CN110762936A - 一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统和冷库 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，包括制冷装置、蓄热装置、释热装置；制冷装置包括依次设置的压缩机、蓄热换热器、冷凝器、节流装置、蒸发器，蒸发器再接入压缩机，形成制冷循环回路；蓄热装置包括依次设置的蓄热罐、蓄热泵、蓄热换热器、蓄热阀，蓄热阀再接入蓄热罐，形成蓄热循环回路；释热装置包括依次设置的蓄热罐、释热泵、释热换热器、释热阀，释热阀再接入蓄热罐，形成释热循环回路；制冷装置与蓄热装置在蓄热换热器进行热交换，制冷装置与释热装置通过蒸发器和释热换热器进行热交换。还涉及一种冷库。本发明可降低能耗，运行更平稳，减少库内温度波动，属于制冷与速冻技术领域。

Description

一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统和冷库
技术领域
本发明涉及制冷与速冻技术领域，具体涉及一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，还涉及装有蓄热除霜系统的冷库。
背景技术
在食品的保鲜储存及速冻领域，由于低温、高湿工况使得冷风机表面很容易出现结霜现象。霜层的生长增加了蒸发器与低温环境间的换热热阻和流动阻力，很难维持所需的低温环境，影响了食物的存储品质与保鲜，为维持存储空间的低温工况，需对蒸发器表面进行周期除霜，降低换热热阻与流动阻力。
目前冷库内的除霜方式多以热氨融霜、热水冲霜、人工铲霜等，容易造成库温波动，影响食物存储品质，严重时可能造成物品的腐败变质。此外除霜完成后，机组恢复制冷时残留在翅表的液滴迅速冻结，在翅表形成一层致密的冰层(称为翅表重结冰现象)，使机组性能迅速降低。除霜过程中，除霜热量主要来自压缩机耗功，因此除霜能耗较大，且系统高低压切换给系统各部件造成热冲击，降低了制冷系统的可靠性和使用寿命。
如果库内环境相对湿度较大时，冷风机表面结霜的速度相应的也会增加，导致除霜间隔时间缩短。频繁的温度波动将严重影响食品的存储品质，造成除霜功耗增加。
现有的除霜结构存在能耗高的问题，而现有的冷库除了能耗高的问题外，还存在库温波动大、系统可靠性低等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种降低能耗的用于冷库冷风机的蓄热除霜系统。
本发明的另一个目的是：提供一种降低能耗的同时减少库内温度波动的冷库。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，包括制冷装置、蓄热装置、释热装置；制冷装置包括依次设置的压缩机、蓄热换热器、冷凝器、节流装置、蒸发器，蒸发器再接入压缩机，形成制冷循环回路；蓄热装置包括依次设置的蓄热罐、蓄热泵、蓄热换热器、蓄热阀，蓄热阀再接入蓄热罐，形成蓄热循环回路；释热装置包括依次设置的蓄热罐、释热泵、释热换热器、释热阀，释热阀再接入蓄热罐，形成释热循环回路；制冷装置与蓄热装置在蓄热换热器进行热交换，制冷装置与释热装置通过蒸发器和释热换热器进行热交换。
作为一种优选，蓄热换热器为板式换热器、管式换热器或套管式换热器；蓄热罐内装有在0℃～100℃时为液态且比热容较大(例如水)的蓄热剂；蓄热换热器的换热形式为逆流换热。
作为一种优选，释热换热器为翅管式换热器或微通道换热器；释热换热器上布置有风机，利用压缩机排气和蓄热剂蓄热从蒸发器内外两侧使结霜脱落，并蒸干蒸发器表面残留液滴，缩短除霜时间。
作为一种优选，蓄热泵的入口和释热阀的出口均与蓄热罐的底部连通，释热泵的入口和蓄热阀的出口均通过管道插入蓄热罐内蓄热剂的顶部。
