CN207716592U - 一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于制冷技术领域，具体涉及一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置。该装置，包括低温冰水温度传感器、气候温度传感器、制冷温度传感器、制冷电动阀、回水电动阀、制冷循环泵、回水泵、户外换热器、低温冰水箱、热交换器、冰水输送泵及上述部件之间相连的管道，所述的低温冰水箱通过管道与制冷循环泵入口相连，在制冷循环泵出口分别与户外换热器和回水泵的入口连接，在制冷循环泵出口端的管道上安装有制冷电动阀门，在回水泵入口端的管道上安装有回水电动阀门，回水泵的出口端管道连接到低温冰水箱内。本结构充分利用寒地冬季的低气温优势，该利用自然气候低温的制冷节能自动装置借助冬季自然环境中的低温，为鲜奶降温提供制冷。

Description

一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置

技术领域

本实用新型属于制冷技术领域，具体涉及一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置。

背景技术

能源是人类社会发展进步不可或缺的物质条件。化石能源在当今世界各国能源消耗中仍占据首要地位。在我国消费结构中，煤炭消耗占69.7％的最高比重，其次为石油21.1％，天然气3％，水力5.5％，核能0.7％，煤炭高比例使得能源利用效率不高，空气污染加重。在几乎覆盖全国的空气污染严峻情况下，可再生清洁能源的开发利用迫在眉睫。在我国现有能源消耗比例中，可再生能源发挥的作用较小，其发展空间广阔。经济的迅猛发展离不开能源，煤炭、石油、天然气等化石能源正逐渐枯竭，造成争夺资源的政治不稳定、燃料资源价格大幅上涨等现象。在不断优化使用现有化石能源同时，只有开发利用可再生清洁能源代替传统消耗性能源，才能彻底解决能源短缺和环境污染问题。自然界中存在着昼夜、季节性等巨大温差变化，是丰富清洁、取之不尽的绿色能源，设备初期投资相当，但系统运行只需风机、通风换气、水泵等设备少量的电能消耗。如果充分利用自然界的温差供冷或取暖，占全国比例的70％，每年可节省标准煤用量一亿吨。

与人类生活息息相关的暖通空调能耗占建筑能耗的55％左右，空调制冷在生产生活中广泛应用，电量消耗大，对我国用电系统造成巨大的压力。传统湿冷系统(冰蓄冷)可在用电低谷时间段电驱动制冰，待白天用电高峰期释放冷量供冷。此方法可降低运行成本，但用电量并未减少，对节能减排没有起到根本改善。我国北方地处大陆性气候区域，冬季寒冷漫长，每年冰雪覆盖期持续半年之久，冬夏季节过渡期短，如果利用冬季自然冷能冻冰存储至夏季，用于空调房间、果蔬贮藏等领域，节约电能、零污染，同时缓解夏季用电紧张。冰释放冷量后融化成水可循环使用，实现了能源的持续利用。自然冷能(Natural CoolResource)与风能、太阳能、水力具有同样的经济价值。我国的自然冷资源利用技术在工业中领域中的应用几乎还是空白，目前仅有几例应用，自然冷资源技术如得到资金支持，研发适合北方地区的农产品储藏库，这对改变我国的能源消费结构具有十分重要的现实意义。

