CN110806035A - 一种跨临界二氧化碳制冷方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跨临界二氧化碳制冷方法及其装置，该方法包括：(1)将过热二氧化碳蒸汽加压进行一次压缩和一次冷却；(2)将亚临界二氧化碳进行二次压缩和二次冷却；(3)超临界二氧化碳再次冷却后节流为低温亚临界二氧化碳；(4)将节流后的低温亚临界二氧化碳送入蒸发罐蒸发为高温低压二氧化碳气体；(5)高温低压二氧化碳气体吸收热量后转化为过热二氧化碳蒸汽，并送入第一压缩机升压进行循环利用。该跨临界二氧化碳制冷方法及其装置，利用膨胀机回收并输出机械能带动压缩机使其完成压缩，并使用双压缩机来提高超临界二氧化碳的压缩性能和使用双气体冷却器和内部内部回热器对二氧化碳气体进行冷却，以提高二氧化碳的循环能效。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种跨临界二氧化碳制冷方法及其装置。
背景技术
现有的制冷剂对环境产生不良影响，主要表现在对臭氧层破坏和产生温室效应。臭氧层破坏和温室效应表现在臭氧含量不断减少和温室气体浓度不断增加，将会对人类居住的环境产生巨大的影响，甚至是严重的后果。而CO2作为一种天然制冷剂是一种安全的选择，在制冷技术领域，由于CO2的优良特性，被认为是CFCs、HCFCs和HFCs最具潜力的长期替代物。由于自然工质CO2以其良好的环保特性、优良的传热特性和相当大的单位容积制冷量等优点，前国际制冷学会主席G.Lorentzen认为二氧化碳是无可取代的制冷工质，并提出跨临界循环理论，指出其可望在汽车空调和热泵领域发挥重要作用。
专利WO2004072567 A2披露了一种蒸气压缩系统的超临界压力控制，该制冷剂循环经过蒸气压缩系统包括压缩机、气体冷却器、膨胀装置和蒸发器，优选的是二氧化碳用做制冷剂。膨胀装置是从膨胀过程中获取能量的功回收装置，其与冷却流经气体冷却器的制冷剂的流体泵送装置连接。该流体泵送装置以一流率泵送流体以便使其流经气体冷却器，该流率与从膨胀过程获取的能量的量相关，但其存在单级压缩膨胀、能效低、制冷量小的缺陷。
专利CN105371516 A公开了一种二氧化碳双级冷热联供系统，该系统包括二氧化碳亚临界压缩机、二氧化碳跨临界压缩机、第一油分离器、第一冷凝器、第一膨胀机、第二油分离器、第二冷凝器、第二膨胀机、维持系统、储液罐、第一气液分离器和第二气液分离器，但其存在将较多的能量转化为热量，制冷能效低的缺陷。
又如专利CN106196685 A公开了一种跨临界二氧化碳制冷系统，其采用一体式膨胀-压缩机、双缸同时压缩以及一次膨胀两次节流的方式，可以使跨临界二氧化碳制冷系统的制冷性能得到提高，以及采用一体式膨胀-压缩机，膨胀机与压缩机通过一根轴连接，膨胀机所回收的膨胀功可以作为压缩机的一部分压缩功，因此减少了压缩机的耗功。但其同样存在单级压缩、压缩前后压差大、能效低以及制冷量小的缺陷。
综上，针对现有技术WO2004072567 A2、CN105371516 A以及CN106196685 A中普遍存在制冷能效低、制冷量小的缺陷，开发一种对环境友好且制冷循环效率高的制冷方法是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的上述缺陷，提出一种对环境友好、制冷循环效率高且生产成本低的跨临界二氧化碳制冷方法及其装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种跨临界二氧化碳制冷方法，包括如下步骤：
(1)流过内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽通过第一压缩机加压进行一次压缩处理后，采用第一气体冷却器进行一次冷却处理；
(2)经一次降温冷却的亚临界二氧化碳通过第二压缩机加压进行二次压缩处理后，采用第二气体冷却器进行二次冷却处理；
(3)经二次降温冷却后的超临界二氧化碳通过所述过内部回热器的高压侧再次进行冷却处理，冷却后送入膨胀机节流为低温亚临界二氧化碳；
