CN201401880Y - 集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统 - Google Patents

集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统，旨在提供一种能够减少热污染，保护环境，节约能源的超市组合系统。包括空调系统、食品制冷系统和供应热水系统。空调系统由以CO2为循环工质的CO2跨临界循环系统和送风系统组成。所述食品制冷系统为由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环组成的复叠式R290/CO2制冷系统。所述供热水系统包括补水箱、第一水泵、第二水泵和蓄热水箱组成。该超市组合系统采用自然工质，在供冷、供暖、食品制冷的同时，充分回收利用高温高压气体CO2和R290冷却冷凝放出的热量，减少热污染，保护环境，节约能源。本实用新型结构简单，操作方便，安全可靠。

Description

集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统
技术领域
本实用新型涉及一种集供冷、供暖、食品制冷和供应生活热水为一体的超市组合系统。
背景技术
现有的超市中一般设有夏季供冷空调系统、冬季供热采暖系统和食品储存保鲜制冷系统。通常用冷水机组为夏季供冷空调系统提供冷源，锅炉为冬季供热采暖提供热源，单独的制冷系统用于食品保鲜储存制冷系统。冷水机组和制冷系统在运行时排出大量的冷凝热，冷凝热可达制冷量的1.25倍左右，目前，这部分热量通过冷却水系统排向大气，或是通过风冷排向大气，会造成室外大气的热污染，加剧“城市热岛效应”。另外，环境温度的升高，将恶化空调系统和制冷系统的工作环境，能耗增加，COP值降低。应充分回收利用这部分宝贵的冷凝热，减少热污染、保护环境的同时，节约能源。目前，许多学者都在致力于超市组合系统的研究，但是，都没有提出具体实施的技术方案。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种集供冷、供暖、食品制冷和供应生活热水为一体的超市组合系统，以减少热污染，保护环境，节约能源。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统，其特征在于，包括空调系统、食品制冷系统和供热水系统；
所述空调系统由以CO2为循环工质的CO2跨临界循环系统和送风系统组成；所述CO2跨临界循环系统包括室内热交换器、第一阀门、第一单向阀、第一截止阀、第二截止阀、第二单向阀、CO2压缩机、四通阀、热交换器、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、热回收换热器、第六阀门、第七阀门；室内热交换器的第二接口分别与第一单向阀的入口和第一截止阀的出口连接，第一单向阀的出口与第二截止阀的入口连接，第二单向阀的出口与第一截止阀的入口连接，热交换器的第二接口分别与第二单向阀的入口和第二截止阀的出口连接，热交换器的第一接口一路通过第五阀门与热回收换热器的管侧第一接口连接，一路通过第五阀门、第三阀门、第七阀门与室内热交换器的第一接口连接，一路通过第五阀门、第三阀门与四通阀的第一接口并联后通过第一阀门与第一单向阀的入口连接，一路通过第二阀门与四通阀的第二接口并联后与CO2压缩机的入口连接，热回收换热器的管侧第二接口通过第六阀门与室内热交换器的第一接口连接。四通阀的第四接口与CO2压缩机的出口连接，四通阀的第三接口通过第四阀门与热回收换热器的管侧第二接口连接；所述送风系统由风道和风扇组成，室内热交换器和送风风扇设置在风道内；
