(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922460380.8
(22)申请日 2019.12.31
(73)专利权人 中建二局第三建筑工程有限公司
地址 100070 北京市丰台区海鹰路6号院30
号楼
专利权人 中国建筑第二工程局有限公司
(72)发明人 刘亚飞 韩友强 李明科 房世鹏
薛恒岩 杨发兵 李军 侯丽霞
(74)专利代理机构 北京中建联合知识产权代理
事务所(普通合伙) 11004
代理人 李丹可移动存储设备
(51)Int.Cl.
气泵接头
F25C 3/02(2006.01)
(54)实用新型名称
(57)摘要
一种室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统。本实
用新型包括CO 2跨临界直冷压缩机组、冷却塔、热
中的冻排管，以及供液主管、回气干管和平衡管，
冻排管在冰场内间隔排布，两端分别与供液主管
和平衡管连接，平衡管与回气干管进气口连通；
供液主管与CO 2跨临界直冷压缩机组的冷媒出口
连接，回气干管与CO 2跨临界直冷压缩机组的CO 2
回气口连接，CO 2跨临界直冷压缩机组与热回收
系统连接，CO 2跨临界直冷压缩机组的冷却水出
液口通过冷却管道与冷却塔的进液口连接，冷却
塔的出液口通过回水管道与CO 2跨临界直冷压缩
机组的冷却水进液口连通。本实用新型节能高
效，制冷效果好，
稳定性好。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 211204541 U 2020.08.07
C N 211204541
U
1.室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：包括CO 2跨临界直冷压缩机组
（2）、冷却塔（3）、热回收系统和制冷管网（1）；
制冷管网（1）包括设置在冰场中的冻排管（14），以及设置在冰场一侧的主管沟内的供液主管（11）、回气干管（12）和平衡管（13），冻排管（14）在冰场内间隔排布，两端分别与供液主管（11）和平衡管（13）连接，平衡管（13）与回气干管（12）进气口连通；供液主管（11）与CO 2跨临界直冷压缩机组（2）的冷媒出口连接，回气干管（12）与CO 2跨临界直冷压缩机组（2）的CO 2回气口连接，CO 2跨临界直冷压缩机组（2）与热回收系统连接；
哑光玻璃CO 2跨临界直冷压缩机组（2）的冷却水出液口通过冷却管道（71）与冷却塔（3）的进液口连接，冷却塔（3）的出液口通过回水管道（72）与CO 2跨临界直冷压缩机组（2）的冷却水进液口连通。
2.根据权利要求1所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：所述回气干管（12）上设置有压力表和排气阀。
3.根据权利要求1所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：所述供液主管（11）、回气干管（12）和平衡管（13）均为直径不小于100mm的铜管，与主管沟的长度方向平行设置。
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4.根据权利要求1所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：所述冻排管（14）为直径不大于16mm的覆膜铜管，冻排管（14）与供液主管（11）和平衡管（13）之间采用高银焊条气焊连接。
5.根据权利要求1所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：相邻所述冻排管（14）之间的距离不大于100mm，相邻两排冻排管（14）之间通过U形管连通回弯，冻排管（14）与U形管之间采用气焊方式连接。
6.根据权利要求1所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：所述热回收系统包括高温热回收器（4）、中温热回收器（5）和低温热回收器（6），CO 2跨临界直冷压缩机组（2）通过管道分别与高温热回收器（4）、中温热回收器（5）和低温热回收器（6）连接。
7.根据权利要求1所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：所述回水管道（72）上依次串联有冷却水循环泵（81）和过滤器（82）。
8.根据权利要求7所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：所述过滤器（82）为内刷式自动排污过滤器。
9.根据权利要求1所述的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，其特征在于：所述冷却塔（3）的补水口通过补水管道（73）与软化水处理装置（9）连接。
权 利 要 求 书1/1页CN 211204541 U
