[發(fā)明專利]封閉回路蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)和該系統(tǒng)的運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880022811.4
• 申請(qǐng)日: 2008-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN101720412A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿恩·雅克布森;彼得·內(nèi)克薩;塞爾焦·吉羅托;阿瓦爾·雷克斯塔德;吉爾·斯科根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 辛文特公司
• 主分類號(hào): F25B5/02
• 分類號(hào): F25B5/02;F25B9/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓縮制冷系統(tǒng)，該壓縮制冷系統(tǒng)包括連接在封閉循 環(huán)回路中的一個(gè)壓縮機(jī)或更多個(gè)壓縮機(jī)、一個(gè)散熱器(heat?rejector)或 更多個(gè)散熱器、膨脹裝置、以及兩個(gè)或更多個(gè)吸熱器，該封閉循環(huán)回路 可以在高壓側(cè)的超臨界壓力下運(yùn)行，二氧化碳或包含二氧化碳的混合物 是該系統(tǒng)中的優(yōu)選制冷劑。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的蒸汽壓縮系統(tǒng)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(cè)放熱。當(dāng)使用具有低臨界溫度的制冷 劑(例如，CO₂)時(shí)，如果為了獲得系統(tǒng)的高效運(yùn)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(shí)的壓力將 是超臨界的。隨后，運(yùn)行的循環(huán)將是跨臨界的，例如，可從國(guó)際公開WO 90/07683中得知的那樣。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相反，高壓側(cè)的溫度和壓力將是獨(dú) 立的變量。

國(guó)際公開WO?94/14016和國(guó)際公開WO?97/27437均描述了用于實(shí)現(xiàn) 這種系統(tǒng)的簡(jiǎn)單回路，該回路基本上包括連接在封閉回路中的壓縮機(jī)、 散熱器、膨脹裝置和吸熱器(蒸發(fā)器)。由于環(huán)境因素，對(duì)于以上兩篇文 獻(xiàn)來說，CO₂是優(yōu)選的制冷劑。

上述跨臨界循環(huán)也可在多冷卻系統(tǒng)(multi-cooling?system)中使用， 例如，在通常具有并行的多個(gè)蒸發(fā)器和壓縮機(jī)的超級(jí)市場(chǎng)系統(tǒng)、工業(yè)系 統(tǒng)或者自動(dòng)販賣機(jī)。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相對(duì)照，如上所述，可以獨(dú)立于高壓側(cè) 的溫度地控制高壓側(cè)的壓力。如國(guó)際公開WO?90/07683中所述，在高壓 側(cè)存在最佳壓力或理想壓力，對(duì)于給定的運(yùn)行條件具有對(duì)應(yīng)的最佳的或 最大化的系統(tǒng)效率。

在多冷卻系統(tǒng)中的各個(gè)蒸發(fā)器可具有不同的和變化的冷卻需求，因 此，需要對(duì)制冷劑供給進(jìn)行單獨(dú)控制。各個(gè)蒸發(fā)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(gè)系統(tǒng)中在高壓側(cè)保持最佳壓力，同時(shí)滿足蒸發(fā)器的所有需求。這種系 統(tǒng)的最佳運(yùn)行將需要專用控制策略。

通常，通過利用蒸發(fā)器制冷劑過熱作為輸入信號(hào)或控制參數(shù)的分置 閥，來控制單獨(dú)制冷劑供給。但是，過熱使得蒸發(fā)器效率低。降低過熱 可帶來蒸發(fā)器的液態(tài)脈動(dòng)，因此帶來不穩(wěn)定的溫度信號(hào)以及閥控制的可 能循環(huán)。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(jí)的貯液器(receiver)的液位。如果將要達(dá)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(jí)或在高壓側(cè)被緩沖和釋放。由于組件需要非常高的設(shè)計(jì)壓力， 這使得高壓側(cè)的壓力優(yōu)化控制很難。因此，需要更加穩(wěn)健和有效的設(shè)計(jì)。

對(duì)于更大的制冷工廠(例如，在超級(jí)市場(chǎng)設(shè)施)來說，另一個(gè)問題 是蒸發(fā)器供給管路可能變得非常長(zhǎng)。為了節(jié)省成本，對(duì)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(yōu)化后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可確保更低的供給壓力。

國(guó)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(yùn)行的制冷系統(tǒng)的簡(jiǎn)單方法。當(dāng)在亞臨界 模式下運(yùn)行時(shí)，還需要簡(jiǎn)單并且高能效的控制策略。與傳統(tǒng)系統(tǒng)不同， 當(dāng)使用具有低臨界溫度的制冷劑(例如，二氧化碳)時(shí)，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(jiǎn)單方 法。

用于冷凍應(yīng)用(儲(chǔ)藏溫度低于0℃)的蒸發(fā)器盤管需要除霜。執(zhí)行 除霜的傳統(tǒng)方法是通過安裝在蒸發(fā)器盤管中的電阻加熱棒供給熱量。電 加熱系統(tǒng)增加了蒸發(fā)器的制造成本，增加了運(yùn)行成本并增加了盤管尺寸。 通過利用合適的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以使用可用的工藝熱量來除霜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是制造能夠減少上述短處和缺點(diǎn)的一種簡(jiǎn)單、節(jié) 約成本、能效高且實(shí)際的系統(tǒng)。

本發(fā)明的特征在于如在所附獨(dú)立權(quán)利要求中限定的特征。在所附的 從屬權(quán)利要求中進(jìn)一步限定了本發(fā)明的有益的特征。