一种滑冰场游泳池冷热联供系统的制作方法

1.本实用新型属于制冷技术领域，具体涉及一种滑冰场游泳池冷热联供系统。

背景技术：

2.双碳战略倡导绿、环保、低碳的生活方式。加快降低碳排放步伐有利于引导绿技术创新，提高产业和经济的全球竞争力。双碳政策体现在各行各业，随着产业结构和能源结构调整，在后冬奥时代节能减排将成为体育行业革新的重中之重。
3.冰上运动场馆绿环保体现在各个环节，主体建筑、制冰系统、空调暖通、除湿等等，都要协调一致均以节能环保为原则，才是真正的绿环保场馆。冰上运动场馆制冰系统节能环保将是重中之重，也是最大耗能的体育场馆。
4.制冰机组产生冷能的同时会释放大量热能，而这些热能并没有进行充分利用。目前滑冰场制冰机组面临着两大问题：
5.1、冬季热量需求大时，冰场制冰机组受到低温冷凝环境影响却在小负荷运行，无法保证全年稳定热源。
6.2、国内冰场通常使用的hfc制冷剂/乙二醇载冷系统，系统冷凝温度低，并且回收的热水量很小只能用于冰场浇冰车热水、防冻涨管道及扫冰车库融冰池。

技术实现要素：

7.为了解决上述全部或部分问题，本实用新型的目的在于提供一种滑冰场游泳池冷热联供系统，在产生冷能的同时提高了热量回收效率，可以形成稳定的热源，达到节能环保的目的。
8.本实用新型提供了一种滑冰场游泳池冷热联供系统，包括冷热联供制冰机组、滑冰场、游泳池，所述冷热联供制冰机组与所述滑冰场之间连接制冷剂循环管道，与所述游泳池之间连接水循环管道，所述冷热联供制冰机组通过制冷剂向所述滑冰场输送冷能，所述冷热联供制冰机组包括热回收换热器，所述热回收换热器连接所述水循环管道，所述制冷剂在循环过程中通过所述热回收换热器向外放热，所述水循环管道内被加热的水向所述游泳池输送热能。
9.可选地，所述冷热联供制冰机组还包括压缩机、油分离器、气体冷却器、膨胀罐、气液分离器，制冷剂依次在所述压缩机、所述油分离器、所述气体冷却器、所述膨胀罐、所述滑冰场、所述气液分离器之间流通循环。
10.可选地，所述冷热联供制冰机组包括主压缩机组、副压缩机组，所述主压缩机组、所述副压缩机组均包括若干压缩机和气液分离器，制冷剂在所述膨胀罐内形成的气体输入所述副压缩机组内压缩，然后与所述主压缩机组压缩后的制冷剂一起输入所述油分离器。
11.可选地，所述油分离器与所述主压缩机组、所述副压缩机组分别连接油回流管道，所述油分离器分离出的油返回所述主压缩机组、所述副压缩机组内的压缩机中。
12.可选地，所述膨胀罐与所述滑冰场之间连接制冷剂输送管道，所述滑冰场与所述
主压缩机组之间连接制冷剂返回管道。
13.可选地，所述制冷剂输送管道上依次设置有膨胀阀、低压循环桶，所述制冷剂返回管道经过所述低压循环桶，所述膨胀罐内的液体经所述膨胀阀节流后成为低温低压的气液两相流体，输入所述低压循环桶内，液体被泵入所述滑冰场内吸热气化，气体与未气化的液体返回所述低压循环桶内，液体继续循环，气体输入所述主压缩机组，经压缩后输入所述油分离器。
14.可选地，所述热回收换热器与所述游泳池之间设置有蓄热水箱和过滤设备，所述水循环管道同时连接所述蓄热水箱、所述过滤设备，所述过滤设备还连接自来水管道，自来水经过所述过滤设备的过滤后输入所述水循环管道，在所述热回收换热器内被加热后返回所述过滤设备，再次经过所述过滤设备的过滤后输入所述游泳池，在自来水的输送过程中所述蓄热水箱同时储存热水。
15.可选地，所述蓄热水箱是一个整体水箱，内部设置一个存储空间；
16.或者所述蓄热水箱包括若干子水箱，每个所述子水箱的温度不同，可单独向外提供不同温度的热水。
17.可选地，所述水循环管道包括低温管道、高温管道，所述蓄热水箱的出口与所述低温管道连通，所述蓄热水箱的入口与所述高温管道连通，所述蓄热水箱内储存的水可在所述水循环管道内被循环加热。
18.可选地，所述冷热联供制冰机组为二氧化碳冷热联供制冰机组。
19.可选地，所述热回收换热器为高承压板式换热器。
20.由上述技术方案可知，本实用新型提供的滑冰场游泳池冷热联供系统，具有以下优点：
