一种低温制冷方法及系统与流程

本发明涉及一种低温制冷方法与系统即低温储藏系统，尤其涉及一种采用冷媒压缩制冷系统与涡管的低温制冷方法与系统及低温储藏系统。

背景技术：

目前的低温制冷系统，主要采用压缩式制冷，涡管制冷主要用于冷枪的工艺制冷。普通的低温压缩式制冷系统，如冰箱，冷库所用的制冷系统一般制冷提供-45℃以上的温度，而许多场合，包括生物医药领域，科学试验，军事等领域，需要更低温度的制冷系统，如有的疫苗就需要-70℃甚至更低的温度储存。同时，在工业民用和商用领域，也有很多新的用途，如美国一家初创公司https://cometeer.com/，重新发明了咖啡，在-321°f温度下加工咖啡，并在超低的温度下保存和运输，这就需要超低温的制冷和储藏系统。随着机械制造的升级，对很多金属零件装配精度和金属材料稳定性、精度、耐磨性提出更高的要求，低温处理凸显尤为重要。通过低温处理，可以减少热处理过程中残余奥氏体，稳定尺寸，同时可以提高产品的耐磨性以及硬度，释放材料的残余应力；通过低温处理，可以提高零件装配精度，如深圳德捷力科技公司提高各种机械冷处理设备要求的温度范围为-40℃到-196℃。

低温制冷系统在冰箱上应用最为广泛，普通的低温冰箱的温度一般为-20℃至-40℃,超低温冰箱为-40至-100℃,深冷冰箱低于-100℃，按照严格学术意义上的划分，高于-153℃的温度均属于普冷的范围，只有低于-153℃属于低温的范围，上述冰箱均属于普冷范围。因此目前大部分的低温冰箱均采用冷媒压缩制冷，超低温和深低温采用复叠压缩，但也有少部分采用低温制冷的技术，如斯特林制冷实现上述普冷温度范围的冰箱，如www.stirlingultracold.com。

采用复叠压缩制冷主要有如下问题:

1)系统复杂，故障率高，可靠性差；

2)需要特殊的低温压缩机和制冷剂，生产制造难度大，维修维护困难，需要特殊训练的专业人员；

3)温度被动范围大，温度控制精度低，温度波动范围可以达到5℃以上；

4)制冷效率低，以零下-70℃冰箱为例，制冷cop仅仅为5％，并且随着温度的下降，制冷效率急剧下降；

5)启动和恢复时间长，即从常温状态降低到低温的时间长，及开门后恢复温度时间长。

6)冰箱内容易产霜，需要定时清理，导致频繁开启。

7)体积大，重量大。

8)生产成本高，价格昂贵，从几万元到几十万元人民币。

采用斯特林制冷主要有如下问题:

1)斯特林属于低温制冷设备，其技术门槛高；

2)需要特殊的斯特林制冷剂和气体制冷剂，生产制造难度大，维修维护困难，需要特殊训练的专业人员；

3)采用氦作为制冷剂，而氦是十分稀有的气体，其资源有限，难以大量获得，不能满足广泛使用的需求。

4)制冷效率叫复叠式高，但仍然很低，以零下-70℃冰箱为例，制冷cop约为7-10％，并且随着温度的下降，制冷效率急剧下降；

5)启动和恢复时间长，即从常温状态降低到低温的时间长，及开门后恢复温度时间长。以stirlingultracold公司的-70℃冰箱产品为例，其启动时间为6.5小时，开门恢复时间为35分钟。

6)冰箱内容易产霜，需要定时清理，导致频繁开启。

7)体积大，重量大。

8)生产成本高，价格昂贵，从几万元到几十万元人民币。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种低温制冷方法，利用冷媒压缩式制冷系统或其它冷源冷却压缩气体作为涡管的进气，涡管冷端的低温排气用于制冷目的，涡管与冷媒压缩式制冷系统或其它冷源可同时运行或先后运行。

进一步地，冷媒压缩式制冷系统或其它冷源还同时用于冷却涡管，提高涡管的效率和制冷量；或涡管冷端的低温排气完成制冷目的后部分或全部回到气体压缩机的进口进入气体压缩机；或热端的排气被部分或者全部再利用，即热端的排气部分或者全部回到气体压缩机的进口进入气体压缩机，气体压缩机的排气被冷媒压缩式制冷系统或其它冷源冷却后作为涡管的进气，所述的冷却利用冷媒压缩式制冷系统提供的冷量冷却，或利用其它冷源冷却。

