CN211552133U - 高效节能制冷加热控温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是高效节能制冷加热控温系统，其结构包括循环系统及与循环系统相接的主控制冷系统和辅助制冷系统，主控制冷系统和辅助制冷系统连接同一个冷凝器，冷凝器第一进口连接带冷凝压力调节阀的冷却水进管，冷凝器第一出口连接冷却水出管。本实用新型的优点：结构紧凑、合理，操作与使用方便，可实现‑90～50℃的线性控温；采用双制冷系统；通过排气的热量将冷凝水蒸发掉，避免了室内排水的麻烦；双泵模式可以使整个内循环系统的温度均匀，确保从外循环泵出去的介质温度的稳定；可采用多点运算加无模型自建树算法，专门针对大滞后系统控温，使滞后目标值的温度能恒温的控制在±0.5℃以内。

Description

高效节能制冷加热控温系统

技术领域

本实用新型涉及的是高效节能制冷加热控温系统。

背景技术

对于低温复叠制冷机组而言，在设计时往往不太在意能耗问题。因为在低温领域，关于能效目前还没有明确的标准，且随着制冷温度的降低，制冷量会变得越来越小，此时能效比可能会变得非常低，则能耗大小可能不明显。

现有技术中常用的提高能效的方法大致有以下几点：一是选用高效压缩机，二是增加冷凝器和蒸发器的换热面积，三是对制冷管路进行优化。然而即便采用以上现有技术，能效的提升仍然较有限。

实用新型内容

本实用新型提出的是高效节能制冷加热控温系统，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，实现高可靠性和高能效比。

本实用新型的技术解决方案：高效节能制冷加热控温系统，其结构包括循环系统及与循环系统相接的主控制冷系统和辅助制冷系统，主控制冷系统和辅助制冷系统连接同一个冷凝器，冷凝器第一进口连接带冷凝压力调节阀的冷却水进管，冷凝器第一出口连接冷却水出管。

优选的，所述的循环系统包括膨胀罐、加热管和蒸发器，膨胀罐顶部通过带排气截止阀的管道连接加热管、底部通过带单向阀的管道连接加热管，加热管分别连接导热介质进管和带外循环泵及压力传感器的导热介质出管，加热管通过带内循环泵的管道连接蒸发器第一进口，蒸发器第一出口通过管道连接加热管，导热介质进管和导热介质出管上都设有温度传感器。

优选的，所述的膨胀罐上设液位计、顶部设加液口。

优选的，所述的主控制冷系统包括主压缩机、主油分离器、冷凝器、一级过冷器、主干燥过滤器、二级过冷器、第一气液分离器、第一中间换热器、第二气液分离器和第二中间换热器，主压缩机分别通过管道连接主油分离器的顶端和底端，主油分离器顶端通过管道连接冷凝器第二进口，冷凝器第二出口通过管道连接一级过冷器第一通路，一级过冷器7第一通路通过管道连接主干燥过滤器，主干燥过滤器通过管道连接二级过冷器第一通路，二级过冷器第一通路通过管道连接第一气液分离器顶部，第一气液分离器顶部通过管道连接第一中间换热器第一通路，第一中间换热器第一通路通过管道连接第二气液分离器顶部，第二气液分离器顶部通过管道连接第二中间换热器第一通路，第二中间换热器第一通路通过带膨胀阀的管道连接蒸发器第二进口，蒸发器第二出口通过管道连接第二中间换热器第二通路，第二气液分离器底部通过带膨胀阀的管道连接蒸发器第二出口与第二中间换热器第二通路之间管道，第二中间换热器第二通路通过管道连接第一中间换热器第二通路，第一气液分离器底部通过带膨胀阀的管道连接第二中间换热器第二通路与第一中间换热器第二通路之间管道，第一中间换热器第二通路通过管道连接二级过冷器第二通路，二级过冷器第二通路通过管道连接主压缩机。

