一種二氧化碳復疊式商用製冷系統的製作方法

2023-06-09 15:21:31

一種二氧化碳復疊式商用製冷系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種二氧化碳復疊式商用製冷系統，其特徵是：由高溫級迴路和低溫級迴路共同構成復疊式製冷環路，在高溫級迴路和低溫級迴路中分別設置有多個並聯連接的製冷壓縮機，並且在高溫級迴路中採用R404A、R134a、R717或R410A環保型製冷劑，在低溫級迴路中使用天然工質R744。本發明系統安全可靠、節能性好、操控便捷，可為食品生產、貯運、銷售企業提供冷藏、冷凍和速凍的冷源。
【專利說明】一種二氧化碳復疊式商用製冷系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及製冷系統，特別涉及一種採用二氧化碳作為低溫級製冷工質的商用復疊式制冷機組。
【背景技術】
[0002]商用復疊式制冷機組廣泛應用於農副產品的生產、加工、貯運和銷售環節，在食品保質保鮮、避免或減少食品在流通環節損耗、保證食品安全等方面有重要的作用。現代超市都建有大容積的冷藏、冷凍庫和大面積的冷藏、冷凍展示銷售區，大、中、小型物流企業都建有數千噸至數十萬噸的冷藏、冷凍庫，現代食品加工企業都建有冷藏、冷凍的加工車間和儲存庫。隨著中國經濟的快速發展和城鎮化的推進，商用復疊式制冷機組的需求高速增長。目前，我國商用制冷機組的製造水平相對美歐日等發達國家相對落後，主要體現在節能、環境保護和可靠性等方面；近年來使用氨製冷劑發生機毀人亡重大事故屢見報導，食品生產製造企業，商場、超市等流通企業現役的商用製冷設備，多數採用環保性能差的氟利昂類製冷齊U，製冷劑充注量大、制冷機組能效低的缺點非常突出。
[0003]CO2無毒、不燃，具有優良的經濟性、安全性和化學穩定性，是一種環境友好型天然製冷工質。與氟利昂類製冷劑相比，CO2的蒸發潛熱和單位容積製冷量大，運動粘度低，流動損失小，導熱係數高，換熱係數大，液體密度和蒸氣密度的比值小，節流後各迴路間製冷劑的分配比較均勻；C02具有顯著的節能環保優點。CO2臨界溫度31.1°C、臨界壓力7.3MPa，常溫下為氣態，即使在常溫25°C時其飽和壓力也高達6.5MPa，因此，以CO2作為製冷工質在系統的工作可靠性和安全性上必須有相應的保證措施。

【發明內容】

[0004]本發明是為避免上述現有所存在的不足之處，提供一種節能環保、運行安全可靠的二氧化碳復疊式商用制冷機組，為以二氧化碳為工質的復疊式商用制冷機組在商用領域的推廣應用提供技術保障。
[0005]本發明為解決技術問題採用如下技術方案:
[0006]本發明二氧化碳復疊式商用製冷系統的結構特點是:
[0007]設置高溫級迴路為:並聯連接各高溫級製冷壓縮機，所述各高溫級製冷壓縮機的排氣總管連接第一油分離器，所述第一油分離器的潤滑油出口輸油管連接到高溫級製冷壓縮機的曲軸箱，第一油分離器的製冷劑氣體出口連接至第一風冷冷凝器的入口，所述第一風冷冷凝器的製冷劑液體出口連接至高溫級儲液器的入口，所述高溫級儲液器的出口分成兩路輸出，其中的一路輸出為冷藏用戶提供冷源，另一路輸出依次經電磁閥和膨脹閥接入蒸發冷凝器的蒸發端入口 ；由所述蒸發冷凝器輸出的製冷劑氣體與來自冷藏用戶的返回製冷劑氣體共同接入第一集氣管，並通過所述第一集氣管返回高溫級製冷壓縮機；
[0008]設置低溫級迴路為:並聯連接各低溫級製冷壓縮機，所述各低溫級製冷壓縮機的排氣總管連接第二油分離器，所述第二油分離器的潤滑油出口輸油管連接到低溫級製冷壓縮機的曲軸箱，第二油分離器的製冷劑氣體出口連接到空氣冷卻器，所述空氣冷卻器中輸出的氣態製冷劑進入蒸發冷凝器的冷凝端入口，所述蒸發冷凝器的冷凝端出口輸出的液態製冷劑接入低溫級高壓儲液器，所述低溫級儲液器出口連接至回熱器的冷卻端入口，過冷的低溫製冷劑在所述回熱器的冷卻端出口流出，為冷凍用戶提供冷凍冷源，所述回熱器中吸熱升溫的製冷劑氣體經第二集氣管返回低溫級製冷壓縮機；
