循环加压泵
具体实施方式
本发明提出一种多温区冷库系统的制冷方法，有别于传统的冷库制冷方式，其采用单机多库多温区模式制冷，本发明的多温区冷库系统制制冷方法可使所有的温区可根据需要任意变更为所需温区模式，即冷冻、冷藏、保鲜等各个温区可相互转换，系统可全部为冷冻库，或者全部为冷藏库，或者全部为保鲜库，或者一部分为冷冻库，一部分为冷藏库，一部分为保鲜库等；所有的模式可在任何时间进行任意转换。若是有办公系统，可为办公环境提供制冷、制热模式，大幅提高了系统的可用性。
图2为本发明多温区制冷系统制冷方法的工艺图，如图2所示，本发明的多温区冷库方法通过一个制冷机组100制冷速冻库150、冷冻库160、冷藏库170、保鲜库180及办公区域190。其中，制冷机组100为第一蓄冷罐110提供蓄冷液，第一蓄冷罐110通过第一蓄冷管道a向速冻库150提供蓄冷液；第二蓄冷罐120通过第二蓄冷管道b向冷冻库160连接提供蓄冷液；第三蓄冷罐130通过第三蓄冷管道c向冷藏库170提供蓄冷液；第四蓄冷罐140通过第四蓄冷管道d向保鲜库180及办公区域190提供蓄冷液；并且，速冻库150可通过第一回液管道e将蓄冷液回流至第二蓄冷罐120；冷冻库160通过第二回液管道f将蓄冷液回流至第三蓄冷罐130；冷藏库170通过第三回液管道g将蓄冷液回流至第四蓄冷罐140；保鲜库180及办公区域190通过第四回液管道h将蓄冷液回流至第一蓄冷罐110。其中，第一蓄冷罐110为-65～-45℃蓄冷罐；第二蓄冷罐120为-35～-18℃蓄冷罐；第三蓄冷罐130为-18～0℃蓄冷罐；第四蓄冷罐140为0～15℃蓄冷罐。
其中，办公区域190可因需要而设定，当有办公区域中央空调制冷需求时，本冷库系统可包含办公区域190，并可向办公区域190方便的提供低温液体。所有库区用完冷后剩余冷量均可作为中央空调的冷量提供给办公区域。
于本发明较佳实施例中，当需要精确控制温区时，可通过调节循环加压泵的流速及流量来精确控制温度，实现+-0.1℃的精确温度调节。具体可为：通过调节第一蓄冷管道a上的循环加压泵1来调节蓄冷液的流速及流量以控制速冻库150的温度；通过调节第二蓄冷管道b上的循环加压泵20来调节蓄冷液的流速及流量以控制冷冻库160的温度，通过调节第三蓄冷管道c上的循环加压泵30来调节蓄冷液的流速及流量以控制冷藏库170的温度，通过调节第四蓄冷管道d上的循环加压泵40来调节蓄冷液的流速及流量以控制保鲜库180及办公区域190的温度，进而所有的冷库温区可根据需要任意变更为所需温区模式，如冷冻、冷藏、保鲜等各个温区可相互转换。
其中，在系统初始投入使用时，通过制冷机组对第一制冷罐内蓄冷液制冷，蓄冷液温度达到第一蓄冷罐所需温度时通过循环加压泵进入到对应的速冻库内，并由速冻库回液到第二蓄冷罐中。同样，当任何一个蓄冷罐达到所需温度时，通过其循环加压泵将蓄冷液输入对应的冷库中，再由该冷库将蓄冷液回液到下一级温度高的蓄冷罐中，由此为需使用的蓄冷罐灌注蓄冷液，并使其达到所需温度。
于本发明较佳实施例中，使第二蓄冷罐120通过第五回液管道i与第四回液管道h汇集后与第一蓄冷罐110连接，以使得第二蓄冷罐120中的蓄冷液可回流至第一蓄冷罐110。使第三蓄冷罐130可通过第六回液管道j与第四回液管道h汇集后与第一蓄冷罐110连接，以使得第三蓄冷罐130中的蓄冷液可回流至第一蓄冷罐110。
于本发明较佳实施例中，本发明的制冷方法可采用一台主制冷机组加一台辅制冷机组带动。如图2所示，制冷机组100可包括主制冷机组101及辅制冷机组102，主制冷机组101与辅制冷机组102并联，主制冷机组101满功率进行制冷，当整个蓄冷罐温度达到后，制冷需求低、回液量少时可关闭主制冷机组101，启用辅制冷机组102进行制冷维持，以降低系统制冷功耗。并且，制冷机组100(主制冷机组101及辅制冷机组102)可通过制冷换热器200与第一蓄冷罐110进行换热。其中，当用冷量需求不大时，关闭制冷主机，开启制冷维持辅机维持载冷液温度，整个系统的能耗将维持在一个极低的水平。
