一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统及其控制方法，涉及二氧化碳制冷技术领域。系统包括低温级回路和中温级回路，在低温级回路中设有第一电磁阀组，第一电磁阀组包括并联的第一电磁阀和第二电磁阀，且第一电磁阀的通径大于第二电磁阀的通径；在中温级回路中设有第二电磁阀组，第二电磁阀组包括并联的第三电磁阀和第四电磁阀，且第三电磁阀的通径大于第四电磁阀的通径。方法包括，在系统进行制冷模式切换时，先打开电磁阀组中通径较小的电磁阀，待电磁阀两侧压差减小至预设压差后，再打开通径较大的电磁阀，完成制冷模式切换。本发明专利技术可提高系统的整体能效，降低设备成本和运行成本，并且解决了系统变温时对管路、阀件的冲击问题。

A carbon dioxide refrigeration system with staged cooling and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统及其控制方法
本专利技术涉及二氧化碳制冷
，具体涉及一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统及其控制方法。
技术介绍
二氧化碳制冷因在-25℃～-45℃的低温段具有显著能效优势，并且具有优越的安全性和环保性，逐渐成为低温段冷冻冷藏的首选冷媒。二氧化碳制冷广泛应用于冷库或速冻机的速冻领域，冷库和速冻机的使用温度很低，一般在-30℃～-40℃左右。以冷库为例，冷库的二氧化碳制冷系统通常由二氧化碳回路、二氧化碳机组和冷风机组成，二氧化碳回路通常由储液器、管路以及管路上的各类阀门组成，储液器中存储有低温的液体二氧化碳，二氧化碳回路与冷风机连通。冷风机设置在冷库内，包括蒸发器和高速风机，蒸发器包括与二氧化碳回路连通的换热管，高速风机的出风口朝向蒸发器。当二氧化碳回路导通时，低温的液体二氧化碳会流动到换热管中，与换热管外部的空气换热，使空气温度降低形成冷气，在高速风机的吹送下，冷气会流动到冷库各处，使冷库内的温度降低。换热后的二氧化碳温度会升高，然后回流到储液器中，由二氧化碳机组对二氧化碳进行压缩、冷凝和节流，使二氧化碳恢复成低温状态，通过二氧化碳回路进入冷风机中重复使用。上述应用于速冻领域的二氧化碳制冷系统存在着以下缺陷：其一，由于冷库或速冻机的使用温度很低，此时二氧化碳机组中压缩机的效率很低，导致制冷系统的整体运行效率偏低；其二，速冻领域降温区间大，温差往往在30k以上，同时要求降温快，迅速通过冰晶区，因此，整个二氧化碳制冷系统各个部件均以-40℃～-45℃的蒸发温度的要求进行配置，这样会导致设备成本高昂，并且在运行时运行成本和运行能效也高于实际需求，导致现有的二氧化碳制冷系统不合理、不经济。综上所述，现有技术中，应用于速冻领域的二氧化碳制冷系统存在着能效低、设备成本和运行成本高的缺点。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术目的之一在于提供一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统，目的之二在于提供一种上述二氧化碳制冷系统的控制方法。本专利技术应用于速冻领域，在满足降温速冻的需求下，可提高系统的整体能效，降低设备成本和运行成本，并且解决了系统变温时对管路、阀件的冲击问题。本专利技术所述的一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统，包括冷风机、低温级模块和中温级模块；所述低温级模块与所述冷风机连通形成低温级回路；所述中温级模块与所述冷风机连通形成中温级回路；所述低温级回路和所述中温级回路均用于流通二氧化碳，且所述低温级回路中二氧化碳的温度低于所述中温级回路中二氧化碳的温度；所述低温级回路包括低温级流入段和低温级回气段，所述低温级回气段内设有用于控制所述低温级回气段通断的第一电磁阀组；所述第一电磁阀组包括并联的第一电磁阀和第二电磁阀，且所述第一电磁阀的通径大于所述第二电磁阀的通径；所述中温级回路包括中温级流入段和中温级回气段，所述中温级流入段内设有用于控制所述中温级流入段通断的第二电磁阀组，所述第二电磁阀组包括并联的第三电磁阀和第四电磁阀，且所述第三电磁阀的通径大于所述第四电磁阀的通径。优选地，所述冷风机包括制冷剂入口和制冷剂出口，所述低温级流入段和所述中温级流入段分别与所述制冷剂入口连通；所述制冷剂出口分别与所述低温级回气段和所述中温级回气段相通，在所述制冷剂入口处设有第一截止阀，在所述制冷剂出口处设有第二截止阀。