CN206709446U - 一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，包括冷库制冷系统、干燥库热泵系统和地源换热系统；其中，所述冷库制冷系统的第一冷凝器(4)与所述干燥库热泵系统的第二蒸发器(9)串联连接于所述地源换热系统中。冷库制冷系统冷凝器和干燥库热泵系统蒸发器通过地源换热系统相连，这使得冷库冷凝器排热量及干燥库蒸发器释冷量一同传递至地源侧土壤或水中，部分排热量及释冷量相互抵消，可以降低地源换热系统负荷、减少土壤源侧热失衡发生机率或水源侧介质水的抽取量、同时实现提高冷库制冷系统能效比EER及干燥库热泵系统性能系数COP的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种冷库与干燥库的复合系统，具体是一种基于一套地源换热系统实现为冷库及干燥库同时提供冷源及热源的运行设备，属于制冷及热泵技术领域。
背景技术
在现代社会中，随着经济的发展和科技的进步，越来越多的冷库与干燥库被广泛用于食品、医疗、化工等领域中。冷库与干燥库的耗能普遍偏高，因此，降低冷库及干燥库的运行能耗至关重要。
现有技术中，绝大多数冷库及干燥库采用空气源热泵技术。在不利工况下，如冷库所对应的高温夏季，较高的室外温度对应较高的冷凝温度，这将大幅提高制冷循环压缩机耗功量，从而降低机组运行EER；对于干燥库所对应的低温冬季，较低的室外温度对应较低的蒸发温度，同样会提高热泵循环压缩机耗功量，导致较低的机组运行COP。
相比于空气源热泵，地源热泵能够使用可再生的浅层地热能，将全年温度适中稳定的地下土壤或地下水作为制冷系统的冷源侧或热泵系统的热源侧，使得制冷系统具有相对较低的冷凝温度、热泵系统具有相对较高的蒸发温度，从而可提高冷库运行EER及干燥库运行COP，具有节能环保等优势。然而在现有技术中，大多将地源热泵技术应用于暖通空调领域，在冷库及干燥库方面鲜有实施，更没有一套基于地源换热系统的冷库和干燥库联合应用。
一般而言，地源热泵可采用土壤源技术或地下水源技术两类。对土壤源技术而言，在设备运行过程中，冷库系统常年向土壤中排入热量，极易造成土壤热失衡，使得土壤温度逐年持续上升，这样会增高冷库冷凝温度，逐年降低运行EER，对于冷库的高效运行极为不利；对于干燥库热泵系统会持续向土壤中释放冷量，使得土壤温度逐年持续下降，降低干燥库蒸发温度及运行COP，同样不利于干燥库的高效运行。对于地下水源技术而言，较多的热量或冷量均需要大量的地下水进行热换，因此需要抽取大量地下水，不利于水资源的保护。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，将冷库冷源侧和干燥库热源侧串联在一起，冷库排热量和干燥库释冷量可在一定程度上得到抵消，从而减少地源侧换热系统冷/热负荷，降低土壤热失衡发生几率、及地下水抽取量，具有节能环保性。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，其特征在于：包括冷库制冷系统、干燥库热泵系统和地源换热系统；
所述冷库制冷系统包括冷库库体和与所述冷库库体相匹配且依次串联连接的第一蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器和第一节流阀；
所述干燥库热泵系统包括干燥库库体和与所述干燥库库体相匹配且依次串联连接的第二冷凝器、第二压缩机、第二蒸发器和第二节流阀；
其中，所述冷库制冷系统的第一冷凝器与所述干燥库热泵系统的第二蒸发器串联连接于所述地源换热系统中。
进一步，所述地源换热系统包括两并联的土壤源闭式换热子系统和水源开式换热子系统。
进一步，所述土壤源闭式换热子系统包括与所述第一冷凝器依次串联的第一流量调节阀、变频水泵、第二二通阀、地埋管、第三二通阀、第二蒸发器和第二流量调节阀；
其中，所述第一流量调节阀和第一冷凝器通过管道与第一旁通阀并联，所述第二流量调节阀和第二蒸发器通过管道与第二旁通阀并联。
进一步，所述水源开式换热子系统包括依次串联的第一二通阀、变频水泵、第一流量调节阀、第一冷凝器、第二流量调节阀、第二蒸发器、第四二通阀；
其中，所述第一流量调节阀和第一冷凝器通过管道与第一旁通阀并联，所述第二流量调节阀和第二蒸发器通过管道与第二旁通阀并联。
进一步，与所述第一二通阀连接的管道端头伸入至取水井中；与所述第四二通阀连接的管道另一端头伸入至回灌井中。
本实用新型的有益效果是：该复合系统将冷库制冷系统和干燥库热泵系统共用一套地源换热系统，能够大幅减少地源换热系统的初步投资，增加该复合系统的技术竞争力；地源换热系统包括土壤源闭式换热子系统和水源开式换热子系统，两种运行模式并联，可根据不同地源情况，选择土壤源或水源，扩大技术应用范围。