21.本实用新型采用直冷式节能环保制冰技术，优异冰质，年耗电量低，采用冷热联供技术，将制冰余热再利用，在不添加任何额外耗能设备的情况下可满足国际标准泳池全年26-28℃恒温热水需求。
22.本实用新型具有生态环保、安全可靠、节省空间、易于使用、经济高效、可扩展的特点。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例中滑冰场游泳池冷热联供系统的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例中冷热联供制冰机组的结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例中蓄热水箱的结构示意图。
26.附图标记说明：1、冷热联供制冰机组；10、副压缩机组；11、主压缩机组；101、压缩机；102、气液分离器；103、膨胀罐；104、热回收换热器；105、油分离器；106、膨胀阀；2、滑冰场；3、游泳池；4、自来水管道；5、蓄热水箱；501、子水箱；6、过滤设备；7、气体冷却器；8、低压循环桶。
具体实施方式
27.为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种滑冰场游泳池冷热联供系统做进一步详细的描述。
28.如图1、图2所示为本实用新型实施例，该实施例中公开了一种滑冰场游泳池冷热联供系统，包括冷热联供制冰机组1、滑冰场2、游泳池3，冷热联供制冰机组1与滑冰场2之间连接制冷剂循环管道，与游泳池3之间连接水循环管道，冷热联供制冰机组1通过制冷剂向滑冰场2输送冷能，冷热联供制冰机组1包括热回收换热器104，热回收换热器104连接水循环管道，制冷剂在循环过程中通过热回收换热器104向外放热，水循环管道内被加热的水向游泳池3输送热能。
29.滑冰场游泳池冷热联供系统产生的冷能可以满足奥林匹克标准冰场-2℃至9℃冰温需求，产生冷能的同时针对废热进行全热回收，可以满足国际标准泳池26℃至28℃恒温热水。
30.如图2所示，冷热联供制冰机组1还包括压缩机101、油分离器105、气体冷却器7、膨胀罐103、气液分离器102，制冷剂依次在压缩机101、油分离器105、气体冷却器7、膨胀罐103、滑冰场2、气液分离器102之间流通循环。
31.压缩机101用于将低温低压气体状态的制冷剂进行压缩，形成高温高压气体状态的制冷剂。
32.因为压缩机101中需要使用润滑油，润滑油会混合在制冷剂中，油分离器105可以将制冷剂中的润滑油分离。
33.气体冷却器7中设置有风机，利用风冷的作用将高温高压气体状态的制冷剂降温，形成中温高压气体状态的制冷剂。
34.气液分离器102可以将制冷剂气体中含有的液体进行分离，分离后的制冷剂气体输入压缩机101中。
35.如图2所示，冷热联供制冰机组1包括主压缩机组11、副压缩机组10，主压缩机组11、副压缩机组10均包括若干压缩机101和气液分离器102，制冷剂在膨胀罐103内形成的气体输入副压缩机组10内压缩，然后与主压缩机组11压缩后的制冷剂一起输入油分离器105。
36.油分离器105与主压缩机组11、副压缩机组10分别连接油回流管道，油分离器105分离出的油返回主压缩机组11、副压缩机组10内的压缩机101中。
37.膨胀罐103与滑冰场2之间连接制冷剂输送管道，滑冰场2与主压缩机组11之间连接制冷剂返回管道。
38.制冷剂输送管道上依次设置有膨胀阀106、低压循环桶8，制冷剂返回管道经过低压循环桶8，膨胀罐103内的液体经膨胀阀106节流后成为低温低压的气液两相流体，输入低压循环桶8内，液体被泵入滑冰场2内吸热气化，气体与未气化的液体返回低压循环桶8内，液体继续循环，气体输入主压缩机组11，经压缩后输入油分离器105。
39.热回收换热器104与游泳池3之间设置有蓄热水箱5和过滤设备6，水循环管道同时连接蓄热水箱5、过滤设备6，过滤设备6还连接自来水管道4，自来水经过过滤设备6的过滤后输入水循环管道4，在热回收换热器104内被加热后返回过滤设备6，再次经过过滤设备6的过滤后输入游泳池3，在自来水的输送过程中蓄热水箱5同时储存热水。
