[發(fā)明專利]跨臨界二氧化碳雙級(jí)壓縮冷熱聯(lián)供系統(tǒng)的制冷循環(huán)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210522179.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN114623617A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭東奇;劉沖;呂一帆;潘利生;費(fèi)洪磊;劉宏斌;王宇航;楊東江;賈海生;楊永明;李菊花;李景曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): F25B9/00
• 分類號(hào): F25B9/00;F25B9/06;F25B40/02;F25B41/20;F25B41/31;F25B47/02;F25B49/02
• 代理公司: 山西華炬律師事務(wù)所 14106
• 代理人: 王建元

本發(fā)明公開了一種跨臨界二氧化碳雙級(jí)壓縮冷熱聯(lián)供系統(tǒng)的制冷循環(huán)方法，屬于低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域，使跨臨界CO₂循環(huán)的循環(huán)效率和實(shí)際使用性能得到大幅提升，本發(fā)明針對(duì)常見的熱泵循環(huán)所采用的工質(zhì)ODP和GWP值高，跨臨界CO₂循環(huán)因?yàn)閱渭?jí)壓縮排氣溫度過高、氣冷器大溫差換熱的不可逆損失過大、節(jié)流壓差過大而導(dǎo)致節(jié)流損失大等原因而造成系統(tǒng)循環(huán)效率低的問題，包括冷熱聯(lián)供主循環(huán)系統(tǒng)，附加機(jī)械式過冷循環(huán)系統(tǒng)，從各方面對(duì)循環(huán)系統(tǒng)性能進(jìn)行充分提升，實(shí)現(xiàn)了高效制冷和供熱；從低溫系統(tǒng)增壓、降低氣冷器出口溫度以及回收節(jié)流損失三方面，對(duì)跨臨界CO₂循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化，使跨臨界CO₂循環(huán)的循環(huán)效率得到大幅提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫制冷系統(tǒng)，特別涉及一種高能效的跨臨界二氧化碳雙級(jí)壓縮冷熱聯(lián)供系統(tǒng)，主要用于多種蒸發(fā)溫度下的制冷和供熱領(lǐng)域，如商超、冷庫(kù)、冰場(chǎng)、區(qū)域供熱等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國(guó)所面臨的能源環(huán)境問題也日益嚴(yán)峻，特別是在碳達(dá)峰和碳中和的背景下，面臨的環(huán)境問題更加突出；現(xiàn)有的區(qū)域供熱燃煤鍋爐與火力熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)路線，存在系統(tǒng)能效較低和排放CO₂量較大的缺陷，其發(fā)展受到了一定的制約；對(duì)于制冷空調(diào)行業(yè)來說，現(xiàn)有設(shè)備使用過程中，也存在高電耗，以及常用制冷劑，容易造成臭氧層破壞，而誘發(fā)溫室效應(yīng)產(chǎn)生的問題；迫切需要開發(fā)節(jié)能、環(huán)保、低碳的新的制冷技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的及時(shí)替代；CO₂作為一種比NH₃更安全的天然制冷劑，它的ODP值（Ozone Depression Potential 消耗臭氧潛能值）為0，GWP（Global Warming Potential全球變暖潛能值）為1，它具有較好的低溫流動(dòng)性、換熱性和高溫制熱性，被視為制冷劑的最理想的替代工質(zhì)之一；相較于傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)，CO₂制冷循環(huán)，具有安全無(wú)毒，單位體積制冷量大，系統(tǒng)設(shè)備更為緊湊，低蒸發(fā)溫度下系統(tǒng)能效更高等特點(diǎn)，適用于商超、冷庫(kù)等具有冷藏冷凍低溫制冷需求的行業(yè)；當(dāng)以CO₂為單一制冷劑時(shí)，跨臨界CO₂增壓制冷循環(huán)，具有更優(yōu)的系統(tǒng)性能，公開號(hào)為CN110030756A的中國(guó)專利，公開了一種帶噴射器的跨臨界CO₂冷熱聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于將系統(tǒng)中與氣冷器出口和蒸發(fā)器入口相連接的節(jié)流閥替換為噴射器，并將氣冷器產(chǎn)生的冷卻熱進(jìn)行回收用于熱水供應(yīng)的技術(shù)方案；公開號(hào)為CN207350986U的中國(guó)專利，公開了一種在利用膨脹機(jī)對(duì)中低溫膨脹功進(jìn)行回收的同時(shí)，使用蒸發(fā)冷卻器輔助系統(tǒng)對(duì)氣冷器出口工質(zhì)進(jìn)行過冷的跨臨界CO₂冷凍冷藏系統(tǒng)；公開號(hào)為CN211041462U的中國(guó)專利，公開了一種對(duì)氣冷器余熱進(jìn)行回收并使用機(jī)械過冷循環(huán)降低氣冷器出口工質(zhì)溫度的跨臨界CO₂制冷循環(huán)；以上這些技術(shù)方案均存在無(wú)法綜合提升系統(tǒng)使用效能的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種跨臨界二氧化碳雙級(jí)壓縮冷熱聯(lián)供系統(tǒng)的制冷循環(huán)方法，使跨臨界CO₂循環(huán)的效率和實(shí)際使用性能得到大幅提升，并且正常冷熱聯(lián)供模式下，系統(tǒng)進(jìn)行高效多溫區(qū)制冷，同時(shí)利用冷卻熱產(chǎn)出高溫水進(jìn)行供熱。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

本發(fā)明的總體構(gòu)思是：本發(fā)明針對(duì)常見的熱泵循環(huán)所采用的工質(zhì)ODP和GWP值高，跨臨界CO₂循環(huán)時(shí)，因?yàn)閱渭?jí)壓縮排氣溫度過高、氣冷器大溫差換熱的不可逆損失過大、節(jié)流壓差過大導(dǎo)致節(jié)流損失大等原因，造成系統(tǒng)循環(huán)效率低的問題，提出了一種高循環(huán)效率的跨臨界CO₂雙級(jí)壓縮冷熱聯(lián)供系統(tǒng)及方法，包括冷熱聯(lián)供主循環(huán)系統(tǒng)，以及附加機(jī)械式過冷循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)循環(huán)系統(tǒng)性能進(jìn)行充分提升，實(shí)現(xiàn)了高效制冷和供熱；從低溫系統(tǒng)增壓、降低氣冷器出口溫度以及回收節(jié)流損失三方面，對(duì)跨臨界CO₂循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化，使跨臨界CO₂循環(huán)的循環(huán)效率和實(shí)際使用性能得到大幅提升。