CN212645018U - 单工质复叠式卤水制冷系统及供冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单工质复叠式卤水制冷系统及供冷系统，属于制冷及供冷技术领域。其中制冷系统包括高温级系统和低温级系统，由高温级系统持续运行提供制冷循环，由低温级系统在冷凝蒸发器中与高温级系统的工质持续热交换，并在第二节流装置和低温卤水蒸发器和低温级压缩机的作用下制取‑40℃的低温卤水。供冷系统包括卤水循环系统和用户侧循环系统，其中卤水循环系统包括上述制冷系统，制冷系统制取的低温卤水在低温卤水循环泵作用下与水力模块持续热交换。用户侧循环系统在负载水泵作用下将水力模块的冷量提供给用户端设备。该系统构造简单，使用门槛低，同比能效更高，使用单一工质制冷并供冷，维护更加方便。

Description

单工质复叠式卤水制冷系统及供冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种制冷及供冷技术，尤其涉及一种单工质复叠式卤水制冷系统及利用该卤水制冷系统的供冷系统。

背景技术

在低温冷冻冷藏技术领域，商用冷冻机一般提供-40℃以及更低的温度，其一般使用380V-3P-50Hz电源，且多为单机双级机组或双机双级机组使用两种或两种以上的工质，采用复叠的直膨式制冷系统；而民用冷冻机使用220V-1P-50Hz电源，一般通过单级压缩，提供-35℃以及更高温度的制冷系统。

因此，如果采用商用冷冻机在民用领域提供较低的制冷温度，由于其制冷系统非常复杂，维护麻烦，其制冷成本将会非常高；而采用民用冷冻机提供较低的制冷温度，由于其压缩比大、功耗高、能效低，很难满足用户需求，即使能够满足，也需要消耗较多的电能，大大提高制冷成本。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种单工质复叠式卤水制冷系统及供冷系统，通过高温级系统持续运行提供制冷循环，低温级系统持续运行给工质降温，而供冷系统与降温后的工质持续换热实现降温的目的，可有效满足用户端设备的低温需求，大大降低了制冷成本，且更加易于维护。

为实现本实用新型以上至少一个目的，本实用新型提供一种单工质复叠式卤水制冷系统，其中所述卤水制冷系统包括复叠配合的高温级系统和低温级系统，所述卤水制冷系统中流动有单一工质；

其中，所述高温级系统包括通过管道依次循环连接的高温级压缩机、冷凝器、第一节流装置、冷凝蒸发器以及气分离器，其中所述冷凝蒸发器具有相对的一制冷进口、一制冷出口以及相对的一低温进口和一低温出口，所述节流装置连通所述制冷进口，所述制冷出口连通所述气分离器的进气口，所述气分离器的出气口连通所述高温级压缩机，形成制冷循环，以提供持续的制冷，满足制冷的需求；

其中，所述低温级系统包括通过管道依次循环连接的低温级压缩机、油分离器、所述冷凝蒸发器、第二节流装置以及低温卤水蒸发器，其中所述低温级压缩机连通所述油分离器的进气口，所述油分离器的出气口连通所述冷凝蒸发器的所述低温进口，所述低温出口连接所述第二节流装置，所述第二节流装置的另一端连接所述低温卤水蒸发器的换热进口，所述低温卤水蒸发器的换热出口连接所述低温级压缩机的吸气口，形成工质降温循环，给低温级系统中的工质持续降温，制取-40℃的工质，满足用户端的需求，其中所述低温卤水蒸发器设有卤水进口和卤水出口，以在所述低温卤水蒸发器内降温所进入的卤水，实现卤水制冷；