(4)将节流后的低温亚临界二氧化碳经稳压罐平稳压力和流速后送入蒸发罐进行蒸发，自身吸热热量后转换为高温低压二氧化碳气体，同时对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却；
(5)蒸发后的高温低压二氧化碳气体送入内部回热器的低压侧，吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热二氧化碳蒸汽，所述过热二氧化碳蒸汽送入所述第一压缩机升压进行循环利用。
进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷方法中，步骤(1)中所述第一压缩机将二氧化碳压缩为亚临界二氧化碳。
进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷方法中，步骤(2)中所述第二压缩机将所述亚临界二氧化碳压缩为超临界二氧化碳。
进一步优选地，在所述的跨临界二氧化碳制冷方法中，步骤(3)中所述膨胀机将所述超临界二氧化碳节流至低温亚临界。
进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷方法中，步骤(3)中所述膨胀机回收二氧化碳的膨胀功，并输出机械能的至所述第一压缩机和/或第二压缩机。
进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷方法中，步骤(4)中所述取冷剂为水、防冻液、油或空气。
进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷方法中，步骤(5)中所述蒸发后的高温低压二氧化碳气体先进入储液罐，经所述储液罐分离少量液态二氧化碳和润滑油后再送入所述内部回热器的低压侧。
本发明的第二个方面是提供一种上述所述方法的跨临界二氧化碳制冷装置，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐和储液罐，其中：
所述内部回热器的低压侧通过管道经所述第一压缩机连接所述第一气体冷却器，用于将流过所述内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器进行初步降温；
所述第一气体冷却器通过管道依次经所述第二压缩机、第二气体冷却器连接所述内部回热器的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器进行二次降温；
所述第一压缩机压缩机通过管道连接所述气体冷却器，经过所述内部回热器高压侧回热后的高温低压的二氧化碳气体依次经所述压缩机和气体冷却器压缩和冷却为超临界二氧化碳；
所述气体冷却器通过管道经所述内部回热器连接所述膨胀机，以将所述超临界二氧化碳经所述内部回热器进一步冷却后由所述膨胀机节流为低温低压的亚临界二氧化碳；
所述膨胀机的排气口通过管道连接所述蒸发罐，由所述低温低压态的临界二氧化碳对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却，自身被蒸发为所述高温低压的二氧化碳气体；以及
所述蒸发罐通过管道经所述内部回热器的低压侧连接所述第一压缩机，以使所述高温低压的二氧化碳气体吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热蒸汽进入所述第一压缩机进行循环利用。
进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述膨胀机的输出轴连接所述第一压缩机和/或第二压缩机，以将所述膨胀机收集的二氧化碳膨胀功通过机械能的方式传递给所述第一压缩机和/或第二压缩机。
进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，还包括：
稳压罐，所述稳压罐设置于所述膨胀机的排气口与所述蒸发罐之间，以平衡进入所述蒸发罐前的所述亚临界二氧化碳的压力和流速；和
