CN114396740B - 具有除湿功能的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有除湿功能的制冷系统，包括依序由工质管道相连接的压缩机、油分离器、蒸发式冷凝器、储液器、冷风机，所述冷风机包括第一组盘管和第二组盘管，所述第一组盘管位于吸风侧，所述第二组盘管位于出风侧，所述第一组盘管的出口与压缩机相连；所述油分离器的出口还与冷风机的第二组盘管的入口相连，所述第二组盘管的出口与排液桶相连，所述排液桶的出口与第一组盘管的入口相连；本发明所提供的技术方案，适用于冷库月台的干燥除湿，解决了湿热空气在壁面及地面凝结成水滴的问题，对货品的安全性提供保证，提高了货品品质和作业效率；同时，充分利用制冷系统的废热，将其转化为可利用的生产和生活用水，在减少碳排放上起着重要作用。

Description

具有除湿功能的制冷系统

技术领域

本发明涉及冷库制冷系统，具体涉及一种具有除湿功能的制冷系统。

背景技术

通常，冷库的进出口处配有月台，用于货物的进出，月台的温度一般为5-10℃，衔接于室内冷空气与室外热空气之间。实际使用中，当冷库进出货时，室外湿热空气进入温度较低的室内，温度瞬间降低，当达到其露点温度时，空气中的水蒸气会凝结在地面、墙壁等处，导致地面湿滑，潮湿的地面严重影响了运输工具的正常工作，给操作人员的工作带来极大不便。

用于月台制冷的制冷机组通常直接将压缩机的排出的废热排放到大气中，在节能减排、双碳指标严格管控下，应当将这部分废热的利用起来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有除湿功能的制冷系统，使其在制冷除湿的同时，也能将废热回收利用起来。

本发明所采用的技术方案为：

一种具有除湿功能的制冷系统，包括依序由工质管道相连接的压缩机、油分离器、蒸发式冷凝器、储液器、冷风机，所述冷风机包括第一组盘管和第二组盘管，所述第一组盘管位于吸风侧，所述第二组盘管位于出风侧，所述第一组盘管的出口与压缩机相连；

所述油分离器的出口还设置有一条支路与冷风机的第二组盘管的入口相连，所述第二组盘管的出口与排液桶相连，所述排液桶的出口与所述第一组盘管的入口相连。

进一步具体地，在所述储液器和冷风机的第一组盘管的入口之间设置有第一电磁阀和第一膨胀阀。

进一步具体地，在所述油分离器与第二组盘管的入口之间设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀被外部干湿度控制器所控制。

进一步具体地，所述排液桶上设置有液位控制器。

进一步具体地，在所述排液桶与第一组盘管的入口之间依序设置有第三电磁阀、第二单向阀、第二膨胀阀。

进一步具体地，在所述油分离器和蒸发式冷凝器之间依序设置有截止阀、压力控制阀、第一单向阀、压差控制阀。

进一步具体地，所述具有除湿功能的制冷系统还包括一条供冷水进行热回收的支路，所述供冷水进行热回收的支路上依序设置有第一热交换器、S1出水口、第二热交换器、S2出水口、热泵机组和S3出水口，所述第一热交换器位于储液器和第一电磁阀之间；

在所述第一单向阀与压差控制阀之间还设置有两条供制冷剂进行热回收的支路，其中一条所述供制冷剂进行热回收的支路上依序设置有第五电磁阀、第二热交换器、阀门，另一条所述供制冷剂进行热回收的支路上设置有第四电磁阀、热泵机组，两条供制冷剂进行热回收的支路最终都连接到储液器。

进一步具体地，两条所述供制冷剂进行热回收的支路通过一U形弯与储液器相连接，所述U形弯的一端与两条供制冷剂进行热回收的支路连通，所述U形弯的另一端与蒸发式冷凝器的出口相连。

一种基于上述的具有除湿功能的制冷系统的除湿的方法：

湿热空气从吸风侧进入第一组盘管，打开第一电磁阀，湿热空气在第一组盘管内与低温低压制冷剂液体进行热交换，析出的水分排出，第一组盘管出口排出饱和湿冷空气进入第二组盘管内；

