CN110986413A - 一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构 - Google Patents

一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构，该地层结构的多回路管道管安装在冷却地层结构中，多回路管道管中循环有二氧化碳次制冷剂，多回路管道管的进液端与CO2供液主管侧壁连通，多回路管道管的出液端与CO2返回主管的侧壁连通，排液管与CO2供液主管连接，CO2回路管线与CO2返回主管连接，CO2冷却和泵送单元与排液管和CO2回路管线分别连接。本发明解决了使用乙二醇或氯化钙盐水作为现有技术的次制冷剂带来的环境问题，以及采用PE管或碳钢管易被腐蚀产生泄露风险的问题，提出一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构，使用二氧化碳作为次制冷剂，解决环保问题，且该制冷系统还可以节省能源成本和建筑成本。

Description

一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构
技术领域
本发明涉及娱乐业中使用的制冷系统和应用，例如溜冰场、冰壶、竞技场、雪场、雪馆、滑雪穹顶，用于为运动或休闲或娱乐，尤其是使用二氧化碳(R-744)制冷剂的制冷系统，具体涉及一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构，属于制冷系统技术领域。
背景技术
典型的大型冰上运动及雪上运动的冷却地层需要使用特定的特定制冷系统，一般采用大型热交换器。几十年来，制冷工业一直沿用的是在精确的温度范围内使用乙二醇或氯化钙盐水，PE管或碳钢管的尺寸通常在外径32mm至47mm之间，因此含有大量乙二醇或氯化钙，而乙二醇和氯化钙盐水被用作冷却冷却地层的次制冷剂，是均对环境、人类健康及野生生物有害的，对当地环境安全构成威胁及风险。
随着对环境及健康保护的日益关注，开发出一种利用更为环保的次制冷剂来制冷的系统是刻不容缓的。
而且现有技术的用于冷却冰和/或雪面的大型热交换器，采用聚乙烯(PE)或碳钢管来循环次制冷剂的乙二醇或氯化钙盐水，而采用PE管或碳钢管易被腐蚀产生泄露风险。
发明内容
本发明解决了使用乙二醇或氯化钙盐水作为现有技术的次制冷剂带来的环境问题，以及采用PE管或碳钢管易被腐蚀产生泄露风险的问题，提出一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构，使用二氧化碳作为次制冷剂，解决环保问题，且该制冷系统还可以节省能源成本和建筑成本。
为达此目的，本发明提出一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统包括多回路管道管、CO2供液主管、CO2返回主管、排液管、CO2回路管线和CO2冷却和泵送单元，所述多回路管道管安装在冷却地层结构中，所述多回路管道管中循环有二氧化碳次制冷剂，所述多回路管道管的进液端与CO2供液主管侧壁连通，所述多回路管道管的出液端与CO2返回主管的侧壁连通，所述排液管与CO2供液主管连接，所述CO2回路管线与CO2返回主管连接，所述CO2冷却和泵送单元与排液管和CO2回路管线分别连接；所述CO2冷却和泵送单元包括CO2冷凝储器、CO2循环泵、第三温度传感器、冷却交换器、独立制冷系统和第一膨胀阀；所述排液管与CO2冷凝储器的下部连接，所述排液管上安装有CO2循环泵，所述CO2回路管线与CO2冷凝储器的上部的一侧连接，所述CO2回路管线上安装有第三温度传感器，所述CO2冷凝储器的上部设置有冷却交换器，所述冷却交换器的出液端位于CO2冷凝储器的上部的另一侧，所述冷却交换器的进液端位于CO2冷凝储器的底部，所述独立制冷系统的进液端与冷却交换器的出液端连接，所述独立制冷系统的出液端与冷却交换器的进液端连接，所述冷却交换器的出液管道上安装有第一膨胀阀。