所述食品制冷系统为由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环组成的复叠式R290/CO2制冷系统，包括换热器、回收热换热器、R290制冷压缩机、CO2制冷压缩机、CO2蒸发器、冷凝蒸发器、CO2膨胀阀、CO2换热器、液体冷却器、中温R290膨胀阀、CO2供液泵、低温R290膨胀阀；R290压缩机的出口与回收热换热器的管侧入口连接，回收热换热器的管侧出口与换热器入口连接，换热器出口分为两路，一路经低温R290膨胀阀与冷凝蒸发器的R290侧入口连接，另一路经中温R290膨胀阀与液体冷却器的R290侧的入口连接；冷凝蒸发器的R290侧的出口分别与液体冷却器的R290侧的出口和R290制冷压缩机的入口连接；CO2制冷压缩机的出口与冷凝蒸发器的CO2侧的入口连接，冷凝蒸发器的CO2侧的出口通过CO2膨胀阀与CO2蒸发器的入口连接，CO2蒸发器的出口与CO2制冷压缩机的入口连接；CO2供液泵的出口与CO2换热器的入口连接，CO2换热器的出口与液体冷却器的CO2侧的入口连接，液体冷却器的CO2侧的出口与CO2供液泵的入口连接；
所述供热水系统包括补水箱、第一水泵、第二水泵和蓄热水箱组成，第二水泵的出口与回收热换热器的壳侧入口连接，回收热换热器的壳侧出口与蓄热水箱的第二回水口连接，蓄热水箱的第二出水口与第二水泵的入口连接；第一水泵的出口与热回收换热器的壳侧入口连接，热回收换热器的壳侧出口与蓄热水箱的第一回水口连接，蓄热水箱的第一出水口与第一水泵的入口连接；补水箱的出水口与蓄热水箱的补水口连接，蓄热水箱的热水出水口与超市的生活热水系统连接。
在风道内设置有电加热辅助热交换器。
在四通阀的第二接口上设置有第八阀门。
在蓄热水箱中设置有电加热器的加热管。
本实用新型具有下述技术效果：
本实用新型超市组合系统，空调系统为CO2跨临界循环，采用绿色自然工质CO2为循环工质。食品制冷系统采用由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环组成的复叠式R290/CO2制冷循环系统，利用自然工质R290和CO2，用于食品的冷冻和冷藏。同时，充分利用空调系统和制冷系统运行时高温高压气体冷却或冷凝降温过程放出的热量来制备生活热水，集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体，在减少热污染、保护环境的同时，节约能源。而且，充分利用天然物质，大大降低成本，节约能源，从根本上解决了化合物对环境污染的问题，符合可持续性发展的要求。而且，本实用新型的结构简单，操作方便，方便控制，安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统的示意图。
图2为热交换器的接口示意图。
图3为四通阀的接口示意图。
图4为蓄热水箱的接口示意图。
图5为热回收换热器的接口示意图。
图6为室内热交换器的接口示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。
本实用新型的集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统的示意图如图1至图6所示，包括空调系统、食品制冷系统和供热水系统。
所述空调系统由以CO2为循环工质的CO2跨临界循环系统和送风系统组成。
所述CO2跨临界循环系统包括室内热交换器1、第一阀门2、第一单向阀3、第一截止阀4、第二截止阀5、第二单向阀6、CO2压缩机7、四通阀8、热交换器9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12、第五阀门13、热回收换热器14、第六阀门18、第七阀门19。室内热交换器1的第二接口49分别与第一单向阀3的入口和第一截止阀4的出口连接，第一单向阀3的出口与第二截止阀5的入口连接，第二单向阀6的出口与第一截止阀4的入口连接，热交换器9的第二接口36分别与第二单向阀6的入口和第二截止阀5的出口连接，热交换器9的第一接口35一路通过第五阀门13与热回收换热器14的管侧第一接口46连接，一路通过第五阀门13、第三阀门11、第七阀门19与室内热交换器1的第一接口48连接，一路通过第五阀门13、第三阀门11与四通阀8的第一接口37并联后通过第一阀门2与第一单向阀3的入口连接，一路通过第二阀门10与四通阀8的第二接口38并联后与CO2压缩机7的入口连接，热回收换热器14的管侧第二接口47通过第六阀门18与室内热交换器1的第一接口48连接。四通阀8的第四接口40与CO2压缩机7的出口连接，四通阀8的第三接口39通过第四阀门12与热回收换热器14的管侧第二接口47连接。为了方便四通阀的控制，在四通阀的第二接口上设置有第八阀门51。