该复合系统中的冷库制冷系统和干燥库热泵系统基于第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一旁通阀及第二旁通阀的全开与全关，能够使他们独立运行，不受对方启停限制；地源热换系统中采用变频水泵，可根据冷库制冷系统和干燥库热泵系统是否同时开启及负荷情况调节换热水流量；第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一旁通阀及第二旁通阀开度能够根据冷库制冷系统和干燥库热泵系统负荷情况调节流经第一冷凝器和第二蒸发器的水流量，从而提高冷库制冷系统和干燥库热泵系统的控制精度；当冷库和干燥库同时运行时，由于冷库制冷系统冷凝器和干燥库热泵系统蒸发器通过地源换热系统相连，这使得冷库冷凝器排热量及干燥库蒸发器释冷量一同传递至地源侧土壤或水中，部分排热量及释冷量相互抵消，可以降低地源换热系统负荷、减少土壤源侧热失衡发生机率或水源侧介质水的抽取量、同时实现提高冷库制冷系统能效比EER及干燥库热泵系统性能系数COP的目的。本系统可在低投资基础上实现冷库及干燥库的高效节能可靠运行。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图中：1、冷库库体，2、第一蒸发器，3、第一压缩机，4、第一冷凝器，5、第一节流阀，6、干燥库库体，7、第二冷凝器，8、第二节流阀，9、第二蒸发器，10、第二压缩机，11、第一流量调节阀，12、变频水泵，13、第一旁通阀，14、第一二通阀，15、第二二通阀，16、取水井，17、第二流量调节阀，18、第二旁通阀，19、第三二通阀，20、第四二通阀，21、地埋管，22、回灌井。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，包括冷库制冷系统、干燥库热泵系统(该干燥库属于高温干燥及相关范畴，不涉及低温及常温干燥技术)和地源换热系统。
所述冷库制冷系统包括冷库库体1以及与冷库库体1相匹配的且通过管道依次串联连接的第一蒸发器2、第一压缩机3、第一冷凝器4和第一节流阀5。其中，所述第一蒸发器2、第一压缩机3、第一冷凝器4和第一节流阀5的串联连接形成一个闭环式连接。
所述干燥库热泵系统包括干燥库库体6以及与所述干燥库库体6相匹配的且通过管道依次串联连接的第二冷凝器7、第二压缩机10、第二蒸发器9和第二节流阀8。其中，所述第二冷凝器7、第二压缩机10、第二蒸发器9和第二节流阀8的串联连接形成一个闭环式连接。
所述地源换热系统包括两并联的土壤源闭式换热子系统和水源开式换热子系统。
其中，所述土壤源闭式换热子系统包括通过管道与所述第一冷凝器4依次串联的第一流量调节阀11、变频水泵12、第二二通阀15、地埋管21、第三二通阀19、第二蒸发器9和第二流量调节阀17；此外，其中，所述第一流量调节阀11和第一冷凝器4通过管道与第一旁通阀13并联，所述第二流量调节阀17和第二蒸发器9通过管道与第二旁通阀18并联。
所述水源开式换热子系统包括通过管道依次串联的第一二通阀14、变频水泵12、第一流量调节阀11、第一冷凝器4、第二流量调节阀17、第二蒸发器9、第四二通阀20；
其中，所述第一流量调节阀11和第一冷凝器4通过管道与第一旁通阀13并联，所述第二流量调节阀17和第二蒸发器9通过管道与第二旁通阀18并联。
与所述第一二通阀14连接的管道端头伸入至取水井16中；与所述第四二通阀20连接的管道另一端头伸入至回灌井22中。
所述冷库制冷系统的第一冷凝器4与所述干燥库热泵系统的第二蒸发器9串联连接于所述地源换热系统中。
工作过程及原理：当冷库库体1内部温度上升，需要开启压缩机制取冷量时，冷库库体1在第一压缩机3的作用下将高温高压气体制冷剂排到第一冷凝器4中、并将热量传递至地源换热系统的土壤或水中，同时高温高压制冷剂冷凝成液态，随后液态制冷剂经过第一节流阀5降压节流，并在第一蒸发器2中完成低压蒸发气化过程、为冷库库体1提供冷量，制冷剂气体最终返回第一压缩机3，形成循环。
当干燥库库体6内部温度降低，需要开启压缩机制取热量时，干燥库在第二压缩机10的作用下将高温高压气体制冷剂排到第二冷凝器7中冷凝、并将热量传递至干燥库库体6内、为干燥库提供热量，冷凝后的液体制冷剂经过第二节流阀8降压节流，并在第二蒸发器9中完成低压蒸发过程、并将冷量传递至地源换热系统的土壤或水中，最后，蒸发的气态制冷剂返回第二压缩机10，形成循环。
