可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的冷热系统.pdf

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1、(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 201921188852.2 (22)申请日 2019.07.25 (73)专利权人 上海澳钶节能设备有限公司 地址 201422 上海市奉贤区场中路629号 (72)发明人 王艳周佳颖夏明圻郁琴 (74)专利代理机构 北京国昊天诚知识产权代理 有限公司 11315 代理人 刘昕 (51)Int.Cl. F25B 25/02(2006.01) F25B 49/00(2006.01) (54)实用新型名称 可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度 的冷热系统 (57)摘要 一种可降。

2、低CO2跨临界制冷系统气冷器出口 温度的冷热系统， 包括： CO2跨临界制冷系统和吸 收式制冷系统， CO2跨临界制冷系统包括： 热回收 板换、 冷却板换、 气冷器和生活用热水供水装置， 吸收式制冷系统包括： 蒸发器和空调供水装置； 吸收式制冷系统中的冷剂水在高真空状态下能 在低温条件下吸热蒸发， 通过蒸发器得到冷冻 水， 冷冻水输送给空调供水装置提供冷水； 冷却 板换中CO2通过与蒸发器得到的冷冻水在冷却板 换中进行换热， 降低了CO2跨临界制冷系统的气 冷器出口温度； 经热回收板换回收的热量加热的 热水提供给生活用热水供水装置。 本实用新型不 使用氟氯昂做制冷剂、 又有效降低CO2跨临界制。

3、 冷系统的气冷器出口温度， 并给空调提供冷冻水 和提供加热生活用热水。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 211424741 U 2020.09.04 CN 211424741 U 1.一种可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的冷热系统， 其特征在于， 包括： CO2跨临界制冷系统和吸收式制冷系统， 其中， CO2跨临界制冷系统包括： 热回收 板换、 冷却板换、 气冷器、 生活用热水供水装置和生活用热水回水装置， 吸收式制冷系统包 括： 蒸发器、 空调供水装置和空调回水装置； 吸收式制冷系统中的冷剂水在高真空状态下且 在低温条件下吸热蒸发， 通过蒸发器得到冷冻水， 冷冻水输送给空。

4、调供水装置提供冷水； 冷 却板换中CO2通过与蒸发器得到的冷冻水在冷却板换中进行换热， 降低了CO2跨临界制冷系 统的气冷器出口温度； 同时经热回收板换回收的热量加热的热水提供给生活用热水供水装 置。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述吸收式制冷系统为溴化锂吸收式制冷系统， 其中， 所述吸收式制冷系统通过水为 制冷剂且溴化锂为吸收剂， 所述吸收式制冷系统还包括： 发生器， 所述CO2跨临界制冷系统 还包括： 通过排气温度将热回收板换的出口的热水加热为所述发生器提供热源的MT压缩 机。 3.根据权利要求2所述的系统， 其特征在于， 所述吸收式制冷系统还包括提供温度较低的溴化锂稀溶。

5、液的吸收器和将发生器中温 度较高的溴化锂浓溶液加热吸收器中温度较低的溴化锂稀溶液的内部换热器。 4.根据权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述CO2跨临界制冷系统还包括储液罐、 平行压缩机和将储液罐内的气体节流到MT压 缩机的吸气压力状态的中压节流阀。 5.根据权利要求4所述的系统， 其特征在于， 所述CO2跨临界制冷系统还包括： MT节流阀、 MT蒸发器、 LT节流阀、 LT蒸发器、 LT压缩机 和高压节流阀。 6.根据权利要求5所述的系统， 其特征在于， 所述吸收式制冷系统包括： 蒸发器、 冷凝器、 节流阀、 溶液循环泵、 热回收循环泵、 冷却 水循环泵、 冷却器和冷冻水循环泵。 权利。

6、要求书 1/1 页 2 CN 211424741 U 2 可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的冷热系统 技术领域 0001 本实用新型具体涉及一种可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的冷热系 统。 背景技术 0002 在制冷及空调等行业中， 由于传统氟利昂系列制冷剂易对臭氧层形成破坏及引起 温室效应， 因此在这些行业中采用其他环保工质替代氟利昂类工质已成为迫在眉睫的任 务。 0003 人们一直在努力寻找既能保护环境、 又符合可持续发展原则的新型制冷剂。 事实 上任何一种人工合成的制冷剂都有可能对环境造成潜在的或其他不能预知的危害， 因此在 各种现有可选的制冷工质中， 如空气、 水、 。