一种以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，包括多回路管道管、CO2供液主管、CO2返回主管、排液管、CO2回路管线和CO2冷却和泵送单元，所述多回路管道管安装在冷却地层结构中，所述多回路管道管中循环有二氧化碳次制冷剂，所述多回路管道管的进液端与CO2供液主管侧壁连通，所述多回路管道管的出液端与CO2返回主管的侧壁连通，所述排液管与CO2供液主管连接，所述CO2回路管线与CO2返回主管连接，所述CO2冷却和泵送单元与排液管和CO2回路管线连接；所述CO2冷却和泵送单元包括CO2冷凝水箱、CO2制冷系统、CO2循环泵、第三温度传感器和第二膨胀阀；所述排液管与CO2冷凝水箱的下部连接，所述排液管上安装有CO2循环泵，所述CO2回路管线与CO2冷凝水箱的上部的一侧连接，所述CO2回路管线上安装有第三温度传感器，所述CO2制冷系统的进液端与CO2冷凝水箱的顶部连接，所述CO2制冷系统的出液端与CO2冷凝水箱的上部的另一侧连接，所述CO2制冷系统的出液管道上安装有第二膨胀阀。
优选地，所述多回路管道管为不锈钢管或涂有保护涂层的铜管。
优选地，所述多回路管道管与CO2供液主管和CO2返回主管的连接方式为焊接。
优选地，所述多回路管道管的每个回路的返回端均180度弯曲
优选地，所述多回路管道管的每个回路均一体成型，不设置接头。
优选地，所述多回路管道管的外径为10mm-25mm。
优选地，所述CO2循环泵外并联有CO2备用循环泵。
优选地，还包括反向回路管，所述反向回路管与CO2供液主管连接。
优选地，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器镶嵌在冷却地层结构中，用于冷却地层结构的温度，所述第二温度传感器安装在冷却地层结构上方，用于测量冰面的温度。
一种以二氧化碳为制冷剂的冷却系统制冷下的冷却地层结构，包括结构层、防水层、砂浆层、防冻热管、刚性绝缘层、聚乙烯衬垫、钢筋混凝土层、多回路管道管和厚冰层；所述冷却地层结构以结构层为基础层，结构层的上表面右下至上依次为防水层、砂浆层、刚性绝缘层、聚乙烯衬垫、钢筋混凝土层和厚冰层，所述砂浆层内铺设有防冻热管，所述钢筋混凝土层内铺设有多回路管道管，所述多回路管道管内输送的是二氧化碳制冷剂。
本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构的有益效果为：
1、本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统使用不锈钢管或带有保护涂层的铜管，消除了现有技术中在冷循环表面下的多回路热交换器中循环二次制冷剂所使用的碳钢管存在潜在腐蚀风险的问题。
2、本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统将多回路管道焊接到CO2供应主管和CO2返回主管上，而现有技术采用螺纹夹和固定接头的方式将PE管进行连接，与现有技术中用于在冷游戏表面下的多回路热交换器中循环二次制冷剂的PE管相比，消除了可能发生的泄漏的风险，
3、本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统以及冷却地层结构的多回路管道以蛇形供应，除了与供应和回收集管的连接外，可以连续运行没有接头，因此消除了冷却地层的混凝土地板内的所有焊接接头，相对于现有技术，当使用每12米长度的碳钢管时，需要焊接6个接头，本发明消除了二次制冷剂潜在的泄漏风险。
4、本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统在每个多回路管道的返回端弯曲180度，从而消除如现有技术中所使用的，需要安装具有夹子的180度回弯配件，以在每个冷却管回路的返回端处连接PE管，因此消除了在这些接头处可能发生泄漏的潜在风险。
5、本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统由于采用液体CO2，而液体CO2的热力学性质，与现有技术中用作二级制冷剂的二醇或氯化钙盐水的性质相比，流过热交换器的冷却回路的液态CO2的流动因为冰雪表面要少得多，因此需要较小的管用于热交换器的多回路，较小的二次制冷剂循环泵，消耗较少的能量，因此还需要较小的二氧化碳供应和返回集管以及较小的二氧化碳管连接到CO2冷凝水库进入机械室，同时采用较小的泵，较小的主管具有较少的隔热和较小的供应和返回集管，这导致材料供应和安装时间和劳动力的均能节省成本。