当冷库开启运行而干燥库停止运行时，第一流量调节阀11及第二旁通阀18全开，第一旁通阀13及第二流量调节阀17全关；当冷库停止运行而干燥库开启运行时，第一旁通阀13及第二流量调节阀17全开，第一流量调节阀11及第二旁通阀18全关；当冷库与干燥库同时开启运行时，第一流量调节阀11、第二旁通阀18、第一旁通阀13及第二流量调节阀17全部处于开启状态，同时根据冷库及干燥库负荷情况调节各阀门开度。
地源换热系统中的工质水通过第一二通阀14、第二二通阀15、第三二通阀19和第四二通阀20的开启与关闭实现土壤源闭式换热子系统和水源开式换热子系统的切换运行。接下来以冷库与干燥库同时开启运行为例，说明地源换热系统具体工作过程及原理。
在土壤源闭式热换子系统中，第二二通阀15和第三二通阀19为开启状态，第一二通阀14和第四二通阀20为关闭状态，工质水通过变频水泵12依次流经第一流量调节阀11、第一旁通阀13，第一冷凝器4(吸收热量)、第二流量调节阀17、第二旁通阀18、第二蒸发器9(吸收冷量)、第三二通阀19、地埋管21(将冷量或热量传至土壤)和第二二通阀15处，形成循环。
在水源开式换热子系统中，第一二通阀14和第四二通阀20为开启状态，第二二通阀15、和第三二通阀19为关闭状态，工质水通过变频水泵12抽取取水井16中的水并依次送至第一流量调节阀11及第一旁通阀13、第一冷凝器4(吸收热量)、第二流量调节阀17、第二旁通阀18、第二蒸发器9(吸收冷量)、最终通过第四二通阀20将水排至回灌井22中。
相比于冷库制冷系统和干燥库热泵系统独立运行，当冷库制冷系统和干燥库热泵系统同时开启运行时，由于第一冷凝器4的热量不仅可由地埋管21或地下水系统排出，还可与第二蒸发器9的释冷量相抵消；因此可以降低地源换热系统负荷、减少土壤源侧热失衡发生机率或水源侧介质水的抽取量，同时可实现提高冷库制冷系统能效比EER及干燥库热泵系统性能系数COP的目的，提高能源利用率。
以上所举实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所做出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。
Claims (5)
1.一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，其特征在于：包括冷库制冷系统、干燥库热泵系统和地源换热系统；
所述冷库制冷系统包括冷库库体(1)和与所述冷库库体(1)相匹配且依次串联连接的第一蒸发器(2)、第一压缩机(3)、第一冷凝器(4)和第一节流阀(5)；
所述干燥库热泵系统包括干燥库库体(6)和与所述干燥库库体(6)相匹配且依次串联连接的第二冷凝器(7)、第二压缩机(10)、第二蒸发器(9)和第二节流阀(8)；
其中，所述冷库制冷系统的第一冷凝器(4)与所述干燥库热泵系统的第二蒸发器(9)串联连接于所述地源换热系统中。
2.根据权利要求1所述的一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，其特征在于：所述地源换热系统包括两并联的土壤源闭式换热子系统和水源开式换热子系统。
3.根据权利要求2所述的一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，其特征在于：所述土壤源闭式换热子系统包括与所述第一冷凝器(4)依次串联的第一流量调节阀(11)、变频水泵(12)、第二二通阀(15)、地埋管(21)、第三二通阀(19)、第二蒸发器(9)和第二流量调节阀(17)；
其中，所述第一流量调节阀(11)和第一冷凝器(4)通过管道与第一旁通阀(13)并联，所述第二流量调节阀(17)和第二蒸发器(9)通过管道与第二旁通阀(18)并联。
4.根据权利要求2所述的一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，其特征在于：所述水源开式换热子系统包括依次串联的第一二通阀(14)、变频水泵(12)、第一流量调节阀(11)、第一冷凝器(4)、第二流量调节阀(17)、第二蒸发器(9)、第四二通阀(20)；
其中，所述第一流量调节阀(11)和第一冷凝器(4)通过管道与第一旁通阀(13)并联，所述第二流量调节阀(17)和第二蒸发器(9)通过管道与第二旁通阀(18)并联。
5.根据权利要求4所述的一种基于地源技术的高效冷库与干燥库复合系统，其特征在于：与所述第一二通阀(14)连接的管道端头伸入至取水井(16)中；与所述第四二通阀(20)连接的管道另一端头伸入至回灌井(22)中。
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