CN214792005U - 商超用冷热联供的跨临界co2制冷*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,包括CO2跨临界循环制冷***，其特征是：所述CO2跨临界循环制冷***连接有热水***，构成跨临界CO2冷热联供***，所述CO2跨临界循环制冷***包括主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路，所述热水***包括第二截止阀、三通阀、CO2‑水换热器、高温水箱、水泵、低温水箱和水泵，主循环制冷剂回路的气体冷却器与依次连接的高温水箱、水泵和供暖末端构成全天候运行热水循环回路。有益效果：本实用新型的CO2跨临界循环制冷***与热水***相连接，在制冷的同时，可以回收压缩机出口的高温CO2余热，并连接供暖末端实现了冷热联供，提高了***能效，达到了节能的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于制冷技术领域，尤其涉及一种商超用冷热联供的跨临界 CO2制冷***。
背景技术
随着制冷剂替代工作的不断推进，许多国家严格限制HFCs类制冷剂的使用，很多欧洲国家都采取收取额外税费的方式限制HFCs类制冷剂。在此背景下，CO2作为自然工质，于商超领域的应用正在逐步推广。与HFCs/CO2复叠式***不同，跨临界CO2增压制冷***完全舍弃了HFCs工质，环保效果得到最大化，同时增压、过冷等技术改进使得跨临界CO2制冷***的性能逐步提升。其中，瑞典Nordby超市通过应用跨临界CO2增压制冷***实现了20％～30％的节能，并提供了冷藏冷冻所需的制冷量和冬季供暖所需的热量。
二氧化碳作为一种环境友好型制冷剂，其ODP＝0,GWP＝1,具有无毒害和不易燃等特性，单位容积制冷量大，价格低廉；而且其***结构紧凑，维护成本较低，因此受到更加广泛的关注。授权公告号为CN202254464U的专利文献公开了一种跨临界二氧化碳循环制冷***，其特征是：包括CO2主压缩机、CO2油分离器、气体冷却器、CO2高压储液器、干燥器、过滤器、膨胀阀、CO2蒸发器、CO2汽液分离器、截止阀、所述CO2主压缩机、CO2油分离器和气体冷却器通过阀门依次连接，所述气体冷却器与CO2高压储液器、干燥器、过滤器、膨胀阀、CO2蒸发器和CO2汽液分离器依次连接，所述气体冷却器由两组结构相同的第一换热器和第二换热器构成，所述第一换热器和第二换热器之间设有截止阀。授权公告号为CN206637882U的专利文献公开了一种可切换式双蒸发器CO2跨临界循环制冷***，第一CO2压缩机与CO2油分离器连接，CO2油分离器与第一气体冷却器连接，第一气体冷却器连接有CO2高压储液器、干燥器、过滤器、节流阀、第一CO2蒸发器、第一CO2气液分离器构成单级压缩节流制冷***；第一CO2气液分离器的气态出口与第二气体冷却器与第一CO2压缩机连接，第一CO2气液分离器液态出口通过节流阀与第二CO2蒸发器、第二CO2气液分离器、第二CO2压缩机和第二气体冷却器依次连接构成单级压缩双蒸发器制冷***。授权公告号为CN204373252U的专利文献公开了一种转换式CO2跨临界循环制冷***，包括CO2主压缩机、CO2油分离器、辅助压缩机、第一、第二CO2气液分离器、CO2蒸发器，其特征是：所述第一CO2气液分离器通过节流阀与CO2蒸发器连接，CO2蒸发器与第二CO2气液分离器连接，第二CO2气液分离器与换热器连接；CO2主压缩机与CO2油分离器连接，所述CO2油分离器与换热器连接，换热器与辅助压缩机连接；主压缩机、CO2油分离器、辅助压缩机、第一CO2气液分离器及第二CO2气液分离器通过换热器构成换热回路。
在大型超市中，用于冷冻冷藏的制冷设备所需能耗占整个超市能耗的47％，远远大于其他部分的能耗。因此，提高制冷***能源利用率，减小其运行能耗，对降低超市制冷设备的投资及运行成本有着重要的意义。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,CO2跨临界循环制冷***与热水***相连接，在制冷的同时，可以回收压缩机出口的高温CO2余热，并连接供暖末端实现了冷热联供，提高了***能效，达到了节能的目的。