[0009]所述高溫級使用R404A、R134a、R717或R410A製冷劑；
[0010]所述低溫級使用R744 二氧化碳製冷劑。
[0011]本發明二氧化碳復疊式商用製冷系統的結構特點也在於:
[0012]設置應急冷源為:在製冷壓縮機的出氣口依次連接第二風冷冷凝器、毛細管和蒸發盤管，並以蒸發盤管的輸出端接製冷壓縮機的吸氣口形成製冷劑循環迴路；所述蒸發盤管設置在所述低溫級高壓儲液器中；所述應急冷源採用R134a製冷劑。
[0013]所述蒸發冷凝器和回熱器為板式換熱器或為殼管式換熱器。
[0014]與已有技術相比，本發明有益效果體現在:
[0015]1、本發明CO2復疊式商用制冷機組的高溫級和低溫級分別使用多臺製冷壓縮機並聯，可以根據用戶熱負荷的變化調節製冷壓縮機的運行臺數和工作頻率，控制制冷機組的產冷量與應用對象的熱負荷相匹配，實現制冷機組的節能運行和被控對象溫度的精確控制，具有負荷調節便捷、節能性好、溫控精度高、易於實現自動化的優點。
[0016]2、本發明CO2復疊式商用制冷機組通過設置較大容積的高溫儲油器和低溫級儲液器，可適應負載的頻繁波動和外界環境溫度的寬幅變化，為用戶提供冷藏、冷凍和速凍所需的冷源；
[0017]3、本發明在低溫級壓縮機的油分後，設置了 CO2的空氣冷卻器，通常可減少高溫級熱負荷10%左右，減少機組體積和能耗，具有顯著的節能、節材效果。
[0018]4、本發明為低溫級儲液器配置了應急冷源，在停電、主機故障等非常規條件下應急冷源自動啟動運行，控制CO2製冷迴路內的壓力在安全範圍，提高制冷機組的安全性和可靠性；同時也顯著提高了機組的快速啟動性能；
[0019]5、商用制冷機組通常具有不間斷運行的特點，本發明因應急冷源的保障，免除了復疊式低溫機組在低溫級配置大容量膨脹容器的必要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明系統結構示意圖；
[0021]圖中標號:11高溫級製冷壓縮機、12第一油分離器、13第一風冷冷凝器、14高溫級儲液器、15電磁閥、16膨脹閥、17蒸發冷凝器、18第一集氣管、21低溫級製冷壓縮機、22第二油分離器、23空氣冷卻器、24低溫級儲液器、25回熱器、26第二集氣管、31製冷壓縮機、32第二風冷冷凝器、33毛細管、34蒸發盤管。
【具體實施方式】
[0022]參見圖1，本實施例中二氧化碳復疊式商用製冷系統的結構形式是:
[0023]設置高溫級迴路為:並聯連接各高溫級製冷壓縮機11，各高溫級製冷壓縮機11的排氣總管連接第一油分離器12，第一油分離器12的潤滑油出口輸油管連接到高溫級製冷壓縮機11的曲軸箱，第一油分離器12的製冷劑氣體出口連接至第一風冷冷凝器13的入口，第一風冷冷凝器13的製冷劑液體出口連接至高溫級儲液器14的入口，高溫級儲液器14的出口分成兩路輸出，其中的一路輸出A端為冷藏用戶提供冷源，另一路輸出依次經電磁閥15和膨脹閥16接入蒸發冷凝器17的蒸發端入口，並在蒸發冷凝器17中吸收低溫級製冷劑的冷凝熱完成蒸發；由蒸發冷凝器17輸出的製冷劑氣體與來自冷藏用戶的B端返回製冷劑氣體共同接入第一集氣管18，並通過第一集氣管18返回高溫級製冷壓縮機11 ；
[0024]設置低溫級迴路為:並聯連接各低溫級製冷壓縮機21，各低溫級製冷壓縮機21的排氣總管連接第二油分離器22，第二油分離器22的潤滑油出口輸油管連接到低溫級製冷壓縮機21的曲軸箱，第二油分離器22的製冷劑氣體出口連接到空氣冷卻器23，空氣冷卻器23中輸出的氣態製冷劑進入蒸發冷凝器17的冷凝端入口，蒸發冷凝器17的冷凝端出口輸出的液態製冷劑接入低溫級高壓儲液器24，低溫級儲液器24出口連接至回熱器25的冷卻端入口，過冷的低溫製冷劑在回熱器25的冷卻端C出口流出，為冷凍用戶提供冷凍冷源，回熱器25中吸熱升溫的製冷劑氣體經第二集氣管26返回低溫級製冷壓縮機21。在低溫級製冷壓縮機的油分後設置CO2空氣冷卻器23，其放熱可等量減小高溫級的設計製冷量，節能效果明顯。