优选的，所述的主油分离器与冷凝器之间管道中部盘置在主接水盘内。

优选的，所述的主控制冷系统还包括缓冲罐，缓冲罐通过带角阀和卸荷阀的管道连接主干燥过滤器和二级过冷器之间管道，缓冲罐通过带角阀和节流毛细管的管道连接二级过冷器和主压缩机之间管道。

优选的，所述的辅助制冷系统包括辅压缩机、辅油分离器、储液器、回热器和辅干燥过滤器，辅压缩机分别通过管道连接辅油分离器的顶部和底部，辅油分离器顶部通过管道连接冷凝器第三进口，冷凝器第三出口通过管道连接储液器，储液器通过管道连接辅干燥过滤器，辅干燥过滤器通过带膨胀阀的管道连接回热器第一通路，回热器第一通路通过带1#电磁阀的管道连接蒸发器第三进口，蒸发器第三出口通过带单向阀的管道连接回热器第二通路，回热器第二通路通过管道连接辅压缩机，1#电磁阀与回热器之间管道通过带2#电磁阀的管道连接一级过冷器第二通路，一级过冷器第二通路通过带单向阀的管道连接蒸发器第三出口管道上单向阀与回热器之间管道。

优选的，所述的辅油分离器与冷凝器之间管道中部盘置在辅接水盘内。

优选的，所述的加热管为U型光管，加热管连接三相调压器和机械式温度保护开关。

本实用新型的优点：1)结构紧凑、合理，操作与使用方便，可实现-90～50℃的线性控温；

2)采用双制冷系统，分为主控系统和辅助系统，主控系统采用自复叠压缩制冷方式，辅助系统采用普通压缩制冷方式，在-10℃以上时，辅助系统参与共同制冷，在-10℃以下时，辅助系统通过电磁阀切换，为主路系统提供过冷；

3)采用无排水管设计，在设备底部设有接水盘，所有冷凝水均流到接水盘内，将压缩机的排气管盘置接水盘内，通过排气的热量将冷凝水蒸发掉，避免了室内排水的麻烦；

4)采用了双泵模式，内循环泵加外循环泵，内循环泵让导热介质在加热管和蒸发器之间，能够进行充分的换热，同时可以使整个内循环系统的温度均匀，确保从外循环泵出去的介质温度的稳定；

5)可采用多点运算加无模型自建树算法，专门针对大滞后系统控温，使滞后目标值的温度能恒温的控制在±0.5℃以内，而且不出现上下频发波动。

附图说明

图1是本实用新型高效节能制冷加热控温系统的结构示意图。

图中的1是膨胀罐、2是加热管、3是蒸发器、4是主压缩机、5是主油分离器、6是冷凝器、7是一级过冷器、8是主干燥过滤器、9是二级过冷器、10是第一气液分离器、10’是第二气液分离器、11是第一中间换热器、11’是第二中间换热器、12是主接水盘、13是缓冲罐、14是辅压缩机、15是辅油分离器、16是储液器、17是回热器、18是辅干燥过滤器、19是辅接水盘、21是内循环泵、22是外循环泵。

具体实施方式

下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，高效节能制冷加热控温系统，其结构包括循环系统及与循环系统相接的主控制冷系统和辅助制冷系统，主控制冷系统和辅助制冷系统连接同一个冷凝器6，冷凝器6第一进口连接带冷凝压力调节阀的冷却水进管，冷凝器6第一出口连接冷却水出管。

所述的循环系统包括膨胀罐1、加热管2和蒸发器3，膨胀罐1顶部通过带排气截止阀的管道连接加热管2、底部通过带单向阀的管道连接加热管2，加热管2分别连接导热介质进管和带外循环泵22及压力传感器的导热介质出管，加热管2通过带内循环泵21的管道连接蒸发器3第一进口，蒸发器3第一出口通过管道连接加热管2，导热介质进管和导热介质出管上都设有温度传感器。