本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,包括CO2跨临界循环制冷***，其特征是：所述 CO2跨临界循环制冷***连接有热水***，构成跨临界CO2冷热联供***，所述CO2跨临界循环制冷***包括主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路，所述热水***包括第二截止阀、三通阀、CO2-水换热器、高温水箱、第一水泵、低温水箱和第二水泵，主循环制冷剂回路的气体冷却器与依次连接的高温水箱、水泵和供暖末端构成全天候运行热水循环回路。
所述全天候运行热水循环回路并联有白天运行热水循环回路，所述白天运行热水循环回路包括依次连接的第二截止阀、低温水箱、第二水泵、三通阀、CO2跨临界循环制冷***的过冷器，并通过主循环制冷剂回路的气体冷却器与全天候运行热水循环回路并联构成白天运行热水循环回路。
所述CO2跨临界循环制冷***的辅助循环制冷剂回路包括依次连接的CO2气液分离器、第一截止阀、CO2溶液泵和CO2-水换热器，构成CO2制冷剂流通的辅助循环制冷剂回路。
所述全天候运行热水循环回路连接有夜间运行的热水回路，所述夜间运行的热水回路包括依次连接的CO2-水换热器、低温水箱、第二水泵和三通阀，并与辅助循环制冷剂回路连通，构成夜间运行的热水回路。
所述CO2跨临界循环制冷***包括低温膨胀阀、低温蒸发器、CO2低压级压缩机、中温膨胀阀、中温蒸发器、旁通阀、CO2高压级压缩机、气体冷却器、过冷器、高压膨胀阀和CO2气液分离器，所述低温膨胀阀依次与低温蒸发器、 CO2低压级压缩机连接，所述中温膨胀阀与中温蒸发器连接，然后与CO2低压级压缩机并联后依次连接CO2高压级压缩机、气体冷却器、过冷器、高压膨胀阀和CO2气液分离器，所述CO2气液分离器液体出口分别与中温膨胀阀和低温膨胀阀连接，构成CO2跨临界主循环制冷回路。
所述CO2跨临界循环制冷回路通过CO2气液分离器的液体制冷剂出口采用分流，分别形成主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的CO2跨临界循环制冷***与热水***相连接，在制冷的同时，可以回收压缩机出口的高温CO2余热，并连接供暖末端实现了冷热联供，提高了***能效，达到了节能的目的。热水***分为夜间和白天两种运行模式。夜间运行模式下，利用辅助循环制冷剂回路的冷量制取低温冷却水储存起来；白天运行模式下，热水循环回路采用并联运行，实现了CO2跨临界循环制冷***的过冷，降低了节流损失，增大了制冷量，有效提高了***性能。本实用新型CO2跨临界循环制冷***可以制取两个不同的蒸发温度，低温蒸发器实现冷冻效果，中温蒸发器实现冷藏效果，满足超市不同的储存需求。整体***的高效运行，实现了超市冷冻冷藏和供热的一体化综合利用。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图中：1、低温膨胀阀；2、低温蒸发器；3、CO2低压级压缩机；4、中温膨胀阀；5、中温蒸发器；6、旁通阀；7、CO2高压级压缩机；8、气体冷却器；9、过冷器；10、高压膨胀阀；11、CO2气液分离器；12、第一截止阀；13、CO2溶液泵；14、CO2-水换热器；15、高温水箱；16、第一水泵；17、供暖末端； 18、第二截止阀；19、低温水箱；20、第二水泵；21、三通阀。
Ⅰ、白天热水回路，Ⅱ、全天候热水回路，Ⅲ、夜间热水回路，Ⅳ、主循环制冷剂回路，Ⅴ、辅助循环制冷剂回路。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：