[0025]高溫級使用R404A、R134a、R717或R410A製冷劑；低溫級使用R744 二氧化碳製冷劑。
[0026]蒸發冷凝器17和回熱器25為板式換熱器或殼管式換熱器。
[0027]本實施例中，如圖1所示，設置有應急冷源為:在製冷壓縮機31的出氣口依次連接第二風冷冷凝器32、毛細管33和蒸發盤管34，並以蒸發盤管34的輸出端接製冷壓縮機31的吸氣口形成製冷劑循環迴路；蒸發盤管34設置在低溫級高壓儲液器24中；應急冷源採用R134a製冷劑。具體實施中，應急冷源可以使用自備應急電源(如燃油發電機)、外接電源或蓄電池等，以應對停電的情況。在停電、主機故障等非常規條件下應急冷源啟動運行，控制CO2儲液器及其循環迴路內的壓力在安全範圍，確保制冷機組及相關設備安全，同時為制冷機組快速啟動提供條件。
[0028]此外，可以將第一風冷冷凝器13設置為平行流式冷凝器、蒸髮式冷凝器等；在第一油分離器12和第二油分離器22與製冷壓縮機之間的潤滑油通道中可以增加設置儲油器；還可以根據商用制冷機組的實際運行溫度範圍對系統結構進行簡化或等效替換。
【權利要求】
1.一種二氧化碳復疊式商用製冷系統，其特徵是: 設置高溫級迴路為:並聯連接各高溫級製冷壓縮機(11)，所述各高溫級製冷壓縮機(11)的排氣總管連接第一油分離器(12)，所述第一油分離器(12)的潤滑油出口輸油管連接到高溫級製冷壓縮機(11)的曲軸箱，第一油分離器(12)的製冷劑氣體出口連接至第一風冷冷凝器(13)的入口，所述第一風冷冷凝器(13)的製冷劑液體出口連接至高溫級儲液器(14)的入口，所述高溫級儲液器(14)的出口分成兩路輸出，其中的一路輸出為冷藏用戶提供冷源，另一路輸出依次經電磁閥(15)和膨脹閥(16)接入蒸發冷凝器(17)的蒸發端入口 ；由所述蒸發冷凝器(17)輸出的製冷劑氣體與來自冷藏用戶的返回製冷劑氣體共同接入第一集氣管(18)，並通過所述第一集氣管(18)返回高溫級製冷壓縮機(11); 設置低溫級迴路為:並聯連接各低溫級製冷壓縮機(21)，所述各低溫級製冷壓縮機(21)的排氣總管連接第二油分離器(22)，所述第二油分離器(22)的潤滑油出口輸油管連接到低溫級製冷壓縮機(21)的曲軸箱，第二油分離器(22)的製冷劑氣體出口連接到空氣冷卻器(23)，所述空氣冷卻器(23)中輸出的氣態製冷劑進入蒸發冷凝器(17)的冷凝端入口，所述蒸發冷凝器(17)的冷凝端出口輸出的液態製冷劑接入低溫級高壓儲液器(24)，所述低溫級儲液器(24)出口連接至回熱器(25)冷卻端入口，過冷的低溫製冷劑在所述回熱器(25)冷卻端出口流出，為冷凍用戶提供冷凍冷源，所述回熱器(25)中吸熱升溫的製冷劑氣體經第二集氣管(26)返回低溫級製冷壓縮機(21)； 所述高溫級使用R404A、R134a、R717或R410A製冷劑；所述低溫級使用R744 二氧化碳製冷劑。
2.根據權利要求1所述的二氧化碳復疊式商用製冷系統，其特徵是:設置應急冷源為:在製冷壓縮機(31)的出氣口依次連接第二風冷冷凝器(32)、毛細管(33)和蒸發盤管(34)，並以蒸發盤管(34)的輸出端接製冷壓縮機(31)的吸氣口形成製冷劑循環迴路；所述蒸發盤管(34)設置在所述低溫級高壓儲液器(24)中；所述應急冷源採用R134a製冷劑。
3.根據權利要求1或2所述的二氧化碳復疊式商用製冷系統，其特徵是:所述蒸發冷凝器(17)和回熱器(25)為板式換熱器或為殼管式換熱器。
【文檔編號】F25B9/00GK103486755SQ201310488799
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】陳小華, 王鐵軍, 王軍, 唐景春, 廖星東 申請人:安徽美樂柯製冷空調設備有限公司