所述的膨胀罐1上设液位计、顶部设加液口。

所述的循环系统为全密闭系统，高温时不会有油雾，低温不吸收空气中的水份，系统在运行中不会因为高温使压力上升，低温自动补充导热介质。

所述的循环系统的导热油加注：将导热油加注到膨胀罐1中，开启排气截止阀，打开内循环泵21，从膨胀罐1中抽导热油到系统中，同时将系统中的空气排出，通过不断的加注导热油使系统中的空气不断的排出，直到系统中绝大部分的空气排出，关闭排气截止阀。使构成一个不与空气接触的循环系统。(第一次排气可能系统中有少许残留空气，通过几次升降温过程会顺着膨胀过程将残留空气带出。)

设备开机后循环泵会一直运行，通过安装在循环管道上的温度传感器来检测介质出口的温度，从而控制制冷压缩机的运行，同时通过三相调压器调整电热管的输出比例，实现精确控温。

所述的主控制冷系统包括主压缩机4、主油分离器5、冷凝器6、一级过冷器7、主干燥过滤器8、二级过冷器9、第一气液分离器10、第一中间换热器11、第二气液分离器10’和第二中间换热器11’，主压缩机4分别通过管道连接主油分离器5的顶端和底端，主油分离器5顶端通过管道连接冷凝器6第二进口，冷凝器6第二出口通过管道连接一级过冷器7第一通路，一级过冷器7第一通路通过管道连接主干燥过滤器8，主干燥过滤器8通过管道连接二级过冷器9第一通路，二级过冷器9第一通路通过管道连接第一气液分离器10顶部，第一气液分离器10顶部通过管道连接第一中间换热器11第一通路，第一中间换热器11第一通路通过管道连接第二气液分离器10’顶部，第二气液分离器10’顶部通过管道连接第二中间换热器11’第一通路，第二中间换热器11’第一通路通过带膨胀阀的管道连接蒸发器3第二进口，蒸发器3第二出口通过管道连接第二中间换热器11’第二通路，第二气液分离器10’底部通过带膨胀阀的管道连接蒸发器3第二出口与第二中间换热器11’第二通路之间管道，第二中间换热器11’第二通路通过管道连接第一中间换热器11第二通路，第一气液分离器10底部通过带膨胀阀的管道连接第二中间换热器11’第二通路与第一中间换热器11第二通路之间管道，第一中间换热器11第二通路通过管道连接二级过冷器9第二通路，二级过冷器9第二通路通过管道连接主压缩机4。

所述的主油分离器5与冷凝器6之间管道中部盘置在主接水盘12内。

所述的主控制冷系统还包括缓冲罐13，缓冲罐13通过带角阀和卸荷阀的管道连接主干燥过滤器8和二级过冷器9之间管道，缓冲罐13通过带角阀和节流毛细管的管道连接二级过冷器9和主压缩机4之间管道。

主控制冷系统运行，由于需要实现一个较低的蒸发温度，制冷系统采用自复叠形式，充注两种及以上的不同沸点的制冷剂到系统内，主压缩机4运行，将气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，经过主油分离器5将制冷剂蒸汽中携带的冷冻油分离出来，通过回油管回到主压缩机4中，然后经过冷凝器6后，高沸点的制冷剂被冷凝成高压液态制冷剂，低沸点的制冷剂仍然以气态形式存在，气液两相的混合制冷剂经过主干燥过滤器8将杂质和水份过滤掉，然后进入过冷器，过冷器的作用是提高回气温度，同时使即将进入中间换热器的高沸点液态制冷剂一定的过冷度，从而获得较低的蒸发温度，过冷后的混合气液两相制冷剂经过制冷系统上的气液分离器进行分离，气态制冷剂从上部出来，进入中间换热器，液态制冷剂由于重力作用，从底部分离出来，经过膨胀阀节流后，进入中间换热器蒸发吸热，将低沸点的气态低温级制冷剂冷凝成液态，低温液态制冷剂通过膨胀阀节流降压，最终进入到蒸发器3内，完成低温制冷。由于低温级的制冷剂压力比较高，制冷系统内配有缓冲罐13和卸荷阀，当压力超过卸荷阀开启压力时，制冷系统从过冷器前将高压气态的低温级制冷释放到缓冲罐13内，保证系统的安全性，进入到缓冲罐13的高压气体经过节流毛细管减压后，连接到主压缩机4的回气管上，补充主压缩机4的吸气量，提高设备的制冷能力。