40.水循环管道包括低温管道、高温管道，蓄热水箱5的出口与低温管道连通，蓄热水箱5的入口与高温管道连通，蓄热水箱5内储存的水可在水循环管道内被循环加热。
41.蓄热水箱5可以是一个整体水箱，内部设置一个存储空间，也可以如图3所示，蓄热水箱5包括若干子水箱501，每个子水箱501的温度不同，可以单独向外提供不同温度的热
水，满足不同需求。例如，蓄热水箱5可以对外提供热水，满足用于浇冰热水及融冰池热水的需求。
42.冷热联供制冰机组1为二氧化碳冷热联供制冰机组1。使用天然工质二氧化碳作为制冷剂，具有生态环保的特点。充分利用二氧化碳工质压强高、密度高、粘滞系数低，流动损失小的特性，可在冷凝端进行全热回收。由于二氧化碳出的传热性和流动性能以及极佳的热力性质，单台机组产热量最高可达800kw，完全满足国际标准泳池28℃常年恒温热水。
43.热回收换热器104为高承压板式换热器。
44.本实施例中的滑冰场游泳池冷热联供系统还具有以下优点：
45.基于自然工质co2优秀的传热特性，在气体冷却器侧，co2和冷却介质的换热温差也比hfc制冷剂小。
46.运行压力高，在冷凝温度很低的情况下仍然可以提供足够的膨胀阀供液压差；
47.液体黏度非常低，长管路供液泵功率小；
48.低压侧压力降对于吸气压力影响较小。
49.滑冰场游泳池冷热联供系统的工作原理如下，分为两种工作状态：
50.第一：当冷热联供制冰机组1处于跨临界运行状态时，主压缩机组11排出的高温高压制冷剂气体进入气体冷却器7中，被冷却为中温高压的制冷剂气体，经节流后，成为气液两相进入膨胀罐103内，气体被副压缩机组10吸入，经压缩后成为高温高压制冷剂气体，与主压缩机组11的排气混合后进行循环，膨胀罐103内的液体经膨胀阀106节流后成为低温低压的气液两相流体，进入低压循环桶8内，液体被泵入冰场内吸热气化，随未气化的制冷剂液体回到低压循环桶8内，液体继续循环，气体则被主压缩机组11吸入，经压缩后排出完成循环。
51.第二：当冷热联供制冰机组1处于亚临界运行状态时，主压缩机组11排出的高温高压制冷剂气体进入气体冷却器7中，被冷凝为中温中压的制冷剂液体，经节流后成为气液两相进入膨胀罐103内，气体被副压缩机组10吸入，经压缩后成为高温高压制冷剂气体，与主压缩机组11的排气混合后进行循环，膨胀罐103内的液体经膨胀阀106节流后成为低温低压的气液两相流体，进入低压循环桶8内，液体被泵入冰场内吸热气化，随未气化的制冷剂液体回到低压循环桶8内，液体继续循环，气体则被主压缩机组11吸入，经压缩后排出完成循环。
52.本实施例中的系统，采用直冷式制冰技术替代传统间冷式制冰技术，在同一标准工况下365天制冰，每年节约耗电量300～350万度(kw
·
h)，相当于减少碳排放2500-2990吨。
53.本实施例中的系统，在不添加任何额外制热设备的情况下，制冰机组代替游泳池锅炉设备，依然全年保证泳池比赛水温，每年节约耗电量150～200万度(kw
·
h)，相当于减少碳排放1250-1660吨。
54.滑冰场游泳池冷热联供系统还包括自控系统，自控系统概述：
55.自控系统组成：由plc，上位机软件，工控机，服务器，交换机等组成。采用集散式控制系统。各个制冷机组为子系统，各子系统中的控制部分是分散的，工艺流程相对独立的，所有的工艺流程通过设在控制室的管理系统集中控制。主机和分机之间采用profinet通讯方式。
56.自控网络结构：
57.通过控制室的工控机、显示器、上位机软件，实现所有制冷及相关设备的运行状态显示和运转控制。主机和从机设备之间采用profinet通讯，现场设备可通过电脑ie浏览器访问控制系统数据，随时掌握所有设备的运行情况及警报。
58.制冷机组自控组成：二氧化碳机组的控制箱(包含在制冷机组内)，主机控制器。压力、温度检测元件，控制电磁阀，电子膨胀阀，压缩机，冷凝风机，冰面温度采集等。