外部干湿度控制器检测到空气湿度达到设定值，控制打开第二电磁阀，饱和湿冷空气在第二组盘管内与高温高压制冷剂气体进行热交换，变为不饱和干燥热空气后从出风侧排出；

当排液桶上的液位控制器检测到液面达到设定的上液位时，开启第三电磁阀，关闭第一电磁阀，开启第二膨胀阀和第二单向阀，排液桶内的制冷剂排出，进入冷风机的第一组盘管供冷风机制冷使用；

当排液桶上的液位控制器检测到液面达到设定的下液位时，关闭第三电磁阀，开启第一电磁阀，利用储液器内的制冷剂进行制冷。

一种基于上述的具有除湿功能的制冷系统的热回收的方法：

需获得低温水，则关闭第五电磁阀，关闭第四电磁阀，打开S1出水口，冷水仅在第一热交换器处进行热交换；

需获得中温水，则开启第五电磁阀，关闭第四电磁阀，打开S2出水口，冷水依次经过第一热交换器、第二热交换器进行热交换；

需获得热水，则开启第五电磁阀，关闭第四电磁阀，打开S3出水口，冷水依次经过第一热交换器、第二热交换器、热泵机组进行热交换。

本发明所具有的有益效果为：

本发明所提供的技术方案，适用于干冷库月台空间的干燥除湿，充分保证了有限空间内的空气干度，解决了湿热空气在壁面及地面凝结成水滴的问题，对装运货品的安全性提供了可靠保证，提高了货品品质和作业效率；同时，充分利用制冷系统的废热，将其转化为可利用的生产和生活用水，在减少碳排放上起着重要作用。

附图说明

图1是本发明的工作原理图。

其中：1-压缩机，2-油分离器，3-蒸发式冷凝器，4-储液器，5-冷风机，6-截止阀，7-压力控制阀，8-第一单向阀，9-压差控制阀，10-第一热交换器，11-第一电磁阀，12-第一膨胀阀，13-第二电磁阀，14-排液桶，15-第三电磁阀，16-第二单向阀，17-第二膨胀阀，18-第五电磁阀，19-第四电磁阀，20-阀门，21-第二热交换器，22-热泵机组，23-U形弯。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包括在本发明的保护范围内。

如果本发明在表述的时候涉及方位(例如，上、下、左、右、前、后、外、内等)，则需要对涉及到的方位进行定义，例如“为清楚地表达本发明内所描述的位置与方向，以器械操作者作为参照，靠近操作者的一端为近端，远离操作者的一端为远端。”或者以纸面或其他作为参照进行定义。当然，如果在后续描述时，是通过相互参照来定义两者之间的位置关系的，则可不在此定义。

如图1所示，一种具有除湿功能的制冷系统，包括依序由工质管道相连接的压缩机1、油分离器2、蒸发式冷凝器3、储液器4、第一热交换器10、冷风机5。

所述第一热交换器10还经过一条供冷水进行热回收的支路：s管道，所述s管道上依序设置有第一热交换器10、S1出水口、第二热交换器21、S2出水口、热泵机组22、S3出水口。

图1中冷风机5右侧所标注箭头为湿热空气入口，即吸风侧，冷风机5左侧所标注箭头为干热空气出口，即出风侧。

所述冷风机5包括翅片与穿插设置于翅片中的第一组盘管、第二组盘管，所述第一组盘管为制冷盘管，所述第一组盘管位于吸风侧，所述第一组盘管包括管道入口B1口和管道出口B2口，所述第二组盘管为制热盘管，所述第二组盘管位于出风侧，所述第二组盘管包括管道入口A1口和管道出口A2口。

所述压缩机1的出口b管道与油分离器2相连，所述油分离器2的出口c管道上依序连接有截止阀6、压力控制阀7、第一单向阀8、压差控制阀9和蒸发式冷凝器3。

其中，所述压力控制阀7的作用是：压缩机1刚启动时，为了前后压差快速建立起来保证供油，设置压力控制阀7，通过调节所述压力控制阀7上的阀杆来对阀前压力进行控制，通常，将其设定在10bar以上。

所述第一单向阀8的作用是：当压缩机1停止工作后，用以防止高压管道及蒸发式冷凝器3中的制冷剂在油分离器2中冷凝。

所述压差控制阀9的作用是：在c1管道与压差控制阀9后的c管道之间建立起压力差(2-3bar)，所述压力差可利用压差控制阀9的主阀杆进行调节，这样制冷剂气体可以有足够的压力经过第二热交换器21和热泵机组22。