储液罐，所述储液罐设置于所述蒸发罐与所述内部回热器低压侧之间，以分离所述高温低压的二氧化碳气体中的二氧化碳液态和润滑油。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)采用二氧化碳为制冷剂，对环境无害，不破坏臭氧层，同时二氧化碳还具有化学稳定性好、不燃、安全、无毒、无嗅以及蒸发潜热大、流动性和传热性能好等优点，且在膨胀吸热时具有较大的降温幅度，是一种理想的制冷剂；
(2)利用膨胀机代替节流阀，利用膨胀机回收并输出机械能带动压缩机使其完成压缩，并使用双压缩机来提高超临界二氧化碳的压缩性能和使用双气体冷却器和内部内部回热器对二氧化碳气体进行冷却，以提高二氧化碳的循环能效；
(3)在膨胀机后设置稳压罐，膨胀机将经过冷却后的超临界二氧化碳气体节流至低温低压湿饱和蒸汽状态，由稳压罐平稳其压力和流速，保证进入蒸发器内的二氧化碳均匀稳定，且在稳压罐和蒸发器之间连有质量流量计，实时检测和控制进入蒸发器内的二氧化碳的质量和流速；
(4)在蒸发器出口配置有储液罐，以防止压缩机液击和便于压缩机回油，也保证了在调节膨胀机时蒸发器不会被蒸干，同时增大了系统内部容积，避免在高环境温度下怠速时系统内的压力过高。
附图说明
图1为本发明一种跨临界二氧化碳制冷方法的工艺流程图；
图2为本发明一种跨临界二氧化碳制冷装置的结构示意图；
图3为本发明一种跨临界二氧化碳制冷装置的电控系统结构示意图；
图4为本发明一种跨临界二氧化碳制冷方法中次循环下的T-S图；
其中，各附图标记为：
1-第一压缩机，2-第一气体冷却器，3-第二压缩机，4-第二气体冷却器，5-内部回热器，6-膨胀机，7-稳压罐，8-流量计，9-蒸发器，10-储液罐，11-第一压力传感器，12-第一温度传感器，13-第一散热风扇，14-第二温度传感器，15-第二压力传感器，16-第三温度传感器，17-第二散热风扇，18-第一过滤器，19-第四温度传感器，20-第五温度传感器，21-第一安全阀，22-第二过滤器，23-第三压力传感器，24-第六温度传感器，25-第一截止阀，26-第三散热风扇，27-第二截止阀，28-第七温度传感器，29-第四压力传感器，30-第二安全阀，31-制冷剂泄漏传感器。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
请参阅图1所示，本实施例提供一种跨临界二氧化碳制冷方法，具体包括如下步骤：
(1)流过内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽通过第一压缩机1加压进行一次压缩处理后，采用第一气体冷却器2进行一次冷却处理；具体地，低压的过热二氧化碳蒸汽在第一压缩机1内被压缩至亚临界状态(温度T1,压力P1)，随后进入第一气体冷却器1被冷却介质所冷却(温度T2)；
(2)经入第一气体冷却器1一次降温冷却的亚临界二氧化碳通过第二压缩机2加压进行二次压缩处理后，采用第二气体冷却器4进行二次冷却处理；离开第一气体冷却器2后CO2气体在第二压缩机3内被压缩至超临界状态(温度T3，压力P2)，随后进入气第二体冷却器4被冷却介质所冷却(温度T3)；
(3)经第二气体冷却器4二次降温冷却后的高压超临界二氧化碳通过所述过内部回热器5的高压侧再次进行冷却处理，被进一步冷却(温度T4)，以提高跨临界二氧化碳的循环效能；冷却后送入膨胀机6，节流降压(温度T5，压力P3)为低温亚临界二氧化碳；
(4)经膨胀后的气体温度下降，部分气体液化，湿蒸气从稳压罐7平稳压力和流速后送入蒸发器9中进行蒸发汽化，通过稳压罐7来提高制冷剂进入蒸发器9时均匀稳定，且自身吸热热量后转换为高温低压二氧化碳气体，同时对所述蒸发罐9外部的取冷剂进行冷却；
(5)蒸发后的高温低压二氧化碳气体送入内部回热器5的低压侧，吸收所述内部回热器5高压侧的热量后转化为过热二氧化碳蒸，所述过热二氧化碳蒸汽送入所述第一压缩机1升压进行循环利用。