59.制冷机组控制原理：集中控制系统具有节能模式，可根据实际负载的变化，自动调整参数(吸气压力、冷凝压力)，保证温度恒定，降低能耗，且可自动调节压缩机开启数量。可根据实际工艺流程，进行节能控制调整，达到最佳节能运行状态。控制系统可实现手动/自动转换功能，自动控制模式失效时，可切换至手动模式，应急运行，提高整个系统的可靠性。制冷机组自身实现全自动控制功能和自身参数设置及测量，机组本身数据及报警通过主控制器传送至控制室电脑，控制室电脑可进行控制功能。制冷机组采用多机并联的运行方式，多个机组通过网络连接组合成一个系统，通过主机控制器协调各个单独的机组运转，通过集中控制合理分配负荷。协调运转。同时，单台机组可以独立运行，以便于在维护和检修时维持制冷系统正常运行。
60.每台机组都具有压缩机过载、过电压、欠电压、错相、缺相保护，压缩机的缺油保护，排气温度过高，排气压力过高，回气压力过低保护。这些保护设备有效的保障了机组安全，稳定，高效的运行。
61.每台机组有独立的控制器和操作界面，通过界面显示运行时的设备状态，当前温度，压力等信息。机组产生保护时，显示报警状态，并通过报警处理程序保护机组。
62.机组内部多处安装温度和压力传感器，用来检测机组运行时的各项指标，通过程序控制。使机组在一个最佳的工况中运行。通过程序判断每台机组的工作时间，决定压缩机的运行时机，保证压缩机具有相同的使用频率。判断回气温度和排气温度等参数，适当地调节压缩机的输出功率，达到节能的目的。
63.多个机组集中控制时，由一台主机控制器协调每台机组的运行。保证整个系统运行平稳。
64.低压循环桶的控制：
65.低压循环桶内置控制系统，通过冰面温度控制液泵运行。液泵采用变频控制，通过调节液泵的转速，控制制冷剂流量，确保冰面温度的恒定。
66.液泵的控制中，具有泵前后压差保护，液泵的过载、缺相、过电压、欠电压等保护。这些保护装置相互配合，通过程序控制，使液泵安全高效运行。
67.多个桶泵机组通过网络通讯的方式连接到主机上，同时可以和主机网络中的制冷机组交换数据，这样的联动方式保证了整个制冷系统中的子系统相互协调。
68.气冷器的控制：
69.气冷器由一个独立的控制器控制。并通过网络连接到系统的主机上，可以和系统联动，也可以独立运行。气冷器控制系统中包含了多个压力传感器和温度传感器，用来检测制冷剂冷凝压力和冷凝温度，通过这些参数合理的分配风机运行的数量，为了精确地控制气冷器的运行压力，采用了调速风机。这些风机同时具有过载和过电压、欠电压、缺相等保护功能。气冷器和制冷系统采用联动的方式运行。制冷系统的其他部分的运行结果，会反应
到气冷器的系统中，通过程序控制，调整气冷器运行状态，使其满足长期，稳定的运行需求。
70.热回收控制：
71.热回收系统由一个独立的控制器控制，通过网络连接到主机控制系统中，可以和系统联动控制，也可以收到独立运行。热回收系统主要控制的是每段水温的调节阀，制冷机组运行时产生的高温热气通过板式换热器交换加热产生热水，每段温度的热水通过一个调节阀控制水流量达到恒温的效果。每个蓄热箱通过一个变频水泵控制，在流量调节的同时，使热水循环系统保持恒定的压力。
72.热水泵具有过载，过电压、欠电压、缺相等保护功能。
73.通过主机控制器协调控制各个二氧化碳机组的控制。二氧化碳跨临界机组采用变频控制压缩机能调。保障精确的恒温输出，机组负荷平衡的控制，机组设备故障的自动检测及处理、远程维护等。
74.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
75.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
76.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：

