CN207662004U - 空调装置及冷库系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空调装置及冷库系统，属于空调技术领域，为解决现有空调装置通用性差等问题而设计。本实用新型空调装置包括低压级压缩机、高压级压缩机、低压级冷凝器、高压级冷凝器、热交换器和回热器；低压级压缩机的进口端连接至回热器，出口端连接至低压级冷凝器；热交换器的壳体第一端口和低压级冷凝器之间设置有低压级冷凝换热开关阀；在热交换器的壳体第二端口和管路第二端口之间设置有回流开关阀。本实用新型空调装置及冷库系统的调节能力范围广，能够适应各种复杂工况，可实现高、中、低、超低温范围内的可靠运行；节约了成本，能耗低，安全可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调装置以及包括该空调装置的冷库系统。
背景技术
在冷冻冷藏、运输冷链行业中，因为使用需求的不同导致用户末端工况复杂多变，尤其是对温度的要求各有不同、千变万化。
现有冷库系统的控制方法较为单一，很难满足用户复杂多变的需求。很多时候冷库系统所需求的各项参数不符合标准订单上产品的参数，若根据用户的需求而制定一款合适的产品的话，产品的开发周期将被大大拉长，工作效率低，产品投放市场非常缓慢。特别制定的产品通用性差，无法形成模块化、系列化产品，产品能力调节范围受限。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提出一种通用性强的空调装置。
本实用新型的另一个目的在于提出一种能根据用户末端工况自动调节系统运行方案的冷库系统。
为达此目的，一方面，本实用新型采用以下技术方案：
一种空调装置，包括低压级压缩机、高压级压缩机、低压级冷凝器、高压级冷凝器、热交换器和回热器；所述低压级压缩机的进口端连接至所述回热器，出口端连接至所述低压级冷凝器；所述低压级冷凝器与所述回热器之间连接有低压级回热开关阀；所述回热器与所述热交换器的壳体第一端口之间设置有高压级回热开关阀；所述热交换器的壳体第一端口和所述低压级冷凝器之间设置有低压级冷凝换热开关阀；所述低压级冷凝器与所述低压级压缩机的进口端之间设置有环路开关阀；所述热交换器的管路第一端口与所述高压级压缩机的进口端之间设置有高压级压缩换热开关阀；所述高压级压缩机的出口端连接至所述高压级冷凝器；所述高压级冷凝器与所述热交换器的管路第二端口之间设置有高压级冷凝换热开关阀；在所述热交换器的壳体第二端口和所述管路第二端口之间设置有回流开关阀。
特别是，所述低压级压缩机的进口端经过低压级旁通开关阀后分别连接至所述低压级冷凝器和所述热交换器的管路第二端口。
特别是，所述空调装置还包括泄压罐，所述泄压罐的一端经过毛细管后连接至所述回热器；另一端分别与所述热交换器的壳体第一端口连接、与所述热交换器的管路第一端口通过泄压开关阀连接。
特别是，所述空调装置还包括蒸发压力调节装置，所述蒸发压力调节装置一端连接至所述低压级压缩机的进口端，另一端通过蒸发压力调节开关阀连接至所述低压级压缩机的出口端。
特别是，所述空调装置还包括用户末端和控制装置，所述控制装置信号连接或电连接至所述空调装置中的各开关阀；所述用户末端包括温度传感器，所述温度传感器信号连接或电连接至所述控制装置。
特别是，在所述低压级压缩机的进口端与所述低压级冷凝器之间设置有低压级油分离器；在所述高压级压缩机的进口端与所述高压级级冷凝器之间设置有高压级油分离器。
特别是，所述高压级冷凝换热开关阀、所述回流开关阀和/或所述低压级旁通开关阀串联有膨胀阀。
特别是，低压级回热开关阀、高压级回热开关阀、低压级冷凝换热开关阀、环路开关阀、高压级压缩换热开关阀、高压级冷凝换热开关阀和/或回流开关阀为电磁阀。
另一方面，本实用新型采用以下技术方案：
一种冷库系统，包括上述的空调装置。
本实用新型空调装置及包括上述的空调装置的冷库系统能将冷库中预设温度分成多个区间，能根据所预设的温度与温度区间的相对大小关系确定不同的工作模式，尤其是能同时使用低压级回路和高压级回路制冷以达到超低温的使用需求，产品的调节能力范围广，能够适应各种复杂工况，可实现高、中、低、超低温范围内的可靠运行；多套系统方案高度集成，能自动实现自由切换，可根据用户末端工况自动调节系统运行方案，产品通用性强，有益形成模块化、系列化，节约了成本，能耗低，安全可靠性高。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式提供的空调装置的原理图；
图2是图1中E处的局部放大图；
图3是本实用新型具体实施方式提供的冷库系统控制方法第一种工况的工作原理图；