作为一种优选，制冷循环时，蓄热泵和蓄热阀打开，释热泵和释热阀关闭；除霜循环时，蓄热泵和蓄热阀关闭，释热泵和释热阀打开。
作为一种优选，冷凝器为翅管式换热器、微通道换热器、管壳式换热器或板式换热器；节流装置为毛细管、热力膨胀阀或电磁膨胀阀；蒸发器为翅管式蒸发器或微通道蒸发器。
作为一种优选，蓄热剂为固体相变蓄热材料或流体蓄热材料；蓄热方式为直接蓄热或载热剂间接蓄热。
一种冷库，包括冷库库体、冷库机房和一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统；压缩机、蓄热换热器、冷凝器、节流装置、蓄热罐、蓄热泵、蓄热阀、释热泵和释热阀设置在冷库机房内，释热换热器和蒸发器设置在冷库库体内。
作为一种优选，一种冷库，还包括气流通道、液压门一、液压门二、液压门三、液压门四；气流通道为U形，水平设置，包括依次相接的第一气流段、第二气流段、第三气流段；第一气流段的端部和第二气流段的端部从冷库库体的墙体伸出从而气流通道与冷库库体外界连通，第一气流段的端部设有液压门一，第二气流段的端部设有液压门二，第三气流段的端部设有液压门四；释热换热器与蒸发器均设置在第一气流段内，释热换热器靠近液压门一的一侧，蒸发器靠近液压门四的一侧；第一气流段的下侧壁设有液压门三，且液压门三位于释热换热器和蒸发器之间；制冷循环时，液压门一和液压门二关闭，液压门三和液压门四打开，气流通道与冷库库体外界隔离而与冷库库体内部连通；除霜循环时，液压门一和液压门二开启，液压门三和液压门四关闭，气流通道与冷库库体外界连通而与冷库库体内部隔离。
作为一种优选，一种冷库，还包括集水盘、导管和集水管；集水盘装在蒸发器的底部，集水盘通过导管连接集水管，集水管伸出冷库库体外界。
本发明的原理是：
本发明利用制冷循环时压缩机排气加热蓄热剂，将压缩机排气热蓄积在蓄热罐内以备除霜循环时使用；该方法在除霜循环时无需压缩机运行，避免了系统高低压切换时造成的热冲击，且除霜循环时压缩机停机，在降低机组除霜功耗的同时，提高了系统的可靠性和延长了机组的使用寿命。同时配合液压门的开启与关闭，使除霜循环流经蒸发器的湿热蒸汽排至库外，避免除霜循环引起的库温波动。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.该系统将制冷循环中的压缩机排气热通过蓄热剂蓄集在蓄热罐内，除霜循环时用释热泵将制冷循环时的蓄热在释热换热器内释放，加热来流空气除去冷风机表面结霜。相比传统热气除霜方法，该方法除霜热量来源于制冷循环时压缩机排气热，通过蓄热罐内的蓄热材料将该热量蓄积，并实现高温、高压制冷剂的预冷，降低了冷凝器的热负荷；除霜过程中压缩机无需工作耗功，在提高制冷系统制冷效率的同时降低了能耗。其次避免了传统热气化霜高低压切换给机组带来的冲击，延长了机组的使用寿命。
2.在降低除霜能耗的同时避免库温大幅波动，提高了系统的运行效率。
3.采用在0℃～100℃时为液态且比热容较大的蓄热剂，如乙烯乙二醇、水等，以便于流体管理。
4.蓄热换热器的换热形式为逆流换热，可提高蓄热剂蓄热温度。
5.除霜时高温蓄热剂从蓄热罐上部抽出，有利于快速除霜；蓄热时低温蓄热剂从罐底被抽出，有利于蓄集更多热量。
6.对于大型冷库的蓄热除霜系统，级联式冷风机组可通过进气、排气集气流道及各冷风机附属液压设备，将除霜后的气体收集经排气口排至室外；各冷风机蒸发器底部装有集水盘和导管，融霜水经导管流入集水管后排至库外。
附图说明
图1是一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统的结构示意图。
图2是一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统在冷库中的布置图。
图3是制冷循环时，气流通道的主视图。
图4是除霜循环时，气流通道的俯视图。