所述送风系统由风道20和风扇组成，室内热交换器1和送风风扇设置在风道20内。
在风道内设置有电加热辅助热交换器22。电加热辅助热交换器为单独的电加热设备，用于冬季室内供暖需求的热量较大时提供辅助热源。
所述食品制冷系统为由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环组成的复叠式R290/CO2制冷系统，包括换热器23、回收热换热器24、R290制冷压缩机25、CO2制冷压缩机26、CO2蒸发器27、冷凝蒸发器28、CO2膨胀阀29、CO2换热器30、液体冷却器31、中温R290膨胀阀32、CO2供液泵33、低温R290膨胀阀34。R290压缩机25的出口与回收热换热器24的管侧入口连接，回收热换热器24的管侧出口与换热器23入口连接，换热器23出口分为两路，一路经低温R290膨胀阀34与冷凝蒸发器28的R290侧入口连接，另一路经中温R290膨胀阀32与液体冷却器31的R290侧的入口连接。冷凝蒸发器28的R290侧的出口分别与液体冷却器31的R290侧的出口和R290制冷压缩机25的入口连接。CO2制冷压缩机26的出口与冷凝蒸发器28的CO2侧的入口连接，冷凝蒸发器28的CO2侧的出口通过CO2膨胀阀29与CO2蒸发器27的入口连接，CO2蒸发器27的出口与CO2制冷压缩机26的入口连接。CO2供液泵33的出口与CO2换热器30的入口连接，CO2换热器30的出口与液体冷却器31的CO2侧的入口连接，液体冷却器31的CO2侧的出口与CO2供液泵33的入口连接。
所述供热水系统包括补水箱15、第一水泵16、第二水泵21、蓄热水箱17。第二水泵21的出口与回收热换热器24的壳侧入口连接，回收热换热器24的壳侧出口与蓄热水箱17的第二回水口42连接，蓄热水箱17的第二出水口41与第二水泵21的入口连接。第一水泵16的出口与热回收换热器14的壳侧入口连接，热回收换热器14的壳侧出口与蓄热水箱17的第一回水口43连接，蓄热水箱17的第一出水口44与第一水泵16的入口连接。补水箱15的出水口与蓄热水箱17的补水口45连接，蓄热水箱17的热水出水口与超市的生活热水系统连接。如果热水的需要量较大，回收的热回收换热器14和回收热换热器24中高温气体放热量，不足以满足需求，可以在蓄热水箱中安装电加热器的加热管50，利用电加热器提供热量。
当为食品的冷冻冷藏保鲜提供冷源时，R290气体在R290压缩机25中压缩后压力升高，高温高压的R290气体在回收热换热器24和换热器23中冷却冷凝后的液体分为两路，一路经低温R290膨胀阀34节流降压成低温低压的R290液体后在冷凝蒸发器28中与CO2气体进行热交换，吸收热量蒸发成为R290气体，另一路经中温R290膨胀阀32节流降压后在液体冷却器31中与中温循环的CO2液体进行热交换，吸收热量蒸发成为R290气体。从冷凝蒸发器28出来的R290气体与从液体冷却器31出来的R290气体混合后进入R290压缩机25，完成R290高温循环。CO2气体在CO2制冷压缩机26中压缩后压力升高，高温高压的CO2气体在冷凝蒸发器28中与R290进行热交换，放出热量冷凝成CO2液体后经CO2膨胀阀29节流降压成为低温低压液体后进入CO2蒸发器27，在CO2蒸发器27中吸收被冷冻保鲜的食品热量，蒸发成低温低压气体后，进入CO2压缩机26，完成CO2低温循环。中温的CO2液体经CO2供液泵33加压后，进入CO2换热器30，在CO2换热器30中吸收被冷藏保鲜食品的热量，温度升高后的CO2液体，进入液体冷却器31与R290进行热交换，温度降低后的CO2液体进入CO2供液泵33，完成中温CO2载冷剂循环。由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环构成的复叠式R290/CO2制冷系统为食品的冷冻冷藏保鲜提供了冷源。