在所述第一单向阀8和压差控制阀9之间还设置有两条供制冷剂进行热回收的支路：其中一条供制冷剂进行热回收的支路包括c1管道、c2管道，所述c1管道上依序连接有第五电磁阀18、第二热交换器21，所述第二热交换器21的出口与c2管道相连，所述c2管道上设置有阀门20，开启第五电磁阀18、阀门20，且需要将第四电磁阀19关闭，否则制冷剂会就近直接进热泵机组22；另一条供制冷剂进行热回收的支路包括c3管道、c4管道，所述c3管道上设置有第四电磁阀19、热泵机组22，所述热泵机组22的出口与c4管道相连，当第五电磁阀18关闭时，可将第四电磁阀19开启，制冷剂直接进入热泵机组22。

所述c2管道与c4管道交汇于c5管道，所述c5管道与U形弯23的一端连通，所述U形弯23的另一端连接到d管道，所述d管道与蒸发式冷凝器3的出口相连通，所述d管道最终连接到储液器4。所述U形弯23用于消除蒸发式冷凝器3的出口d管道与c5管道之间的压力差。

储液器4通过e1管道与第一热交换器10相连，第一热交换器10通过e2管道与冷风机5的B1口相连，在所述第一热交换器10与冷风机5之间设置有第一电磁阀11和第一膨胀阀12，所述冷风机5的B2口通过a管道与压缩机1相连。

所述油分离器2和截止阀6之间设置有另一条支路：b1管道，所述b1管道上设置有第二电磁阀13，所述第二电磁阀13连接到冷风机5的A1口，所述第二电磁阀13通过外部干湿度控制器在PLC上进行自动控制，当湿度达到控制设定值时开启。

所述冷风机5的A2口通过f管道连接到排液桶14，所述排液桶14上设置有液位控制器。所述排液桶14通过g管道与冷风机5的B1口相连，在所述g管道上设置有第三电磁阀15、第二单向阀16、第二膨胀阀17。

本实施例的工作原理为：

(1)除湿功能：

压缩机1从a管道吸入低温低压的制冷剂气体，经过压缩后，高温高压制冷剂气体经过b管道，进入油分离器2。在油分离器2内，制冷剂气体与油进行分离，分离后的制冷剂气体通过截止阀6、压力控制阀7、第一单向阀8、压差控制阀9进入蒸发式冷凝器3，在蒸发式冷凝器3中被冷凝成制冷剂液体，从蒸发式冷凝器3中出来的制冷剂液体经储液器4、第一电磁阀11、第一膨胀阀12进入冷风机5的B1口。

月台内接近饱和状态的湿热空气在冷风机5的作用下，先从吸风侧经过第一组盘管，湿热空气与第一组盘管中的制冷剂、翅片进行热交换，低温低压制冷剂液体吸收湿热空气中的热量汽化，第一组盘管和翅片的表面温度降低到空气的露点温度以下，湿热空气中的水蒸气析出水分，水分由外部集水器排出，湿热空气在第一组盘管出口和翅片表面变成饱和湿冷空气，气态制冷剂从B2口出来，再经a管道进入压缩机1，完成了一循环。

外部干湿度控制器检测到空气湿度达到设定值，控制打开第二电磁阀13，另有一部分高温高压制冷剂气体从压缩机1出来后经支路b1管道上的第二电磁阀13，进入冷风机5的A1口，饱和湿冷空气与第二组盘管内制冷剂、翅片进行热交换，饱和湿冷空气被加热形成不饱和干燥热空气从出风侧排出，进入空气中继续吸收其中的水分。

冷凝后的制冷剂液体从A2口出来，经f管道进入排液桶14，所述排液桶14上设置有液位控制器，当排液桶14上的液位控制器检测到液面达到设定的上液位时，开启第三电磁阀15，同时关闭第一电磁阀11，开启第二膨胀阀17和第二单向阀16，排液桶14内的制冷剂排出，进入冷风机5的B1口供冷风机5制冷使用；当排液桶14上的液位控制器检测到液面达到设定的下液位时，关闭第三电磁阀15，开启第一电磁阀11，同时由于g管道上设置有第二单向阀16，阻断制冷剂进入排液桶14，利用储液器4内的制冷剂进行制冷，完成了另一循环。