进一步地，还包括采用如下两种方式之一或联合两种方式使涡管冷端获得更低温度的排气：

方式一：将所述的涡管冷端排气完成制冷目的后返回一部分用于进一步冷却被冷媒压缩式制冷系统或其它冷源冷却的压缩气体；

方式二：采用两个或多个如权利要求1所述的制冷组合进行两级或多级复叠式制冷，其中，最后一级用于制冷目的，上一级对下一级的涡管提供制冷，进一步冷却其被冷媒压缩式制冷系统或其它冷源冷却的压缩气体，使得最下级进入涡管的气体温度进一步降低，从而在涡管冷端获得更低温度的排气。

目前的保温方法完全是无视热力学第二定律对能量利用的限制，即能量是有品质的，能量在交换的过程中是贬值的。以冰箱保温为例，采取的方法是利用零下温度的冷能，如-70℃温度的冷能来对抗环境的热能，如20℃的热能，这样一种方法，从热力学完善度的角度来看，其热力学的完善度为0，理想的方法，或热力学完善度100％的方法是利用-70℃到20℃的冷能来吸收环境的热能，即在保温环境到室外环境围护中连续的布置-70℃到20℃吸热流体吸收室外环境向保温环境转递的热量。当然，实际的方法是在围护内布置一种或多种介于环境温度和保温环境温度的流体吸热，尽管其有效性不如连续的温度布置。这样一种方法可以使得冰箱保温所需能量的品质大大降低，从而使得制冷系统的效率提高。另一方面，能量的贬值规律，这是在设计能量系统时有坏处且尽量希望减小的，却对保温时有好处，因为，当在围护内布置有吸热流体时，由于能量的贬值规律，流体本身与保温材料存在温差，这样就导致了从室外环境到保温环境的整的传热温差减少，保温所需的冷量减少，因此，上述新的保温方法不仅可以降低保温所需的制冷量的品质，同时可以减少所需的制冷量。

本发明还提供了一种低温制冷系统，系统含有气体压缩机，涡管，压缩气体冷却装置，气体压缩机的出口通过气体管道与压缩气体冷却装置进口相连，压缩气体冷却装置出口通过管道与涡管的进口相连，气体进入气体压缩机被压缩，然后被压缩气体冷却装置冷却，冷却后的气体进入涡管，涡管冷端得到低温空气用于制冷；所述的压缩气体冷却装置为载冷剂换热器，冷媒压缩制冷系统。

进一步地，所述系统还包含用于冷却涡管外壁和/或涡管内气体的涡管冷却器，所述涡管冷却器采用冷媒压缩制冷系统的冷媒或载冷剂冷却，涡管冷却器位于涡管内和/或涡管外，或与所述压缩气体冷却装置合为一体。或气体压缩机进口与环境、被低温制冷系统制冷的装置的排气口、涡管热端的排气口中的一个或多个相连。气体压缩机排气口或设置有散热器，或所述低温制冷系统还匹配有储气罐，储气罐与压缩气体冷却装置热流体进气口相连。

本发明还提供了一种蓄能低温制冷系统，系统含有储气罐，涡管，压缩空气冷却装置，储气罐的出口与压缩空气冷却装置进口相连，压缩空气冷却装置出口通过管道与涡管的进口相连，冷却后的压缩空气进入涡管，涡管冷端得到低温空气用于制冷；所述的压缩空气冷却装置为载冷剂换热器或冷媒压缩制冷系统。

进一步地，所述系统还包含用于冷却涡管外壁和/或涡管内气体的涡管冷却器，所述涡管冷却器采用冷媒压缩制冷系统的冷媒或载冷剂冷却，涡管冷却器位于涡管内和/或涡管外，或与所述压缩气体冷却装置合为一体。或系统还匹配有空气压缩机，空气压缩机与压缩空气冷却装置进口相连。

本发明还提供了一种带冷却器的涡管，所述的冷却器包括用于冷却涡管外壁、涡管内气体、涡管进气的冷却器中的一种或多种，其中，用于冷却涡管外壁和用于冷却管进气的冷却器设置在涡管外，用于冷却涡管内气体的冷却器设置在涡管内部，所述冷却器采用冷媒压缩制冷系统的冷媒或载冷剂进行制冷。