6、本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统，由于液态CO2的热力学性质，使用CO2制冷剂的一个优点是CO2在吸收来自冷却地层的潜热的同时改变相位，只有部分液态CO2在吸收热量时才会蒸发，因为再循环的液态CO2量超过了蒸发的部分。由于液相和蒸汽混合物的温度在相变期间不变，因此冷却地层的多回路热交换器出口处的CO2的出口温度几乎与其入口温度相同，其中现有技术中使用的乙二醇或氯化钙不会改变状态，因此当它们从冰雪表面吸收热量时，它们的温度上升1.8℃至3℃。因此，供给多回路热交换器的CO2的温度可比乙二醇或氯化钙盐水所需的温度高1.5℃至2℃。因此，用CO2冷却的制冷系统可以在1.5℃至2℃的较高蒸发温度下运行，从而节省更多能源。
附图说明
图1为本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统的二氧化碳多回路管道路示意图；
图2本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统中的一种二氧化碳冷却和泵送装置的框图，显示了使用独立制冷系统，利用除CO2外的其他冷却剂作为辅助制冷剂，用于冷却冷却地层结构的过程；
图3是本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的制冷系统中的另一种二氧化碳冷却和泵送单元的框图，显示了采用单一的二氧化碳作为制冷剂用于冷却冷却地层结构的过程；
图4是本发明所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却地层结构的方框剖视图，其中包括本发明所述的多回路管道的嵌入位置；
图中附图标记：1-结构层；2-防水层；3-防冻热管；4-刚性绝缘层；5-聚乙烯衬垫；6-钢筋混凝土层；7-多回路管道管；8-厚冰层；9-第一温度传感器；10-第二温度传感器；11-CO2供液主管；12-CO2返回主管；12A-反向回路管；13-CO2冷凝储器；14-CO2循环泵；15-CO2备用循环泵；16-排液管；17-CO2回路管线；18-第三温度传感器；19-冷却交换器；20-独立制冷系统；21-膨胀阀；22-CO2冷凝水箱；23-CO2制冷系统；24-第二膨胀阀；25-冷却地层结构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-2说明本实施方式。本实施方式所述的一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统包括多回路管道管7、CO2供液主管11、CO2返回主管12、排液管16、CO2回路管线17和CO2冷却和泵送单元，所述多回路管道管7安装在冷却地层结构25中，所述多回路管道管7中循环有二氧化碳次制冷剂，所述多回路管道管7的进液端与CO2供液主管11侧壁连通，所述多回路管道管7的出液端与CO2返回主管12的侧壁连通，所述排液管16与CO2供液主管11连接，所述CO2回路管线17与CO2返回主管12连接，所述CO2冷却和泵送单元与排液管16和CO2回路管线17分别连接；
所述CO2冷却和泵送单元包括CO2冷凝储器13、CO2循环泵14、第三温度传感器18、冷却交换器19、独立制冷系统20和第一膨胀阀21；所述排液管16与CO2冷凝储器13的下部连接，所述排液管16上安装有CO2循环泵14，所述CO2回路管线17与CO2冷凝储器13的上部的一侧连接，所述CO2回路管线17上安装有第三温度传感器18，所述CO2冷凝储器13的上部设置有冷却交换器19，所述冷却交换器19的出液端位于CO2冷凝储器13的上部的另一侧，所述冷却交换器19的进液端位于CO2冷凝储器13的底部，所述独立制冷系统20的进液端与冷却交换器19的出液端连接，所述独立制冷系统20的出液端与冷却交换器19的进液端连接，所述冷却交换器19的出液管道上安装有第一膨胀阀21。
如图1所示，图1为冷却地层结构中的二氧化碳多回路管道路示意图，其中多回路管道管7中循环有冷二氧化碳次制冷剂，所述CO2供液主管11中输送含有液态二氧化碳的次制冷剂，所述CO2返回主管12中输送包含液态和蒸汽态的二氧化碳次制冷剂。
所述多回路管道管7为不锈钢管7或涂有保护涂层7的铜管。所述多回路管道管7与CO2供液主管11和CO2返回主管12的连接方式为焊接。所述多回路管道管7的每个回路的返回端均180度弯曲。所述多回路管道管7的每个回路均一体成型，不设置接头。
所述多回路管道管7由能够承受腐蚀及二氧化碳次制冷剂的高压材料组成，例如软不锈钢管，带有保护涂层的软铜管或其它类似的产品，其长度足以安装每个回路，而没有接头，而在与CO2供液主管11及CO2返回主管12的连接处除外，其连接处通过焊接完成。
