一种冬季能源回收制冷系统及其制冷方法技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种能够最大化利用冬季失误温
度降低成本输送冷源的能源回收系统及其制冷方法。
背景技术
工业生产日益壮大，发展的迅速政府对于节能减排大力推动，提倡各
个工业企业节能减排，对于原制冷系统对于电能是一个不小的能耗，若利
用节能设备可大大减少能耗，将减少运行成本和能耗。
利用室外低温空气为室内侧提供冷量已得到业内学者和工程技术人员
的关注，并以不同的形式展开工程技术研究。目前的制冷系统主要依靠冷
水机组对用户所需的介质进行冷却降温，但是冷水机组的压缩机电功率较
大，占整个制冷系统的70％左右，并且在东北地区外界环境温度较低的情
况下需全年运行冷水机组，因此耗电量大，工作寿命有限，增加易损件的
更换频率，无形中增加了维护保养费用。
发明内容
本发明目的是提供一种能够利用冬季室外温度输送冷源的能源回收系
统及其制冷方法，以克服上述缺陷。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种冬季能源回收制冷系统，
包括制冷循环系统以及与其连接的防冻循环系统。
所述制冷循环系统包括冷风机、室内温度控制器和膨胀水箱；冷风机出口
与冷水机组的供出口通过管路连接；该管路上设有第二温度控制器和膨胀水箱，
还设有第三室内温度控制器位于冷水机组供出口外；冷风机的入口与冷水机组
入口连接，在连接的管路上接入设置于蓄水池或用户末端回水口的冷冻泵；冷
风机的入口与冷冻泵之间的管路上设有第一室内温度传感器、水压表、涡轮蝶
阀和第一电动涡轮蝶阀，冷水机组入口与冷冻泵之间的管路设有第二电动涡轮
蝶阀。
所述防冻循环系统包括板式换热器和电磁阀；板式换热器的一次入、出口
分别接入涡轮蝶阀的两端；二次入、出口分别经闸阀与蒸汽入、出口连接；二
次入口外的闸阀与蒸汽入口之间的管路上设有电磁阀。
一种冬季能源回收制冷方法，包括以下步骤：
当室外温度控制器检测室外温度≤-10℃时，启动冷风机和冷冻泵，开启
第一电动涡轮蝶阀、关闭第二电动涡轮蝶阀，使介质在制冷循环系统中循环；
当第二室内温度控制器检测的介质温度≤用户设定的目标值时，冷风机
内的风机停止运行；否则冷风机变频启动；第二室内温度控制器时刻检测管路
内介质温度；介质温度达到目标值的±1℃时，冷风机保持现行变频频率运
行；
第三室内温度控制器实时监测介质温度是否达到设定温度；如果检测温度>
设定温度，则开启第二电动涡轮蝶阀并启动冷水机组以1/2的额定功率运行；
否则，停止冷水机组并关闭电动涡轮蝶阀。
室外温度控制器检测室外温度≤0℃时、每间隔设定时段启动电磁阀并保
持设定时间，外部蒸汽经板式换热器的二次入口，与制冷循环系统中冷冻泵出
口经管路进入板式换热器一次入口内的介质进行热量交换。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明能够在外界环境温度较低的情况下，不通过原来的冷水机组，
而通过室外放热循环系统冷却介质、并与室内吸热循环系统内的介质进行
热量交换，替代原有的冷水机组工作，与原有的冷水机组工作时耗电量比
较，每天能够省电50％～75％。
2.本发明的防冻循环系统采用蒸汽换热，防止室外冷风机内部及室外管路
冻裂，保证冬季使用本系统的安全运行。
3.本发明采用温度控制器检测温度，并通过PLC控制水泵、冷水机组、电
动阀门，实现了风冷能源回收的全自动化系统。
4.本发明在冬季使用期间，冷水机组不用参与系统运行3～4个月，大大
延缓了冷水机组易损件的消耗，延长了整个冷水机组的寿命。
附图说明
图1本发明的结构原理图；
其中，1冷风机，2闸阀，3室外温度控制器，4第一室内温度控制器，5水
压表，6涡轮蝶阀，7板式换热器，8冷冻泵，9Y型过滤器，10第二室内温度
控制器，11膨胀水箱，12第三室内温度控制器，13电磁阀，14第二电动涡轮
蝶阀，15第一电动涡轮蝶阀，16冷水机组。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种适用于北方地区冬季室外冷源回收的
系统装置，冷风机吸收冷源通过原有冷冻泵输送原有介质(水、盐水、氯
化钙、酒精、乙二醇等载冷剂)，替代冷水机组完成一个制冷循环；蒸汽管
道通过一个板式换热器与原有冷冻泵出口通往室外冷风机入口的管路上完