图4是本实用新型具体实施方式提供的冷库系统控制方法第二种工况的工作原理图；
图5是本发明具体实施方式提供的冷库系统控制方法第二种工况中小负荷情况下的工作原理图；
图6是本实用新型具体实施方式提供的冷库系统控制方法第三种工况的工作原理图；
图7是本实用新型具体实施方式提供的冷库系统控制方法第四种工况的工作原理图。
图中：
1、低压级压缩机；2、高压级压缩机；3、热交换器；4、回热器；5、低压级冷凝换热开关阀；6、环路开关阀；7、高压级冷凝换热开关阀；8、回流开关阀；9、低压级旁通开关阀；11、低压级冷凝器；12、低压级回热开关阀；20、泄压罐；21、高压级冷凝器；22、高压级回热开关阀；23、高压级压缩换热开关阀；30、毛细管；40、泄压开关阀；50、蒸发压力调节装置；60、蒸发压力调节开关阀；100、用户末端；101、控制装置；102、温度传感器；301、壳体第一端口；302、壳体第二端口；311、管路第一端口；312、管路第二端口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本具体实施方式提供一种空调装置及包括该空调装置的冷库系统。如图1和图2所示，该空调装置包括低压级压缩机1、高压级压缩机2、低压级冷凝器11、高压级冷凝器21、热交换器3和回热器4。
低压级压缩机1的进口端连接至回热器4，出口端连接至低压级冷凝器11；低压级冷凝器11与回热器4之间连接有低压级回热开关阀12；回热器4与热交换器3的壳体第一端口301之间设置有高压级回热开关阀22；热交换器3的壳体第一端口301和低压级冷凝器11之间设置有低压级冷凝换热开关阀5；低压级冷凝器11与低压级压缩机1的进口端之间设置有环路开关阀6。
热交换器3的管路第一端口311与高压级压缩机2的进口端之间设置有高压级压缩换热开关阀23；高压级压缩机2的出口端连接至高压级冷凝器21；高压级冷凝器21与热交换器3的管路第二端口312之间设置有高压级冷凝换热开关阀7。在热交换器3的壳体第二端口302和管路第二端口312之间设置有回流开关阀8。在低压级压缩机1的回气端与低压级冷凝器11之间设置有低压级油分离器；在高压级压缩机2的回气端与高压级冷凝器21之间设置有高压级油分离器。
低压级压缩机1的进口端经过低压级旁通开关阀9后分别连接至低压级冷凝器11和热交换器3的管路第二端口312。高压级冷凝换热开关阀7、回流开关阀8和/或低压级旁通开关阀9串联有膨胀阀。上述全部开关阀可以为但不限于为电磁阀。
在上述结构的基础上，空调装置还包括泄压罐20，泄压罐20的一端经过毛细管30后连接至回热器4；另一端分别与热交换器3的壳体第一端口301连接、与热交换器3的管路第一端口311通过泄压开关阀40连接。
在上述结构的基础上，空调装置还包括蒸发压力调节装置50，蒸发压力调节装置50一端连接至低压级压缩机1的进口端，另一端通过蒸发压力调节开关阀60连接至低压级压缩机1的出口端。
在上述结构的基础上，空调装置还包括用户末端100和控制装置101，控制装置101信号连接或电连接至空调装置中的各器件(可以只包括各开关阀，还可以包括各压缩机、各冷凝器、热交换器和/或回热器等)；用户末端100包括温度传感器102，温度传感器102信号连接或电连接至控制装置101。为了表示控制装置101与空调装置中的器件信号连接或电连接，图1中没有使用线条将两者连在一处，而是使用一个带箭头的曲线表示控制装置101可以向空调装置中的器件发送控制指令。即，图1中的全部器件为一个整体结构，而不是两个不同的装置。
基于上述空调装置的冷库系统控制方法是将冷库中预设温度分成多个区间，当所预设的温度高于超低温阈值D时只使用低压级回路(至少包括低压级压缩机1)制冷，当所预设的温度低于超低温阈值D时同时使用低压级回路(至少包括低压级压缩机1)和高压级回路(至少包括高压级压缩机2)制冷，使用低温制冷剂R744(CO2)系统和中温制冷剂R404A系统叠加来达到超低温的设定要求。更具体的，可设置超低温阈值D、低温阈值C、中温阈值B和高温阈值A将温度划分成多个区别，根据不同温度要求改变控制方法，产品的调节能力范围广，能够适应各种复杂工况，可实现高、中、低、超低温范围内的可靠运行；多套系统方案高度集成，能自动实现自由切换，可根据用户末端工况自动调节系统运行方案，产品通用性强，有益形成模块化、系列化，节约了成本，能耗低，安全可靠性高。