在夏季昼夜存在温差时，室外空气温度较低而房间温度较高，或者在严寒的冬季，室内热量无法散发需要降温时，可以直接利用室外冷空气作为空调冷源，为房间或保鲜库进行降温。由于密闭室内需要新鲜空气进行通风，对人的身体和心理健康有益，果蔬保鲜库还可提高果品质量。直接利用室外冷空气通风降温，作为建筑节能重点已被国内外众多学者进行研究和报导。Aboul Naga通过开设屋顶烟囱方法增大自然换气量使室内温度大幅降低。Blondeau等利用昼夜平均温差为8.4℃，对大学教室进行夜间降温试验，通风换气量为每小时8次，可使建筑物能耗降低12％～50％。也有学者根据大型超市实际情况，建立夜间通风与机械制冷联合作用时的室内温度变化范围数学模型，得出了在严寒地区夏季采用夜间通风可减少机械制冷的时间。机械制冷或传统湿冷系统的制冷周期为一天，季节性自然冷能周期为一年，冬季蓄冷，夏季释放冷量。季节性冰、雪蓄冷是在冬季严寒的自然条件下，将冰或雪储存起来待夏季供冷使用。充分利用严寒地区的气候特点，是一种廉价可再生的自然低温能源。人类对自然冷能的利用由来已久，可以追溯至古希腊和伊朗，人们冬季自河中取冰存储于仓库中，利用锯屑隔热，夏季用来冷藏食物。冰雪的蓄冷能力强，能效比可达50-100。1983年，建成的利用季节性蓄冰池的空调供冷系统。该系统年蓄冰能力10000m³，可承担12000m²空调面积供冷，年运行季节性能系数10。然而，在鲜奶及奶制品生产企业中，鲜奶储运前给鲜奶的保鲜质量跟温度有直接的关系，因此，在鲜奶储存过程中，制冷装置是必不可少的设备，当前鲜奶存储过程中的制冷装置为电力驱动的制冷机组，其在降温过程中需要消耗大量的电能。增加了鲜奶储存的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以解决有源制冷机能源消耗量过大的问题的利用自然气候低温制冷的自动节能装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，包括低温冰水温度传感器1、气候温度传感器2、制冷温度传感器3、制冷电动阀4、回水电动阀5、制冷循环泵6、回水泵7、户外换热器8、低温冰水箱9、热交换器10、冰水输送泵11及上述部件之间相连的管道，所述的低温冰水箱通过管道与制冷循环泵入口相连，在制冷循环泵出口分别与户外换热器和回水泵的入口连接，在制冷循环泵出口端的管道上安装有制冷电动阀门，在回水泵入口端的管道上安装有回水电动阀门，回水泵的出口端管道连接到低温冰水箱内，户外换热器的出口管道连接到低温冰水箱内，出口管道连接低温冰水箱的位置设置在低温冰水箱水面以上的位置。

还包括制冷压缩机组，制冷压缩机组的入口端通过管道与所述的低温冰水箱内部连接，制冷压缩机组的出口端通过管道连接所述的低温冰水箱水面以上的位置。

所述户外换热器的出口与低温冰水箱之间的管道上安装有制冷温度传感器；在所述的低温冰水箱内装有低温冰水温度传感器；所述的气候温度传感器安装在户外换热器的周围。

所述户外换热器采用V型风冷式换热器。

所述的低温冰水温度传感器、气候温度传感器、制冷温度传感器的传感结构分别包括一个陶瓷衬底；一个施加在陶瓷衬底的主表面上的铂薄膜电阻；一个保护中间层，保护中间层包括至少在陶瓷衬底的主表面上的铂薄膜电阻区域中整个面上蒸敷的陶瓷层及施加在该蒸敷的陶瓷层上的烧结陶瓷胶层；及一个施加在保护中间层上的保护釉层；陶瓷衬底由Al2O3组成；其中被蒸敷的陶瓷层由Al2O3组成；其中被烧结的陶瓷胶层由Al2O3组成；其中被烧结的陶瓷胶层由Al2O3组成。

所述的户外换热器、制冷压缩机组外安装有降噪罩，降噪罩与户外换热器、制冷压缩机组安装在台座上；降噪罩分为罩体外层与罩体内层，罩体外层与罩体内层形成中空结构的降噪罩；所述的罩体外层为柔性减震层，罩体内层为振膜；所述的罩体外层与罩体内层之间填充疏松多孔的材料；所述的罩体外层与台座之间通过合页铰接连接。

所述的疏松多孔的材料为矿渣棉或棉毯。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置能够充分利用寒地冬季的低气温优势，该利用自然气候低温的制冷节能自动装置借助冬季自然环境中的低温，为鲜奶降温提供制冷。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型电气部分的控制原理示意图。

图3为本实用新型低温冰水温度传感器、气候温度传感器、制冷温度传感器传感结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型不受实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

以下实施方式中所用材料、仪器和方法，未经特殊说明，均为本领域常规材料、仪器和方法，均可通过商业渠道获得。

如图1所示，具体部分包括：1，低温储热介质传感器；2，气候温度传感器；3，制冷控制温度传感器；4，制冷电动阀门；5，回水电动阀门；6，制冷循环泵；7，回水泵；8，户外换热器；9，低温冰水箱。