其中，1是压缩机，2是蓄热换热器，3是冷凝器，4是节流装置，5是蒸发器，6是蓄热罐，7是蓄热泵，8是蓄热阀，9是释热泵，10是释热换热器，11是释热阀，12是冷库库体，13是冷库机房，14是气流通道，15是集水盘，16是墙体，17是液压门一，18是液压门二，19是液压门三，20是液压门四。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，包括制冷装置、蓄热装置、释热装置。
制冷装置包括依次设置的压缩机、蓄热换热器、冷凝器、节流装置、蒸发器，蒸发器再接入压缩机，形成供制冷机循环的制冷循环回路。本实施例中，冷凝器为翅管式换热器，节流装置为毛细管，蒸发器为翅管式蒸发器。
蓄热装置包括依次设置的蓄热罐、蓄热泵、蓄热换热器、蓄热阀，蓄热阀再接入蓄热罐，形成供蓄热剂循环的蓄热循环回路。蓄热阀采用电磁阀。本实施例中，蓄热换热器为板式换热器，蓄热剂为水。
释热装置包括依次设置的蓄热罐、释热泵、释热换热器、释热阀，释热阀再接入蓄热罐，形成供释热剂循环的释热循环回路。释热阀采用电磁阀。本实施例中，释热换热器为翅管式换热器。
制冷装置与蓄热装置在蓄热换热器进行热交换，制冷装置与释热装置通过蒸发器和释热换热器进行热交换。蓄热泵的入口和释热阀的出口均与蓄热罐的底部连通，释热泵的入口和蓄热阀的出口均通过管道插入蓄热罐内蓄热剂的顶部。
在制冷循环中，制冷剂在蓄热换热器中进行释热，实现预冷后经冷凝器进行冷凝，最后经节流装置、蒸发器回压缩机完成制冷循环；蓄热罐内的蓄热剂在制冷循环中通过蓄热阀和蓄热泵将制冷剂排气热通过蓄热换热器蓄积在蓄热罐内。
在除霜循环中，使蒸发器表面霜层与翅表快速脱离；释热泵与释热阀开启加热来流空气，融化和蒸干蒸发器表面残留结霜和液滴，缩短蒸发器表面除霜时间，避免因除霜引起库温大幅波动。
为避免除霜引起库温波动，在制冷蓄热循环中，液压门一和液压门二关闭，液压门三和液压门四打开，气流在库内循环并不断被蒸发器冷却，维持库内低温；除霜循环时，液压门三和液压门四关闭，液压门一和液压门二打开，使蒸发器表面霜层脱落，并快速融化和蒸干翅表残留结霜和液滴，缩短除霜时间。
实施例二
一种冷库，包括冷库库体、冷库机房和实施例一的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统。压缩机、蓄热换热器、冷凝器、节流装置、蓄热罐、蓄热泵、蓄热阀、释热泵和释热阀设置在冷库机房内，释热换热器和蒸发器设置在冷库库体内。
一种冷库，还包括气流通道、液压门一、液压门二、液压门三、液压门四。液压门通过液压装置控制保温板平移实现。其中液压门一和液压门二垂直升降式启闭，液压门三水平平移式启闭，液压门四垂直升降式启闭。气流通道为U形，水平设置，包括依次相接的第一气流段、第二气流段、第三气流段；第一气流段的端部和第二气流段的端部从冷库库体的墙体伸出从而气流通道与冷库库体外界连通，第一气流段的端部设有液压门一从而控制该端部的启闭，第二气流段的端部设有液压门二从而控制该端部的启闭，第三气流段的端部设有液压门四从而控制该端部的启闭；释热换热器与蒸发器均设置在第一气流段内，释热换热器靠近液压门一的一侧，蒸发器靠近液压门四的一侧；第一气流段的下侧壁设有液压门三，且液压门三位于释热换热器和蒸发器之间；制冷循环时，液压门一和液压门二关闭，液压门三和液压门四打开，气流通道与冷库库体外界隔离而与冷库库体内部连通；除霜循环时，液压门一和液压门二开启，液压门三和液压门四关闭，气流通道与冷库库体外界连通而与冷库库体内部隔离。
