[實用新型]一種蒸汽壓縮輔助過冷的二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN206426805U
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 代寶民;劉圣春;王海丹;李正;王潔冰;劉坤;王秀磊;齊海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津商業(yè)大學
• 主分類號: B60H1/32
• 分類號: B60H1/32
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司12107
• 代理人: 仝林葉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及環(huán)保制冷劑技術(shù)，制冷空調(diào)領(lǐng)域，尤其涉及一種非共沸混合制冷劑蒸汽壓縮輔助過冷的CO₂跨臨界制冷循環(huán)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國汽車數(shù)量日益增加。現(xiàn)在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)以整齊壓縮制冷循環(huán)為主，一般均采用蒸汽壓縮式制冷機組，由制冷壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成。

在當前環(huán)保和節(jié)能雙重壓力下，發(fā)展綠色制冷劑是大勢所趨。現(xiàn)如今能源與環(huán)境問題成為限制我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素。隨著汽車數(shù)量的增多，汽車尾氣對環(huán)境造成很大破壞，其導致溫室效應(yīng)與破壞臭氧層的問題，引起人們的普遍關(guān)注，成為限制汽車空調(diào)發(fā)展的制約因素。

對于目前市場上應(yīng)用的絕大多數(shù)汽車空調(diào)，充注的制冷劑大多為R134a，其全球暖化潛勢（GWP）高達1300，其親油性差，與現(xiàn)用冷凍潤滑油不相容，還對銅管具有腐蝕作用；汽車在行駛過程中的震動不可避免會導致制冷系統(tǒng)中制冷劑的泄漏，加劇了溫室效應(yīng)。2014年4月歐盟推出了更嚴格的F-gas條例限制高GWP制冷劑在制冷空調(diào)設(shè)備的使用，減少溫室氣體排放、減緩全球變暖已成為現(xiàn)階段全球環(huán)境保護工作面臨的首要問題，全球各國也加速推進環(huán)保制冷劑替代高GWP的HFC類制冷劑的進程。其中，CO₂由于其環(huán)境友好的特性被再次受到了人們的普遍關(guān)注。挪威科技大學的Lorentzen教授認為CO₂是最具潛力的自然工質(zhì)。CO₂有諸多優(yōu)點：1）環(huán)境友好，ODP = 0、GWP = 1；2）安全無毒不可燃，化學性質(zhì)穩(wěn)定；3）廉價易獲取；4）與潤滑油的相容性；5）粘度低、導熱系數(shù)高，具有良好的熱物性以及流動和傳熱特性；6）單位容積制冷/熱量較高，與普通工質(zhì)相比，CO₂設(shè)備體積更加小巧緊湊。然而，由于CO₂的臨界溫度僅為31.1℃，而臨界壓力高達7.38MPa，其運行壓力較高、節(jié)流損失大，造成CO₂跨臨界循環(huán)效率低于常規(guī)制冷劑系統(tǒng)，這是限制其推廣應(yīng)用的最主要原因。

因此，迫切需要新的技術(shù)來降低汽車空調(diào)的能耗，充注零臭氧消耗潛值（ODP）、低GWP的制冷劑保證制冷系統(tǒng)的環(huán)境友好。

實用新型內(nèi)容

本實用新型目的在于提供一種非共沸混合制冷劑蒸汽壓縮輔助過冷的CO₂跨臨界制冷循環(huán)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)，通過非共沸混合制冷劑蒸汽壓縮輔助制冷系統(tǒng)實現(xiàn)對氣體冷卻器出口的制冷劑進行過冷，提高制冷系統(tǒng)的性能和整車的能效；使用自然工質(zhì)CO₂，保證制冷系統(tǒng)的環(huán)境友好。

為了解決以上問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是：提出一種蒸汽壓縮輔助過冷的CO₂汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括非共沸混合制冷劑蒸汽壓縮輔助制冷系統(tǒng)和CO₂跨臨界制冷系統(tǒng)；非共沸混合制冷劑蒸汽壓縮輔助制冷系統(tǒng)由依次連接的輔助系統(tǒng)壓縮機、過冷器、節(jié)流閥和冷凝器組成； CO₂制冷系統(tǒng)由依次連接的主循環(huán)壓縮機、氣體冷卻器、過冷器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成。

CO₂制冷系統(tǒng)內(nèi)充注的工質(zhì)為CO₂，低溫低壓的CO₂蒸汽進入壓縮機吸氣口，由壓縮機壓縮至高溫高壓超臨界流體，進入氣體冷卻器放熱，此時的制冷劑溫度稍高于環(huán)境溫度。后進入CO₂冷卻蒸發(fā)器與輔助循環(huán)的制冷劑進行換熱，經(jīng)過節(jié)流閥膨脹節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嗔黧w，進入蒸發(fā)器吸收車廂內(nèi)的熱量，而后進入壓縮機，完成制冷循環(huán)。CO₂從氣體冷卻器中流出，出口溫度較高，可通過增加輔助制冷循環(huán)的蒸發(fā)過程將主循環(huán)中CO₂的過冷過程放出的熱量轉(zhuǎn)移到冷卻水或大氣環(huán)境，實現(xiàn)CO₂過冷，進而減小節(jié)流損失。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：

（1）制冷系統(tǒng)的制冷劑為自然工質(zhì)CO₂。CO₂的GWP為1，ODP為0，安全無毒不可燃、廉價易獲取，是環(huán)境友好的制冷劑，與現(xiàn)有汽車空調(diào)使用的制冷劑相比，大大緩解了溫室效應(yīng)，環(huán)保優(yōu)勢明顯。

（2）CO₂相對于現(xiàn)在使用的制冷劑，更適用于較低溫度的制冷工況，具有較高的單位容積制冷量，壓縮機的體積和制冷劑的充注量減小，降低了制冷系統(tǒng)的重量以及整車的車重，從而降低了冷藏車的油耗。