优选地，所述低温级模块包括第三截止阀、第四截止阀、第一过滤器、第一膨胀阀、第一单向阀、第五电磁阀和循环桶；所述循环桶用于储存温度为-40℃～-30℃的低温二氧化碳；所述循环桶的出口、所述第三截止阀、所述第一过滤器、所述第五电磁阀、所述第一膨胀阀和所述第一单向阀依次连通形成所述低温级流入段；所述第一电磁阀组、所述第四截止阀和所述循环桶的入口依次连通形成所述低温级回气段。优选地，所述中温级模块包括第五截止阀、第二过滤器、第二膨胀阀、第六电磁阀、第二单向阀和储液器；所述储液器用于储存温度为-10℃～-5℃的中温二氧化碳；所述储液器的出口、所述第五截止阀、所述第二过滤器、所述第二电磁阀组和所述第二膨胀阀依次连通形成所述中温级流入段；所述第六电磁阀、所述第二单向阀和所述储液器的入口依次连通形成所述中温级回气段。优选地，所述第一电磁阀、所述第三电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀均为伺服电磁阀；所述第二电磁阀和所述第四电磁阀为电动两通阀。一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统的控制方法，应用于如上所述的二氧化碳制冷系统，所述二氧化碳制冷系统包括中温制冷模式和低温制冷模式；中温制冷模式下，低温级回路关闭，中温级回路开启，二氧化碳在中温级回路中流通；低温制冷模式下，低温级回路开启，中温级回路关闭，二氧化碳在低温级回路中流通；当需要从中温制冷模式切换至低温制冷模式时，依次关闭中温级流入段和中温级回气段；然后先开启第二电磁阀，待所述第二电磁阀的前后压差到达预设压差时，再开启第一电磁阀和第五电磁阀，所述二氧化碳制冷系统由中温制冷模式进入低温制冷模式；当需要从低温制冷模式切换至中温制冷模式时，依次关闭低温级流入段和低温级回气段；然后先开启第四电磁阀，待所述第四电磁阀的前后压差到达预设压差时，再开启第三电磁阀和第六电磁阀，所述二氧化碳制冷系统由低温制冷模式进入中温制冷模式。优选地，中温制冷模式下，中温二氧化碳从储液器的出口流出，依次经过第五截止阀、第二过滤器、第二电磁阀组、第二膨胀阀和第一截止阀，进入冷风机中与冷库换热，使冷库温度降低；换热后的中温二氧化碳依次经过第二截止阀、第六电磁阀和第二单向阀后回流到储液器的入口；低温制冷模式下，低温二氧化碳从循环桶的出口流出，依次经过第三截止阀、第一过滤器、第五电磁阀、第一膨胀阀、第一单向阀和第一截止阀，进入冷风机中与冷库换热，使冷库温度降低；换热后的低温二氧化碳依次经过第二截止阀、第一电磁阀组和第四截止阀回流到所述循环桶的入口；所述中温二氧化碳的温度为-10℃～-5℃，所述低温二氧化碳的温度为-40℃～-30℃。优选地，当冷库温度高于-5℃时，所述二氧化碳制冷系统处于中温制冷模式，当冷库温度为-10℃～-5℃时，所述二氧化碳制冷系统由中温制冷模式切换至低温制冷模式。优选地，在所述冷库内设置温度传感器以检测冷库温度，或者通过控制制冷时间控制冷库温度。优选地，所述预设压差小于或等于1.5bar。本专利技术所述的一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统及其控制方法，其优点在于，本专利技术的二氧化碳制冷系统，设置了中温级回路和低温级回路，包括中温制冷模式和低温制冷模式，在速冻时，首先使系统进入中温制冷模式，中温级回路中有二氧化碳流通，通过中温制冷模式使冷库内的温度降低。当冷库内的温度降低至一定温度时，使系统由中温制冷模式切换至低温制冷模式，通过低温制冷模式使冷库内的温度进一步降低，实现速冻。由于中温级回路的设备成本、运行成本和运行能效都低于低温级回路，本专利技术的二氧化碳制冷系统采用分阶段降温的设计，可以显著降低设备成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统，其特征在于，包括冷风机、低温级模块和中温级模块；所述低温级模块与所述冷风机连通形成低温级回路；所述中温级模块与所述冷风机连通形成中温级回路；所述低温级回路和所述中温级回路均用于流通二氧化碳，且所述低温级回路中二氧化碳的温度低于所述中温级回路中二氧化碳的温度；/n所述低温级回路包括低温级流入段和低温级回气段，所述低温级回气段内设有用于控制所述低温级回气段通断的第一电磁阀组；所述第一电磁阀组包括并联的第一电磁阀和第二电磁阀，且所述第一电磁阀的通径大于所述第二电磁阀的通径；/n所述中温级回路包括中温级流入段和中温级回气段，所述中温级流入段内设有用于控制所述中温级流入段通断的第二电磁阀组，所述第二电磁阀组包括并联的第三电磁阀和第四电磁阀，且所述第三电磁阀的通径大于所述第四电磁阀的通径。/n

