气体冷却器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开在此通常涉及供暖、通风和空调(“HVAC”)系统。更具体地，本公开在此涉及HVAC系统中使用CO2作为制冷剂的热栗的气体冷却器。通常，所描述的方法，系统和设备旨在帮助提高CO2热栗的气体冷却器的热交换效率。
【背景技术】
[0002]由于例如全球环境顾虑，自然的工作流体(比如⑶2)已经越来越多地作为制冷剂使用在HVAC系统中，比如，在HVAC系统的热栗系统中。使用自然的工作流体(比如CO2)可以帮助减少例如HVAC系统的全球变暖潜势(GWP)。
[0003]典型的CO2热栗系统包括配置为压缩CO2的压缩机。被压缩的CO2可以被引导入气体冷却器。在气体冷却器中，被压缩的C02可以将热排放给例如冷却流体(比如水)，并降低被压缩CO2的温度。CO2于是可以被引导入膨胀装置，然后进入蒸发器从而与加工流体(比如空气或水)进行热交换。加工流体可以用于例如为建筑物的室内空间提供空调。冷却流体(比如水)在气体冷却器中被加热之后，可以用于例如提供热的公用水。气体冷却器中的热排放过程可以发生在高于CO2的临界点的温度，因此，这种热栗系统可以被称为跨临界系统。
【发明内容】
[0004]提供了配置为使用自然工作流体、尤其是CO2帮助增加HVAC系统中的热交换效率的方法、系统和设备。应当理解的是，本文公开的实施例可以与其它类型的自然工作流体一起使用。
[0005]在一些实施例中，在气体冷却器中CO2可具有相对高的cp-值(或者比热容)处可以减少冷却流体的温度变化。在一些实施例中，额外量的冷却流体可以在CO2可具有相对高的cp-值(或者比热容)处被引入气体冷却器，以减少冷却流体的温度变化。通过在CO2可具有相对高的cp-值(或者比热容)处减慢冷却流体的温度变化，可以维持和/或产生气体冷却器中的CO2与冷却流体之间的温差，这有助于改善CO2与冷却流体之间的热交换。
[0006]在一些实施例中，气体冷却器可包括具有气体入口和气体出口的气体通道，以及冷却流体通道。冷却流体通道可包括第一冷却流体入口和第一冷却流体出口，其中第一冷却流体入口与第一冷却流体出口可以是流体连通的。冷却流体通道还可包括第二冷却流体入口和第二冷却流体出口，其中第二冷却流体入口与第二冷却流体出口是流体连通的。气体冷却器具有长度，气体通道和冷却流体通道沿着该长度具有热交换关系。
[0007]在一些实施例中，第二冷却流体入口可以配置为引导冷却流体在第一冷却流体入口和第一冷却流体出口之间的第一位置处进入气体冷却器。在一些实施例中，第二冷却流体出口可以配置为在第一冷却流体入口和第一冷却流体出口之间的第二位置处将冷却流体引导出气体冷却器。在一些实施例中，沿着该长度，第一位置可以比第二位置更靠近第一冷却流体入口。
[0008]在一些实施例中，第一冷却流体入口、第二冷却流体入口、第二冷却流体出口和第二冷却流体出口可均与冷却流体通道流体连通。冷却流体可以从第一和/或第二流体入口被引导进入冷却流体通道，并且在冷却流体通道内混合。冷却流体还可以从第一和/或第二流体出口被引导出冷却流体通道。
[0009]在一些实施例中，第一冷却流体入口和第一冷却流体出口可形成第一冷却流体路径，并且第二冷却流体入口和第二冷却流体出口可形成第二冷却流体路径。在一些实施例中，第一冷却流体路径和第二冷却流体路径可以相分离。
[0010]在一些实施例中，气体冷却器可以包括在使用CO2作为制冷剂的HVAC系统中。在一些实施例中，第一冷却流体入口可以配置为接收比如自来水。在一些实施例中，第二冷却流体入口可以配置为接收来自比如空间加热器的冷却流体。
[0011]在一些实施例中，一种管理气体冷却器中的冷却流体的方法可以包括:引导被压缩的气体进入气体冷却器的气体入口，并朝向气体出口 ；引导第一冷却流体进入气体冷却器的第一冷却流体入口；以及引导第二冷却流体进入气体冷却器的第二冷却流体入口。在一些实施例中，沿着气体冷却器的长度，第一冷却流体入口可以比第二冷却流体入口更远离气体冷却器的气体入口。第二冷却流体的引入可以减少第一和/或第二冷却流体的温度变化。