室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及制冰制冷技术领域，特别是涉及一种室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统。
背景技术
[0002]室内冰场的火爆需求，促进着人工制冰技术也发展的越来越成熟。现有的人工制冰装置一般在冰层的承压层下设置制冷管网，在冰场的一侧设置制冷供液主管和回气干管，采用制冷排管连通，通过制冷排管内的制冷介质与承压层进行热交换，降低与冰层直接接触的承压层的温度，进而实现冰层的冻结；而制冷介质则需要通过制冰系统循环降温，以确保其可以循环为冰场的承压层降温。
[0003]目前常用的制冰系统大多为乙二醇制冷系统，该制冷系统热量损失高，节能性较差，制冷剂的温度波动较大，直接影响制冰效果，在赛间浇水后容易出现冰面软化的现象，制冰效果较差。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种节能高效，制冷效果好，稳定性好的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统。
[0005]解决的技术问题是：传统制冰系统热量损失高，节能性较差，制冷剂的温度波动较大，制冰效果差。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0007]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，包括CO2跨临界直冷压缩机组、冷却塔、热回收系统和制冷管网；
[0008]制冷管网包括设置在冰场中的冻排管，以及设置在冰场一侧的主管沟内的供液主管、回气干管和平衡管，冻排管在冰场内间隔排布，两端分别与供液主管和平衡管连接，平衡管与回气干管进气口连通；供液主管与CO2跨临界直冷压缩机组的冷媒出口连接，回气干管与CO2跨临界直冷压缩机组的CO2回气口连接，CO2跨临界直冷压缩机组与热回收系统连接，
[0009]CO2跨临界直冷压缩机组的冷却水出液口通过冷却管道与冷却塔的进液口连接，冷却塔的出液口通过回水管道与CO2跨临界直冷压缩机组的冷却水进液口连通。
[0010]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，所述回气干管上设置有压力表和排气阀。
[0011]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，所述供液主管、回气干管和平衡管均为直径不小于100mm的铜管，与主管沟的长度方向平行设置。
[0012]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，所述冻排管为直径不大于16mm的覆膜铜管，冻排管与供液主管和平衡管之间采用高银焊条气焊连接。[0013]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，相邻所述冻排管之
间的距离不大于100mm，相邻两排冻排管之间通过U形管连通回弯，冻排管与U形管之间采用气焊方式连接。
[0014]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，所述热回收系统包括高温热回收器、中温热回收器和低温热回收器，CO2跨临界直冷压缩机组通过管道分别与高温热回收器、中温热回收器和低温热回收器连接。
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[0015]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，所述回水管道上依次串联有冷却水循环泵和过滤器。
[0016]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，所述过滤器为内刷式自动排污过滤器。
[0017]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统，进一步的，所述冷却塔的补水口通过补水管道与软化水处理装置连接。
[0018]本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0019]本实用新型以CO2跨临界制冰系统为冰场的制冷系统，使用CO2作为制冷剂，同时又作为载冷剂使用，无污染，纯天然，易提取，环保节能，安全性好；CO2系统为直接蒸发制冷，由气态变为液态，减少了中间换冷的程序，大大节约了冷量的损耗，节能性能好；CO2系统的冰面温差小，精度高。二氧化碳制冷剂在冰面换热过程中保持恒定，因此冰面温度更容易控制，可控的冰面温差小，并且不会出现修冰（赛间浇冰）后冰面软化的现象，制冰效果好且稳定。CO2制冷剂为相变换热（潜热）方式传递热量，冰面冷排管的换热效率远高于乙二醇制冷系统，与传统乙二醇制冷系统相比，冷热综合利用综合节能50%～70%；具有极高的制冷输送
