专利名称：节能混合复叠制冷系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境试验设备领域，尤其涉及一种用于高低温湿热试验箱中的混合复叠制冷系统。
技术背景 常规的复叠制冷循环通常是由两个独立的单级制冷循环组成。如图I所示，由于左侧制冷系统运行时温度区间较高，称为高温级制冷系统I;右侧制冷系统运行时温度区间较低，称为低温级制冷系统2。两级制冷系统分别使用不同的制冷剂，复叠制冷机一般可用来制取-80°C以上的低温，其工作原理为高温级压缩机3将冷凝蒸发器4内产生的低压(低温)制冷剂蒸气吸入压缩机气缸内，压缩成高压高温的气体排入风冷凝器5，在风冷凝器5中通过空气或冷却水(风冷或水冷两种冷却方式)把高压高温的气体冷却成高压常温的液体，液体通过节流阀降压后进入冷凝蒸发器4，在冷凝蒸发器4内吸收低温级制冷剂的热量而气化，从而使低温级制冷剂的温度降低，气化的制冷剂又被压缩机吸走，因此，制冷剂便在系统中经过压缩、冷却、节流、气化这四个过程，完成一个循环。低温级制冷系统2工作原理与高温级制冷系统I 一样，其主要区别在于低温级制冷系统2使用的制冷剂用常温的风或者水难以冷却，造成冷凝压力过高，不能正常工作，因此通过高温级制冷循环提供冷量来冷却低温级制冷剂，从而使低温制冷剂能在正常冷凝压力下工作，通过冷凝蒸发器4吸热，达到制冷的目的。由于环境试验箱的特殊性，需要做的温度范围很广，一般为-70°C -130°C，并且温度需要精确的恒定在任何的一个温度点。如果在恒定温度接近环境温度或者客户的试品有发热的情况下，就需要开启制冷，但是此时所需的制冷量并不是很大，为了精确恒定温度，压缩机必须一直开启，通过加热来平衡温度使之达到恒定。上述的运行状况可以明显看出现有的复叠制冷系统有几点不足1、需要高低温两级压缩机同时开启才能制冷，能量消耗大；2、复叠制冷蒸发温度较低，在恒定温度高时，就显得制冷量过大；3、为了达到温度的恒定，那么平衡多余制冷量的加热功率就相对比较大，从而又加大了能量消耗。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种节能混合复叠制冷系统，其可以以最小的能量消耗达到环境试验的要求，最大程度的降低试验箱的功率消耗，实现节能降耗的目的。为实现上述目的，本实用新型提供一种节能混合复叠制冷系统，包括冷凝蒸发器、分别与冷凝蒸发器组成独立循环的高温级制冷系统、及低温级制冷系统，所述高温级制冷系统内还增设有一路独立的制冷循环、一组高温级冷旁路、及一组高温级热旁路，所述低温级制冷系统内还增设有一组低温级冷旁路、及一组低温级热旁路。其中，所述高温级制冷系统内包括有依次连接的高温级压缩机、压力控制器、油分离器、风冷凝器、储油器、干燥过滤器、电磁阀、及膨胀阀，该高温级压缩机一端与冷凝蒸发器相连接，该膨胀阀一端与冷凝蒸发器相连接。本实用新型所述一路独立的制冷循环内包括依次连接的高温级电磁阀、高温级毛细管、高温级手阀、高温级蒸发器、及一止逆阀，该高温级电磁阀一端连接于干燥过滤器与电磁阀之间，止逆阀一端连接于冷凝蒸发器与高温级压缩机之间。本实用新型中，所述高温级冷旁路内包括相连接的冷旁路电磁阀与第一毛细管，高温级热旁路内包括有依次连接的热旁路电磁阀、第二毛细管、及第一手阀；该冷旁路电磁阀一端连接于干燥过滤器与高温级电磁阀之间，第一毛细管一端连接于第二毛细管与第一手阀之间；该热旁路电磁阀一端连接于油分离器与风冷凝器之间，第一手阀一端连接于止逆阀与高温级压缩机之间。进一步的，所述低温级制冷系统内包括有依次连接的预冷器、油分离器、压力控制器、低温级压缩机、低温级蒸发器、低温级手阀、低温级毛细管、低温级电磁阀、及干燥过滤器，该预冷器一端与冷凝蒸发器相连接，该干燥过滤器一端与冷凝蒸发器相连接。其中，所述低温级制冷系统内还包括有依次连接的卸压阀、膨胀容积、及第三毛细·管，该卸压阀一端连接于预冷器与冷凝蒸发器之间，该第三毛细管一端连接于低温级蒸发·器与低温级压缩机之间。在本实用新型中，所述低温级冷旁路内包括有相连接的第一电磁阀与第四毛细管，低温级热旁路内包括有依次连接的第二电磁阀、第五毛细管、及第二手阀；该第一电磁阀一端连接于干燥过滤器与低温级电磁阀之间，第四毛细管一端连接于第五毛细管与第二手阀之间；该第二电磁阀一端连接于油分离器与预冷器之间，第二手阀一端连接于低温级蒸发器与第三毛细管之间。本实用新型的节能混合复叠制冷系统，尤其适用于高低温湿热试验箱、及步入式高低温湿热试验箱的制冷设计，其可以根据不同工况，自动选择压缩机的开启，自动进行转换控制，能以最小的能量消耗来达到环境试验的要求，最大程度的降低试验箱的功率消耗，从而在长期的运行中充分体现节能降耗的目的。