7、有机制冷剂、 CO2(二氧化碳)、 NH3等天然工质引起 了人们极大的兴趣。 天然工质本身存在于自然界当中， 对环境不会造成任何危害， 有潜力成 为现有制冷剂的最有效替代品， 其中CO2以其卓越的物理及热力性能， 成为替代传统制冷工 质的首选。 0004 因CO2的临界温度相对较低(31.1)， 当CO2气冷器出口温度高于31.1时， CO2制 冷系统即为跨临界制冷系统。 目前以CO2作为制冷剂的循环主要有两种， 复叠式制冷循环和 跨临界制冷循环。 其中复叠式制冷系统又多以氟氯昂作为高压侧制冷剂， 不可取， 因此利用 CO2作为单一制冷剂的跨临界制冷系统再次成为近年的热点。 0005 对于CO。

8、2跨临界制冷系统来说降低气冷器出口温度能提高系统性能系数， 但现实 中由于气冷器出口温度受环境温度的影响(气冷器是由环境中的自然风来冷却的)， 所以不 可能无限制的降低， 因此怎样有效降低气冷器出口温度成为人们关注的热点。 0006 当前的降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的技术方案， 可通过机械辅助过 冷系统， 即额外增加了一套蒸汽压缩式制冷循环， 通过额外增加的蒸汽压缩式制冷系统来 降低CO2气冷器出口的温度。 虽然该循环系统能降低CO2气冷器出口的温度， 但又增加了额 外高耗能设施(压缩机)； 另一方面该机械辅助过冷循环制冷剂多为氟氯昂， 不可取。 那么当 前需要解决的问题是能否提供。

9、一种不涉及氟氯昂做制冷剂、 又能有效降低CO2跨临界制冷 系统的气冷器出口温度的系统。 实用新型内容 0007 本实用新型实施例提供了一种可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的冷热 系统， 能够不使用氟氯昂做制冷剂、 又能有效降低CO2跨临界制冷系统的气冷器出口温度， 并给空调提供冷冻水和提供加热生活用热水。 0008 为了解决上述问题， 本实用新型提供了一种可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出 口温度的冷热系统， 包括： CO2跨临界制冷系统和吸收式制冷系统， 其中， CO2跨临界制冷系 统包括： 热回收板换、 冷却板换、 气冷器、 生活用热水供水装置和生活用热水回水装置， 吸收 式制冷系。

10、统包括： 蒸发器、 空调供水装置和空调回水装置； 吸收式制冷系统中的冷剂水在高 说明书 1/5 页 3 CN 211424741 U 3 真空状态下且在低温条件下吸热蒸发， 通过蒸发器得到冷冻水， 冷冻水输送给空调供水装 置提供冷水； 冷却板换中CO2通过与蒸发器得到的冷冻水在冷却板换中进行换热， 降低了 CO2跨临界制冷系统的气冷器出口温度； 同时经热回收板换回收的热量加热的热水提供给 生活用热水供水装置。 0009 应用本实用新型， 具有以下优点： 1、 吸收式制冷系统中的高耗能部分为发生器所 需要的额外热源， 本设计中吸收式制冷系统中发生器所需要的热源完全由CO2跨临界制冷 系统热回收板。

11、换回收的热量来提供。 2、 额外增加的吸收式制冷系统可以进一步降低CO2跨 临界制冷循环气冷器出口的温度。 3、 因新增吸收式制冷系统发生器所需要的热源完全由 CO2跨临界制冷系统热回收系统回收的热量来提供， 同时吸收式制冷系统各处新增的循环 泵功率较小、 新增能耗较小， 但是对CO2跨临界制冷系统来说能效提高非常明显。 4、 新增吸 收式制冷系统还能制出空调用冷冻水。 5、 CO2跨临界制冷系统热回收的热量也可以用来加 热生活用热水。 附图说明 0010 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 。

12、下面描述中的附图是 本实用新型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0011 图1为一示例性实施例提供的一种可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的 冷热联产系统的结构示意图。 具体实施方式 0012 为使本实用新型实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本实用新 型实施例中的附图， 对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本实用新型中的实施 例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例。

13、， 都属于 本实用新型保护的范围。 0013 另外， 下述各实施例中的步骤时序仅为一种举例， 而非严格限定。 0014 本申请提供了一种可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的冷热联产系统， 特别是在CO2跨临界制冷循环中增加一套吸收式制冷系统， 通过吸收式制冷系统来降低传 统CO2跨临界制冷循环气冷器出口的温度， 提高整个系统能效(对于CO2跨临界制冷系统来 说， 降低气冷器出口温度的同时、 系统最优高压侧冷却压力就会降低(高压侧冷却压力等于 压缩机排气压力)， 蒸发压力不变的前提下压缩机排气压力降低意味着压缩机压比降低， 压 缩机压比降低压缩机耗功就会减少， 通过降低系统中功耗最大的部分。

