[發明專利]封閉回路蒸汽壓縮制冷系統和該系統的運行方法有效
| 申請號: | 200880022811.4 | 申請日: | 2008-06-27 |
| 公開(公告)號: | CN101720412A | 公開(公告)日: | 2010-06-02 |
| 發明(設計)人: | 阿恩·雅克布森;彼得·內克薩;塞爾焦·吉羅托;阿瓦爾·雷克斯塔德;吉爾·斯科根 | 申請(專利權)人: | 辛文特公司 |
| 主分類號: | F25B5/02 | 分類號: | F25B5/02;F25B9/00 |
| 代理公司: | 北京三友知識產權代理有限公司 11127 | 代理人: | 李輝 |
| 地址: | 挪威特*** | 國省代碼: | 挪威;NO |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 封閉 回路 蒸汽 壓縮 制冷系統 系統 運行 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種壓縮制冷系統,該壓縮制冷系統包括連接在封閉循 環回路中的一個壓縮機或更多個壓縮機、一個散熱器(heat?rejector)或 更多個散熱器、膨脹裝置、以及兩個或更多個吸熱器,該封閉循環回路 可以在高壓側的超臨界壓力下運行,二氧化碳或包含二氧化碳的混合物 是該系統中的優選制冷劑。
背景技術
傳統的蒸汽壓縮系統通過由于在給定溫度下的飽和壓力給出的亞臨 界壓力下制冷劑的冷凝而在高壓側放熱。當使用具有低臨界溫度的制冷 劑(例如,CO2)時,如果為了獲得系統的高效運行,熱沉(heat?sink) 的溫度高,例如熱沉的溫度高于制冷劑的臨界溫度,則放熱時的壓力將 是超臨界的。隨后,運行的循環將是跨臨界的,例如,可從國際公開WO 90/07683中得知的那樣。與傳統系統相反,高壓側的溫度和壓力將是獨 立的變量。
國際公開WO?94/14016和國際公開WO?97/27437均描述了用于實現 這種系統的簡單回路,該回路基本上包括連接在封閉回路中的壓縮機、 散熱器、膨脹裝置和吸熱器(蒸發器)。由于環境因素,對于以上兩篇文 獻來說,CO2是優選的制冷劑。
上述跨臨界循環也可在多冷卻系統(multi-cooling?system)中使用, 例如,在通常具有并行的多個蒸發器和壓縮機的超級市場系統、工業系 統或者自動販賣機。與傳統系統相對照,如上所述,可以獨立于高壓側 的溫度地控制高壓側的壓力。如國際公開WO?90/07683中所述,在高壓 側存在最佳壓力或理想壓力,對于給定的運行條件具有對應的最佳的或 最大化的系統效率。
在多冷卻系統中的各個蒸發器可具有不同的和變化的冷卻需求,因 此,需要對制冷劑供給進行單獨控制。各個蒸發器連接到膨脹裝置,該 膨脹裝置控制制冷劑供給以滿足變化的冷卻需求。存在的問題是,在整 個系統中在高壓側保持最佳壓力,同時滿足蒸發器的所有需求。這種系 統的最佳運行將需要專用控制策略。
通常,通過利用蒸發器制冷劑過熱作為輸入信號或控制參數的分置 閥,來控制單獨制冷劑供給。但是,過熱使得蒸發器效率低。降低過熱 可帶來蒸發器的液態脈動,因此帶來不穩定的溫度信號以及閥控制的可 能循環。通過利用這種控制策略,既不可能保持例如最佳高壓控制,也 不可能控制在中間壓力級的貯液器(receiver)的液位。如果將要達到最 佳高壓控制,則通過這種控制策略引入的有效制冷劑的充填變化必須在 中間壓力級或在高壓側被緩沖和釋放。由于組件需要非常高的設計壓力, 這使得高壓側的壓力優化控制很難。因此,需要更加穩健和有效的設計。
對于更大的制冷工廠(例如,在超級市場設施)來說,另一個問題 是蒸發器供給管路可能變得非常長。為了節省成本,對于高壓制冷劑, 例如CO2,更有利的是通過降低供給的制冷劑壓力切換到供給管路的更 低的壓力分類(classification)。優化后的系統設計可確保更低的供給壓力。
國際公開WO?2004/057246A1描述了一種用于控制利用例如二氧化 碳作為制冷劑在跨臨界模式下運行的制冷系統的簡單方法。當在亞臨界 模式下運行時,還需要簡單并且高能效的控制策略。與傳統系統不同, 當使用具有低臨界溫度的制冷劑(例如,二氧化碳)時,將考慮僅使用 散熱器的有限的部分。需要用于在亞臨界條件下最佳控制的新的簡單方 法。
用于冷凍應用(儲藏溫度低于0℃)的蒸發器盤管需要除霜。執行 除霜的傳統方法是通過安裝在蒸發器盤管中的電阻加熱棒供給熱量。電 加熱系統增加了蒸發器的制造成本,增加了運行成本并增加了盤管尺寸。 通過利用合適的系統設計,可以使用可用的工藝熱量來除霜。
發明內容
本發明的主要目的是制造能夠減少上述短處和缺點的一種簡單、節 約成本、能效高且實際的系統。
本發明的特征在于如在所附獨立權利要求中限定的特征。在所附的 從屬權利要求中進一步限定了本發明的有益的特征。
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