因此，本发明提供一种基于上述的具有除湿功能的制冷系统的除湿的方法：

湿热空气从吸风侧进入第一组盘管，打开第一电磁阀11，湿热空气在第一组盘管内与低温低压制冷剂液体进行热交换，析出的水分从外部集水器排出，第一组盘管出口排出饱和湿冷空气进入第二组盘管内；

外部干湿度控制器检测到空气湿度达到设定值，控制打开第二电磁阀13，饱和湿冷空气在第二组盘管内与高温高压制冷剂气体进行热交换，变为不饱和干燥热空气后从出风侧排出；

当排液桶14上的液位控制器检测到液面达到设定的上液位时，开启第三电磁阀15，关闭第一电磁阀11，开启第二膨胀阀17和第二单向阀16，排液桶14内的制冷剂排出，进入冷风机5的第一组盘管供冷风机5制冷使用；

当排液桶14上的液位控制器检测到液面达到设定的下液位时，关闭第三电磁阀15，开启第一电磁阀11，利用储液器4内的制冷剂进行制冷。

(2)热回收功能：

从第一单向阀8出来的另一部分高温高压制冷剂气体进入第二热交换器21和热泵机组22。

冷水进入s管道经第一热交换器10与从储液器4出来的高温高压制冷剂液体进行热交换，利用制冷剂液体的热量将凉水加热，通常，此处制冷剂液体的温度约为35-40℃，与20℃左右的水进行热交换后，可以得到25℃左右的低温水。

从第一热交换器10出来的低温水由s管道进入第二热交换器21，与压缩机1所排出的高温高压的制冷剂气体进行热交换，低温水在第二热交换器21里吸收高温高压的制冷剂气体的热量变成中温水，通常，压缩机1所排出的高温高压的制冷剂气体的温度约为60～80℃，与25℃左右的低温水进行热交换后，可以得到35℃左右的中温水。

从第二热交换器21出来的温热水再进入热泵机组22，热泵机组22用于冷却制冷系统的排气，用35℃左右的中温水来作为热泵机组22的冷凝器的冷却水，通常，从热泵机组22热交换出来的热水的温度可达到65℃左右，为生产生活所用。

从热泵机组22出来的、经过冷却后的制冷剂液体与从蒸发式冷凝器3中出来的制冷剂液体一并经U形弯23进入储液器4，供湿热空气降温冷凝。

因此，本发明提供一种基于上述的具有除湿功能的制冷系统的热回收的方法：

需获得低温水，则关闭第四电磁阀19，关闭第五电磁阀18，打开S1出水口，冷水仅在第一热交换器10处进行热交换；

需获得中温水，则关闭第四电磁阀19，开启第五电磁阀18，打开S2出水口，冷水依次经第一热交换器10、第二热交换器21进行热交换；

需获得热水，则开启第五电磁阀18，关闭第四电磁阀19，打开S3出水口，冷水依次经第一热交换器10、第二热交换器21、热泵机组22进行热交换。

本发明所提供的技术方案，适用于干冷库月台空间的干燥除湿，充分保证了有限空间内的空气干度，解决了湿热空气在壁面及地面凝结成水滴的问题，对装运货品的安全性提供了可靠保证，提高了货品品质和作业效率；同时，充分利用制冷系统的废热，将其转化为可利用的生产和生活用水，在减少碳排放上起着重要作用。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包括一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非是用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

包括制冷剂和依序由工质管道相连接的压缩机(1)、油分离器(2)、蒸发式冷凝器(3)、储液器(4)、冷风机(5)，所述冷风机(5)包括第一组盘管和第二组盘管，所述第一组盘管位于吸风侧，所述第二组盘管位于出风侧，所述第一组盘管的出口与压缩机(1)相连；

所述油分离器(2)的出口还设置有一条支路与冷风机(5)的第二组盘管的入口相连，所述第二组盘管的出口与排液桶(14)相连，所述排液桶(14)的出口与所述第一组盘管的入口相连；