14、压缩机的功耗、 进而 实现提高整个系统能效的目的)。 本实用新型中CO2跨临界制冷系统的热回收板换回收的热 量来为吸收式制冷系统发生器提供热源的同时、 也用于加热生活用热水； 本实用新型中吸 收式制冷系统制出的冷冻水除用来继续冷却CO2跨临界制冷系统气冷器出口的CO2、 进一步 降低气冷器出口CO2的温度， 同时也提供给空调用。 0015 目前小型便利店制冷系统、 中型商业用制冷系统以及大型工业用冷系统中， 主要 说明书 2/5 页 4 CN 211424741 U 4 包含低温冷冻设备(简称LT， 设备蒸发温度-30左右， 对应设备运行温度-20左右)和中 温冷藏设备(简称MT、 设备蒸发温。

15、度-8左右， 对应设备运行温度0左右)， 本申请就是基 于上述应用环境进行架构。 0016 图1为一示例性实施例提供的一种可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的 冷热联产系统的结构示意图， 如图1所示， 本实用新型实施例提供的系统可包括： CO2跨临界 制冷系统X1和吸收式制冷系统X2， 即在CO2跨临界制冷系统X1中增加一套吸收式制冷系统 X2， 一方面通过CO2跨临界制冷系统X1中热回收系统回收的热量来为吸收式制冷系统X2中 发生器提供热源， 同时通过吸收式制冷系统X2中蒸发器产生的冷量来冷却CO2跨临界制冷 系统X1中气冷器出口的温度。 其中， CO2跨临界制冷系统可包括： 热回收板。

16、换、 冷却板换、 气 冷器、 生活用热水供水装置和生活用热水回水装置， 吸收式制冷系统包括： 蒸发器、 空调供 水装置和空调回水装置； 吸收式制冷系统中的冷剂水在高真空状态下能在低温条件下吸热 蒸发， 通过蒸发器得到冷冻水， 冷冻水输送给空调供水装置提供冷水； 冷却板换中CO2通过 与蒸发器得到的冷冻水在冷却板换中进行换热， 降低了CO2跨临界制冷系统的气冷器出口 温度； 同时经热回收板换回收的热量加热的热水提供给生活用热水供水装置. 0017 其中， CO2跨临界制冷系统可包括： 储液罐1、 MT节流阀2、 MT蒸发器3、 LT节流阀4、 LT 蒸发器5、 LT压缩机6、 MT压缩机7、 平。

17、行压缩机8、 热回收板换9、 气冷器10、 冷却板换11(即冷 却板式换热器)、 高压节流阀12和中压节流阀13； 吸收式制冷系统可包括： 蒸发器21、 吸收器 22、 发生器23、 冷凝器24、 节流阀25、 溶液循环泵26、 热回收循环泵27、 冷却水循环泵28、 冷却 器29、 冷冻水循环泵30及内部换热器31。 0018 CO2跨临界制冷系统的工作流程为： 储液罐1中的液态CO2制冷剂分别供给低温冷 冻系统和中温冷藏系统。 供给低温冷冻系统的液态CO2经LT节流阀4节流降压降温后进入LT 蒸发器5， 节流降温后的CO2在LT蒸发器5中吸热蒸发成气体、 同时被LT压缩机6吸入并压缩 到M。

18、T压缩机7的吸气压力。 同样供给中温冷藏系统的液态CO2经MT节流阀2节流降压降温后 进入MT蒸发器3， 节流降温后CO2在MT蒸发器3中吸热蒸发成气体， 该气体连同LT压缩机6的 排气一起被MT压缩机7吸入压缩成高温高压的CO2超临界流体并排出。 0019 MT压缩机7排出的高温高压超临界流体先在热回收板换9中和热水换热释放一部 分热量后进入气冷器10进一步冷却， 冷却完的CO2超临界流体进入冷却板换11中， 在冷却板 换11中与来自吸收式制冷系统制出的冷冻水进行换热进一步降低CO2温度。 自冷却板换11 出来的CO2超临界流体经高压节流阀12节流成气液混合物进入储液罐1中， 储液罐1中的液。

19、 体继续供给LT和MT系统完成主要循环。 0020 经高压节流阀12节流后闪发的气体被平行压缩机8吸入、 压缩排出、 冷却并节流成 液体进入到储液罐。 在环境温度较低的时候， MT压缩机7和平行压缩机8的排气压力也会相 应的降低， 而储液罐内压力不变， 此时高压节流阀12前后的压差较小， 经节流后储液罐内闪 发的气体量较少， 此时平行压缩机8会因为负荷较少而出现启停很频繁的状况， 一方面电机 启动电流大能耗就会增加， 另一方面电机启动频繁会增加故障率。 为避免此类状况， 在系统 设计中增加了一个中压节流阀13， 将储液罐内的气体节流到MT压缩机7的吸气压力状态， 由 MT压缩机7吸入并压缩， 。