详见附图1，本实施例公开了一种商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***, 包括CO2跨临界循环制冷***，所述CO2跨临界循环制冷***连接有热水***，构成跨临界CO2冷热联供***，所述CO2跨临界循环制冷***包括主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路，所述CO2跨临界循环制冷***包括低温膨胀阀 1、低温蒸发器2、CO2低压级压缩机3、中温膨胀阀4、中温蒸发器5、旁通阀6、CO2高压级压缩机7、气体冷却器8、过冷器9、高压膨胀阀10和CO2气液分离器11，所述低温膨胀阀1与低温蒸发器2、CO2低压级压缩机3连接，所述中温膨胀阀4与中温蒸发器5连接，然后与CO2低压级压缩机3并联后依次连接CO2高压级压缩机7、气体冷却器8、过冷器9、高压膨胀阀10和 CO2气液分离器11，所述CO2气液分离器液体出口分别与中温膨胀阀4和低温膨胀阀1连接，构成CO2跨临界主循环制冷回路；所述CO2跨临界循环制冷***的辅助循环制冷剂回路包括依次连接的CO2气液分离器11、第一截止阀12、 CO2溶液泵13和CO2-水换热器14，构成CO2制冷剂流通的辅助循环制冷剂回路；所述CO2跨临界循环制冷回路通过CO2气液分离器的液体制冷剂出口采用分流，分别形成主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路；所述热水***包括第二截止阀18、三通阀21、CO2-水换热器14、高温水箱15、第一水泵16、低温水箱19和第二水泵20，主循环制冷剂回路的气体冷却器8与依次连接的高温水箱15、水泵16和供暖末端17构成全天候运行热水循环回路。
本实施例的优选方案是，所述全天候运行热水循环回路并联有白天运行热水循环回路，所述白天运行热水循环回路包括依次连接的第二截止阀18、低温水箱19、第二水泵20、三通阀21、CO2跨临界循环制冷***的过冷器9，并通过主循环制冷剂回路的气体冷却器8与全天候运行热水循环回路并联构成白天运行热水循环回路。
本实施例的优选方案是，所述全天候运行热水循环回路连接有夜间运行的热水回路，所述夜间运行的热水回路包括依次连接的CO2-水换热器14、低温水箱19、第二水泵20和三通阀21，并与辅助循环制冷剂回路连通，构成夜间运行的热水回路。
工作过程与原理：
CO2跨临界循环制冷***的工作过程属于常规运作，不再赘述。
全天候运行的热水循环回路
储存在高温水箱15中的高温热水经过第一水泵16被输送到供热末端17，经过供热之后温度降低变为低温热水，此时截止阀18关闭，低温热水流经气体冷却器8，与高温高压CO2制冷剂换热后温度升高，变成高温热水，之后流回到高温水箱15中，构成了全天候运行的热水循环回路。
夜间运行模式
所述CO2跨临界循环制冷***在夜间运行时，所需制冷量有所减少，因此流过蒸发器制冷剂流量可以适当减小。当制冷***在夜间运行时，打开截止阀12，关闭截止阀18，使三通阀21连接到CO2-水换热器14侧。此时，CO2气液分离器液体出口采用制冷剂分流，分别为主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路，辅助循环制冷剂经过截止阀12后变为低温低压的CO2流体，经过溶液泵13被输送到CO2-水换热器14中与来自低温水箱19的低温热水进行换热，之后辅助循环制冷剂流回到CO2气液分离器11中，构成了CO2制冷剂辅助循环回路。
当热水***在夜间运行时，储存在低温水箱19中的低温热水经过第二水泵20被输送到三通阀21处，此时三通阀已切换到CO2-水换热器14侧，于是来自低温水箱19的低温热水在CO2-水换热器14中与低温低压的辅助循环CO2制冷剂进行换热，使得温度进一步降低，然后流回到低温水箱19中，构成了夜间运行的热水循环回路。
白天运行模式
当热水***在白天运行时，关闭截止阀12，打开截止阀18，使三通阀21 连接到过冷器9侧。此时储存在低温水箱19中的低温热水经过第二水泵20被输送到三通阀21处，此时三通阀已切换到过冷器9侧，于是在夜间制取的低温热水流经过冷器9，与主循环CO2制冷剂进行换热，使得CO2流体的温度进一步降低，达到过冷效果。低温热水吸收热量后，温度升高变成高温热水，与来自气体冷却器8的高温热水混合后进入高温水箱15，储存在高温水箱15中的高温热水经过第一水泵16被输送到供热末端17，经过供热之后温度降低。此时，供热末端17出口的低温热水采用并联运行，一部分经过截止阀18流回到低温水箱19中，构成了白天运行的热水循环回路。