[0012]在一些实施例中，第二冷却流体可以在CO2可具有相对高的cp-值(或者比热容)处被引入气体冷却器，从而可以在CO2可具有相对高的CP-值(或者比热容)处减少第一和/或第二冷却流体的温度变化。
[0013]在一些实施例中，管理气体冷却器中的冷却流体的方法可以包括将冷却流体从第一冷却流体出口和第二冷却流体出口引导出气体冷却器。在一些实施例中，引导出第二冷却流体出口的冷却流体的量可以与引导入第二冷却流体入口的冷却流体的量相同。
[0014]通过考虑以下具体说明和附图，实施例的其它特征和方面将变得清楚。
【附图说明】
[0015]现参照附图，其中相同的附图标记代表整个附图中相应的部件。
[0016]图1示出了在不同压力下CO2的温度-比焓的曲线。
[0017]图2示出了CO2的温度-热转移的曲线以及传统的CO2气体冷却器的冷却流体。
[0018]图3示出了有代表性的CO2的温度-热转移曲线以及在此公开的CO2气体冷却器中可能描述的冷却流体。
[0019]图4A和图4B示出了气体冷却器的实施例。图4A是示意图。图4B是立体图。
[0020]图5示出了气体冷却器的另一个实施例的示意图。
[0021 ]图6示出了采用在此公开的气体冷却器的HVAC系统的示意图。
【具体实施方式】
[0022]在HVAC系统中，比如使用CO2作为制冷剂的热栗系统，CO2通常被压缩机压缩，之后被引导入气体冷却器。在气体冷却器中，被压缩的CO2可以排放热给冷却流体，比如水。使用CO2作为制冷剂的热栗系统可以作为跨临界热栗系统工作。也就是，在热栗系统中的制冷剂CO2可以经受相对于其临界点的次临界状态和超临界状态。用语“临界点”通常指的是制冷剂仍然可以冷凝时的最高压力和温度。在临界点，通常不存在明显的液体和气体相。次临界状态通常指的是制冷剂的温度和压力低于临界点时的状态。超临界状态通常指的是制冷剂的温度和压力高于临界点时的状态。在超临界状态，气体与液体之间的区别消失了，以致于制冷剂不能再被冷凝。
[0023]在跨临界热栗系统中，气体冷却器中的排热过程可以发生在高于CO2的临界点处，也就是说，CO2可以处于超临界状态。在超临界状态，CO2的比热容(也就是cp-值(kj/kg))根据CO2的压力或者温度是可独立变化的。用语“比热容”通常意味着改变物质(例如CO2)的每单位质量(I kg)的温度的单位度数(例如I °C)所需的热量。
[0024]附图标记形成附图的一部分，并且附图通过实例的方式说明可以被实施的实施例。可以理解的是，本文所使用的用语是为了描述图和实施例的目的，而不应被视为限制本申请的范围。
[0025]图1示出了在范围从7.5MPa至20MPa的某一具体的超临界压力下⑶2的温度-比焓的等压线曲线。每一条曲线对应于在所标记的压力下的温度-比焓的等压线曲线。通常，曲线的斜率(Δ t/Ah)在所标记的压力下与cp-值(Ah/Δ t)相反地对应。通常，斜率越陡，cp-值(或比热容)越小，反之亦然。当cp-值相对较小时，在给定量的热交换下，CO2的温度可以相对较快地变化。
[0026]如图1所示，cp-值在所示的温度范围内通常不是恒定的，也就是说，每一条曲线的斜率通常沿着曲线变化。如图1所示的曲线通常具有中间部分110，该中间部分110具有比曲线的其它部分相对更小的斜率。在中间部分110，cp_值可以比曲线的其它部分相对更高。例如，当压力在大约7.5Mpa并且温度在大约30°C时，cp-值可以高于10，000。当cp-值相对高时，CO2可以在相对小的温度变化下排放出给定量的热量。
[0027]图2示出了传统的CO2气体冷却器200以及在75bar(7.5MPa)的工作压力下的温度-传热(Q)曲线。温度-Q曲线202和204通常分别代表了沿着气体冷却器200的长度L2、在气体冷却器200内部的CO2 (曲