图I为现有技术中复叠制冷系统的结构示意图；图2为本实用新型节能混合复叠制冷系统一种具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型提供一种节能混合复叠制冷系统，包括冷凝蒸发器10、分别与冷凝蒸发器10组成独立循环的高温级制冷系统20、及低温级制冷系统30。所述高温级制冷系统20内还增设有一路独立的制冷循环、一组高温级冷旁路、及一组高温级热旁路，所述低温级制冷系统30内还增设有一组低温级冷旁路、及一组低温级热旁路。其中，所述高温级制冷系统20内包括有依次连接的高温级压缩机21、压力控制器22、油分离器23、风冷凝器24、储油器25、干燥过滤器26、电磁阀27、及膨胀阀28，该高温级压缩机21 —端与冷凝蒸发器10相连接，该膨胀阀28 —端与冷凝蒸发器10相连接。特别的，本实用新型所述一路独立的制冷循环内包括依次连接的高温级电磁阀201、高温级毛细管202、高温级手阀203、高温级蒸发器204、及一止逆阀205，该高温级电磁阀201 —端连接于干燥过滤器26与电磁阀27之间，止逆阀205 —端连接于冷凝蒸发器10与高温级压缩机21之间。进一步的，作为本实用新型的一种具体实施例，所述高温级冷旁路内包括相连接的冷旁路电磁阀211与第一毛细管212。高温级热旁路内包括有依次连接的热旁路电磁阀221、第二毛细管222、及第一手阀223。其中，该冷旁路电磁阀211 —端连接于干燥过滤器26与高温级电磁阀201之间，第一毛细管212 —端连接于第二毛细管222与第一手阀223之间。该热旁路电磁阀221 —端连接于油分离器23与风冷凝器24之间，第一手阀223 —端连接于止逆阀205与高温级压缩机21之间。在本实用新型中，所述低温级制冷系统内包括有依次连接的预冷器31、油分离器
32、压力控制器33、低温级压缩机34、低温级蒸发器35、低温级手阀36、低温级毛细管37、低温级电磁阀38、及干燥过滤器39。该预冷器31 —端与冷凝蒸发器10相连接，该干燥过滤器39 —端与冷凝蒸发器10相连接。此外，所述低温级制冷系统内还包括有依次连接的卸压阀41、膨胀容积42、及第三毛细管43，该卸压阀41 一端连接于预冷器31与冷凝蒸发器10之间，该第三毛细管43 —端连接于低温级蒸发器35与低温级压缩机34之间。更进一步的，作为本实用新型的一种具体实施例，所述低温级冷旁路内包括有相连接的第一电磁阀311与第四毛细管312。低温级热旁路内包括有依次连接的第二电磁阀321、第五毛细管322、及第二手阀323。其中，该第一电磁阀311 —端连接于干燥过滤器39与低温级电磁阀38之间，第四毛细管312 —端连接于第五毛细管322与第二手阀323之间。该第二电磁阀321 —端连接于油分离器32与预冷器31之间，第二手阀323 —端连接于低温级蒸发器35与第三毛细管43之间。本实用新型的节能混合复叠制冷系统工作原理为1、-20°C及-20°C以上降温过程单级制冷制取的极限温度可以达到-40°C。由于单级制冷到-40°C需要的条件相对复杂，因此，这里只需要选择单级制冷制取容易达到的-20°C，通过压力控制器自动执行，只需要启动高温级压缩机21，通过高温级蒸发器204完成制冷循环，而另一个低温级压缩机34则不需要启动；2、-20°C及-20°C以上恒温过程单级制冷，一台压缩机运行，通过控制调节冷、热旁路电磁阀与主路电磁阀切换开启时间长短，控制进入冷凝蒸发器10的制冷量，从而达到不需要消耗加热功率来恒定温度的目的；3、-200C --80°C之间降温过程转换为复叠制冷，前级主路电磁阀进行转换，对冷凝蒸发器10进行制冷，冷凝低温级制冷系统30，然后启动低温级压缩机34，对工作室制冷；4、-200C --80°C之间恒温过程采用复叠制冷，通过控制调节低温级冷、热旁路内的电磁阀与主路电磁阀切换开启时间长短，控制进入冷凝蒸发器10的制冷量，从而达到不需要消耗加热功率来恒定温度的目的。通过上述方式执行，对比常规复叠制冷系统，可以看出在-20°C及-20°C以上时，本实用新型的节能混合复叠制冷系统节约了一台压缩机和恒温加热平衡所消耗的能量；在-20°C --80°C之间节约了恒温加热平衡所消耗的能量。其能量消耗可由以下公式计算
Q= (n*Pl+P2)*t,式中Q-总消耗能量(kw/h),n-压缩机运行台数，Pl-单台压缩