还包括反向回路管12A，所述反向回路管12A与CO2供液主管11连接。
当热交换器冷却回路的管中的压力大时，可根据需求安装可选的反向回路管12A。当安装反向回路管12A时，必须清空CO2返回主管12。
如图2所示，图2中虚线框内表示的是一种CO 2冷却和泵送单元，包括CO2冷凝储器13，其用于冷凝和冷却CO2制冷剂；一个或多个CO2循环泵14和至少一个可选的备用循环泵15，用于使液态CO2制冷剂循环到多回路管道7的CO2供液主管11中；第三温度传感器18用于感知从冷却地层结构返回的CO2温度；独立制冷系统20用于对CO2冷凝储器13进行制冷。
在CO2冷凝储器13的底部含有液态的CO2，上面含有CO2蒸汽，独立制冷系统20的冷却交换器19安装在CO2冷凝储器13的上部，与CO2蒸汽接触，冷却交换器19中的温度比CO2冷凝储器13中所含的CO2温度低。返回CO2冷凝储器13的汽化CO2制冷剂通过连接到独立制冷系统20的冷却热交换器19，使用除CO2之外的制冷剂，从包含在CO2冷凝储器13中的CO2制冷剂吸收热量，以热交换形式冷凝。
所述CO2循环泵14从CO2冷凝储器13的底部抽取冷的液态CO2，打入排液管16循环到冷却地层结构25，循环到冷却地层结构的冷液态CO2的量超过热传递蒸发的CO2的量，比率为2:1～3:1，因此，从冷却地层结构25返回的是液态CO2和蒸汽CO2的混合物。
当液态CO2和蒸汽CO2的混合物从冷却地层结构25返回时，蒸汽CO2与较冷的冷却交换器19接触时凝结，凝结的部分降落在CO2冷凝储器13的底部。返回到CO2冷凝储器13的汽化CO2制冷剂通过连接到独立制冷系统20的冷却热交换器19以热交换关系冷凝，从包含在CO2冷凝储器13中的CO2制冷剂吸收热量，达到冷凝。
其中独立制冷系统20是一个独立的制冷系统，使用除CO2以外的其他制冷剂，如HFC、HFO和氨气等，这是一种传统的制冷系统，包括风冷或水冷冷凝器，防止冷却交换器19中的热量排向外面，且保证独立制冷系统20中的制冷剂和CO2冷凝储器13的CO2不会混合在一起。
所述第一膨胀阀21用于控制独立制冷系统20的制冷剂压力，然后将其供给冷却热交换器19，从而控制进入CO2冷凝储器13的CO2制冷剂的温度。需要指出的是，第一膨胀阀21可以是机械室中的制冷包的一部分，而不是在CO2冷凝储器13处。
一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统还包括第一温度传感器9和第二温度传感器10，所述第一温度传感器9镶嵌在冷却地层结构25中，用于测量钢筋混凝土层6的温度，所述第二温度传感器10安装在冷却地层结构25上方，用于测量冰面的温度。所述第二温度传感器10是一个红外照相机，安装在溜冰场冰面上方的空气中，它测量冰面的温度。它只用于冷面，不用于雪面。
所述第一温度传感器9和第二温度传感器10用于控制独立制冷系统20的运行，或控制CO2制冷系统23的运行。所述第三温度传感器18用于测量CO2制冷剂返回管线17的温度，其与第一温度传感器9和第二温度传感器10均用于控制一级独立制冷系统20的运行，或控制CO2制冷系统23的运行。控制CO2制冷剂进入CO2冷凝水箱22的温度，通常冰上表面保持在-9.5℃左右，雪地表面保持在-13℃左右。
具体实施方式二：参见图1和图3说明本实施方式。本实施方式所述的一种以二氧化碳为制冷剂的制冷系统包括多回路管道管7、CO2供液主管11、CO2返回主管12、排液管16、CO2回路管线17和CO2冷却和泵送单元，所述多回路管道管7安装在冷却地层结构25中，所述多回路管道管7中循环有二氧化碳次制冷剂，所述多回路管道管7的进液端与CO2供液主管11侧壁连通，所述多回路管道管7的出液端与CO2返回主管12的侧壁连通，所述排液管16与CO2供液主管11连接，所述CO2回路管线17与CO2返回主管12连接，所述CO2冷却和泵送单元与排液管16和CO2回路管线17分别连接；
所述CO2冷却和泵送单元包括CO2冷凝水箱22、CO2制冷系统23、CO2循环泵14、第三温度传感器18和第二膨胀阀24；所述排液管16与CO2冷凝水箱22的下部连接，所述排液管16上安装有CO2循环泵14，所述CO2回路管线17与CO2冷凝水箱22的上部的一侧连接，所述CO2回路管线17上安装有第三温度传感器18，所述CO2制冷系统23的进液端与CO2冷凝水箱22的顶部连接，所述CO2制冷系统23的出液端与CO2冷凝水箱22的上部的另一侧连接，所述CO2制冷系统23的出液管道上安装有第二膨胀阀24。其他结构与连接关系与具体实施方式一相同。