所述油分离器的排油孔连通所述低温级压缩机的所述吸气口，以给所述低温级压缩机提供油气分离、回油润滑。

进一步地，所述单一工质是R404A制冷剂。

进一步地，所述高温级压缩机以及所述低温级压缩机均为活塞式压缩机，以满足较低温度的制冷需求。

进一步地，所述第一节流装置和所述第二节流装置均为热力膨胀阀。

进一步地，所述冷凝蒸发器和所述低温卤水蒸发器均为板式换热器，以在所述冷凝蒸发器内实现冷媒-冷媒的换热，并在所述低温卤水蒸发器内实现冷媒-卤水的换热。

进一步地，所述冷凝器为风冷翅片式换热器、蒸发冷却式换热器或水冷式壳管换热器。

进一步地，连接所述冷凝器与所述第一节流装置的管道中以及连接所述冷凝蒸发器的低温出口与所述第二节流装置的管道中均设有干燥过滤器，以分别干燥并过滤所述高温级系统和所述低温级系统。

进一步地，所述低温级系统还包括回热器，所述回热器被设置于连接所述低温级系统中所述干燥过滤器与所述第二节流装置之间的管道中；

其中所述回热器具有正循环管道和回路循环管道，所述干燥过滤器通过所述正循环管道连接所述第二节流装置并进一步连接所述低温卤水蒸发器的换热进口，所述低温卤水蒸发器的换热出口通过所述回路循环管道连接所述低温级压缩机。通过回热器升温由低温卤水蒸发器的换热出口出来的工质，减少其中的液分比例，来保护低温级压缩机，提高低温级压缩机的使用寿命。

本申请实用新型还提供了一种利用上述制冷系统的供冷系统，其中所述供冷系统包括卤水循环系统和用户侧循环系统；

其中，所述卤水循环系统包括所述制冷系统、低温卤水循环泵和水力模块，所述制冷系统中所述低温卤水蒸发器的卤水出口连通所述水力模块的水力循环进口，所述水力模块的水力循环出口通过所述低温卤水循环泵连接所述低温卤水蒸发器的卤水进口；

在低温卤水循环泵的作用下，水力模块中的卤水持续进入低温卤水蒸发器，并与上述制冷系统所制取的冷能进行热交换，以吸收冷能，在得到降温后回流至水力模块中；

其中，所述用户侧循环系统包括通过管道依次循环连接的所述水力模块、负载水泵和用户端设备，以在所述负载水泵的作用下利用水力模块中持续循环的低温卤水给所述用户端设备供冷。

进一步地，所述低温卤水循环泵为三速可调卤水泵，以满足不同出水量的需求。

进一步地，所述用户端设备包括冰板和/或冷风机。

本申请实用新型单工质复叠式卤水制冷系统及供冷系统中，首先通过高温级系统持续运行，给工质降温，然后低温级系统在冷凝蒸发器中与降温后的工质进行热交换，实现低温级系统中工质的进一步降温，并经回热器、第二节流装置、低温卤水蒸发器和低温级压缩机实现工质降温循环，制取-40℃的低温卤水，最后所制取的低温卤水在与水力模块的持续换热作用下，满足用户侧循环系统的冷量需求，以满足用户端设备的需求。

该单工质复叠式卤水制冷系统及供冷系统，系统构造简单，使用门槛低，同比能效更高，大大降低了制冷成本。同时，机组可在夜晚运行制冷，而在白天使用供冷，利用国内峰谷电价的差值，可进一步减少用户的使用成本。采用单一工质制冷以及供冷，其维护更加方便，并可提高供冷的速度。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

附图说明

图1示出了本申请一较佳实施例单工质复叠式卤水制冷系统的流程图。

图2示出了本申请一较佳实施例单工质复叠式卤水供冷系统的流程简图。

其中，11-高温级压缩机，12-冷凝器，13-第一节流装置，14-冷凝蒸发器，141-制冷进口，142-制冷出口，143-低温进口，144-低温出口，15-气分离器，21-低温级压缩机，22-油分离器，23-回热器，231-正循环管道，24-第二节流装置，25-低温卤水蒸发器，251-换热进口，252-换热出口，253-卤水进口，254-卤水出口，3-干燥过滤器，31-低温卤水循环泵，32-水力模块，321-水力循环进口，322-水力循环出口，33-负载水泵，34-用户端设备。