所述热水***在白天运行模式下，全天候热水循环回路与白天热水循环回路并联运行，全天候热水循环回路中的低温热水在气体冷却器8侧与CO2制冷剂进行换热，白天热水循环回路中的低温热水在过冷器9侧对气体冷却器8出口的CO2制冷剂进一步降温冷却，使得CO2焓值降低，达到过冷效果，增大了制冷量，从而提高了CO2跨临界循环制冷***的性能。
上述参照实施例对该一种商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,包括CO2跨临界循环制冷***，其特征是：所述CO2跨临界循环制冷***连接有热水***，构成跨临界CO2冷热联供***，所述CO2跨临界循环制冷***包括主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路，所述热水***包括第二截止阀(18)、三通阀(21)、CO2-水换热器(14)、高温水箱(15)、第一水泵(16)、低温水箱(19)和第二水泵(20)，主循环制冷剂回路的气体冷却器(8)与依次连接的高温水箱(15)、第一水泵(16)和供暖末端(17)构成全天候运行热水循环回路。
2.根据权利要求1所述的商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,其特征是：所述全天候运行热水循环回路并联有白天运行热水循环回路，所述白天运行热水循环回路包括依次连接的第二截止阀(18)、低温水箱(19)、第二水泵(20)、三通阀(21)、CO2跨临界循环制冷***的过冷器(9)，并通过主循环制冷剂回路的气体冷却器(8)与全天候运行热水循环回路并联构成白天运行热水循环回路。
3.根据权利要求1所述的商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,其特征是：所述CO2跨临界循环制冷***的辅助循环制冷剂回路包括依次连接的CO2气液分离器(11)、第一截止阀(12)、CO2溶液泵(13)和CO2-水换热器(14)，构成CO2制冷剂流通的辅助循环制冷剂回路。
4.根据权利要求1或2所述的商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,其特征是：所述全天候运行热水循环回路连接有夜间运行的热水回路，所述夜间运行的热水回路包括依次连接的CO2-水换热器(14)、低温水箱(19)、第二水泵(20)和三通阀(21)，并与辅助循环制冷剂回路连通，构成夜间运行的热水回路。
5.根据权利要求1所述的商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,其特征是：所述CO2跨临界循环制冷***包括低温膨胀阀(1)、低温蒸发器(2)、CO2低压级压缩机(3)、中温膨胀阀(4)、中温蒸发器(5)、旁通阀(6)、CO2高压级压缩机(7)、气体冷却器(8)、过冷器(9)、高压膨胀阀(10)和CO2气液分离器(11)，所述低温膨胀阀(1)依次与低温蒸发器(2)、CO2低压级压缩机(3)连接，所述中温膨胀阀(4)与中温蒸发器(5)连接，然后与CO2低压级压缩机(3)并联后再依次连接CO2高压级压缩机(7)、气体冷却器(8)、过冷器(9)、高压膨胀阀(10)和CO2气液分离器(11)，所述CO2气液分离器液体出口分别与中温膨胀阀(4)和低温膨胀阀(1)连接，构成CO2跨临界主循环制冷回路。
6.根据权利要求4所述的商超用冷热联供的跨临界CO2制冷***,其特征是：所述CO2跨临界循环制冷回路通过CO2气液分离器的液体制冷剂出口采用分流，分别形成主循环制冷剂回路和辅助循环制冷剂回路。
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