如图3所示，图3中虚线框内表示的是另一种CO 2冷却和泵送单元，包括CO2冷凝水箱22，其用于冷凝和冷却CO2制冷剂；一个或多个CO2循环泵14和至少一个可选的备用循环泵15，用于使液态CO2制冷剂循环到多回路管道7的CO2供液主管11中，一个第三温度传感器用于感知从冷却地层结构返回的CO2温度；一个CO2制冷系统23用于对CO2冷凝水箱22进行制冷。该CO2冷却和泵送单元使CO2制冷剂循环到冰雪表面的多回路管道管7中，其中从冰雪表面返回的CO2蒸发的制冷剂被供给CO2制冷系统23的压缩机。
图2和图3的CO2冷却和泵送单元的作用相同，只是在图3所示的CO2冷凝水箱22内没有设置冷却交换器19，图3中的CO2冷凝水箱22同样底部含有液态的CO2，上面含有CO2蒸汽。
与图2相同，所述CO2循环泵14从CO2冷凝水箱22的底部抽取冷的液态CO2，打入排液管16循环到冷却地层结构25，循环到冷却地层结构的冷液态CO2的量超过热传递蒸发的CO2的量，比率为2:1～3:1，因此，从冷却地层结构25返回的是液态CO2和蒸汽CO2的混合物。
图3的CO2冷却和泵送单元与图2的CO2冷却和泵送单元的不同是：它没有使用一种不同制冷剂的独立制冷系统20，而是使用CO2制冷系统23，其中CO2制冷系统和CO2冷凝储器13在一个冷却系统中。
当液体和蒸汽CO2的较热混合物从冷的冷却地层结构25返回时，CO2蒸汽部分在CO2冷凝水箱22上部然后被CO2制冷系统23的二氧化碳压缩机抽入，经CO2制冷系统23冷却后，通过膨胀阀24扩张，返回到CO2冷凝水箱22的下部
所述第二膨胀阀24用于控制CO2制冷剂压力，然后将其供给CO2冷凝水箱22，从而控制积聚在冷凝水箱22中的CO2制冷剂的温度。需要指出的是，第二膨胀阀24可以是机械室中的制冷包的一部分，而不是在冷凝水箱22处。
具体实施方式三：参见图1-4说明本实施方式。本实施方式所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统制冷下的冷却地层结构，其特征在于，包括结构层1、防水层2、砂浆层、防冻热管3、刚性绝缘层4、聚乙烯衬垫5、钢筋混凝土层6、多回路管道管7和厚冰层8；所述冷却地层结构以结构层1为基础层，结构层1的上表面右下至上依次为防水层2、砂浆层、刚性绝缘层4、聚乙烯衬垫5、钢筋混凝土层6和厚冰层8，所述砂浆层内铺设有防冻热管3，所述钢筋混凝土层6内铺设有多回路管道管7，所述多回路管道管7内输送的是二氧化碳制冷剂。
如图4所示，图4为冷却地层结构25的剖视图，其中结构层1位于底部，所述结构层1上安装有防水层2，所述防水层2上设置有一层砂浆层，所述砂浆层为沙子或砂浆，所述沙子或砂浆安装有加热管3，其中循环一股温暖的液体；然后上方依次设置有一层或多层刚性绝缘层4、聚乙烯衬垫5和钢筋混凝土地板6，钢筋混凝土地板6中嵌有多回路管道7，管道中循环有CO 2制冷剂循环，其中多回路管道管7的外径尺寸从3/8英寸(10毫米)到1英寸(25毫米)，且多回路管道管7的间距从70毫米到300毫米不等。防水层2，砂浆层，聚乙烯衬垫5和钢筋混凝土地板6的厚度可以根据实际结构要求来设置。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，包括多回路管道管(7)、CO2供液主管(11)、CO2返回主管(12)、排液管(16)、CO2回路管线(17)和CO2冷却和泵送单元，所述多回路管道管(7)安装在冷却地层结构(25)中，所述多回路管道管(7)中循环有二氧化碳次制冷剂，所述多回路管道管(7)的进液端与CO2供液主管(11)侧壁连通，所述多回路管道管(7)的出液端与CO2返回主管(12)的侧壁连通，所述排液管(16)与CO2供液主管(11)连接，所述CO2回路管线(17)与CO2返回主管(12)连接，所述CO2冷却和泵送单元与排液管(16)和CO2回路管线(17)分别连接；