在在本实施例中，所采用的制冷剂是跨临界二氧化碳，二氧化碳为制冷剂，对环境无害，不破坏臭氧层，同时二氧化碳还具有化学稳定性好、不燃，安全、无毒无嗅以及蒸发潜热大、流动性和传热性能好等优点，在膨胀吸热时具有较大的降温幅度，是一种理想的制冷剂。
在在本实施例中，如图1所示，步骤(1)中所述第一压缩机1将二氧化碳压缩为亚临界二氧化碳。步骤(2)中所述第二压缩机2将所述亚临界二氧化碳压缩为超临界二氧化碳。步骤(3)中所述膨胀机6将所述超临界二氧化碳节流至低温亚临界，即二氧化碳从经过膨胀机6节流后处于低温亚临界状态，随后进入蒸发器9中进行蒸发吸热。
在本实施例中，所述第一压缩机1选用离心式制冷压缩机，所述第二压缩机2选用活塞式制冷压缩机，使用双级压缩机来提高跨临界二氧化碳的循环性能，通过第一压缩机1将二氧化碳压缩至亚临界状态，通过第二压缩机3再将二氧化碳压缩至超临界状态，来提高跨临界二氧化碳的冷却效率。
在本实施例中，步骤(3)中所述膨胀机6回收二氧化碳的膨胀功，并输出机械能的至所述第一压缩机1和/或第二压缩机3，即由膨胀机6转化的动力提供给低压腔第一压缩机1或提供给第二压缩机2，不足的由电机补充。优选地，如图1所示，所述膨胀机6回收二氧化碳的膨胀功，并输出机械能的至所述第一压缩机1，使用膨胀机6对膨胀功进行回收并输出机械能带动压缩机1完成压缩。
在本实施例中，步骤(4)中所述取冷剂为水、防冻液、油或空气。优选地，当取冷剂选择空气时，不仅可实现空调功能，在换热的同时，可以实现室内空气与室外空气的交换，保持工作环境的空气清新。
在本实施例中，如图1所示，在步骤(5)中所述蒸发后的高温低压二氧化碳气体先进入储液罐10，经所述储液罐10分离少量液态二氧化碳和润滑油后再送入所述内部回热器5的低压侧，保证进入压缩机吸气腔是干饱和蒸汽。
实施例2
请参阅图1所示，本实施例提供一种基于上述实施例1所述制冷方法的跨临界二氧化碳制冷装置，包括第一压缩机1、第一气体冷却器2、第二压缩机3、第二气体冷却器4、内部回热器5、膨胀机6和蒸发罐9和储液罐10。
如图1所示，所述内部回热器5的低压侧通过管道经所述第一压缩机1连接所述第一气体冷却器2，用于将流过所述内部回热器5低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器2进行初步降温；所述第一气体冷却器2通过管道依次经所述第二压缩机3、第二气体冷却器4连接所述内部回热器5的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器4进行二次降温。
如图1所示，所述第一压缩机1压缩机通过管道连接所述气体冷却器，经过所述内部回热器5高压侧回热后的高温低压的二氧化碳气体依次经所述压缩机和气体冷却器压缩和冷却为超临界二氧化碳；所述气体冷却器通过管道经所述内部回热器5连接所述膨胀机6，以将所述超临界二氧化碳经所述内部回热器5进一步冷却后由所述膨胀机6节流为低温低压的亚临界二氧化碳。
如图1所示，所述膨胀机6的排气口通过管道连接所述蒸发罐9，由所述低温低压态的临界二氧化碳对所述蒸发罐9外部的取冷剂进行冷却，自身被蒸发为所述高温低压的二氧化碳气体；以及所述蒸发罐9通过管道经所述内部回热器5的低压侧连接所述第一压缩机，以使所述高温低压的二氧化碳气体吸收所述内部回热器5高压侧的热量后转化为过热蒸汽进入所述第一压缩机进行循环利用。
在本实施例中，所述膨胀机6的输出轴连接所述第一压缩机1和/或第二压缩机3，以将所述膨胀机6收集的二氧化碳膨胀功通过机械能的方式传递给所述第一压缩机1和/或第二压缩机3。
在本实施例中，如图1所示，该跨临界二氧化碳制冷装置还包括：稳压罐7，所述稳压罐7设置于所述膨胀机6的排气口与所述蒸发罐9之间，以平衡进入所述蒸发罐9前的所述亚临界二氧化碳的压力和流速。且在稳压罐7与蒸发器9之间的管道上装设流量计8，所述的流量计8用于检测和控制系统的制冷剂流速。
在本实施例中，如图1所示，在该跨临界二氧化碳制冷装置还包括：储液罐10，所述储液罐10设置于所述蒸发罐9与所述内部回热器5低压侧之间，以分离所述高温低压的二氧化碳气体中的二氧化碳液态和润滑油。通过在蒸发器9出口配置有储液罐10，以防止压缩机1液击和便于压缩机1回油，也保证了在调节膨胀机6时蒸发器9不会被蒸干，同时增大了系统内部容积，避免在高环境温度下怠速时系统内的压力过高；储液罐10出来的低压饱和蒸气进入内部回热器5的低压侧通道，吸收高压侧通道中超临界流体的热量后，成为过热蒸气进入压缩机1升压，如此周而复始完成循环。
实施例3
请参阅图2所示，本实施例提供另一种用于跨临界CO2制冷控制装置，该用于跨临界CO2制冷控制装置基于上述实施例2所述制冷装置的基础上增加了温度传感器12、14、16、19、20、24、28和压力传感器12、15、23、29；还为循环制冷控制系统增加了第一过滤器18、第二过滤器22、第一截止阀25、第二截止阀27、第一安全阀21、第二安全阀30、系统检漏装置31和设置在第一气体冷却器2和第二气体冷却器4及蒸发器9上的散热风扇13、17、26。
在本实施例中，如图2所示，温度传感器12、14、16、19、20、24、28和压力传感器12、15、23、29用于收集各部分温度和压力数值，由控制系统进行判断控制各部分装置运行状况。由截止阀25、27和安全阀21、30自构成该控制装置的制冷回路切断阀组，截止阀22、25、27用于控制循环系统的通断状况；安全阀21、30用于控制循环系统的压力安全状况，当压力超过一定值时，安全阀21、30自动打开，来保证系统的安全。
在本实施例中，如图2所示，该用于跨临界CO2制冷控制装置中的系统检漏采用制冷剂泄漏传感器31，其若检查到制冷剂的泄漏，则输出表示检查到制冷剂的泄漏的制冷剂泄漏检查信号；并由制冷回路切断阀组切断制冷剂的流动；散热风扇13、17、26用于调节气体冷却器2、4和蒸发器9上的气流流速，以调节冷却速度大小。过滤器18、20用于保持循环系统中制冷剂的洁净，以保护设备的安全正常运行。
实施例4
请参阅图3所示，本实施例提供一种基于上述实施例3所述制冷控制装置的控制系统，压力、温度等各部分传感器将各部分检测的数据实时传递给控制系统，控制系统根据各部分数据来改变压缩机、风扇、膨胀机等各部分装置运行参数，来控制制冷循环系统的运行情况。
制冷系统开启时，先打开第一截止阀25和第二截至阀27，制冷循环系统处于通路状态；系统检漏装置31首先检验制冷剂是否存在泄露，若判断无泄漏，则开启第一压缩机1和第二压缩机3，以及第一气体制冷器2和第二气体制冷器4，此时第一压缩机1的动力主要由电机提供，随后膨胀机工作，为第一压缩机1提供动力，制冷系统开始循环运行。当各部分的压力和温度逐渐进入指定工作压力和温度时，蒸发器9上的送风机26开始旋转工作，蒸发器9开始蒸发吸热，整个系统进入正常工作循环状态。
本实施例下的能效理论计算：
(一)如图4所示，为次循环下的T-S图。本实施例利用简化模型进行分析，进行了如下假设：
a、整个系统是在稳态稳流的条件下；
b、压缩机和膨胀机都不是理想的；压缩机效率遵循压缩机效率公式；
c、膨胀机的回收功等于第一压缩机的压缩功，即膨胀功的大小决定了辅助压缩机的输入功率；
d、CO2气体冷却器的出口温度是与换热器的效率和环境温度有关。在夏季，典型的环境温度高于CO2的临界点温度，气体冷却器出口温度设为Tx(40℃～50℃)；
e、系统设计蒸发温度为Ty，在分析过程中，蒸发温度取值范围为-35℃～12℃；
f、假设CO2系统压缩机入口过热度为零；
g、高压侧运行压力为系统取最优压力10MPa；
h、假设系统设计制冷量为X。
压缩机入口状态点1和3的实际比焓值设为h1,h3；h1＝f(S1,T1,P1)；h3＝f(S3,T3,P3)；
压缩机出口状态点2和4的实际比焓值设为h2,h4；h2＝η1*f(S2,T2,P2)；h4＝η2*f(S4,T4,P4)。
(二)上式中η1，η2分别为第一压缩机和第二压缩机的压缩效率；
膨胀机入口和出口状态点5和6的实际比焓值设为：h5,h6；h5＝f(S5,T5,P5)；h6＝η*f(S6,T6,P6)；
上式中η为膨胀机的膨胀效率；
第一压缩机和第二压缩机的耗功分别为：W1＝Mp*(h2-h1)，W2＝Mp*(h4-h3)；上式中Mp为压缩机压缩的膨胀质量；