机功率(kw)，P2—加热消耗功率(kw)，t—运行时间(h)。例如一台高低温试验箱采用常规的复叠制冷系统，选择两台2H P(功率约为I. 5kw)压缩机，恒定时加热功率平均约为O. 7kw，恒定时间48小时，计算其能量消耗为(2*1. 5+1) *48 = 177. 6kw/h，S卩177. 6度电。[0023]如果采用本实用新型的节能混合复叠制冷系统，其能量消耗为-20°C及 _20°C 以上1*1· 5*48 = 72kw/h,即 72 度电；-20°C —80V为:2*1· 5*48 = 144kw/h,即 144 度电。通过与现有技术中的常规复叠制冷系统相比较，在压缩机功率相同，运行时间相同的条件下，新型节能混合复叠制冷系统的节能效果非常显著当温度在-20度以上时，节能比例为:(177. 6-72)/177. 6*100%= 59.4% ；当温度在-20度以下时，节能比例为:(177. 6-144)/177. 6*100%= 18.9%。综上所述，本实用新型的节能混合复叠制冷系统，尤其适用于高低温湿热试验箱、及步入式高低温湿热试验箱的制冷设计，其可以根据不同工况，自动选择压缩机的开启，自动进行转换控制，能以最小的能量消耗来达到环境试验的要求，最大程度的降低试验箱的功率消耗，从而在长期的运行中充分体现节能降耗的目的。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种节能混合复叠制冷系统，包括冷凝蒸发器、分别与冷凝蒸发器组成独立循环的高温级制冷系统、及低温级制冷系统，其特征在于，所述高温级制冷系统内还增设有一路独立的制冷循环、一组高温级冷旁路、及一组高温级热旁路，所述低温级制冷系统内还增设有一组低温级冷旁路、及一组低温级热旁路。
2.如权利要求I所述的节能混合复叠制冷系统，其特征在于，所述高温级制冷系统内包括有依次连接的高温级压缩机、压力控制器、油分离器、风冷凝器、储油器、干燥过滤器、电磁阀、及膨胀阀，该高温级压缩机一端与冷凝蒸发器相连接，该膨胀阀一端与冷凝蒸发器相连接。
3.如权利要求2所述的节能混合复叠制冷系统，其特征在于，所述一路独立的制冷循环内包括依次连接的高温级电磁阀、高温级毛细管、高温级手阀、高温级蒸发器、及一止逆阀，该高温级电磁阀一端连接于干燥过滤器与电磁阀之间，止逆阀一端连接于冷凝蒸发器与高温级压缩机之间。
4.如权利要求3所述的节能混合复叠制冷系统，其特征在于，所述高温级冷旁路内包括相连接的冷旁路电磁阀与第一毛细管，高温级热旁路内包括有依次连接的热旁路电磁阀、第二毛细管、及第一手阀；该冷旁路电磁阀一端连接于干燥过滤器与高温级电磁阀之间，第一毛细管一端连接于第二毛细管与第一手阀之间；该热旁路电磁阀一端连接于油分离器与风冷凝器之间，第一手阀一端连接于止逆阀与高温级压缩机之间。
5.如权利要求I所述的节能混合复叠制冷系统，其特征在于，所述低温级制冷系统内包括有依次连接的预冷器、油分离器、压力控制器、低温级压缩机、低温级蒸发器、低温级手阀、低温级毛细管、低温级电磁阀、及干燥过滤器，该预冷器一端与冷凝蒸发器相连接，该干燥过滤器一端与冷凝蒸发器相连接。
6.如权利要求5所述的节能混合复叠制冷系统，其特征在于，所述低温级制冷系统内还包括有依次连接的卸压阀、膨胀容积、及第三毛细管，该卸压阀一端连接于预冷器与冷凝蒸发器之间，该第三毛细管一端连接于低温级蒸发器与低温级压缩机之间。
7.如权利要求6所述的节能混合复叠制冷系统，其特征在于，所述低温级冷旁路内包括有相连接的第一电磁阀与第四毛细管，低温级热旁路内包括有依次连接的第二电磁阀、第五毛细管、及第二手阀；该第一电磁阀一端连接于干燥过滤器与低温级电磁阀之间，第四毛细管一端连接于第五毛细管与第二手阀之间；该第二电磁阀一端连接于油分离器与预冷器之间，第二手阀一端连接于低温级蒸发器与第三毛细管之间。
专利摘要本实用新型公开了一种节能混合复叠制冷系统，包括冷凝蒸发器、分别与冷凝蒸发器组成独立循环的高温级制冷系统、及低温级制冷系统，所述高温级制冷系统内还增设有一路独立的制冷循环、一组高温级冷旁路、及一组高温级热旁路，所述低温级制冷系统内还增设有一组低温级冷旁路、及一组低温级热旁路。本实用新型的节能混合复叠制冷系统，可以以最小的能量消耗达到环境试验的要求，最大程度的降低试验箱的功率消耗，实现节能降耗的目的。
文档编号F25B7/00GK202420018SQ201220016180
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者徐勇 申请人:重庆市威尔试验仪器有限公司