涡管制冷是一种简单可靠的利用压缩空气制冷的方法，但其主要的问题是，制冷效率低，单级制冷温降有限，不能获得足够低的低温，要求空气压力高，制冷量小，同时可用的有效制冷量占总制冷量的比例低，以冷枪为例，如进气温度为30℃，将温度降低到-20℃,总制冷是指从30℃到-20℃的制冷，有50℃温差，而冷枪真正可以利用的制冷只有10℃左右，即-10到-20℃。改善涡管制冷，主要是通过降低涡管入口空气温度，使得涡管获得足够的低温，同时增加进入涡管的空气密度，增加质量流量，增加制冷量，通过强制冷却降低涡管热端的温度，提高涡管的冷热空气分离效率，增加冷端的温降，降低涡管入口空气的压力，减小压缩空气的能耗的同时，减少热端负荷，而强制冷却降温与降低涡管入口空气压力结合，可以获得合理的温降和冷气体比例，获得较高的制冷效率。与上述保温方法结合，可以充分提高涡管可用的有效制冷量占总制冷量的比例。

本发明还提供了一种低温储藏系统，所述系统含有储藏室和用于对储藏室制冷的权利要求4所述的低温制冷系统或权利要求6所述蓄能低温制冷系统，所述的储藏室，包括冰箱，冷库等的制冷。

本发明还提供了另一种低温储藏系统，包括气体压缩机，冷媒压缩系统，涡管，低温储藏室，高温储藏室，风机，冷媒压缩系统含有节流装置，冷凝器，冷媒压缩机，第一蒸发器，第三蒸发器。其中，低温储藏室设置在高温储藏室内，高温储藏室用于储藏物品或作为低温储藏室的围护。所述低温储藏室外壁还设有保温结构，所述保温结构内填充有多孔保温芯体，保温芯体两侧设有第一气体通道和第二气体通道，其中第一气体通道与低温储藏室外壁接触，第二气体通道位于低温储藏室最外侧。第一蒸发器设置在涡管外壁，节流装置的出口与第一蒸发器的冷媒进口、第一蒸发器的冷媒出口与第三蒸发器的冷媒进口、第三蒸发器的冷媒出口与压缩机进口相连，压缩机出口与冷凝器进口相连，冷凝器出口与节流装置进口依次连接形成冷媒压缩系统。气体压缩机的出口与第一蒸发器的压缩空气进口相连，第一蒸发器的压缩空气出口与涡管的进气口相连，涡管的冷端出口与低温储藏室的第一气体通道进口相连，第二气体通道出口、涡管热端出口同时与气体压缩机的进口相连；高温储藏室的空气的进出口、第三蒸发器的空气进出口、风机依次连接形成环流，使高温储藏室的冷媒被第三蒸发器冷却，或在涡管内部设置第二蒸发器，第二蒸发器与第一蒸发器串联或者并联。

空气压缩机的效率与涡管的制冷效率相关，而空压机能耗高，尤其是小型微型空压机的效率更低，导致涡管制冷效率低，本发明同时改进空压机的效率，减少空压机能耗，即通过减低空压机的进口空气温度提高空压机效率，同时通过减小空压机的压力减低空压机能耗。

上述涡管和空压机的改进，可通过与通用的高效的冷媒压缩制冷相结合来实现，众所周知，目前的用于空调和冷冻的通用压缩式制冷，其效率比低温制冷方式，如斯特林，和特殊的低温复叠压缩制冷高出1到2个数量级，充分利用通用的高效的冷媒压缩制冷是本发明的特征之一，冷媒压缩机制冷除了上述的改善空压机与涡管外，同时还用于新的保温方法，即通过在保温储藏室的围护上布置冷媒换热器大大减低涡管制冷的负荷。

制冷系统的能量储藏，尤其是用于冷链运输系统，和可再生能源利用，及野外环境等，本发明同时可以利用压缩空气实现蓄能。

低温制冷系统的可靠性较常规的制冷系统相比要低很多，而低温制冷系统往往用于比较特殊的目的，如生物疫苗等，其可靠性要求高，本发明基于通用的冷媒制冷系统，空气压缩机及涡管，涡管本身没有任何运动部件，可靠性不言而喻，而通用的冷媒制冷系统，空气压缩机，也有很高的可靠性，技术出现故障，也无需特殊的专业人员，普通的维修人员即可完成维修。

低温制冷系统价格十分昂贵，以冰箱为例，同样容积的冰箱是普通冰箱的几十倍，甚至上百倍，本发明的系统，与普通制冷系统相比，其价格在同一个数量级，大大低于目前低温冰箱的成本。