其中，超低温阈值D、低温阈值C、中温阈值B和高温阈值A可以是一个具体的数值，也可以是一个数值区间。当阈值为数值区间时，大于该阈值的意思是大于阈值的最大端点值，小于该阈值的意思是小于阈值的最小端点值。高温阈值A的温度范围可以为但不限于为-5℃～12℃，中温阈值B的温度范围可以为但不限于为-23℃～0℃，低温阈值C的温度范围可以为但不限于为-46℃～-13℃，超低温阈值D的温度范围可以为但不限于为-80℃～-50℃。
如图3所示，当所预设的温度低于超低温阈值D时，用户末端100的温度传感器102给控制装置101(主板)发出反馈信号，控制装置101接收到反馈信号后给机组各个电磁阀发出开关信号指令，关闭蒸发压力调节开关阀60、低压级冷凝换热开关阀5、环路开关阀6、泄压开关阀40和回流开关阀8，开启低压级旁通开关阀9、高压级压缩换热开关阀23、高压级冷凝换热开关阀7、低压级回热开关阀12和高压级回热开关阀22；开启低压级压缩机1、高压级压缩机2、低压级冷凝器11、高压级冷凝器21、热交换器3和回热器4，实现低压级回路和高压级回路的叠加。
此时系统包括低压级压缩机1、高压级压缩机2、低压级冷凝器11、高压级冷凝器21、热交换器3、回热器4、低压级旁通开关阀9、高压级压缩换热开关阀23、高压级冷凝换热开关阀7、低压级回热开关阀12、高压级回热开关阀22、低压级油分离器、高压级油分离器、膨胀阀、泄压罐20、毛细管30、温度传感器102和控制装置101等。该系统由低压级和高压级两部分系统叠加组成，低压级系统制冷剂主要为R744(CO2)自然工质，高压级系统制冷剂主要为R404A。由于低压级CO2制冷剂在常温状态下压力非常高，需要和高压级系统叠加。热交换器3对于低压级系统来说相当于冷凝器，对于高压级系统来说相当于蒸发器。
具体的，对于低压级CO2系统，由低压级压缩机1、低压级油分离器、低压级冷凝器11、回热器4和热交换器3组成一个制冷循环回路；为了提高低压级压缩机1的可靠运行、提升制冷能力，使用吸气喷液方案，通过低压级旁通开关阀9和膨胀阀从主供液路旁通一路液体蒸发向压缩机吸气喷液，防止压缩机吸气温度过高。对于高压级R404A系统，由高压级压缩机2、高压级油分离器、高压级冷凝器21、高压级冷凝换热开关阀7、膨胀阀、热交换器3、高压级压缩换热开关阀23组成一个制冷循环回路；由于常温状态下，低压级CO2系统的冷凝侧温度较高，造成整个系统压力非常高，风险较大，风冷或者水冷都无法使冷凝侧温度降到零度以下，所以超低温制冷使用低压级和高压级系统叠加，利用高压级的冷凝蒸发器来给低压级冷却降温，以达到超低温制冷的目的。同时，为了防止低压级停机时造成的压力过高，利用泄压罐20和毛细管30把低压级CO2系统中的高压引入泄压罐20中，再通过毛细管30与吸气低压串通，达到高低压平衡的目的，确保系统安全可靠。
如图4所示，当所预设的温度高于超低温阈值D且低于低温阈值C时，用户末端100的温度传感器102给控制装置101(主板)发出反馈信号，控制装置101接收到反馈信号后给机组各个电磁阀发出开关信号指令，关闭蒸发压力调节开关阀60、低压级冷凝换热开关阀5、环路开关阀6、高压级压缩换热开关阀23和高压级冷凝换热开关阀7，开启低压级旁通开关阀9、泄压开关阀40、回流开关阀8、低压级回热开关阀12和高压级回热开关阀22；开启低压级压缩机1、低压级冷凝器11、热交换器3和回热器4，关闭高压级压缩机2和高压级冷凝器21。
此时系统包括低压级压缩机1、低压级旁通开关阀9、泄压开关阀40、回流开关阀8、低压级回热开关阀12、高压级回热开关阀22、低压级油分离器、低压级冷凝器11、膨胀阀、热交换器3、泄压罐20、毛细管30、回热器4、温度传感器102和控制装置101等。
由低压级压缩机1、低压级油分离器、低压级冷凝器11、回热器4和热交换器3、回流开关阀8、泄压开关阀40和膨胀阀组成一个制冷循环回路。此系统涉及三级冷却系统，第一级冷却系统主要由低压级冷凝器11承担，经过一级冷凝器冷却后的出液口与回热器4连接形成第二级冷却系统，经过二级回热器冷却后的出液口与热交换器3连接形成第三级冷却系统，经过三级冷却后的液体温度大大降低，达到低温制冷的效果。三级热交换器主要利用回流开关阀8和膨胀阀从出液口旁通一路液体来蒸发冷却，形成自身蒸发冷却循环回路；热交换形成的回气低压气体与压缩机吸气串通，形成一个闭环制冷回路。
由于低温制冷剂CO2系统只有单级系统，为了解决常温状态下及停机时压力超高的问题，系统设置有泄压罐及泄压回路系统(主要为泄压罐20和毛细管30所组成的结构与回热器4出口旁通)，当压力过高时直接引入泄压罐20内，再通过毛细管30与压缩机吸气串通，达到高低压平衡的目的，确保系统安全可靠.为了提升压缩机在低温制冷时的能效，可设置吸气喷液系统，利用低压级旁通开关阀9和膨胀阀从低温主供液路旁通一路液体来蒸发冷却后与压缩机吸气端连接，以达到提高压缩机低温制冷的能效目的。