本专利利用自然低温制冷的自动节能装置包括户外换热器、制冷循环泵、制冷电动阀门、低温冰水箱、回水泵、回水电动阀；所述户外换热器的冰水出口与低温冰水箱通过管道相连，管道上安装有制冷控制温度传感器；所述的制冷循环泵的入口通过管道与低温冰水箱相连，低温储热介质箱内安装有低温冰水温度传感器；制冷循环泵的出口通过管道与制冷电动阀连接到户外换热器的冰水入口；回水泵的出口通过管道与低温介质箱相连；回水泵的入口通过管道与回水电动阀连接到户外换热器的冰水入口；户外换热器外部安装有气候温度传感器。所述户外换热器的入口端与制冷循环泵之间的管道上安装有制冷电动阀门。所述制冷电动阀门与制冷循环泵的开启运行取决于气候温度传感器和低温冰水温度传感器的数值条件。所述分支管道上安装有回水电动阀门及回水泵。所述利用自然气候低温的制冷节能自动装置户外气候温度传感器安装于户外换热器外壳上，回水温度传感器安装于户外换热器出水口的管道上，低温冰水温度传感器安装于储热介质箱内部。所述户外换热器采用V型组风冷式散热器。

进一步的，所述户外换热器的出口与低温冰水箱之间的管道上安装有制冷控制温度传感器。进一步地，所述在低温冰水箱内装有低温冰水温度传感器。进一步地，所述气候温度传感器安装于接近户外换热器附近。

实施例1

一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，如图1所示，所述利用自然气候低温的制冷节能自动装置包括低温冰水箱9、制冷循环泵6、制冷电动阀4、户外换热器8、回水泵7、回水电动阀5、低温冰水温度传感器1、气候温度传感器2、制冷温度传感器3、热交换器10、冰水输送泵11及相连的管道等。

所述制冷循环泵6的入口与低温冰水箱温箱9相连，制冷循环泵6的出口与户外换热器8通过管道相连，并在该管道上安装制冷电动阀4；在制冷电动阀4与户外换热器8之间的管道之路上安装回水电动阀5，再连接到回水泵7的入口；回水泵7的出口与冰水箱9相连；户外换热器8的出口通过管道与冰水箱9相连，并在该管道上安装制冷量控制温度传感器3。所述冰水输送泵11的入口与低温冰水箱9相连，冰水输送泵11的出口与热交换器10的冰水入口相连，热交换器10的冰水出口与低温冰水箱9相连。

在鲜奶生产过程中，未经冷却的鲜奶温度在36℃左右。利用制冷机组将其温度降至2-4℃，以备储运。本实用新型的利用自然气候低温的制冷自动节能装置是利用自然较低气温作为冷源，代替耗电较大的制冷压缩机组来完成为鲜奶降温的工艺过程。

如图1所示，当气候温度传感器2感知天然气温满足生产需要时；同时低温冰水在冰水输送泵11的作用下，低温冰水流经热交换器10升温后回到低温冰水箱9，同时低温冰水箱温度传感器1的感知温度升高，即需要制冷降温时，电气自动控制系统控制制冷电动阀门4开启，同时关闭回水电动阀5和制冷循环泵6，至使较高温度的冰水在制冷循环泵6的作用下流经户外换热器8。

在自然低温条件下，经户外换热器8冷却的冰水通过管道注入低温冰水箱9；当冰水流经制冷量控制温度传感器3时，电气控制系统依据制冷量温度传感器3的数值，经处理比较，自动控制户外换热器8上的换热风扇开启的数量，来控制换热量，使流经制冷量控制温度传感器3的冰水温度恒定。

在气候温度条件满足的情况下，利用自然气候低温的制冷节能自动装置运行时，可有效地将低温冰水箱9内的冰水温度控制在满足生产要求范围内，致使原来给该冰水箱内冰水做降温制冷的制冷机组不再运行。

上述运行过程实现了利用自然冷源，代替制冷压缩机组为冰水降温，以满足生产需求；减少有冷压缩机组的电能消耗，达到节能的目的。

其中，所述利用自然气候低温制冷的自动节能装置中涉及的电气控制装置，用于温度传感的各种温度传感器，及温度信息进行信息处理，并对电动门阀和户外换热器2的风扇开启数量控制等部件，所述电气控制装置为现有技术中大型冷库或制冷机构中通用的电气自动控制装置。