本发明具有效率高，可靠性高，能耗少，成本低等特点，其应用将为原本只限于特殊场合的低温制冷系统进入到普通的广泛的领域，包括工业，农业，商用，民用等各种领域，提供条件，如家用商用冰箱，目前国内为-18℃，实际上国外有采用-40℃的，研究表明https://www.fightbac.org/food-safety-education/40-or-below/？gclid＝eaiaiqobchmi3pcyzvcd7givvbh9ch2zpgoleaaybcaaeglbrpd_bwe，低于零下-40可以减少冷冻食品产生的细菌带来的疾病，尤其对孕妇和老人，而低温快速冷冻也有利于减少最大冰晶生成带的通过时间，更好的保存鲜味和营养，如金枪鱼就要求冷冻温度-60℃。

附图说明

图1为本发明的基本原理图，

图2为用于低温储藏室制冷的原理图

图3为对空气压缩机进气制冷的原理图

图4为涡管热端排气直接排掉的情形

图5为储藏室内带有换热器的情形

图6为储藏室围护内含有排气换热器的情形

图7为采用储气罐内压缩空气制冷的原理图

图8为带有两个冷媒制冷循环的情形

图9为储藏室围护内含有排气换热器和冷媒换热器的情形

图10为常规的储藏室保温示意图

图11为本发明储藏室保温原理图

图12为对涡管进行冷却的原理图

图13为带有风机的情形

图14含有多个空气压缩机的情形

图15涡管自冷却的情形

图16为涡管复叠制冷的原理图

图17为涡管复叠制冷并带有涡管自冷却的情形

图18为含有两个储藏室，且一个位于另一个之内的情形

图19为涡管冷却器与压缩空气冷却器合为一体的双储藏室情形一

图20为涡管冷却器与压缩空气冷却器合为一体的双储藏室情形二

具体实施方式

如图1所示，由涡管和冷媒压缩制冷组成的制冷系统100，包括气体压缩机101，压缩气体散热器1011，冷媒压缩系统102，涡管103，气体管道104，冷媒压缩系统102为通用的系统，包括冷凝器1021，冷媒压缩机1022，蒸发器1023和节流阀1024。进气经过气体压缩机101被压缩，再经过1023被冷却，然后进入103涡管，涡管冷端得到冷气体，用于制冷目的，热端为热排气。

上述冷媒压缩系统也可以采用其它冷源替代，包括集中空调系统和冷却系统的冷源，或工艺过程的冷源等，如天然气工业中的回收冷源等，蒸发器变为载冷剂换热器。

由于涡管进气被冷却，涡管冷端可得到更低温的气体用于低温制冷。

为了使得涡管获得更好的制冷效果，还可以对涡管进行冷却，如图12等所示。

图2利用图1中的循环用于低温储藏室的冷却保冷，包括冰箱，冷库等，可以实现比常规冰箱，冷库温度更低的温度，常规储藏室温度一般高于-40℃,本发明的方法可以提供远低于-40℃的温度。

系统200含气体压缩机201，压缩气体散热器2011，冷媒压缩系统202，涡管203，气体管道204，及储藏室205，冷媒压缩系统202为通用的系统，进气经过201被压缩，再经过冷媒压缩系统202被冷却，然后进入涡管203，涡管冷端得到冷气体，送入储藏室，得热后排出再进入气体压缩机201，热端为热排气，被冷却器2031冷却后进入气体压缩机201。

图3系统100a与图1系统不同在于，冷媒压缩系统通过1012对气体压缩机进气进行冷却，提高压缩的能效。

图4系统200a与图2不同在于，涡管热端排气未引入到压缩机进口，压缩机需要从环境补气。

图5系统200b与图2不同在于，涡管冷端排气不是直接进入到储藏室内，而是进入到储藏室内换热器2051得热后排出再进入气体压缩机。

图6系统200c与图2不同在于,储藏室围护中还含有排气换热器2052，从储藏室中排出的气体在排气换热器2052吸收热量后排出，可以大大增加涡管冷端排气的冷却能力。

图7系统300为蓄能制冷系统，采用储气罐蓄存的压缩空气作为涡管的动力制冷，系统含储气罐301，冷媒压缩系统302，涡管303，气体管道304，及储藏室305，排气换热器3051，冷媒压缩系统为通用的系统，压缩空气经过冷媒压缩系统的蒸发器3021被冷却，然后进入303涡管，涡管冷端得到冷气体，送入储藏室305，得热后再经过排气换热器3051排出。