当用户需求负荷过小(即冷库容积变小)时，为了防止大马拉小车，压缩机频繁启停的问题出现，系统上设置有自动热气旁通调节负荷系统。具体的，如图5所示，由蒸发压力调节装置50和蒸发压力调节开关阀60组成一个热气旁通调节负荷系统回路，根据实际负荷大小确定是否开启热气旁通调节负荷系统回路。该回路还有一个特点是能够形成一个二级泄压系统，当压力超高时可通过二级泄压系统将部分高压力直接引入吸气低压端，确保系统安全可靠。
如图6所示，当所预设的温度高于低温阈值C且低于中温阈值B时，用户末端100的温度传感器102给控制装置101(主板)发出反馈信号，控制装置101接收到反馈信号后给机组各个电磁阀发出开关信号指令，关闭蒸发压力调节开关阀60、环路开关阀6、高压级压缩换热开关阀23、高压级冷凝换热开关阀7、低压级回热开关阀12和高压级回热开关阀22，开启低压级旁通开关阀9、低压级冷凝换热开关阀5、泄压开关阀40和回流开关阀8；开启低压级压缩机1、低压级冷凝器11、热交换器3和回热器4，关闭高压级压缩机2和高压级冷凝器21。
此时系统包括低压级压缩机1、低压级旁通开关阀9、低压级冷凝换热开关阀5、泄压开关阀40、回流开关阀8、低压级油分离器、低压级冷凝器11、膨胀阀、热交换器3、泄压罐20、毛细管30、回热器4、温度传感器102和控制装置101等。
由低压级压缩机1、低压级油分离器、低压级冷凝器11、回热器4、热交换器3、低压级冷凝换热开关阀5、回流开关阀8、泄压开关阀40、膨胀阀、泄压罐20和毛细管30组成一个制冷循环回路，由于中温型系统蒸发温度没那么低，所以由三级冷却系统减少为二级冷却系统，其余旁通支路性质原理和低温型三级冷却系统相同。
如图7所示，当所预设的温度高于中温阈值B且低于高温阈值A时，用户末端100的温度传感器102给控制装置101(主板)发出反馈信号，控制装置101接收到反馈信号后给机组各个电磁阀发出开关信号指令，关闭低压级冷凝换热开关阀5、高压级压缩换热开关阀23、泄压开关阀40、回流开关阀8、高压级冷凝换热开关阀7、低压级回热开关阀12和高压级回热开关阀22，开启蒸发压力调节开关阀60、低压级旁通开关阀9和环路开关阀6；开启低压级压缩机1、低压级冷凝器11、热交换器3和回热器4，关闭高压级压缩机2和高压级冷凝器21。
此时系统包括低压级压缩机1、蒸发压力调节开关阀60、低压级旁通开关阀9、环路开关阀6、低压级油分离器、低压级冷凝器11、膨胀阀、回热器4、温度传感器102、控制装置101和蒸发压力调节装置50等。
由低压级压缩机1、低压级油分离器、低压级冷凝器11、回热器4和环路开关阀6组成一个制冷循环回路。由于高温型系统蒸发温度较高，由三级冷却系统减少为一级冷却系统。由于低温制冷剂CO2系统只有单级系统，为了解决常温状态下及停机时压力超高问题，系统设置有二级泄压回路系统，第一级泄压回路系统主要是由蒸发压力调节开关阀60和蒸发压力调节装置50组成，当压力过高时直接通过蒸发压力调节开关阀60和蒸发压力调节装置50将部分高压引入吸气低压端，此泄压回路系统同时还具有调节负荷大小的作用；第二级泄压回路系统主要是由低压级旁通开关阀9和膨胀阀组成，当第一级泄压回路系统解决不了压力过高问题时，立即启动第二级泄压回路系统将部分高压引入吸气低压端，通过二级泄压回路系统可达到整个系统压力恒定的目的，确保系统安全可靠；同时第二级泄压回路系统还具有提升压缩机在低温制冷时的能效，从低温主供液路旁通一路液体来蒸发冷却后与压缩机吸气端连接达到提高压缩机低温制冷的能效。
需要说明的是，该冷库系统设计方案及空调装置不限于以上几个方案，可以根据不同的工况需求以及冷库负荷大小自由切换到符合系统控制运行的方案，满足各种复杂工况及负荷大小的设计方案。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种空调装置，其特征在于，包括低压级压缩机(1)、高压级压缩机(2)、低压级冷凝器(11)、高压级冷凝器(21)、热交换器(3)和回热器(4)；
所述低压级压缩机(1)的进口端连接至所述回热器(4)，出口端连接至所述低压级冷凝器(11)；所述低压级冷凝器(11)与所述回热器(4)之间连接有低压级回热开关阀(12)；所述回热器(4)与所述热交换器(3)的壳体第一端口(301)之间设置有高压级回热开关阀(22)；所述热交换器(3)的壳体第一端口(301)和所述低压级冷凝器(11)之间设置有低压级冷凝换热开关阀(5)；所述低压级冷凝器(11)与所述低压级压缩机(1)的进口端之间设置有环路开关阀(6)；