本实施例中的电气控制装置的具体设置如下：

1主控仪表的选型

低温冰水箱冰水温度控制仪表采用欧姆龙E5EC-800型；

户外气候温度检测仪表采用欧姆龙E5EC-800型；

回水温度控制仪表采用NA1557型多机并联控制器。

2传感器的选型

冰水箱温度传感器采用PT100型；户外温度传感器采用PT100型；制冷量控制温度传感器采用10K型。

3工作过程

当气候温度传感器2感知户外气候温度满足制冷需求时，且低温冰水温度传感器1感知低温冰水箱9内冰水温度高于设定值时，即本系统进入利用自然气候低温的制冷运行状态；此时电气控制系统将控制制冷阀门4开启、关闭回水电动阀5，同时启动制冷循环泵6，致使低温冰水箱9内的冰水在制冷循环泵6的作用下流经户外换热器8，在户外换热器8的冰水出口处安装有制冷量控制温度传感器3，制冷量控制温度传感器3感知的温度数值与电气控制系统中的设定值进行比较计算，确定户外换热器8上的强制风冷风扇的开启数量，以此控制换热量。

当气候温度传感器2感知户外气候温度不能满足制冷需求时，或低温冰水温度传感器1感知低温冰水箱内冰水温度低于设定值时，即本系统停止制冷状态；此时电气控制系统将控制制冷电动阀门4关闭、开启回水电动阀门5，同时停止制冷循环泵6的运行，启动回水泵7，将户外换热器8中的存留冰水抽回低温冰水箱9；水流传感器12感知回水管道内没有水流时，即户外换热器8内的存留冰水已抽空，电气控制系统控制回水泵停止运行。此时利用自然气候低温制冷的自动节能装置进入待机状态。

其中，有源制冷和无源制冷的设置状态为

利用自然气候低温制冷状态：

△2(PV实际值)＜△2(SV设定值)

△3(PV实际值)＞△3(SV设定值)

制冷机组制冷状态：

当：

△2(PV实际值)＜△2(SV设定值)

△3(PV实际值)＜△3(SV设定值)

当：

△2(PV实际值)＞△2(SV设定值)

△3(PV实际值)＞△3(SV设定值)

当：

△2(PV实际值)＞△2(SV设定值)

△3(PV实际值)＜△3(SV设定值)

所述的低温冰水温度传感器、气候温度传感器、制冷温度传感器的传感结构分别包括一个陶瓷衬底；一个施加在陶瓷衬底的主表面上的铂薄膜电阻；一个保护中间层，保护中间层包括至少在陶瓷衬底的主表面上的铂薄膜电阻区域中整个面上蒸敷的陶瓷层及施加在该蒸敷的陶瓷层上的烧结陶瓷胶层；及一个施加在保护中间层上的保护釉层；陶瓷衬底由Al2O3组成；其中被蒸敷的陶瓷层由Al2O3组成；其中被烧结的陶瓷胶层由Al2O3组成；其中被烧结的陶瓷胶层由Al2O3组成。最好为Al2O3衬底的陶瓷层上施加的铂电阻膜及保护釉层之间插入一个双层，它一方面由一个足够薄的、蒸敷的陶瓷层组成，以致即使在低温中在它内部也不会形成裂缝；它另一方面由一个施加在被蒸敷的陶瓷层上的陶瓷胶层组成。该双层足够地厚及电绝缘并最好也由Al2O3组成。因此根据本专利保护釉层与导电的铂电阻膜分开，其方式是在低温中可能产生裂缝的陶瓷胶层的下面设置了一个不会产生裂缝的蒸敷薄陶瓷层。因此根据本专利保证了，保护釉层始终与铂薄膜电阻分开，甚至当保护釉层渗透到陶瓷胶层中亦如此，由此可靠地抑制了釉层的电化学分解。铂薄膜电阻与保护釉层的这种分离不能仅通过蒸敷一个厚陶瓷层来实现，因为当受到持续的低温负荷时厚陶瓷层同样会产生裂缝。

所述的制冷电动阀、回水电动阀还设置有电动阀控制电路，包括限流断路器、交流接触器KM、热继电器、24V微型继电器和24V开关电源；所述24V开关电源采用宽电压电子开关电源，输入电压范围在8-260V之间，输出DC24V；所述24V微型继电器采用欧姆龙MY2N微型继电器；四组现场信号是电动阀体自带的微动开关，分别是电动阀开限位、电动阀关限位、电动阀开过力矩以及电动阀关过力矩，所述电动阀开限位、电动阀关限位、电动阀开过力矩以及电动阀关过力矩分别串接在四个24V微型继电器的线圈上。