图8系统200d与图2不同在于,采用了两套冷媒压缩系统202a和202b，同时增加了排气换热器2051。

图9系统200d与图2不同在于,在围护内增加了排气换热器2051，同时增加了冷媒换热器2052，冷媒换热器与冷媒压缩系统相连，冷媒换热器可有效减少涡管的制冷负荷。

图10系统为常规的储藏室保冷方式，对于低温储藏室如-70℃温度，为了抵消室外环境，如温度20℃的环境的热传递进入到低温环境，常规的方式提供的冷量的品质要求温度在-70℃以下，如图中为-70℃到-80℃,图中显示了两者提供冷量的方式，冷空气直接进入到储藏室，或者冷流体进入到储藏室内的换热器。

图11为本发明采用新的保温方法，对于同样的-70℃的低温储藏室，和温度20℃的环境，新的保温方式提供的冷量的品质为少部分低于-70℃，而大部分为介于储藏室温度和环境温度之间的温度，如图中所示，-80℃到10℃,或-80到-40℃.本发明新的方式可大大减少对高品位的低温冷能的需求，同时如前所述，可以减少冷量，两者导致本发明的储藏室比常规的储藏室更节能。

图12系统400含有气体压缩机401，冷媒压缩制冷系统402，涡管403，气体管道404，储藏室405，冷媒压缩系统含第一蒸发器4021，第二蒸发器4031，第三蒸发器4032，第四蒸发器4052，冷媒压缩机4022，冷凝器4023，节流装置4024及冷媒管道等，4021位于气体压缩机401出口，与涡管403进口相连，用于冷却进入涡管403的压缩气体，第二蒸发器4031位于涡管403外用于冷却涡管外壁，第三蒸发器4032位于涡管内，用于冷却涡管内气体，第四蒸发器4052位于围护内，用于冷却围护，围护内含有排气换热器用于回收排气冷量。气体压缩机401和涡管403与冷媒压缩系统402组成制冷组合，用于储存室405的制冷。

进气经过气体压缩机401被压缩，再经过4021被冷却，然后进入涡管403，涡管冷端得到冷气体，送入储藏室405，经过4051得热后排出再进入气体压缩机401，热端为热排气经第三蒸发器4032冷却后，也进入气体压缩机401。

图13系统400a在图12系统基础上增加了系统406，含风机4061，管道4062，及阀门4063，该系统与蒸发器4021相连，即该系统可以在空气压缩机不工作时，通过风机4061驱动对储藏室制冷，这对于储藏室启动时温度高时运行冷媒压缩机系统快速制冷，缩短系统降温的时间，但储藏室到达一定低温后，再通过阀门切换，启动气体压缩机，停止风机，通过涡管与冷媒压缩系统获得更低的制冷温度。图13省掉了涡管内冷却器4032。

图14系统400b与图12系统不同在于采用两个气体压缩机，401a和401b,两个压缩机可以通过阀门的切换(图中未显示)实现串联，并联或者独立运行，具有两个好处，一是可以在需要时增加制冷量，如启动时，二是通过串联可以实现更低温度，使得冷藏室适用温度范围更大，三是，提高可靠性，一台压缩机可以作为备用。

图15系统400c在图14的基础上增加压缩气体自冷器407，利用部分涡管冷端气体冷却涡管进气，这样可以使得涡管获得更低的冷端温度。

图16系统500为两个涡管的制冷组合，两个组合通过气体/气体冷却器501进行换热，可以使得制冷组合2的涡管获得更低的温度用于制冷，图中用于储藏室的制冷。图中两个涡管配有两个冷媒压缩系统，两个涡管也可公用一套冷媒压缩系统。