所述热交换器(3)的管路第一端口(311)与所述高压级压缩机(2)的进口端之间设置有高压级压缩换热开关阀(23)；所述高压级压缩机(2)的出口端连接至所述高压级冷凝器(21)；所述高压级冷凝器(21)与所述热交换器(3)的管路第二端口(312)之间设置有高压级冷凝换热开关阀(7)；
在所述热交换器(3)的壳体第二端口(302)和所述管路第二端口(312)之间设置有回流开关阀(8)。
2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述低压级压缩机(1)的进口端经过低压级旁通开关阀(9)后分别连接至所述低压级冷凝器(11)和所述热交换器(3)的管路第二端口(312)。
3.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述空调装置还包括泄压罐(20)，所述泄压罐(20)的一端经过毛细管(30)后连接至所述回热器(4)；另一端分别与所述热交换器(3)的壳体第一端口(301)连接、与所述热交换器(3)的管路第一端口(311)通过泄压开关阀(40)连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置，其特征在于，所述空调装置还包括蒸发压力调节装置(50)，所述蒸发压力调节装置(50)一端连接至所述低压级压缩机(1)的进口端，另一端通过蒸发压力调节开关阀(60)连接至所述低压级压缩机(1)的出口端。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置，其特征在于，所述空调装置还包括用户末端(100)和控制装置(101)，所述控制装置(101)信号连接或电连接至所述空调装置中的各开关阀；所述用户末端(100)包括温度传感器(102)，所述温度传感器(102)信号连接或电连接至所述控制装置(101)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置，其特征在于，在所述低压级压缩机(1)的进口端与所述低压级冷凝器(11)之间设置有低压级油分离器；在所述高压级压缩机(2)的进口端与所述高压级冷凝器(21)之间设置有高压级油分离器。
7.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于，所述高压级冷凝换热开关阀(7)、所述回流开关阀(8)和/或所述低压级旁通开关阀(9)串联有膨胀阀。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置，其特征在于，低压级回热开关阀(12)、高压级回热开关阀(22)、低压级冷凝换热开关阀(5)、环路开关阀(6)、高压级压缩换热开关阀(23)、高压级冷凝换热开关阀(7)和/或回流开关阀(8)为电磁阀。
9.一种冷库系统，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的空调装置。
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| CN201721443210.3U CN207662004U (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 空调装置及冷库系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN107631507A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-01-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空调装置及冷库系统控制方法 |
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2017
- 2017-11-02 CN CN201721443210.3U patent/CN207662004U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107631507A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-01-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空调装置及冷库系统控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |