二氧化碳制冷系统及其控制方法与流程

本发明涉及制冷，特别是涉及一种二氧化碳制冷系统及其控制方法。

背景技术：

1、由于氯氟烃(cfcs)和氢氯氟烃(hcfcs)引起的臭氧损耗，以及氢氟烃(hfcs)对全球变暖的影响，来自全球的197个国家达成减少化学制冷剂的排放的协议。随着《蒙特利尔议定书》履约进程的加速以及基加利修正案的达成，预计将在21世纪减少88％的温室气体氢氟碳化物(hfcs)的排放。为了减少化学制冷剂对环境的影响，co2作为一种天然的制冷剂(odp为0，gwp可以忽略不计)，已成为重要的制冷剂替代物质。实际上，co2是商业制冷领域中最环保的制冷剂，它是一种无毒、不易燃、廉价且易于获得的天然工质，具有优越的热物理性能。

2、在二氧化碳制冷系统的应用中，针对不同的温区，现有设计通常有双级压缩、配置不同温区压缩机以及直接采用低温压缩机三种方式。常规的双级压缩受限于中间压力，中温系统温度调节的灵活性较差；配置多温区压缩机则设备较为复杂，投资成本较高；直接使用低温压缩机，系统简单，但第一蒸发器蒸发的过热蒸气节流至低压后与低温蒸气混合进入低温压缩机，会致使低温压缩机的排量增大，设备的经济性较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，针对上述技术问题，本发明一实施方式中提供了一种二氧化碳制冷系统。

2、本发明一实施方式中为解决上述技术问题，提供了如下技术方案：

3、一种二氧化碳制冷系统，包括压缩机、空气冷却器、引射器、第一蒸发器和第二蒸发器，所述空气冷却器连接于所述压缩机的出口端和所述引射器的入口端之间，所述引射器的出口端连接于所述第一蒸发器的入口端及所述第二蒸发器的入口端，所述第一蒸发器的出口端连接于所述压缩机的入口端；所述二氧化碳制冷系统还包括引射回路，所述引射器回路的一端连接于所述引射器的入口端，另一端分别连接于所述第一蒸发器的出口端及所述压缩机的入口端。

4、可以理解的是，本技术通过在所述二氧化碳制冷系统中设置所述引射回路，从而使得所述引射器能够引射所述第一蒸发器蒸发后的过热蒸气，如此既保证了引射器的节流效果，也可以对所述第一蒸发器的蒸发温度进行灵活的调节，加快第一蒸发器的对应的温区的降温速度；所述引射器及引射回路的设置可以使得两个温区共用一个压缩机，该压缩机能够用负荷较小的压缩机代替，如此使得在系统整体设计上，大幅降低了成本的同时也极大的提高了系统的灵活性。

5、在其中一个实施例中，所述二氧化碳制冷系统还包括储液器和二次再冷却换热器，所述储液器连接于所述引射器的出口端和所述第一蒸发器的入口端之间，所述二次再冷却换热器具有第一端、第二端、第三端及第四端，所述第一端与所述第二端分别连接于所述引射器和所述空气冷却器，所述压缩机具有补气增焓口，所述第三端连接于所述储液器，所述第四端连接于所述补气增焓口，所述第一端与所述第二端连通，所述第三端与所述第四端连通。

6、如此设置，通过第一端和第二端之间的通路中的介质与第三端和第四端之间的通路中的介质之间的热交换，从而降低引射器入口端的介质的温度，提高的系统的能效；通过将所述二次再冷却换热器一端连接于所述储液器，另一端连接于所述补气增焓口，能够减少储液器中制冷剂气体，保证储液器压力。

7、在其中一个实施例中，所述二氧化碳制冷系统还包括一次再冷却换热器，所述一次再冷却换热器具有第五端、第六端、第七端及第八端，所述第五端与所述第六端分别连接于所述二次再冷却换热器和所述空气冷却器，所述第七端连接于所述引射回路，所述第八端连接于所述储液器，所述第五端与所述第六端连通，所述第七端与所述第八端连通。

8、可以理解的是，通过将所述第七端分别连接于所述引射器的入口端和所述第一蒸发器，从而使得当所述第一蒸发器不工作时，能够替代所述第一蒸发器到所述引射器回路的作用；并且，通过第五端和第六端之间的通路中的介质与第七端和第八端之间的通路中的介质的换热，有效降低了二氧化碳一次节流前的温度，大幅改善了系统能效，同时也减少了设备费用，提高了系统的经济性。

9、在其中一个实施例中，所述二氧化碳制冷系统还包括第二蒸发器，所述第二蒸发器的一端连接于所述储液器，所述第二蒸发器的另一端分别连接于压缩机的出口端和所述空气冷却器。

10、可以理解的是，通过将所述第二蒸发器连接于所述储液器和所述压缩机出口端之间，从而将热气旁通至所述第二蒸发器中对于第二蒸发器进行化霜。

11、在其中一个实施例中，所述第二蒸发器的一端分别连接于所述储液器、所述第八端和所述第一蒸发器的入口端，所述第二蒸发器的另一端连接于所述压缩机的入口端。

12、在其中一个实施例中，所述二氧化碳制冷系统还包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，所述第一电磁阀连接于所述储液器和所述第三端之间，所述第二电磁阀的一端分别连接于所述引射回路及所述第一蒸发器的出口端，另一端连接于所述压缩机的入口端，所述第三电磁阀连接于所述储液器和所述第一蒸发器的入口端之间，所述第四电磁阀连接于所述储液器和所述第八端之间；所述二氧化碳制冷系统包括第一节流元件、第二节流元件、第三节流元件和第四节流元件，所述第一节流元件连接于所述第一电磁阀和所述第三端之间，所述第二节流元件连接于所述第二电磁阀和所述压缩机之间，所述第三节流元件连接于所述第三电磁阀和所述第一蒸发器之间，所述第四节流元件连接于所述第四电磁阀和所述第八端之间。

13、可以理解的是，通过设置各个电磁阀来控制各个管路的通断。

14、在其中一个实施例中，所述二氧化碳制冷系统包括第五电磁阀和第六电磁阀，所述第五电磁阀连接于所述储液器和所述第二蒸发器之间，所述第六电磁阀连接于所述第二蒸发器和所述压缩机的入口端之间；所述二氧化碳制冷系统包括第五节流元件，所述第五节流元件连接于所述第五电磁阀和所述第二蒸发器之间。

15、可以理解的是，通过设置电磁阀实现对于不同温区的回路的通断的控制。

16、在其中一个实施例中，所述二氧化碳制冷系统包括第七电磁阀和第六节流元件，所述第七电磁阀的一端分别连接于所述压缩机的出口端和所述空气冷却器，另一端连接于所述第六节流元件，所述第六节流元件远离所述第七节流元件的一端分别连接于所述第二蒸发器和所述第六电磁阀；所述二氧化碳制冷系统包括恒压阀，所述恒压阀的一端分别连接于所述第二蒸发器和所述第五节流元件，另一端连接于所述储液器。

17、在其中一个实施例中，所述二氧化碳制冷系统包括第八电磁阀，所述第八电磁阀设于所述引射回路上。

18、本发明一实施方式中还提供如下技术方案：

19、一种二氧化碳制冷系统控制方法，所述二氧化碳制冷系统控制方法应用于二氧化碳制冷系统中，所述二氧化碳制冷系统还包括一次再冷却换热器、第四电磁阀、第八电磁阀和第二电磁阀，所述一次再冷却换热器连接于所述空气冷却器和所述引射器之间，所述第四电磁阀连接于所述引射器和所述第一再冷却换热器之间，所述第八电磁阀设于所述引射回路上，所述第二电磁阀的一端连接于所述第一蒸发器和所述引射回路，另一端连接于所述压缩机的入口端；所述二氧化碳制冷系统控制方法包括：检测所述第一蒸发器处的回气过热度a，并与第一预设过热度a1做对比；若a＞a1并持续第一预设时间t1，则关闭所述第四电磁阀，开启所述第八电磁阀；若a＞a1并持续第二预设时间t2，则开启所述第二电磁阀，其中，t2＞t1；若a≤a1并持续第三预设时间t3，则关闭所述第二电磁阀。

20、如此，能够增加第一蒸发器出口端的介质的被引射量，从而加快第一蒸发器的对应的温区的降温速度。

21、本发明一实施方式中还提供如下技术方案：

22、一种二氧化碳制冷系统控制方法，所述二氧化碳制冷系统控制方法应用于二氧化碳制冷系统中，所述二氧化碳制冷系统包括第二蒸发器、储液器和第二电磁阀，所述储液器连接于所述引射器和所述第一蒸发器之间，所述第二蒸发器的一端连接于所述储液器，所述第二蒸发器的另一端分别连接于所述空气冷却器和所述压缩机的出口端，所述第二电磁阀连接于所述压缩机的入口端和所述第一蒸发器的出口端之间；所述二氧化碳制冷系统控制方法包括：检测所述第二蒸发器处的回气过热度b，并与第二预设过热度b1做对比；若b＜b1并持续第四预设时间t4，则开启所述第二电磁阀；若b≥b1并持续第四预设时间t5，则关闭所述第二电磁阀。

23、如此，当第一蒸发器对应的温区的温度还未降低至目标值时，保证压缩机正常运行不停机。

24、与现有技术相比，本发明一实施方式中提供的二氧化碳制冷系统，通过在所述二氧化碳制冷系统中设置所述引射回路，从而使得所述引射器能够引射所述第一蒸发器蒸发后的过热蒸气，如此既保证了系统的节流效果，也可以对所述第一蒸发器的蒸发温度进行灵活的调节；所述引射器和引射回路的设置能够使得两个温度共用一个负荷较小的压缩机，如此使得在系统整体设计上，大幅降低了成本的同时也极大的提高了系统的灵活性。