CN219037120U - 一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，包括低温级压缩制冷系统和高温级热泵系统，高温级热泵系统的高温级压缩机排气进热交换器一热程，热交换器另一热程接供热水或热空气管路，膨胀阀接冷凝蒸发器一热程后回气接高温级压缩机；所述低温级压缩制冷系统的低温级压缩机后经电动三通阀分两路，一路接低温级常规冷凝器，另一路接冷凝蒸发器另一热程，两路合并接回低温级膨胀阀经低温蒸发器回气低温级压缩机。本机组结构简单，能有效兼顾独立制冷、并供给高温水或气，节能效果显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制冷机组，具体说是一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组。
背景技术
在现有食品加工工艺中，既有需要冷却的环节，又有高温加热的环节。例如，牛奶加工过程中，原料奶需要首先快速冷却到4℃，巴氏杀毒需加热到85℃左右，然后快速冷却到4℃储存，配料工艺中又需要加热到70~75℃，均质工艺又需要降到8℃以下。还有，在屠宰厂或中央厨房里，既需要12℃左右的加工间、0℃左右的冷藏库和-20℃冷冻库，-35℃的速冻隧道或速冻库，又需要105℃左右的蒸汽用于蒸、煮食物，85℃热风烘干器具，55℃热水用于厨具的清洗以及员工生活用水。类似上述既需要降温制冷又需要升温加热的应用场景很多，目前的解决方案是单独通过制冷机组解决冷却、通过电加热设备或燃气/油锅炉解决高温加热，两者没有关联。
这些高温加热设备需要耗费大量电或燃烧化石燃料制取热。另一方面，制冷设备将热量从低温的环境中取出，连同压缩机功耗，往大气环境中排放大量的热，如果能够把制冷设备排放的热转移给高温加热设备，显然可以节约大量能耗。
目前市场上用于冷冻冷藏的制冷机组，无论是单级循环系统，还是复叠系统，只能提供制冷功能。某些制冷机组设计有部分冷凝散热回收，回收的热水温度只能到50℃左右，且只能回收散热量的20%左右，这样的热水在上述工艺用加热中温度不够高，且热量不多。如果制冷机组设计时带全热回收，虽然回收的热量很大，但热水温度只能到40℃左右，品位太低，无法胜任部分高温加热工艺需求。
实用新型内容
本实用新型提供了一种结构简单，能有效兼顾独立制冷、并供给高温水或气，节能效果显著的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组。
本实用新型采用的技术方案是：一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，包括低温级压缩制冷系统，其特征在于：还包括高温级热泵系统，高温级热泵系统包括高温级压缩机、热交换器、高温级膨胀阀、冷凝蒸发器，高温级压缩机排气进热交换器一热程，热交换器另一热程接供热水或热空气管路，膨胀阀接冷凝蒸发器一热程后回气接高温级压缩机；所述低温级压缩制冷系统的低温级压缩机后经电动三通阀分两路，一路接低温级冷凝器，另一路接冷凝蒸发器另一热程，两路合并接回低温级膨胀阀经低温蒸发器回气低温级压缩机。
进一步地，所述冷凝蒸发器另一热程后还设有单向阀。
进一步地，所述低温级压缩机、高温级压缩机排气接有油分。
进一步地，所述低温级压缩机、高温级压缩机回气接有气液分离器。
进一步地，所述热交换器与冷凝蒸发器之间设置高温级储液罐和高温级电磁阀。
进一步地，所述两路合并后依次经低温储液器、低温电磁阀接回低温级膨胀阀。
进一步地，所述低温级冷凝器为水冷壳管式或水冷板壳式或水蒸发式或风机翅片盘管风冷式。
进一步地，所述冷凝蒸发器为板式或壳管式或板壳式或套管式的换热器结构。
进一步地，所述低温级压缩机、高温级压缩机为一台或多台并联设置，低温级压缩机、高温级压缩机采用螺杆或活塞或涡旋压缩机。
进一步地，所述高温级热泵系统采用制冷剂为R134a或R515B或R245fa。
进一步地，低温级热泵系统采用制冷剂为R404a或R507a或NH3或CO2。
进一步地，所述高温级热泵系统排气依次进热水交换器、热空气交换器，或排气分两路分别经切换电磁阀进并联设置的热水交换器、热空气交换器；或热交换器分为三热程，一热程接高温级压缩机排气，二热程接供热水管路，三热程接热空气管路。
整个机组由低温级压缩制冷系统和高温级热泵系统两个相对独立完整的子系统特殊复叠而成。低温级压缩制冷系统的低温机压缩机可以是螺杆、活塞、涡旋形式，数量上可以是一台，也可以是多台并联，制冷剂为常规冷冻冷藏制冷剂，如R404a，R507a，NH3，CO2等，蒸发温度为常规制冷设计温度，冷冻温度可达-30℃~-45℃，冷藏温度可达-10℃左右。低温级压缩制冷系统的低温级冷凝器可以是水冷壳管式、水冷板壳式、水蒸发式、风机翅片盘管风冷式，低温级冷凝器如果是风冷、蒸发式冷凝器，则不需要安装在整体机组上，而是独立安装在室外。
