集热回收多功能制冷系统及一体式制冷机组的制作方法

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种集热回收多功能制冷系统及一体式制冷机组。

背景技术：

现有的制冷机组主要由制冷压缩机、冷凝器、过滤器、储液器、膨胀阀及蒸发器组成，它的工作原理是采用压缩机压缩制冷剂，压缩后的制冷剂循环至冷凝器中散热，再到储液器，液体状态的制冷剂再到每间冷库的膨胀阀，进行节流制冷，通过蒸发器将冷量向外散发，制冷剂从液体转变成气体，再重回制冷压缩机，由于制冷压缩机的运行推动，制冷剂由气体-液体-气体的循环变换，达到对外制冷的效果。

在应用上，因为制冷机组在春夏秋冬季节都运行制冷，而在北方冬天室外温度较低的时候，制冷机组需要进行除霜，才能保证机组正常运行，而此时因机器的蒸发温度较低，很难实现冬天除霜。目前，制冷机组大多数采用电热除霜。电加热除霜的主要问题是向制冷空间散热过多，库温波动大，平衡除霜热量也造成了大量的冷量消耗，并且电加热方式本身能量利用率较低，能耗大，加上，制冷机组运行时所产生的热量直接排放到大气中，导致能源得不到充分利用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种集热回收多功能制冷系统，解决上述传统的问题，其具有较好的除霜效果，可合理回收利用能源，大大地提高了机组的能效比。

本发明还提供一种利用上述制冷系统的一体式制冷机组。

本发明采用如下技术方案实现：

一种集热回收多功能制冷系统，包括沿制冷剂流向依次设置的制冷压缩机、热回收器、四通阀、冷凝器、储液器、经济器、主膨胀阀、副膨胀阀及蒸发器，所述四通阀包括一个输入口端及三个换向口端，所述输入口端与所述热回收器的输出端连接，所述三个换向口端分别与所述冷凝器、蒸发器、制冷压缩机连接，所述经济器上设置有并联连接的第一流路及第二流路，所述第一流路的两端分别与所述储液器、主膨胀阀相连，第二流路的两端分别与所述主膨胀阀、制冷压缩机的补气管路相连，所述副膨胀阀设置在所述第二流路靠近所述主膨胀阀的一端上。

优选地，所述三个换向口端分别为a端、b端及c端，喷气增焓时，制冷剂从所述制冷压缩机流出，经所述热回收器、四通阀，由所述四通阀的a端流入所述冷凝器的进口，从所述冷凝器的出口流出，再流经所述储液器、经济器，制冷剂从所述经济器的出口流出后分为两路，一路经所述主膨胀阀节流，然后流入所述蒸发器，再流入所述四通阀的c端，从所述四通阀的b端流出，最后回到所述制冷压缩机的吸气口；另一路经所述副膨胀阀节流，然后再次流入所述经济器，最后流入所述制冷压缩机的补气管。

优选地，所述三个换向口端分别为a端、b端及c端，热氟融霜时，制冷剂从所述制冷压缩机流出，经所述热回收器、四通阀，由所述四通阀的c端流入所述蒸发器的出口，从所述蒸发器的进口流出，经所述主膨胀阀节流，然后分两路流入所述经济器，一路经所述经济器后流入所述储液器内，再经所述冷凝器、四通阀，由所述四通阀的a端流入，再从所述四通阀的b端流出，最后回到所述制冷压缩机的吸气口；另一路，经所述副膨胀阀节流，然后流入所述经济器，最后流入所述制冷压缩机的补气管。

优选地，所述制冷压缩机为活塞压缩机、转子压缩机、涡旋压缩机中的一种；所述主膨胀阀、副膨胀阀均为电子膨胀阀。

优选地，所述热回收器上连接有换热介质输入管、换热介质输出管、输送泵及保温箱，所述热回收器、换热介质输入管、换热介质输出管、输送泵、保温箱形成一个换热循环。

优选地，所述换热循环的换热介质为水。

优选地，所述制冷压缩机电连接有变频器。

优选地，所述集热回收多功能制冷系统还包括设置在所述经济器与所述主膨胀阀之间的过滤器。

本发明还提供一种一体式制冷机组，包括上述的集热回收多功能制冷系统，所述集热回收多功能制冷系统中的制冷压缩机、热回收器、四通阀、冷凝器、储液器、经济器、主膨胀阀、副膨胀阀均安装在所述蒸发器的顶部，所述冷凝器位于所述蒸发器顶部的一侧且所述冷凝器的散热风口朝外设置。

优选地，所述蒸发器的顶部设置有隔热板。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过设置有制冷压缩机、热回收器、四通阀、冷凝器、储液器、经济器、主膨胀阀、副膨胀阀及蒸发器，使其集热回收、变频、热氟融霜、喷气增焓等多种功能于一体，能充分地提高机组的能效比。