当为夏季空间供冷、食品制冷同时供应生活热水时，第六阀门18、第三阀门11、第二阀门10、第一阀门2关闭，四通阀8的第三接口39和第四接口40连通，第一接口37与第二接口38连通。CO2跨临界制冷循环中，从CO2压缩机7出来的CO2气体，流经第四阀门12、热回收换热器14和第五阀门13，在热交换器9中与外界环境热交换降温后，经第二单向阀6，第一截止阀4节流降压，在室内热交换器1中与室内空气热交换，吸收热量后，经第七阀门19、四通阀8，第八阀门51回到CO2压缩机7。室内热交换器1吸收空气的热量，降温后的凉爽空气通过送风系统送到需要的场所，为人员的活动空间提供冷源。由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环构成的复叠式R290/CO2制冷系统为食品的冷冻冷藏保鲜提供了冷源。同时，蓄热水箱17中的水，一路经第一水泵16在热回收换热器14中吸收CO2高温气体放出的热量后温度升高，回到蓄热水箱17中。一路经第二水泵21在回收热换热器24中吸收R290高温气体放出的热量后温度升高，回到蓄热水箱17中。蓄热水箱17中的热水通过热水出口被送到超市的生活热水系统。
当为冬季空间供暖、食品制冷同时供应生活热水时，第五阀门13、第四阀门12、第七阀门19，第八阀门51和第一阀门2关闭，四通阀8的第一接口37和第四接口40连通，第三接口39与第二接口38连通。CO2跨临界循环中，从CO2压缩机7出来的CO2气体流经第三阀门11、热回收换热器14和第六阀门18，进入室内热交换器1，与室内空气热交换后，经第一单向阀3、第二截止阀5节流降压，流经热交换器9和第二阀门10，回到压缩机7。室内空气吸收室内热交换器1中CO2气体放出的热量，热空气通过送风系统被送到需要的场所，为人员的活动空间提供热源。由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环构成的复叠式R290/CO2制冷系统为食品的冷冻冷藏保鲜提供了冷源。同时，蓄热水箱17中的水，一路经第一水泵16在热回收换热器14中吸收CO2高温气体放出的热量后温度升高，回到蓄热水箱17中。一路经第二水泵21在回收热换热器24中吸收R290高温气体放出的热量后温度升高，回到蓄热水箱17中。蓄热水箱17中的热水通过热水出口被送到超市的生活热水系统。
春秋季超市中不需供冷和供热，只需要提供生活热水和食品制冷，由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环构成的复叠式R290/CO2制冷系统为食品的冷冻冷藏保鲜提供了冷源。在食品制冷的同时，由回收热换热器24、第二水泵21供应生活热水。在复叠式R290/CO2制冷系统提供热水不能满足要求时，启动CO2跨临界制冷循环，CO2跨临界制冷循环中，第五阀门13、第二阀门18，第八阀门51和第七阀门19关闭。四通阀8的第三接口39和第四接口40连通，第一接口37与第二接口38连通。CO2跨临界循环中，从CO2压缩机7出来的CO2工质流经四通阀8、第四阀门12、热回收换热器14、第三阀门11、第一阀门2、第一单向阀3、第二截止阀5、热交换器9和第二阀门10回到压缩机7。蓄热水箱17中的水，经第一水泵16和第二水泵21在热回收换热器14和回收热换热器24中吸收CO2和R290高温气体放出的热量后温度升高，被送到需要热水的场所。
利用本实用新型的集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统可以为超市的夏季提供凉爽的空间，冬季提供温暖的环境、同时对食品进行冷冻冷藏保鲜和为食品的处理和人员的需求供应生活热水。根据不同的人员和季节的需要，控制空调系统的运行时间，调节超市空间的室内温度，同时，充分利用空调系统CO2高温气体冷却和食品制冷系统R290高温气体冷却冷凝放出的热量来提供室内生活热水的用能需要。