高温级热泵系统的冷凝蒸发器经电动三通阀切换可作为低温级压缩制冷系统的冷凝器，同时为高温级热泵系统的蒸发器，其形式可以是板式、壳管式、板壳式、套管式等任何可以实现两种介质热交换的换热器，冷凝蒸发器出口有单向阀，有效防止冷凝器回流，单向阀也可以安装在低温级冷凝器的冷凝出口。高温级热泵系统的高温级压缩机可以是螺杆、活塞、涡旋，数量上可以是一台，也可以是多台并联，对于制取80℃的高温热水，制冷剂可以采用R134a、R515B，对于制取100℃~125℃的超高温热水或蒸汽，则采用R245fa。
本冷热联供机组的首要工作目的为提供制冷，当用户冷却或冷藏对象温度高于目标温度值时，低温级压缩制冷系统开启，包括低温级电磁阀、膨胀阀、低温级蒸发器、低温级压缩机投入工作，低温级冷凝器是否参与工作取决于此时是否同步有制热需求。此时监控高温级热泵系统的热交换器输送出高温加热介质水/空气的温度，与用户加热对象的目标加热值相比较来完成。如果高于目标加热值，说明没有加热需求，则电动三通换向阀切换将低温级压缩机排气流入低温常规冷凝器，冷凝成液体后流入低温级储液器、低温级电磁阀、膨胀阀、低温级蒸发器，吸收冷却或冷藏对象的热量后蒸发成蒸汽，回到低温级压缩机，完成整个循环。此时高温级热泵系统处于空闲停机状态，低温级压缩制冷系统的冷凝完全由低温级冷凝器完成，并受控调节控制在正常制冷设计值。
当高温级热泵系统的热交换器输送出加热介质水/空气的温度低于用户加热对象目标设定值时，则说明有加热需求，则控制高温级热泵系统投入工作，即启动高温级压缩机、热交换器、高温级电磁阀、膨胀阀。控制电动三通阀动作，接通低温级压缩机排气接冷凝蒸发器，低温级压缩制冷系统的压缩机排气流入冷凝蒸发器，被高温级热泵系统制冷剂蒸发吸热，冷凝成液体，而高温级热泵系统的制冷剂蒸汽被高温级压缩机吸入压缩，高温高压的蒸汽流入热交换器里将热量释放给水/空气，提升水或空气的温度到目标值。冷凝后的液体流入高温电磁阀、膨胀阀、冷凝蒸发器，完成循环。配合控制高温级热泵系统的高温级压缩机能量输出大小，如压缩机头上的能量卸载阀、压缩机变频、多机头时个别压缩机停机等手段来调节高温级蒸发压力，从而控制低温级压缩制冷系统通过冷凝蒸发器后的冷凝压力。另外，通过调节热交换器水/空气的流量，控制高温热泵系统的冷凝压力，从而实现控制所制取的热水/空气温度目的。整个冷热联产制冷机组由于低温级压缩制冷系统的放热，大幅提高了高温级热泵系统的蒸发温度，因此，可以获得很高的产热温度。对于用户需用蒸汽加热的应用场景，则可以通过将100~120℃超高温水接入水蒸汽闪蒸桶，产生高温蒸汽，然后将蒸汽通过管道输送到加热设备里，闪蒸产生的水则回到水热交换器里重复加热使用。
在实际应用场合里，由于水可以较小的容积储存热量，并加以远距离输送到用热终端，因此大多数场合下使用水。
本冷热联供机组的低温级压缩制冷系统与正常的单冷系统相比没有额外增加能量消耗，但仅仅通过额外增加高温级热泵系统压缩机的功耗，就可以将大量的热量一直从被冷冻冷藏冷却对象传递到高温用热端，因此制热效率很高，EER可达2.5~3.5，而且获得的温度品味很高，高达80℃~120℃。可大量用于普通的食品加工厂、预制菜工厂、牛奶厂等同时需要冷热联供的场合，因此具有很大的节能降耗社会价值。
附图说明
图1为本实用新型结构原理示意图。
图中：低温级压缩机1、油分2、电动三通阀3、低温级冷凝器4、低温级储液器5、低温级电磁阀6、低温级膨胀阀7、低温蒸发器8、气液分离器9、高温级压缩机10、热交换器11、热水或热空气管路12、高温级储液器13、高温级电磁阀14、高温级膨胀阀15、冷凝蒸发器16、单向阀17。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1所示：一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组包括低温级压缩制冷系统和高温级热泵系统。
低温级压缩制冷系统包括低温级压缩机1、油分2、电动三通阀3、低温级冷凝器4、低温级储液器5、低温级电磁阀6、低温级膨胀阀7、低温蒸发器8、气液分离器9。低温级压缩机1排气经油分2接电动三通阀3第一接口，电动三通阀3第二接口依次经低温级冷凝器4、低温级储液器5、低温级电磁阀6、低温级膨胀阀7、低温蒸发器8、气液分离器9回气接回低温级压缩机1。
高温级热泵系统包括高温级压缩机10、热交换器11、热水或热空气管路12、高温级储液器13、高温级电磁阀14、高温级膨胀阀15、冷凝蒸发器16、单向阀17。高温级压缩机10排气依次经油分、热交换器11、热水或热空气管路12、高温级储液器13、高温级电磁阀14、高温级膨胀阀15、冷凝蒸发器16、气液分离器回气接回高温级压缩机10，高温级热泵系统接在冷凝蒸发器16的一热程，冷凝蒸发器16的另一热程进口接电动三通阀3第三接口，另一热程出口经单向阀17接低温级储液器5。