图3为本发明多温区冷库系统的冷库温区更换示意图，如图3所示，本发明的多温区冷库系统可根据需要将冷库分为不同温区的库，如：速冻库150、冷冻库160、冷藏库170、保鲜库180及办公区域190(如图3的L行)，其中，速冻库150、冷冻库160、冷藏库170、保鲜库180及办公区域190的温区均可根据需要变换，均可根据需要调节成其它的温区范围，进而，速冻库150、冷冻库160、冷藏库170、保鲜库180及办公区域190均可保持原来的冷库类型而调整其温区范围，也均能够变更为速冻库、冷冻库、冷藏库保鲜库及办公区域的温区模式中的任意一种，如：速冻库150、冷冻库160、冷藏库170、保鲜库180及办公区域190可根据需要同时变更为速冻库(如图3的L1行)、同时变更为冷冻库(如图3的L2行)、同时变更为冷藏库(如图3的L3行)或者同时变更为保鲜库(如图3的L4行)；换言之，本发明根据不同季节或生产需求，所有的冷藏库和冷冻库都可以随时自由转换模式，当需要冷冻库时，所有的冷藏库都可以转换为冷冻库，而需要冷藏库时，所有的冷冻库都可以转换为冷藏库，各冷库之间可以根据需求相互转换，进而增大了冷库系统运营的灵活能力和应对突发需求时的灵活性。
于本发明较佳的实施例中，本发明的多温区冷库系统制冷方法通过一个制冷机组100制冷速冻库150、冷冻库160、冷藏库170、保鲜库180及办公区域190，可同时实现的制冷温区包括但不限于：超低温金枪鱼库(-60℃以下)、速冻库(-25～45℃)、冷冻库(-18～25℃)、冷藏库(0～5℃)、保鲜库(-5～15℃)、办公区域中央空调(冷)(10～15℃)、中央空调(热)(40～80℃)，其中，根据需要，速冻库可以实现转换为超低温金枪鱼库(-60℃以下)温区，办公区域中央空调(冷)可实现转换为中央空调(热)(40～80℃)温区。
于本发明较佳的实施例中，第一蓄冷罐110、第二蓄冷罐120、第三蓄冷罐130及第四蓄冷罐140所在区域为常压管道区域，仅制冷机组所在区域为承压管道区域，即，整个制冷区域内管路都是常压系统，制冷区域内无任何高压系统，大幅降低了系统建造费用和后期维护费用。制冷主机以最大效率值工作，彻底杜绝频繁起停和低能效下的低负荷状态。
本发明的多温区冷库系统制冷方法通过一台制冷机组制冷多个冷库，蓄冷液可在多个冷库及蓄冷罐中循环。制冷主机可采用满功率工作模式将冷量蓄积起来,制冷主机仅需要满负荷对第一蓄冷罐进行制冷。当需要时，通过循环加压泵将载冷液输送至冷库的蒸发器，回液进入温度高的罐体内。系统的调峰能力强。蒸发器温度负荷变化小，不容易结霜，可极大延长除霜周期。
并且，本发明的制冷方法通过一台制冷机组制冷多个冷库，其带动的制冷库房数量、大小可根据需要随时增减，例如，速冻库、冷冻库、冷藏库、保鲜库及办公区域可分别为一个或多个。且所有的温区库可根据需要任意变更为所需温区模式及温区范围，即速冻库、冷冻库、冷藏库、保鲜库等各个温区可相互转换。并且，任何库房的维护脱离都不影响整个系统的稳定运行。整个核心系统危险区域从原先几千、几万平米范围降低为几十、几百平米。
同时，本发明的制冷方法可利用太阳能发电、风力发电、峰谷电进行满功率制冷并载冷。夜间通过循环加压泵利用白天的蓄积的冷量对冷库进行制冷。一旦外网意外断电，可使用小型便携发电机供电进行供冷循环，确保冷库温度恒定。当因意外情况主供电网络停电时间比较长时，整个系统可依靠载冷罐内蓄积的冷量保持比较长时间的冷库温度恒定。
本发明的制冷方法采用顶排管模式，可为各个温区冷库提供稳定的温度场，系统能耗低，干耗微小，可为冷库系统时刻提供冷量的持续供应。