所述的辅助制冷系统包括辅压缩机14、辅油分离器15、储液器16、回热器17和辅干燥过滤器18，辅压缩机14分别通过管道连接辅油分离器15的顶部和底部，辅油分离器15顶部通过管道连接冷凝器6第三进口，冷凝器6第三出口通过管道连接储液器16，储液器16通过管道连接辅干燥过滤器18，辅干燥过滤器18通过带膨胀阀的管道连接回热器17第一通路，回热器17第一通路通过带1#电磁阀的管道连接蒸发器3第三进口，蒸发器3第三出口通过带单向阀的管道连接回热器17第二通路，回热器17第二通路通过管道连接辅压缩机14，1#电磁阀与回热器17之间管道通过带2#电磁阀的管道连接一级过冷器7第二通路，一级过冷器7第二通路通过带单向阀的管道连接蒸发器3第三出口管道上单向阀与回热器17之间管道。

所述的辅油分离器15与冷凝器6之间管道中部盘置在辅接水盘19内。

辅助制冷系统运行，辅压缩机14运行，将气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，经过辅油分离器15将制冷剂蒸汽中携带的冷冻油分离出来，通过回油管回到辅压缩机14中，然后经过水冷冷凝器6后，气态制冷剂变为高压液态制冷剂，液态制冷剂从冷凝器6出来后进入储液器16中，辅助制冷系统配有高温回热器17，经过节流的液态制冷剂先经过回热器17，在回热器17内蒸发与蒸发器3出来的气态制冷剂换热，确保辅压缩机14的回气温度不会过高。从回热器17出来后，低温低压的液态制冷剂有两个通道可以选择，通过电磁阀的开关来控制，一是进入蒸发器内3蒸发，二是进入一级过冷器7内蒸发，介质温度在-10℃以上时，辅助制冷系统配合主路制冷系统，共同参与降温，此时1#电磁阀打开，低压制冷剂在蒸发器3内吸热蒸发变为气态制冷剂，从蒸发器3出口出来，经过回热器17进行热交换后回到辅压缩机14。当介质温度降至-10℃以下时，由于辅助制冷系统不适用于低温运行，此时1#电磁阀关闭，2#电磁阀打开，低压液态制冷剂进入一级过冷器7内蒸发，提供主路制冷系统一定的过冷度，同时提前液化部分低温级制冷剂，低压制冷剂在过冷器内吸热蒸发变为气态制冷剂，从过冷器出口出来，经过回热器17进行热交换后回到辅压缩机14。

所述的加热管2为U型光管，加热管2连接三相调压器和机械式温度保护开关。

加热模式，加热管2采用U型光管置于储液罐内，根据设定的温度值，通过三相调压器，调节加热功率的输出比例，配有机械式温度保护开关，有效的防止加热管2干烧。

以上所述各部件均为现有技术，本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.高效节能制冷加热控温系统，其特征包括循环系统及与循环系统相接的主控制冷系统和辅助制冷系统，主控制冷系统和辅助制冷系统连接同一个冷凝器(6)，冷凝器(6)第一进口连接带冷凝压力调节阀的冷却水进管，冷凝器(6)第一出口连接冷却水出管。

2.如权利要求1所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的循环系统包括膨胀罐(1)、加热管(2)和蒸发器(3)，膨胀罐(1)顶部通过带排气截止阀的管道连接加热管(2)、底部通过带单向阀的管道连接加热管(2)，加热管(2)分别连接导热介质进管和带外循环泵(22)及压力传感器的导热介质出管，加热管(2)通过带内循环泵(21)的管道连接蒸发器(3)第一进口，蒸发器(3)第一出口通过管道连接加热管(2)，导热介质进管和导热介质出管上都设有温度传感器。