本发明的制冷剂在经济器后，分两部分，一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低另一部分的温度，令其过冷，这被稳定下来的过冷液体再经过主膨胀阀节流降温后，直接进蒸发器制冷。而未冷却的气态制冷剂通过经济器与制冷压缩机的连通管道，重新进入压缩机继续压缩，进入循环。通过以上的膨胀制冷的方式来稳定液态制冷介质，以提高系统容量和效率，可大大地提高了机组的能效比。

本发明通过控制四通阀的流路换向，使高温的制冷剂先流向于蒸发器，蒸发器的温度升高，使蒸发器表面的霜化，可实现低温除霜，以保证机组正常运行。

本发明通过在制冷压缩机设置有热回收器，热回收器将高温的制冷剂的热量部分通过热回收器进行回收存储，再利用，可有效地实现资源的最大化利用。

本发明通过合理的布局，结构紧凑，将制冷系统的设备集于一体，形成一体式结构，可有效地提高安装效率。

附图说明

图1为本发明的集热回收多功能制冷系统的工艺流程示意图；

图2为本发明的集热回收多功能制冷系统的热氟融霜的工艺流程示意图；

图3为本发明的一体式制冷机组的结构示意图；

图4为图3所示的一体式制冷机组的侧方位视图。

图中：10、制冷压缩机；20、热回收器；21、换热介质输入管；22、换热介质输出管；23、输送泵；30、四通阀；40、冷凝器；50、储液器；60、经济器；61、第一流路；62、第二流路；70、主膨胀阀；80、副膨胀阀；90、蒸发器；91、隔热板；100、过滤器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

请参阅图1和图2，为本发明的集热回收多功能制冷系统的工艺流程图，其集热回收、变频、热氟融霜、喷气增焓等多种功能于一体，能充分地提高机组的能效比。

具体的，该集热回收多功能制冷系统包括沿制冷剂流向依次设置的制冷压缩机10、热回收器20、四通阀30、冷凝器40、储液器50、经济器60、主膨胀阀70、副膨胀阀80及蒸发器90，四通阀30包括一个输入口端及三个换向口端，输入口端与热回收器20的输出端连接，三个换向口端分别与冷凝器40、蒸发器90、制冷压缩机10连接，经济器60上设置有并联连接的第一流路61及第二流路62，第一流路61的两端分别与储液器50、主膨胀阀70相连，第二流路62的两端分别与主膨胀阀70、制冷压缩机10的补气管路相连，副膨胀阀80设置在第二流路62靠近主膨胀阀70的一端上。

三个换向口端分别为a端、b端及c端。

如图1所示，喷气增焓时，制冷剂从制冷压缩机10流出，经热回收器20、四通阀30，由四通阀30的a端流入冷凝器40的进口，从冷凝器40的出口流出，再流经储液器50、经济器60，制冷剂从经济器60的出口流出后分为两路，一路经主膨胀阀70节流，然后流入蒸发器90，再流入四通阀30的c端，从四通阀30的b端流出，最后回到制冷压缩机10的吸气口；另一路经副膨胀阀80节流，然后再次流入经济器60，最后流入制冷压缩机10的补气管。

上述的喷气增焓制冷系统，制冷剂在经济器60后，分两部分流向，一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低另一部分的温度，令其过冷，这被稳定下来的过冷液体再经过主膨胀阀70节流降温后，直接进蒸发器90制冷。而未冷却的气态制冷剂通过经济器60与制冷压缩机10的连通管道，重新进入压缩机继续压缩，进入循环。通过以上的膨胀制冷的方式来稳定液态制冷介质，以提高系统容量和效率，可大大地提高了机组的能效比。

如图2所示，热氟融霜时，制冷剂从制冷压缩机10流出，经热回收器20、四通阀30，由四通阀30的c端流入蒸发器90的出口，从蒸发器90的进口流出，经主膨胀阀70节流，然后分两路流入经济器60，一路经经济器60后流入储液器50内，再经冷凝器40、四通阀30，由四通阀30的a端流入，再从四通阀30的b端流出，最后回到制冷压缩机10的吸气口；另一路，经副膨胀阀80节流，然后流入经济器60，最后流入制冷压缩机10的补气管。

上述的热氟融霜制冷系统，当判断冷库或者蒸发器90结霜足够多的时候，通过控制四通阀30的流路换向，使高温的制冷剂先流向于蒸发器90，蒸发器90的温度升高，使蒸发器90表面的霜融化，即将蒸发器90转变成冷凝器40，可实现低温除霜，以保证机组正常运行。

当室外温度很低时，与环境温度的交换能力下降，制冷压缩机10正常回气口的回气量减少，制冷压缩机10功率降低，不能发挥最好效果，但通过经济器60的另一路回气，补充制冷气体，从而增加制冷压缩机10排气量，使循环制冷剂量增加，以增加制热量。