当有中央空调制冷需求时，本发明的制冷方法也可方便的提供低温液体。所有库区用完冷后剩余冷量即可作为中央空调的冷量提供给办公区域。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种多温区冷库系统的制冷方法，其特征在于，通过一个制冷机组制冷速冻库、冷冻库、冷藏库及保鲜库；
其中，所述制冷机组为第一蓄冷罐提供蓄冷液，由所述第一蓄冷罐通过第一蓄冷管道a向所述速冻库提供蓄冷液，由第二蓄冷罐通过第二蓄冷管道b向所述冷冻库连接提供蓄冷液，由第三蓄冷罐通过第三蓄冷管道c向所述冷藏库提供蓄冷液，由第四蓄冷罐通过第四蓄冷管道d向所述保鲜库提供蓄冷液；并且，所述速冻库通过第一回液管道e将蓄冷液回流至所述第二蓄冷罐，所述冷冻库通过第二回液管道f将蓄冷液回流至所述第三蓄冷罐，所述冷藏库通过第三回液管道g将蓄冷液回流至所述第四蓄冷罐，所述保鲜库通过第四回液管道h将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐；
所述第二蓄冷罐通过第五回液管道i与所述第四回液管道h汇集后将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐；
所述第三蓄冷罐通过第六回液管道j与所述第四回液管道h汇集后将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐；
通过调节所述第一蓄冷管道a上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述速冻库的温度;
通过调节所述第二蓄冷管道b上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述冷冻库的温度;
通过调节所述第三蓄冷管道c上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述冷藏库的温度;
通过调节所述第四蓄冷管道d上的循环加压泵来调节蓄冷液的流速及流量以控制所述保鲜库及办公区域的温度。
2.根据权利要求1所述的多温区冷库系统的制冷方法，其特征在于，由所述第四蓄冷罐通过第四蓄冷管道d向所述办公区域提供蓄冷液，所述办公区域通过第四回液管道h将蓄冷液回流至所述第一蓄冷罐。
3.根据权利要求1所述的多温区冷库系统的制冷方法，其特征在于，所述第一蓄冷罐为-65～-45℃蓄冷罐；所述第二蓄冷罐为-35～-18℃蓄冷罐；所述第三蓄冷罐为-18～0℃蓄冷罐；所述第四蓄冷罐为0～15℃蓄冷罐。
4.根据权利要求1所述的多温区冷库系统的制冷方法，其特征在于，所述制冷机组包括主制冷机组及辅制冷机组，所述主制冷机组与所述辅制冷机组并联。
5.根据权利要求1所述的多温区冷库系统的制冷方法，其特征在于，所述第一蓄冷罐、所述第二蓄冷罐、所述第三蓄冷罐及所述第四蓄冷罐所在区域为常压管道区域。
6.根据权利要求1所述的多温区冷库系统的制冷方法，其特征在于，所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库、所述保鲜库及所述办公区域分别为一个或多个。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的多温区冷库系统的制冷方法，其特征在于，所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库及所述保鲜库均能够变更为所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库及保鲜库的温区模式中的任意一种，当包含办公区域时，所述办公区域能够变更为所述速冻库、所述冷冻库、所述冷藏库及所述保鲜库的温区模式中的任意一种。
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