一种冷库，还包括集水盘、导管和集水管。集水盘装在蒸发器的底部，集水盘通过导管连接集水管，集水管伸出冷库库体外界。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，其特征在于：包括制冷装置、蓄热装置、释热装置；制冷装置包括依次设置的压缩机、蓄热换热器、冷凝器、节流装置、蒸发器，蒸发器再接入压缩机，形成制冷循环回路；蓄热装置包括依次设置的蓄热罐、蓄热泵、蓄热换热器、蓄热阀，蓄热阀再接入蓄热罐，形成蓄热循环回路；释热装置包括依次设置的蓄热罐、释热泵、释热换热器、释热阀，释热阀再接入蓄热罐，形成释热循环回路；制冷装置与蓄热装置在蓄热换热器进行热交换，制冷装置与释热装置通过蒸发器和释热换热器进行热交换。
2.按照权利要求1所述的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，其特征在于：蓄热换热器为板式换热器、管式换热器或套管式换热器；蓄热罐内装有在0℃～100℃时为液态且比热容较大的蓄热剂；蓄热换热器的换热形式为逆流换热。
3.按照权利要求1所述的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，其特征在于：释热换热器为翅管式换热器或微通道换热器；释热换热器上布置有风机，利用压缩机排气和蓄热剂蓄热从蒸发器内外两侧使结霜脱落，并蒸干蒸发器表面残留液滴，缩短除霜时间。
4.按照权利要求1所述的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，其特征在于：蓄热泵的入口和释热阀的出口均与蓄热罐的底部连通，释热泵的入口和蓄热阀的出口均通过管道插入蓄热罐内蓄热剂的顶部。
5.按照权利要求4所述的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，其特征在于：制冷循环时，蓄热泵和蓄热阀打开，释热泵和释热阀关闭；除霜循环时，蓄热泵和蓄热阀关闭，释热泵和释热阀打开。
6.按照权利要求1所述的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，其特征在于：冷凝器为翅管式换热器、微通道换热器、管壳式换热器或板式换热器；节流装置为毛细管、热力膨胀阀或电磁膨胀阀；蒸发器为翅管式蒸发器或微通道蒸发器。
7.按照权利要求1所述的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统，其特征在于：蓄热剂为固体相变蓄热材料或流体蓄热材料；蓄热方式为直接蓄热或载热剂间接蓄热。
8.一种冷库，其特征在于：包括冷库库体、冷库机房和权利要求1至7中任一项所述的一种用于冷库冷风机的蓄热除霜系统；压缩机、蓄热换热器、冷凝器、节流装置、蓄热罐、蓄热泵、蓄热阀、释热泵和释热阀设置在冷库机房内，释热换热器和蒸发器设置在冷库库体内。
9.按照权利要求8所述的一种冷库，其特征在于：还包括气流通道、液压门一、液压门二、液压门三、液压门四；气流通道为U形，水平设置，包括依次相接的第一气流段、第二气流段、第三气流段；第一气流段的端部和第二气流段的端部从冷库库体的墙体伸出从而气流通道与冷库库体外界连通，第一气流段的端部设有液压门一，第二气流段的端部设有液压门二，第三气流段的端部设有液压门四；释热换热器与蒸发器均设置在第一气流段内，释热换热器靠近液压门一的一侧，蒸发器靠近液压门四的一侧；第一气流段的下侧壁设有液压门三，且液压门三位于释热换热器和蒸发器之间；
制冷循环时，液压门一和液压门二关闭，液压门三和液压门四打开，气流通道与冷库库体外界隔离而与冷库库体内部连通；
除霜循环时，液压门一和液压门二开启，液压门三和液压门四关闭，气流通道与冷库库体外界连通而与冷库库体内部隔离。
10.按照权利要求9所述的一种冷库，其特征在于：还包括集水盘、导管和集水管；集水盘装在蒸发器的底部，集水盘通过导管连接集水管，集水管伸出冷库库体外界。
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