具体实施方式

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

结合说明书附图1和图2，依本实用新型一较佳实施例的一种单工质复叠式卤水制冷系统，其中所述卤水制冷系统包括复叠配合的高温级系统和低温级系统。所述卤水制冷系统中流动有单一工质，该单一工质优选为R404A制冷剂，其中运行在高温级系统中的工质为高温级R404A，而运行在低温级系统中的工质为低温级R404A。

其中，所述高温级系统包括通过管道依次循环连接的高温级压缩机11、冷凝器12、第一节流装置13、冷凝蒸发器14以及气分离器15。其中所述冷凝蒸发器14具有相对的制冷进口141、制冷出口142以及相对的低温进口143和低温出口144，所述第一节流装置13连通所述制冷进口141，所述制冷出口142连通所述气分离器15的进气口，所述气分离器15的出气口连通所述高温级压缩机11，从而形成制冷循环，以提供持续的制冷，满足制冷的需求。

其中，所述低温级系统包括通过管道依次循环连接的低温级压缩机21、油分离器22、所述冷凝蒸发器14、第二节流装置24以及低温卤水蒸发器25。其中所述低温级压缩机21连通所述油分离器22的进气口，所述油分离器22的出气口连通所述冷凝蒸发器14的所述低温进口143，所述低温出口144连接所述第二节流装置24，所述第二节流装置24的另一端连接所述低温卤水蒸发器25的换热进口251，所述低温卤水蒸发器25的换热出口252连接所述低温级压缩机21的吸气口，形成工质降温循环，给低温级系统中的工质持续降温，制取-40℃的工质，而所述低温卤水蒸发器25设有卤水进口253和卤水出口254，以在所述低温卤水蒸发器25内降温所进入的卤水，实现卤水制冷，可供外部设备降温使用，满足用户端的制冷需求。

高温级系统与低温级系统通过共同的冷凝蒸发器14形成两系统的复叠，其中由高温级系统利用高温级R404A持续制冷，由低温级系统通过低温级R404A在冷凝蒸发器14中与高温级R404A进行换热，制取-40℃的冷媒，然后在低温卤水蒸发器25内降温由卤水进口253进入的卤水，实现卤水制冷。

所述油分离器22的排油孔连通所述低温级压缩机21的所述吸气口，以给所述低温级压缩机21提供油气分离、回油润滑。

考虑到在较低温的工作环境下，涡旋压缩机、转子压缩机以及螺杆压缩机等的运行以及保养会带来很大的考验。本申请中所述高温级压缩机11以及所述低温级压缩机21均为活塞式压缩机，以满足较低温度的制冷需求。

优选地，所述第一节流装置13和所述第二节流装置24均为热力膨胀阀。

优选地，所述冷凝蒸发器14和所述低温卤水蒸发器25均为板式换热器，以在所述冷凝蒸发器14内实现冷媒-冷媒的换热，并在所述低温卤水蒸发器25内实现冷媒-卤水的换热，并提供良好的换热效果。

优选地，所述冷凝器12为风冷翅片式换热器、蒸发冷却式换热器或水冷式壳管换热器。其中，所述冷凝器12一般选择为风冷翅片式换热器，通过基管和翅片来强化换热，取得更好的换热效果。

优选地，连接所述冷凝器12与所述第一节流装置13的管道中以及连接所述冷凝蒸发器14的低温出口144与所述第二节流装置24的管道中均设有干燥过滤器3，以分别干燥并过滤所述高温级系统和所述低温级系统。

为了避免由低温卤水蒸发器25的换热出口252出来的工质含有较多的液分，容易在低温级压缩机21内对压缩机产生液击，影响低温级压缩机21的使用。另外，考虑到低温级系统中进入第二节流装置24的工质的温度远远高于由换热出口252出来的工质的温度。

因此，在所述低温级系统还设置有回热器23。所述回热器23被设置于连接所述低温级系统中所述干燥过滤器3与所述第二节流装置24之间的管道中。

其中所述回热器23具有正循环管道231和回路循环管道。所述干燥过滤器3通过所述正循环管道231连接所述第二节流装置24并进一步连接所述低温卤水蒸发器25的换热进口251。所述低温卤水蒸发器25的换热出口252通过所述回路循环管道连接所述低温级压缩机21。