所述CO2冷却和泵送单元包括CO2冷凝储器(13)、CO2循环泵(14)、第三温度传感器(18)、冷却交换器(19)、独立制冷系统(20)和第一膨胀阀(21)；所述排液管(16)与CO2冷凝储器(13)的下部连接，所述排液管(16)上安装有CO2循环泵(14)，所述CO2回路管线(17)与CO2冷凝储器(13)的上部的一侧连接，所述CO2回路管线(17)上安装有第三温度传感器(18)，所述CO2冷凝储器(13)的上部设置有冷却交换器(19)，所述冷却交换器(19)的出液端位于CO2冷凝储器(13)的上部的另一侧，所述冷却交换器(19)的进液端位于CO2冷凝储器(13)的底部，所述独立制冷系统(20)的进液端与冷却交换器(19)的出液端连接，所述独立制冷系统(20)的出液端与冷却交换器(19)的进液端连接，所述冷却交换器(19)的出液管道上安装有第一膨胀阀(21)。
2.一种以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，包括多回路管道管(7)、CO2供液主管(11)、CO2返回主管(12)、排液管(16)、CO2回路管线(17)和CO2冷却和泵送单元，所述多回路管道管(7)安装在冷却地层结构(25)中，所述多回路管道管(7)中循环有二氧化碳次制冷剂，所述多回路管道管(7)的进液端与CO2供液主管(11)侧壁连通，所述多回路管道管(7)的出液端与CO2返回主管(12)的侧壁连通，所述排液管(16)与CO2供液主管(11)连接，所述CO2回路管线(17)与CO2返回主管(12)连接，所述CO2冷却和泵送单元与排液管(16)和CO2回路管线(17)分别连接；
所述CO2冷却和泵送单元包括CO2冷凝水箱(22)、CO2制冷系统(23)、CO2循环泵(14)、第三温度传感器(18)和第二膨胀阀(24)；所述排液管(16)与CO2冷凝水箱(22)的下部连接，所述排液管(16)上安装有CO2循环泵(14)，所述CO2回路管线(17)与CO2冷凝水箱(22)的上部的一侧连接，所述CO2回路管线(17)上安装有第三温度传感器(18)，所述CO2制冷系统(23)的进液端与CO2冷凝水箱(22)的顶部连接，所述CO2制冷系统(23)的出液端与CO2冷凝水箱(22)的上部的另一侧连接，所述CO2制冷系统(23)的出液管道上安装有第二膨胀阀(24)。
3.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，所述多回路管道管(7)为不锈钢管(7)或涂有保护涂层(7)的铜管。
4.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，所述多回路管道管(7)与CO2供液主管(11)和CO2返回主管(12)的连接方式为焊接。
5.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，所述多回路管道管(7)的每个回路的返回端均180度弯曲。
6.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，所述多回路管道管(7)的每个回路均一体成型，不设置接头。
7.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，所述多回路管道管(7)的外径为10mm-25mm。
8.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，所述CO2循环泵(14)外并联有CO2备用循环泵。
9.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统，其特征在于，还包括第一温度传感器(9)和第二温度传感器(10)，所述第一温度传感器(9)镶嵌在冷却地层结构(25)中，用于测量冷却地层结构(25)的温度，所述第二温度传感器(10)安装在冷却地层结构(25)上方，用于测量冰面的温度。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的以二氧化碳为制冷剂的冷却系统制冷下的冷却地层结构，其特征在于，包括结构层(1)、防水层(2)、砂浆层、防冻热管(3)、刚性绝缘层(4)、聚乙烯衬垫(5)、钢筋混凝土层(6)、多回路管道管(7)和厚冰层(8)；所述冷却地层结构以结构层(1)为基础层，结构层(1)的上表面右下至上依次为防水层(2)、砂浆层、刚性绝缘层(4)、聚乙烯衬垫(5)、钢筋混凝土层(6)和厚冰层(8)，所述砂浆层内铺设有防冻热管(3)，所述钢筋混凝土层(6)内铺设有多回路管道管(7)，所述多回路管道管(7)内输送的是二氧化碳制冷剂。
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