【技术特征摘要】
1.一种分阶段降温的二氧化碳制冷系统，其特征在于，包括冷风机、低温级模块和中温级模块；所述低温级模块与所述冷风机连通形成低温级回路；所述中温级模块与所述冷风机连通形成中温级回路；所述低温级回路和所述中温级回路均用于流通二氧化碳，且所述低温级回路中二氧化碳的温度低于所述中温级回路中二氧化碳的温度；
所述低温级回路包括低温级流入段和低温级回气段，所述低温级回气段内设有用于控制所述低温级回气段通断的第一电磁阀组；所述第一电磁阀组包括并联的第一电磁阀和第二电磁阀，且所述第一电磁阀的通径大于所述第二电磁阀的通径；
所述中温级回路包括中温级流入段和中温级回气段，所述中温级流入段内设有用于控制所述中温级流入段通断的第二电磁阀组，所述第二电磁阀组包括并联的第三电磁阀和第四电磁阀，且所述第三电磁阀的通径大于所述第四电磁阀的通径。


2.根据权利要求1所述分阶段降温的二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述冷风机包括制冷剂入口和制冷剂出口，所述低温级流入段和所述中温级流入段分别与所述制冷剂入口连通；所述制冷剂出口分别与所述低温级回气段和所述中温级回气段相通，在所述制冷剂入口处设有第一截止阀，在所述制冷剂出口处设有第二截止阀。


3.根据权利要求2所述分阶段降温的二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述低温级模块包括第三截止阀、第四截止阀、第一过滤器、第一膨胀阀、第一单向阀、第五电磁阀和循环桶；所述循环桶用于储存温度为-40℃～-30℃的低温二氧化碳；
所述循环桶的出口、所述第三截止阀、所述第一过滤器、所述第五电磁阀、所述第一膨胀阀和所述第一单向阀依次连通形成所述低温级流入段；
所述第一电磁阀组、所述第四截止阀和所述循环桶的入口依次连通形成所述低温级回气段。


4.根据权利要求3所述分阶段降温的二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述中温级模块包括第五截止阀、第二过滤器、第二膨胀阀、第六电磁阀、第二单向阀和储液器；所述储液器用于储存温度为-10℃～-5℃的中温二氧化碳；
所述储液器的出口、所述第五截止阀、所述第二过滤器、所述第二电磁阀组和所述第二膨胀阀依次连通形成所述中温级流入段；
所述第六电磁阀、所述第二单向阀和所述储液器的入口依次连通形成所述中温级回气段。


5.根据权利要求4所述分阶段降温的二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述第一电磁阀、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾众，陈洁，冉川东，陈旭升，
申请(专利权)人：浙江英诺绿能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33