当电动阀体处于开阀状态，现场信号1和3微动开关断开，打开电动阀开按钮，交流接触器线圈得电，主电路工作三相电源加载到电动阀电机上，电动阀丝杠上行运动，阀门打开，当阀门开到位后信号1微动开关接通，1号微型继电器线圈得电，串接在交流接触器上的一号微型继电器常闭触点断开，交流接触器线圈失电，断开主电路，电动阀停止上行开阀。

当阀开到位后的微动开关失灵时，电动阀会继续上行开阀，阀开过力矩开关接通，3号微型继电器线圈得电，串接在交流接触器上的3号微型继电器常闭触点断开，交流接触器线圈失电，断开主电路，电动阀停止上行开阀起到保护作用。

所述的户外换热器、制冷压缩机组外安装有降噪罩，降噪罩与户外换热器、制冷压缩机组安装在台座上；降噪罩分为罩体外层与罩体内层，罩体外层与罩体内层形成中空结构的降噪罩；所述的罩体外层为柔性减震层，罩体内层为振膜；所述的罩体外层与罩体内层之间填充疏松多孔的材料；所述的罩体外层与台座之间通过合页铰接连接。所述的疏松多孔的材料为矿渣棉或棉毯。通过采用上述结构，采用两层结构的降噪罩，内层采用振膜材料，罩体中间层填充矿渣棉或棉毯，实现噪音的吸收。最后利用罩体外层的柔性减震层吸收罩体内层产生的振动，保证整个降噪罩的稳定性，而将降噪罩与台座之间通过合页铰接起来，更加方便罩体拆卸，实现对减速机的修理更换。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，包括低温冰水温度传感器(1)、气候温度传感器(2)、制冷温度传感器(3)、制冷电动阀(4)、回水电动阀(5)、制冷循环泵(6)、回水泵(7)、户外换热器(8)、低温冰水箱(9)、热交换器、冰水输送泵(11)及上述部件之间相连的管道，其特征在于：所述的低温冰水箱通过管道与制冷循环泵入口相连，在制冷循环泵出口分别与户外换热器和回水泵的入口连接，在制冷循环泵出口端的管道上安装有制冷电动阀门，在回水泵入口端的管道上安装有回水电动阀门，回水泵的出口端管道连接到低温冰水箱内，户外换热器的出口管道连接到低温冰水箱内，出口管道连接低温冰水箱的位置设置在低温冰水箱水面以上的位置。

2.根据权利要求1所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：还包括制冷压缩机组，制冷压缩机组的入口端通过管道与所述的低温冰水箱内部连接，制冷压缩机组的出口端通过管道连接所述的低温冰水箱水面以上的位置。

3.根据权利要求2所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：所述户外换热器的出口与低温冰水箱之间的管道上安装有制冷温度传感器；在所述的低温冰水箱内装有低温冰水温度传感器；所述的气候温度传感器安装在户外换热器的周围。

4.根据权利要求3所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：所述户外换热器采用V型风冷式换热器。

5.根据权利要求2所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：所述的热交换器、制冷循环泵、制冷压缩机组的入口端均与低温冰水箱的底部连接。

6.根据权利要求2所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：所述的回水泵的出口管道连接到低温冰水箱内，出口管道连接低温冰水箱的位置设置在低温冰水箱水面以上的位置。

7.根据权利要求4所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：所述的低温冰水温度传感器、气候温度传感器、制冷温度传感器分别包括一个陶瓷衬底；一个施加在陶瓷衬底的主表面上的铂薄膜电阻；一个保护中间层，保护中间层包括至少在陶瓷衬底的主表面上的铂薄膜电阻区域中整个面上蒸敷的陶瓷层及施加在该蒸敷的陶瓷层上的烧结陶瓷胶层；及一个施加在保护中间层上的保护釉层；陶瓷衬底、被蒸敷的陶瓷层、被烧结的陶瓷胶层均由Al2O3组成。

8.根据权利要求7所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：所述的户外换热器、制冷压缩机组外安装有降噪罩，降噪罩与户外换热器、制冷压缩机组安装在台座上；降噪罩分为罩体外层与罩体内层，罩体外层与罩体内层形成中空结构的降噪罩；所述的罩体外层为柔性减震层，罩体内层为振膜；所述的罩体外层与罩体内层之间填充疏松多孔的材料；所述的罩体外层与台座之间通过合页铰接连接。

9.根据权利要求8所述的一种利用自然气候低温制冷的自动节能装置，其特征在于：所述的疏松多孔的材料为矿渣棉或棉毯。