1.一种滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，包括冷热联供制冰机组、滑冰场、游泳池，所述冷热联供制冰机组与所述滑冰场之间连接制冷剂循环管道，与所述游泳池之间连接水循环管道，所述冷热联供制冰机组通过制冷剂向所述滑冰场输送冷能，所述冷热联供制冰机组包括热回收换热器，所述热回收换热器连接所述水循环管道，所述制冷剂在循环过程中通过所述热回收换热器向外放热，所述水循环管道内被加热的水向所述游泳池输送热能。2.根据权利要求1所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述冷热联供制冰机组还包括压缩机、油分离器、气体冷却器、膨胀罐、气液分离器，制冷剂依次在所述压缩机、所述油分离器、所述气体冷却器、所述膨胀罐、所述滑冰场、所述气液分离器之间流通循环。3.根据权利要求2所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述冷热联供制冰机组包括主压缩机组、副压缩机组，所述主压缩机组、所述副压缩机组均包括若干压缩机和气液分离器，制冷剂在所述膨胀罐内形成的气体输入所述副压缩机组内压缩，然后与所述主压缩机组压缩后的制冷剂一起输入所述油分离器。4.根据权利要求3所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述油分离器与所述主压缩机组、所述副压缩机组分别连接油回流管道，所述油分离器分离出的油返回所述主压缩机组、所述副压缩机组内的压缩机中。5.根据权利要求3所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述膨胀罐与所述滑冰场之间连接制冷剂输送管道，所述滑冰场与所述主压缩机组之间连接制冷剂返回管道。6.根据权利要求5所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述制冷剂输送管道上依次设置有膨胀阀、低压循环桶，所述制冷剂返回管道经过所述低压循环桶，所述膨胀罐内的液体经所述膨胀阀节流后成为低温低压的气液两相流体，输入所述低压循环桶内，液体被泵入所述滑冰场内吸热气化，气体与未气化的液体返回所述低压循环桶内，液体继续循环，气体输入所述主压缩机组，经压缩后输入所述油分离器。7.根据权利要求1所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述热回收换热器与所述游泳池之间设置有蓄热水箱和过滤设备，所述水循环管道同时连接所述蓄热水箱、所述过滤设备，所述过滤设备还连接自来水管道，自来水经过所述过滤设备的过滤后输入所述水循环管道，在所述热回收换热器内被加热后返回所述过滤设备，再次经过所述过滤设备的过滤后输入所述游泳池，在自来水的输送过程中所述蓄热水箱同时储存热水。8.根据权利要求7所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述蓄热水箱是一个整体水箱，内部设置一个存储空间；或者所述蓄热水箱包括若干子水箱，每个所述子水箱的温度不同，可单独向外提供不同温度的热水。9.根据权利要求8所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述水循环管道包括低温管道、高温管道，所述蓄热水箱的出口与所述低温管道连通，所述蓄热水箱的入口与所述高温管道连通，所述蓄热水箱内储存的水可在所述水循环管道内被循环加热。10.根据权利要求1-9任一项所述的滑冰场游泳池冷热联供系统，其特征在于，所述冷热联供制冰机组为二氧化碳冷热联供制冰机组；
所述热回收换热器为高承压板式换热器。

技术总结

本实用新型公开一种滑冰场游泳池冷热联供系统，包括冷热联供制冰机组、滑冰场、游泳池，所述冷热联供制冰机组与所述滑冰场之间连接制冷剂循环管道，与所述游泳池之间连接水循环管道，所述冷热联供制冰机组通过制冷剂向所述滑冰场输送冷能，所述冷热联供制冰机组包括热回收换热器，所述热回收换热器连接所述水循环管道，所述制冷剂在循环过程中通过所述热回收换热器向外放热，所述水循环管道内被加热的水向所述游泳池输送热能。根据本实用新型提供的技术方案，在产生冷能的同时提高了热量回收效率，可以形成稳定的热源，达到节能环保的目的。的。的。