在本实施例中，低温级压缩机1、高温级压缩机10采用双机并联，还可采用单机或三机以上并联使用，压缩机选型采用螺杆或活塞或涡旋压缩机。
在本实施例中，高温级热泵系统采用制冷剂为R134a或R515B或R245fa；低温级热泵系统采用制冷剂为R404a或R507a或NH3或CO2。以便满足制冷、热交换的性能要求。
在本实施例中，低温级压缩制冷系统的低温级冷凝器可以是水冷壳管式、水冷板壳式、水蒸发式、风机翅片盘管风冷式，低温级冷凝器如果是风冷、蒸发式冷凝器，则不需要安装在整体机组上，而是独立安装在室外。
在本实施例中，高温级热泵系统的冷凝蒸发器经电动三通阀切换作为低温级压缩制冷系统的冷凝器，同时为高温级热泵系统的蒸发器，其形式可以是板式、壳管式、板壳式、套管式等任何可以实现两种介质热交换的换热器
在本实施例中，热交换器仅仅可选择使用接供热水或热空气，可在此基础上改进：高温级热泵系统排气依次进热水交换器、热空气交换器，或排气分两路分别经切换电磁阀进并联设置的热水交换器、热空气交换器；或热交换器分为三热程，一热程接高温级压缩机排气，二热程接供热水管路，三热程接热空气管路。
Claims (12)
1.一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，包括低温级压缩制冷系统，其特征在于：还包括高温级热泵系统，高温级热泵系统包括高温级压缩机、热交换器、高温级膨胀阀、冷凝蒸发器，高温级压缩机排气进热交换器一热程，热交换器另一热程接供热水或热空气管路，膨胀阀接冷凝蒸发器一热程后回气接高温级压缩机；所述低温级压缩制冷系统的低温级压缩机后经电动三通阀分两路，一路接低温级冷凝器，另一路接冷凝蒸发器另一热程，两路合并接回低温级膨胀阀经低温蒸发器回气低温级压缩机。
2.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述冷凝蒸发器另一热程后还设有单向阀。
3.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述低温级压缩机、高温级压缩机排气接有油分。
4.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述低温级压缩机、高温级压缩机回气接有气液分离器。
5.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述热交换器与冷凝蒸发器之间设置高温级储液罐和高温级电磁阀。
6.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述两路合并后依次经低温储液器、低温电磁阀接回低温级膨胀阀。
7.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述低温级冷凝器为水冷壳管式或水冷板壳式或水蒸发式或风机翅片盘管风冷式。
8.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述冷凝蒸发器为板式或壳管式或板壳式或套管式的换热器结构。
9.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述低温级压缩机、高温级压缩机为一台或多台并联设置，低温级压缩机、高温级压缩机采用螺杆或活塞或涡旋压缩机。
10.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述高温级热泵系统采用制冷剂为R134a或R515B或R245fa。
11.根据权利要求1或10所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：低温级热泵系统采用制冷剂为R404a或R507a或NH3或CO2。
12.根据权利要求1所述的一种并联型可冷热联供的复叠制冷机组，其特征是：所述高温级热泵系统排气依次进热水交换器、热空气交换器，或排气分两路分别经切换电磁阀进并联设置的热水交换器、热空气交换器；或热交换器分为三热程，一热程接高温级压缩机排气，二热程接供热水管路，三热程接热空气管路。
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| CN110145888A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-20 | 西安航空学院 | 一种采用高温热泵的冷热联供控制系统 |
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