以此，通过回热器23来升温由低温卤水蒸发器25的换热出口252出来的工质，减少其中的液分比例，可有效保护低温级压缩机21，提高低温级压缩机21的使用寿命。通过低温级系统本身来升温进入低温级压缩机21的工质，不仅可降低升温成本，还可适当降低回热器23内通过正循环管道231的工质的温度。

在本申请单工质复叠式卤水制冷系统的操作中，具体来说，首先开启微电脑控制器，将高温级压缩机开启，同时冷凝器根据冷凝器压力比例调节冷凝风机的转速。在说明书附图1中的

箭头方向示为工质高温级R404A的流动方向。工质经冷凝器冷却后，经过干燥过滤器去除高温级系统中工质混入的水分并过滤杂质，然后通过第一节流装置降压后进入冷凝蒸发器，实现低温级系统中工质低温级R404A的降温，最后再经过气分离器的气液分离进入高温级压缩机，实现高温级系统的制冷循环。

在高温级压缩机开启2min后，控制开启低温级压缩机。说明书附图1中的“→”箭头方向示为工质低温级R404A的流动方向。工质低温级R404A在经冷凝蒸发器冷却后，通过干燥过滤器去除高温级系统中工质的水分并过滤杂质，然后通过回热器进入第二节流装置，在经过降压后进入低温卤水蒸发器，来给通过卤水进口进入低温卤水蒸发器的卤水降温，换热后的工质低温级R404A在回热器的回路循环管道中被升温，最后进入低温级压缩机，实现低温级R404A的降温，并制取-40℃的低温卤水。

本申请实用新型还提供了一种利用上述制冷系统的供冷系统，其中所述供冷系统包括卤水循环系统和用户侧循环系统。

其中，所述卤水循环系统包括所述制冷系统、低温卤水循环泵31和水力模块32。水力模块32一般是将水泵、阀件、定压补水装置以及电控柜等集成于一体的装置，属于现有技术，在此不再赘述。所述制冷系统中所述低温卤水蒸发器的卤水出口254连通所述水力模块32的水力循环进口321，所述水力模块32的水力循环出口322通过所述低温卤水循环泵31连接所述低温卤水蒸发器的卤水进口253。

在低温卤水循环泵31的作用下，水力模块32中的卤水持续进入低温卤水蒸发器，并与上述制冷系统中的-40℃的低温级R404A进行热交换，在吸收冷能得到降温后回流至水力模块32中，形成-40℃的低温卤水。

其中，所述用户侧循环系统包括通过管道依次循环连接的所述水力模块32、负载水泵33和用户端设备34，以在所述负载水泵33的作用下利用水力模块32中持续循环的低温卤水给所述用户端设备34供冷。

优选地，所述低温卤水循环泵31为三速可调卤水泵，以被分别控制在高速、中速或者低速运行，以满足不同出水量的需求，来适应用户端的不同需求。

优选地，所述用户端设备34包括冰板或冷风机，也可以为冰板和冷风机同时供冷。

在本申请单工质复叠式卤水供冷系统的操作中，微电脑控制器首先开启低温卤水循环泵，延迟一定的时间后，开启前述制冷系统，按照控制逻辑自动化控制运行。说明书附图2中的

箭头方向为载冷剂流动方向。负载水泵根据客户端的需求来开启或停止，而卤水本身温度也会逐渐升高，客户也可以根据使用需求开启前述制冷系统进行冷量的补充，操作非常方便，控制更加灵活。

需要说明的是，本实用新型中用语“第一、第二”仅用于描述目的，不表示任何顺序，不能理解为指示或者暗示相对重要性，可将这些用语解释为名称。

需要说明的是，本申请中用语“高温级压缩机”和“低温级压缩机”属于本行业内的通用术语，一般根据压缩机的制冷量或所应用的温度工况进行区分，且两者之间一般不能通用。

本领域的技术人员应理解，上述描述所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (11)