能力，同样冰场制冰量，CO2的循环量为乙二醇溶液循环量的5%
~10%，CO2动力粘度为乙二醇
溶液（45%浓度）动力粘度的1%
~3%。因此，同样冰场制冰量的CO2直接蒸发冰场制冰系统，CO2
液泵电机功率一般为乙二醇循环泵功率的10%左右。
[0020]下面结合附图对本实用新型的室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统作进一步说明。
附图说明
[0021]图1为本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统的结构示意图；
[0022]图2为制冷管网的结构示意图。
[0023]附图标记：
[0024]1-制冷管网；11-供液主管；12-回气干管；13-平衡管；14-冻排管；2-CO2跨临界直冷压缩机组；3-冷却塔；4-高温热回收器；5-中温热回收器；6-低温热回收器；71-冷却管道；72-回水管道；73-补水管道；81-冷却水循环泵；82-过滤器；9-软化水处理装置。
具体实施方式
[0025]如图1所示，本实用新型室内冰场的二氧化碳跨临界制冰系统包括CO2跨临界直冷压缩机组2、冷却塔3、热回收系统和制冷管网1。
[0026]如图2所示，制冷管网1包括设置在冰场中的冻排管14，以及设置在冰场一侧的主管沟内的供液主管11、回气干管12和平衡管13，冻排管14在冰场内间隔排布，冻排管14两端
分别与供液主管11和平衡管13连接，平衡管13与回气干管12进气口连通，平衡管13与回气干管12可以一体设置，保证冰场的每个部位受冷均匀，冰面厚度及硬度一致；供液主管11和回气干管12的端部分别通过阀门与CO2跨临界直冷压缩机组2连通，回气干管12上设置有压力表和排气阀，用于实时监测和控制制冷管网1中的压力稳定，供液主管11、回气干管12和平衡管13均为直径不小于100mm的铜管，与主管沟的长度方向平行设置。
[0027]冻排管14为直径不大于16mm的覆膜铜管，冻排管14与供液主管11和平衡管13之间采用高银焊条气焊连接，相邻冻排管14之间的距离不大于100mm，相邻两排冻排管14之间通过U形管连通实现回弯，冻排管14与U形管之间采用气焊方式连接，解决了冰场界墙外无多余排管并保证了排管布置在同一平面上，彻底解决了排管几层叠加的现象，更有利于冰面排管水平，实现满液供液，保证制冷效果，另外，由于减少了界墙外侧排管面积，使多余制冷面积减少近1/10，大大节约了资金。
[0028]CO2跨临界直冷压缩机组2的冷媒出口与制冷管网1中的供液主管11连接，制冷管网1中的回气干管12与CO2跨临界直冷压缩机组2的CO2回气口连接，以CO2作为制冷剂，将液态CO2输送至制冷管网1中，并通过冻排管14均匀送至冰面各处，通过CO2蒸发吸热，降低冰场承压层19上方的温度，实现制冰。
[0029]CO2跨临界直冷压缩机组2采用水冷降温，通过热回收系统回收机组工作时自身产生的热量，热回收系统包括高温热回收器4、中温热回收器5和低温热回收器6，CO2跨临界直冷压缩机组2通过管道分别与高温热回收器4、中温热回收器5和低温热回收器6连接，将CO2在机组中经过压缩释放出的热量送往热回收系统进行回收利用。
[0030]经过高温热回收器4回收的热量可用于转轮除湿空调机组、防结露空调机组、浇冰，经过中温热回收器5回收的热量，可用于给水泵房给水预热，经过低温热回收器6回收的热量，经过分集水器用于融冰池融冰及底板加热层中，用于防止底板冻胀。
[0031]CO2跨临界直冷压缩机组2的冷却水出液口通过冷却管道71与冷却塔3的进液口连接，冷却塔3的出液口通过回水管道72与CO2跨临界直冷压缩机组2的冷却水进液口连通，回水管道72上依次串联有冷却水循环泵81和过滤器82，过滤器82为内刷式自动排污过滤器，CO2跨临界直冷压缩机组2采用水冷降温方式，其中冷凝器内的冷却水在冷却塔3内进行热交换，使冷却水循环降温，降温后的冷却
水经过冷却水循环泵81泵出，并经过过滤器82去除杂质，然后回到CO2跨临界直冷压缩机组2内，循环与机组内的制冷剂进行热交换，对制冷剂CO2进行降温。
[0032]为了提高冷却效率，冷却塔3可以设置为两个，自CO2跨临界直冷压缩机组2内与制冷剂CO2换热升温的冷却水，可以分流进入两个冷却塔3内，进行迅速降温，以提高降温效率。
[0033]冷却塔3的补水口通过补水管道73与软化水处理装置9连接，通过软化水处理装置9将软化处理后的自来水送入冷却塔3内，对冷却塔3进行补水。
[0034]本实用新型冰层温控系统的温度调控方法，具体包括以下几个方面：识字闪卡
[0035]A、以CO2作为制冷剂，通过CO2跨临界直冷压缩机组2将液态CO2输送至制冷管网1中，并通过冻排管14均匀送至冰面各处，通过CO2蒸发吸热，降低冰场承压层上方的温度，实现制冰；
[0036]B、换热后的液态CO2吸热蒸发，通过回气干管12返回CO2跨临界直冷压缩机组2内，
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