图17系统500a在图15的基础上增加了压缩气体自冷器502，可获得比系统500更低的制冷温度。

图18系统600在系统400的基础上增加了一个高温储藏室601，并将原有低温储藏室405置于601内，同时将蒸发器4052置于601的围护内。

两个储藏室可以实现两种温度的储藏，将低温储藏室置于高温储藏室内更有利于保温和节能。

图19系统700对图18系统进行了进一步优化，包括将涡管外冷却器与涡管进气冷却器合为一体等，系统700含有气体压缩机701，冷媒压缩系统702，涡管703，气体管道704，低温储藏室705，高温储藏室706，风机707，空气管道708等，冷媒压缩系统702含有节流装置7021，冷凝器7022，冷媒压缩机7023，第一蒸发器70241，为涡管外冷却器与涡管进气冷却器合为一体的冷却器，第二蒸发器70242，为涡管内冷却器，与70241相连，图中未显示连接，第三蒸发器7025，为空气冷却器，冷媒管7026，工作时，从节流装置7021出来的液态冷媒经过70241和70242，再经过7025，冷媒蒸发变成气相后，经过冷媒压缩机7023压缩，然后经过冷凝器7022冷却变成液态，再经过节流装置7021，完成一个循环，冷媒管以以上顺序连接各部件形成冷媒压缩系统702。低温储藏室705的围护7051为一种具有换热功能的保温结构，含有多孔体保温芯体70511(如珍珠岩或气溶胶等)，芯体两侧有气体通道70512和70513。

制冷过程如下所述，气体经过气体压缩机701被压缩，然后经过第一蒸发器70241被冷却，冷却后的气体进入涡管703，涡管703同时被70241和70242冷却，涡管冷端得到进一步冷却的气体进入低温储藏室705的围护7051的气体通道70512，然后经过多孔体保温芯体70511，进入气体通道70513，气体在705中得热，排出705的气体与从涡管热端排出的气体混合再进入气体压缩机701。

同时，风机707驱动来自高温储藏室706空气通过第三蒸发器7025，被冷却后的空气送回高温储藏室706，空气不断循环，对706制冷。

当储藏室启动时，气体压缩机701无需启动，只需启动冷媒压缩系统702，第一和第二蒸发器70241、70242无需提供制冷，第三蒸发器7025制冷并提供较大的冷量，即相当于3个蒸发器的总冷量对高温储藏室706快速降温达到指定温度，当高温储藏室706达到温度后，再启动气体压缩机701，开始上述冷媒压缩系统702和涡管703联合制冷，对低温储藏室705降温，并对高温储藏室706保冷。由于低温储藏室705围护的特别结构，即带有热交换功能，可以使得低温储藏室围护快速冷却，从而使低温储藏室705快速达到指定温度。大冷量使得高温储藏室706快速冷却，和低温围护的特别围护结构的快速冷却，二者导致本发明的储藏室能够快速达到指定温度。而常规的低温冰箱，既没有大冷量，同时无热交换结构的围护，其启动时间很长，如一款-70℃的冰箱，从启动到达到温度的时间长达6.5小时，这严重影响使用者的使用便利。

事实上，低温冰箱内的容积一般较小，空气量也很少，启动时主要负荷为围护，围护采用了较多的保温材料，将其冷却下来，需要很长时间，本发明的新型围护结构，即有换热功能的保温结构具有明显的优势，其它的好处，如前所述。

本发明双储藏室结构及低温围护室结构带来的另一个好处是有效减少霜的产生，由于流过低温储藏室围护的气体温度是有梯度的，70513内的气体温度接近高温储藏室706的温度，低温储藏室的外部，也就是高温储藏室内不会结霜，而目前的冰箱的冷冻和冷藏室往往是通过加热其间隔壁来防止结露的，另外，对于低温室内部而言，其开门时由于有高温储藏室706的隔断，不会直接导入环境空气，其结霜与普通的低温冰箱比，结霜少。

针对融霜和清洗，本发明可以通过涡管提高高温的压缩空气快速融霜和清洗，即可以在融霜时，利用涡管热空气而切断冷空气，这可以通过在系统中设置阀门实现转换，图中未显示阀门。

图20系统700b与图19系统700相比，将高温储藏室改小，仅仅作为低温储藏室的围护，不储藏其它东西，这适合于仅仅需要低温储藏的场合。

本发明的好处可以通过以下实例进一步得到证明。

如图20的低温冰箱，假定制冷量为130w,其中空气系统提供86.5w,压缩气体系统提供43.5w,低温储藏温度为-70℃。高温储藏室内为-40℃,环境温度20℃,需要压缩空气流量为3.6m³/h,压缩气体压力0.2mpa,压缩空气低温进入低温储藏室-94℃,排出-44℃,气体压缩机耗电241w,冷媒压缩系统耗电300w,共耗电541w，系统cop为24％(130/540)，而常规的复叠冷媒压缩系统耗电2600w,cop约5％，而斯特林系统耗电1600w,cop约8％，本发明的系统耗电只有上述系统的1/3-1/5。

上面的例子表明，本系统可以大幅度节能，同时由于采用常规的制冷压缩机和低压小流量气体压缩机，压力仅仅0.2mpa，流量为3.6m³/h，其可靠性大大提高，成本大大降低。