1.一种单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，其中所述卤水制冷系统包括复叠配合的高温级系统和低温级系统，所述卤水制冷系统中流动有单一工质；

其中，所述高温级系统包括通过管道依次循环连接的高温级压缩机、冷凝器、第一节流装置、冷凝蒸发器以及气分离器，其中所述冷凝蒸发器具有相对的一制冷进口、一制冷出口以及相对的一低温进口和一低温出口，所述第一节流装置连通所述制冷进口，所述制冷出口连通所述气分离器的进气口，所述气分离器的出气口连通所述高温级压缩机，形成制冷循环；

其中，所述低温级系统包括通过管道依次循环连接的低温级压缩机、油分离器、所述冷凝蒸发器、第二节流装置以及低温卤水蒸发器，其中所述低温级压缩机连通所述油分离器的进气口，所述油分离器的出气口连通所述冷凝蒸发器的所述低温进口，所述低温出口连接所述第二节流装置，所述第二节流装置的另一端连接所述低温卤水蒸发器的换热进口，所述低温卤水蒸发器的换热出口连接所述低温级压缩机的吸气口，形成工质降温循环，其中所述低温卤水蒸发器设有卤水进口和卤水出口，以在所述低温卤水蒸发器内实现卤水的降温，实现卤水制冷；

所述油分离器的排油孔连通所述低温级压缩机的所述吸气口，以给所述低温级压缩机提供油气分离、回油润滑。

2.如权利要求1所述的单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，所述单一工质是R404A制冷剂。

3.如权利要求1所述的单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，所述高温级压缩机以及所述低温级压缩机均为活塞式压缩机，以满足较低温度的制冷需求。

4.如权利要求1所述的单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，所述第一节流装置和所述第二节流装置均为热力膨胀阀。

5.如权利要求1所述的单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，所述冷凝蒸发器和所述低温卤水蒸发器均为板式换热器，以在所述冷凝蒸发器内实现冷媒-冷媒的换热，并在所述低温卤水蒸发器内实现冷媒-卤水的换热。

6.如权利要求1所述的单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，所述冷凝器为风冷翅片式换热器、蒸发冷却式换热器或水冷式壳管换热器。

7.如权利要求1所述的单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，连接所述冷凝器与所述第一节流装置的管道中以及连接所述冷凝蒸发器的低温出口与所述第二节流装置的管道中均设有干燥过滤器，以分别干燥并过滤所述高温级系统和所述低温级系统。

8.如权利要求7所述的单工质复叠式卤水制冷系统，其特征在于，所述低温级系统还包括回热器，所述回热器被设置于连接所述低温级系统中所述干燥过滤器与所述第二节流装置之间的管道中；

其中所述回热器具有正循环管道和回路循环管道，所述干燥过滤器通过所述正循环管道连接所述第二节流装置并进一步连接所述低温卤水蒸发器的换热进口，所述低温卤水蒸发器的换热出口通过所述回路循环管道连接所述低温级压缩机。

9.一种利用权利要求1至8任一项所述制冷系统的供冷系统，其特征在于，其中所述供冷系统包括卤水循环系统和用户侧循环系统；

其中，所述卤水循环系统包括所述制冷系统、低温卤水循环泵和水力模块，所述制冷系统中所述低温卤水蒸发器的卤水出口连通所述水力模块的水力循环进口，所述水力模块的水力循环出口通过所述低温卤水循环泵连接所述低温卤水蒸发器的卤水进口；

其中，所述用户侧循环系统包括通过管道依次循环连接的所述水力模块、负载水泵和用户端设备，以在所述负载水泵的作用下由所述水力模块给所述用户端设备供冷。

10.如权利要求9所述的供冷系统，其特征在于，所述低温卤水循环泵为三速可调卤水泵。

11.如权利要求9所述的供冷系统，其特征在于，所述用户端设备包括冰板和/或冷风机。

Images