尽管参照实施例对所公开的涉及一种集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本实用新型的范围之内。

Claims (4)

1.一种集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统，其特征在于，包括空调系统、食品制冷系统和供热水系统；
所述空调系统由以CO2为循环工质的CO2跨临界循环系统和送风系统组成；所述CO2跨临界循环系统包括室内热交换器、第一阀门、第一单向阀、第一截止阀、第二截止阀、第二单向阀、CO2压缩机、四通阀、热交换器、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、热回收换热器、第六阀门、第七阀门；室内热交换器的第二接口分别与第一单向阀的入口和第一截止阀的出口连接，第一单向阀的出口与第二截止阀的入口连接，第二单向阀的出口与第一截止阀的入口连接，热交换器的第二接口分别与第二单向阀的入口和第二截止阀的出口连接，热交换器的第一接口一路通过第五阀门与热回收换热器的管侧第一接口连接，一路通过第五阀门、第三阀门、第七阀门与室内热交换器的第一接口连接，一路通过第五阀门、第三阀门与四通阀的第一接口并联后通过第一阀门与第一单向阀的入口连接，一路通过第二阀门与四通阀的第二接口并联后与CO2压缩机的入口连接，热回收换热器的管侧第二接口通过第六阀门与室内热交换器的第一接口连接；四通阀的第四接口与CO2压缩机的出口连接，四通阀的第三接口通过第四阀门与热回收换热器的管侧第二接口连接；所述送风系统由风道和风扇组成，室内热交换器和送风风扇设置在风道内；
所述食品制冷系统为由R290高温制冷循环、CO2低温制冷循环和CO2中温循环组成的复叠式R290/CO2制冷系统，包括换热器、回收热换热器、R290制冷压缩机、CO2制冷压缩机、CO2蒸发器、冷凝蒸发器、CO2膨胀阀、CO2换热器、液体冷却器、中温R290膨胀阀、CO2供液泵、低温R290膨胀阀；R290压缩机的出口与回收热换热器的管侧入口连接，回收热换热器的管侧出口与换热器入口连接，换热器出口分为两路，一路经低温R290膨胀阀与冷凝蒸发器的R290侧入口连接，另一路经中温R290膨胀阀与液体冷却器的R290侧的入口连接；冷凝蒸发器的R290侧的出口分别与液体冷却器的R290侧的出口和R290制冷压缩机的入口连接；CO2制冷压缩机的出口与冷凝蒸发器的CO2侧的入口连接，冷凝蒸发器的CO2侧的出口通过CO2膨胀阀与CO2蒸发器的入口连接，CO2蒸发器的出口与CO2制冷压缩机的入口连接；CO2供液泵的出口与CO2换热器的入口连接，CO2换热器的出口与液体冷却器的CO2侧的入口连接，液体冷却器的CO2侧的出口与CO2供液泵的入口连接；
所述供热水系统包括补水箱、第一水泵、第二水泵和蓄热水箱组成，第二水泵的出口与回收热换热器的壳侧入口连接，回收热换热器的壳侧出口与蓄热水箱的第二回水口连接，蓄热水箱的第二出水口与第二水泵的入口连接；第一水泵的出口与热回收换热器的壳侧入口连接，热回收换热器的壳侧出口与蓄热水箱的第一回水口连接，蓄热水箱的第一出水口与第一水泵的入口连接；补水箱的出水口与蓄热水箱的补水口连接，蓄热水箱的热水出水口与超市的生活热水系统连接。
2.根据权利要求1所述的集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统，其特征在于，在风道内设置有电加热辅助热交换器。
3.根据权利要求1所述的集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统，其特征在于，在四通阀的第二接口上设置有第八阀门。
4.根据权利要求1所述的集供冷、供暖、食品制冷和供热水为一体的超市组合系统，其特征在于，在蓄热水箱中设置有电加热器的加热管。
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