3.如权利要求2所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的膨胀罐(1)上设液位计、顶部设加液口。

4.如权利要求2所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的主控制冷系统包括主压缩机(4)、主油分离器(5)、冷凝器(6)、一级过冷器(7)、主干燥过滤器(8)、二级过冷器(9)、第一气液分离器(10)、第一中间换热器(11)、第二气液分离器(10’)和第二中间换热器(11’)，主压缩机(4)分别通过管道连接主油分离器(5)的顶端和底端，主油分离器(5)顶端通过管道连接冷凝器(6)第二进口，冷凝器(6)第二出口通过管道连接一级过冷器(7)第一通路，一级过冷器(7)第一通路通过管道连接主干燥过滤器(8)，主干燥过滤器(8)通过管道连接二级过冷器(9)第一通路，二级过冷器(9)第一通路通过管道连接第一气液分离器(10)顶部，第一气液分离器(10)顶部通过管道连接第一中间换热器(11)第一通路，第一中间换热器(11)第一通路通过管道连接第二气液分离器(10’)顶部，第二气液分离器(10’)顶部通过管道连接第二中间换热器(11’)第一通路，第二中间换热器(11’)第一通路通过带膨胀阀的管道连接蒸发器(3)第二进口，蒸发器(3)第二出口通过管道连接第二中间换热器(11’)第二通路，第二气液分离器(10’)底部通过带膨胀阀的管道连接蒸发器(3)第二出口与第二中间换热器(11’)第二通路之间管道，第二中间换热器(11’)第二通路通过管道连接第一中间换热器(11)第二通路，第一气液分离器(10)底部通过带膨胀阀的管道连接第二中间换热器(11’)第二通路与第一中间换热器(11)第二通路之间管道，第一中间换热器(11)第二通路通过管道连接二级过冷器(9)第二通路，二级过冷器(9)第二通路通过管道连接主压缩机(4)。

5.如权利要求4所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的主油分离器(5)与冷凝器(6)之间管道中部盘置在主接水盘(12)内。

6.如权利要求4所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的主控制冷系统还包括缓冲罐(13)，缓冲罐(13)通过带角阀和卸荷阀的管道连接主干燥过滤器(8)和二级过冷器(9)之间管道，缓冲罐(13)通过带角阀和节流毛细管的管道连接二级过冷器(9)和主压缩机(4)之间管道。

7.如权利要求4所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的辅助制冷系统包括辅压缩机(14)、辅油分离器(15)、储液器(16)、回热器(17)和辅干燥过滤器(18)，辅压缩机(14)分别通过管道连接辅油分离器(15)的顶部和底部，辅油分离器(15)顶部通过管道连接冷凝器(6)第三进口，冷凝器(6)第三出口通过管道连接储液器(16)，储液器(16)通过管道连接辅干燥过滤器(18)，辅干燥过滤器(18)通过带膨胀阀的管道连接回热器(17)第一通路，回热器(17)第一通路通过带1#电磁阀的管道连接蒸发器(3)第三进口，蒸发器(3)第三出口通过带单向阀的管道连接回热器(17)第二通路，回热器(17)第二通路通过管道连接辅压缩机(14)，1#电磁阀与回热器(17)之间管道通过带2#电磁阀的管道连接一级过冷器(7)第二通路，一级过冷器(7)第二通路通过带单向阀的管道连接蒸发器(3)第三出口管道上单向阀与回热器(17)之间管道。

8.如权利要求7所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的辅油分离器(15)与冷凝器(6)之间管道中部盘置在辅接水盘(19)内。

9.如权利要求2所述的高效节能制冷加热控温系统，其特征是所述的加热管(2)为U型光管，加热管(2)连接三相调压器和机械式温度保护开关。

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