20、中压节流阀13和平行压缩机8互锁使用,根据储液罐内闪发的气体 量的多少来选择是启用平行压缩机8或者中压节流阀13。 0021 吸收式制冷系统的工作流程为(假定该吸收式制冷系统为溴化锂吸收式制冷系 说明书 3/5 页 5 CN 211424741 U 5 统， 水为制冷剂、 溴化锂为吸收剂)： 蒸发器21出口的低压气态冷剂水蒸汽进入吸收器22中， 被吸收器22中的溴化锂浓溶液吸收变成溴化锂稀溶液， 吸收过程为放热工程， 放出的热量 由冷却水循环泵28循环的冷却水带走并送到冷却器29中进一步放热。 吸收器22中的溴化锂 稀溶液经溶液循环泵26输送到发生器23中， 在发生器23中经热回收循环泵27输。

21、送来的热水 加热， 因溴化锂和水沸点不同， 加热后溴化锂稀溶液中的液态冷剂水蒸发成气体从溶液中 分离后进入冷凝器24进行冷凝， 溴化锂稀溶液因失去水分变成浓溶液返回到吸收器22中进 一步吸收气态冷剂水蒸汽。 进入冷凝器24中的气态冷剂水蒸气冷凝成为液态冷剂水， 液态 冷剂水经节流阀25节流降温后进入蒸发器21中， 在吸取了蒸发器盘管中冷冻水的热量后， 蒸发成低压的冷剂水蒸气进入吸收器22中， 继续循环。 0022 从吸收器22出来的溴化锂稀溶液温度较低， 而溴化锂稀溶液温度越低， 则在发生 器23中需要更多热量。 自发生器23出来的溴化锂浓溶液温度较高， 而溴化锂浓溶液温度越 高， 在吸收器中。

22、则要求更多的冷却水量。 因此设置内部换热器31， 由温度较高的溴化锂浓溶 液加热温度较低的溴化锂稀溶液， 这样既减少了发生器热负荷， 也减少吸收器的冷却负荷， 提高系统能效。 0023 本申请的可降低CO2跨临界制冷系统气冷器出口温度的冷热联产系统的主要运行 参数如下： 吸收式制冷系统的发生器23中需要的热源温度为75左右， CO2跨临界制冷系统 在环境温度38、 设计气冷器10出口温度为40左右， 对应压缩机排气温度120左右， 能 将热回收板换9出口的热水轻松加热到75、 完全满足吸收式制冷系统的发生器23中热源 温度的要求。 0024 吸收式制冷系统中的冷剂水在高真空状态下能在低温条件下。

23、吸热蒸发， 例如蒸发 器压力872Pa时， 冷剂水蒸发温度为5， 这时可在蒸发器21中得到7左右的冷冻水。 如上 所述CO2跨临界制冷系统在环境温度38、 设计气冷器10出口温度为40左右， 7的冷冻 水和40左右的CO2在冷却板换11中进行换热， 可以大幅度降低气冷器出口CO2的温度(冷 却板换11继续代替气冷器的作用)， 当气冷器出口CO2温度降低1时， CO2跨临界制冷系统 整体COP(制热能效比)可提高2左右， 对CO2跨临界制冷系统能耗提高有很大的帮助。 0025 因吸收式制冷系统能制出7左右的冷冻水， 7冷冻水在降低CO2气冷器出口温 度提高CO2跨临界制冷系统能效的同时、 也正好。

24、满足空调冷冻水的水温要求。 上述实用新型 设计在应用中可以增大吸收式制冷系统的规模、 以此来加大获得的7冷冻水量， 在需要空 调制冷的区域可以省去额外的空调冷水主机， 可谓一举两得。 图1中， KS1是空调供水装置， KS2是空调回水装置。 0026 同时， 若CO2跨临界制冷系统规模较大时， 经热回收板换9回收的热量较多， 该部分 热量加热的热水在满足吸收式制冷系统中发生器所需要热量的同时、 还能加热生活用水， 真正实现系统的冷热联产。 图1中， SS1是生活用热水供水装置， SS2是生活用热水回水装置。 0027 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 其中作为分离部件说明的单元可以是 或。

25、者也可以不是物理上分开的。 可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现 本实施例方案的目的。 本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下， 即可以理解 并实施。 0028 通过以上的实施方式的描述， 本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可 借助加必需的通用硬件平台的方式来实现， 当然也可以通过硬件和软件结合的方式来实 说明书 4/5 页 6 CN 211424741 U 6 现。 基于这样的理解， 上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算 机产品的形式体现出来， 本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码 的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、 光学存储器等)上实施的计算 机程序产品的形式。 0029 最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案， 而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明， 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实用新型各实施例技术 方案的精神和范围。 说明书 5/5 页 7 CN 211424741 U 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 211424741 U 8 。