成一个防冻循环。整个系统分为两个区域分别为制冷循环系统和防冻循环
系统。
制冷循环系统包括冷风机、原有的冷冻水泵、电动涡轮蝶阀、温度控制器
和膨胀水箱。冷风机和室外温度控制器置于室外，其他位于室内。冷风机为干
式冷风机，采用穿管翅片冷风机。水压表为远程水压表。
冷风机可以采用一个，也可采用多个；如果采用多个，则将多个冷风机的
入口并联后作为一个总的冷风机的入口，多个冷风机的出口并联后作为一个总
的冷风机的出口，可以根据用户要求的制冷功率选择采用冷风机的数量。
冷风机的出口与原冷水机组的供出口通过管路连接；该管路上设有温度控
制器Tn2和膨胀水箱11、Y型过滤器9，还设有温度控制器Tn接近原冷水机组
供出口处；冷风机的入口与原有的冷冻泵出口、原冷水机组入口连接，并在该
段的连接管路上设有室内温度传感器4、水压表5、涡轮蝶阀和电动涡轮蝶阀15，
原冷水机组入口处设有另一个电动涡轮蝶阀14。
蓄水池或用户末端回水口通过管路连接冷冻泵8的吸水口，冷冻泵8的出
水口通过管路与冷风机1的入口、冷水机组16入口连接。冷冻泵8的出水口与
冷风机1的入口管路上设有电动涡轮蝶阀15、与冷水机组16入口的管路上设有
电动涡轮蝶阀14。
制冷循环系统工作原理：
当检测室外温度Tw≤-10℃时，启动冷风机，启动冷冻泵8，开启电动涡
轮蝶阀15、关闭电动涡轮蝶阀14，原系统介质在制冷循环系统中循环；当Tn2
检测的温度≤用户设定的目标值(如2℃)时，冷风机内的风机停止运行，
当Tn2检测的温度>用户设定的目标值(如2℃)时，冷风机变频启动，Tn2
时刻检测管路内原系统介质温度，当原系统介质温度接近目标值1℃时，冷风
机保持现行变频频率运行，保证原系统介质的恒温循环。水压表5用于显示
介质的压力。膨胀水箱11用于介质管路内介质不足时补充介质，平衡管路内介
质的正常运行，保证管路内时刻充满介质。
Tn实时监测介质温度是否达到设定温度(本实施例为2℃)；如果Tn>设定
温度，则开启电动涡轮蝶阀14并启动冷水机组16以50％的功率运行；Tn≤设定
温度，停止冷水机组16并关闭电动涡轮蝶阀14。因此在东北地区，室外环境较
低的情况下，本系统可以替代原有的冷水机组16完成制冷的能力，从而达到节
能、降低运行成本的目的。
防冻循环系统包括板式换热器7和电磁阀13；板式换热器7的一次入、
出口分别经涡轮蝶阀接入制冷循环供水管路上的涡轮蝶阀的两端；二次入、出
口分别经闸阀与蒸汽入、出口连接；二次入口外的闸阀与蒸汽入口之间的管路
上设有电磁阀13。
防冻循环系统工作原理：
检测室外温度Tw≤0℃时、每间隔1-2个小时启动电磁阀13并保持20-30
分钟，外部高温蒸汽(130℃)经板式换热器7的二次入口，与制冷循环系统中
原冷冻泵8出口经制冷循环供水管路进入板式换热器7一次入口内的介质进行
热量交换，保证介质温度无法达到结晶温度，使介质不结冰、能够正常循环。
风冷能源回收机组，首先项目地点确定在冬季平均气温能达到-10℃以
下(北方地区)。通过室外机与自然冷空气强制换热使得室外机换热水管内
的水得到降温，通过阀门切换把换热后的水输送到用户端中待用。
控制内容：投入使用条件室外温度-10℃。运行前将系统手动阀门全部
开启。
制冷循环系统：原系统中的介质根据使用工况而确定(≥2℃其为水；
＜2℃其为防冻介质，但介质必须满足冰点温度低于室外最低气温)。循环
流向：原冷冻泵-电动涡轮蝶阀15-远传压力表-温度控制器Tn1-室外冷风机
入口-冷风机-室外冷风机出口-膨胀水箱11-温度控制器Tn2-Y型过滤器-冷
冻泵吸口。由冷冻泵泵驱动介质与室外冷风机换热，当室外温度Tw≤-10
度时，开启电动碟阀M1，关闭电动蝶阀M2。当温度控制器Tn2显示的温
度是目标值时，室外冷风机不启动运行风机。反之则启动风机，风机启动
数量25％、50％、75％、100％逐渐变频启动，启动过程中温度控制器Tn2
接近目标值+1℃时，保持此时风机启动量，以保证实现最节能方式。Tn1
目的是检测供液温度。膨胀水箱为系统补液的装置，用于系统丢失或蒸发
低温溶液。
防冻循环系统：板式换热器二侧循环为蒸汽进出口，板式换热器一侧进
出口共同连接到冷冻泵出口的管路沿线上，其板式换热器一侧进出口中间设置
涡轮蝶阀，该阀设置于制冷循环供水管路沿线上，该涡轮蝶阀作用是调节分流
防冻循环系统的介质流量。当系统Tn2温度检测低于0℃时，蒸汽管道上电
磁阀开启20～30分钟后自动关闭。