在其中一实施例中，蒸发器90上安装有进口温度检测器和出口温度检测器(图未示)，通过进口温度检测器、出口温度检测器之间的温差，判断蒸发器90结霜的严重性。蒸发器90的结霜判断方法：设定一个库温实测值，当库温实测值的绝对值与蒸发器90的出口温度绝对值的差值≤5-10℃时，该蒸发器90不结霜；当库温控制阀值的绝对值与蒸发器90的出口温度绝对值的差值大于11-20℃，且蒸发器90的出口温度绝对值与进口温度绝对值的差值在5-10℃范围时，该蒸发器90存在部分结霜；当库温实测值的绝对值与蒸发器90的出口温度绝对值的差值大于21-30℃，且蒸发器90的出口温度绝对值与进口温度绝对值的差值在10-20℃范围时，该蒸发器90结霜严重。当蒸发器90结霜严重时，启动热氟融霜制冷系统，进行除霜工作。

可选的，制冷压缩机10为但不限于活塞压缩机、转子压缩机、涡旋压缩机中的一种；主膨胀阀70、副膨胀阀80为但不限于电子膨胀阀；制冷剂为但不限于r404a；制冷压缩机10电连接有变频器，通过变频器控制制冷压缩机10的输出功率，制冷压缩机10变频的控制方法为：设定一个运行温度目标值，当冷库温度实测值＞运行温度目标值+3℃时，通过变频器调高制冷压缩机10的输出功率，使制冷压缩机10高频输出；当冷库温度实测值≤运行温度目标值时，通过变频器调低制冷压缩机10的输出功率，使制冷压缩机10低频输出，从而使整个系统的运转能耗大大地降低。

在其中一实施例中，热回收器20为但不限于板式换热器、热管换热器、翘板式换热器中的一种；冷凝器40为但不限于空气强制流动的空冷冷凝器，其由一组或几组带有肋片的蛇管和风机组成，高温的制冷剂从上部内集管进入蛇管，通过风机用以强化空气侧换热，补偿空气表面传热系数过低的缺陷，换热后，低温的制冷剂从上部外集管流出。其中，为提高换热面积的利用率，冷凝器40的沿空气流动方向的管排数为4-6排。蒸发器90为但不限于卧式蒸发器90，其由排管和冷风机组成，排管为但不限于冷却排管、蛇管式排管、u形排管中的一种。所述热回收器20上连接有换热介质输入管21、换热介质输出管22、输送泵23及保温箱(图未示)，所述热回收器20、换热介质输入管21、换热介质输出管22、输送泵23、保温箱形成一个换热循环。通过保温箱将热量进行储存及利用。其中，换热循环的换热介质为水。其中，保温箱可后续单独安装，或者换热介质输入管21直接连接在自来水管上，换热介质输出管22与水龙头上，直接使用。

在另一实施例中，所述集热回收多功能制冷系统还包括设置在所述经济器60与所述主膨胀阀70之间的过滤器100，对液态的制冷剂内的杂质进行过滤，避免堵塞蒸发器90。在本实施例中，过滤器100位于副膨胀阀80的输入口前。

请再次参阅图2和图3，为本发明的一种一体式制冷机组的结构示意图，该一体式制冷机组包括上述的集热回收多功能制冷系统，所述集热回收多功能制冷系统包括沿制冷剂流向依次设置的制冷压缩机10、热回收器20、四通阀30、冷凝器40、储液器50、经济器60、主膨胀阀70、副膨胀阀80及蒸发器90，所述制冷压缩机10、热回收器20、四通阀30、冷凝器40、储液器50、经济器60、主膨胀阀70、副膨胀阀80均安装在所述蒸发器90的顶部，所述冷凝器40位于所述蒸发器90顶部的一侧且所述冷凝器40的散热风口朝外设置。

所述蒸发器90的顶部设置有隔热板91。通过隔热板91将蒸发器90与其他设备隔开，避免其他设备所散发的热量与蒸发器90进行换热，影响制冷效率。

该隔热板91包括如下重量份的组分：聚苯乙烯泡沫颗粒25～40份、线性低密度聚乙烯10～15份、氢氧化铝5～8份、陶瓷纤维5～8份、氧化石墨烯5～8份、马来酸酐接枝poe1～3份、硅烷偶联剂1～3份。该隔热板91中添加了氧化石墨烯，能够更加有效地阻隔热传递，在高温下，氧化石墨烯形成的炭层密集且连续，会阻挡表面，阻止氧气进入材料的深处，形成的碳层对聚苯乙烯泡沫颗粒的包裹性好，使材料具有很好的防火性能；此外，氧化石墨烯也具有非常高的表面积，可以吸附易燃有机挥发物以及有毒气体，并阻止其在燃烧过程中的释放和扩散。还添加了陶瓷纤维，陶瓷纤维不仅具有阻燃作用，其的主要成分为氧化铝和氧化锆，还具有重量轻、耐高温等特点。

上述的一体式制冷机组通过合理的布局，结构紧凑，将制冷系统的设备集于一体，形成一体式结构，可有效地提高安装效率。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。