所述压缩机(1)吸入低温低压的制冷剂气体，经过压缩后，高温高压制冷剂气体进入油分离器(2)与油进行分离，分离后的制冷剂气体进入蒸发式冷凝器(3)，在蒸发式冷凝器(3)中被冷凝成制冷剂液体，从蒸发式冷凝器(3)中出来的制冷剂液体经储液器(4)进入冷风机(5)的第一组盘管吸热汽化再进入压缩机(1)完成一循环。

2.根据权利要求1所述的具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

在所述储液器(4)和冷风机(5)的第一组盘管的入口之间设置有第一电磁阀(11)和第一膨胀阀(12)。

3.根据权利要求2所述的具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

在所述油分离器(2)与第二组盘管的入口之间设置有第二电磁阀(13)，所述第二电磁阀(13)被外部干湿度控制器所控制。

4.根据权利要求3所述的具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

所述排液桶(14)上设置有液位控制器。

5.根据权利要求4所述的具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

在所述排液桶(14)与第一组盘管的入口之间依序设置有第三电磁阀(15)、第二单向阀(16)、第二膨胀阀(17)。

6.根据权利要求2所述的具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

在所述油分离器(2)和蒸发式冷凝器(3)之间依序设置有截止阀(6)、压力控制阀(7)、第一单向阀(8)、压差控制阀(9)。

7.根据权利要求6所述的具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

所述具有除湿功能的制冷系统还包括一条供冷水进行热回收的支路，所述供冷水进行热回收的支路上依序设置有第一热交换器(10)、S1出水口、第二热交换器(21)、S2出水口、热泵机组(22)和S3出水口，所述第一热交换器(10)位于储液器(4)和第一电磁阀(11)之间；

在所述第一单向阀(8)与压差控制阀(9)之间还设置有两条供制冷剂进行热回收的支路，其中一条所述供制冷剂进行热回收的支路上依序设置有第五电磁阀(18)、第二热交换器(21)、阀门(20)，另一条所述供制冷剂进行热回收的支路上设置有第四电磁阀(19)、热泵机组(22)，两条供制冷剂进行热回收的支路最终都连接到储液器(4)。

8.根据权利要求7所述的具有除湿功能的制冷系统，其特征在于：

两条所述供制冷剂进行热回收的支路通过一U形弯(23)与储液器(4)相连接，所述U形弯(23)的一端与两条供制冷剂进行热回收的支路连通，所述U形弯(23)的另一端与蒸发式冷凝器(3)的出口相连。

9.一种基于权利要求5所述的具有除湿功能的制冷系统的除湿的方法，其特征在于：

湿热空气从吸风侧进入第一组盘管，打开第一电磁阀(11)，湿热空气在第一组盘管内与低温低压制冷剂液体进行热交换，析出的水分排出，第一组盘管出口排出饱和湿冷空气进入第二组盘管内；

外部干湿度控制器检测到空气湿度达到设定值，控制打开第二电磁阀(13)，饱和湿冷空气在第二组盘管内与高温高压制冷剂气体进行热交换，变为不饱和干燥热空气后从出风侧排出；

当排液桶(14)上的液位控制器检测到设定的上液位时，开启第三电磁阀(15)，关闭第一电磁阀(11)，开启第二膨胀阀(17)和第二单向阀(16)，排液桶(14)内的制冷剂排出，进入冷风机(5)的第一组盘管供冷风机(5)制冷使用；

当排液桶(14)上的液位控制器检测到设定的下液位时，关闭第三电磁阀(15)，开启第一电磁阀(11)，利用储液器(4)内的制冷剂进行制冷。

10.一种基于权利要求7或8所述的具有除湿功能的制冷系统的热回收的方法，其特征在于：

需获得低温水，则关闭第五电磁阀(18)，关闭第四电磁阀(19)，打开S1出水口，冷水仅在第一热交换器(10)处进行热交换；

需获得中温水，则开启第五电磁阀(18)，关闭第四电磁阀(19)，打开S2出水口，冷水依次经过第一热交换器(10)、第二热交换器(21)进行热交换；

需获得热水，则开启第五电磁阀(18)，关闭第四电磁阀(19)，打开S3出水口，冷水依次经过第一热交换器(10)、第二热交换器(21)、热泵机组(22)进行热交换。