膨胀机的转化功为：W3＝Mp*(h5-h6)
压缩机额外的耗功为：W＝W1+W2-W3
制冷量为：Q＝Mp*(h6-h1)
制冷系数为：EER＝Q/W
当第一压缩机的动力全部由膨胀机提供时，即W1＝W3；
所以EER＝Q/W2
由h4-h1＝W1+W2，当W1越大时，W2越小，即膨胀机转化的动力越多时制冷系数EER越大。
综上，本发明提出的跨临界二氧化碳制冷方法及其装置，其用膨胀机代替节流阀，利用膨胀机回收并输出机械能带动压缩机使其完成压缩，并使用双压缩机来提高超临界二氧化碳的压缩性能和使用双气体冷却器和内部回热器对二氧化碳气体进行冷却，能有效提高二氧化碳的循环能效。采用该跨临界二氧化碳制冷装置，其制冷系数EER可达3.2以上可以达到国家标准一、二级能效等级。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)流过内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽通过第一压缩机加压进行一次压缩处理后，采用第一气体冷却器进行一次冷却处理；
(2)经一次降温冷却的亚临界二氧化碳通过第二压缩机加压进行二次压缩处理后，采用第二气体冷却器进行二次冷却处理；
(3)经二次降温冷却后的超临界二氧化碳通过所述过内部回热器的高压侧再次进行冷却处理，冷却后送入膨胀机节流为低温亚临界二氧化碳；
(4)将节流后的低温亚临界二氧化碳经稳压罐平稳压力和流速后送入蒸发罐进行蒸发，自身吸热热量后转换为高温低压二氧化碳气体，同时对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却；
(5)蒸发后的高温低压二氧化碳气体送入内部回热器的低压侧，吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热二氧化碳蒸汽，所述过热二氧化碳蒸汽送入所述第一压缩机升压进行循环利用。
2.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一压缩机将二氧化碳压缩为亚临界二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(2)中所述第二压缩机将所述亚临界二氧化碳压缩为超临界二氧化碳。
4.根据权利要求2所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(3)中所述膨胀机将所述超临界二氧化碳节流至低温亚临界。
5.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(3)中所述膨胀机回收二氧化碳的膨胀功，并输出机械能的至所述第一压缩机和/或第二压缩机。
6.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(4)中所述取冷剂为水、防冻液、油或空气。
7.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(5)中所述蒸发后的高温低压二氧化碳气体先进入储液罐，经所述储液罐分离少量液态二氧化碳和润滑油后再送入所述内部回热器的低压侧。
8.一种如权利要求1-7任一项所述方法的跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐和储液罐，其中：
所述内部回热器的低压侧通过管道经所述第一压缩机连接所述第一气体冷却器，用于将流过所述内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器进行初步降温；
所述第一气体冷却器)通过管道依次经所述第二压缩机、第二气体冷却器连接所述内部回热器的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器进行二次降温；
所述第一压缩机压缩机通过管道连接所述气体冷却器，经过所述内部回热器高压侧回热后的高温低压的二氧化碳气体依次经所述压缩机和气体冷却器压缩和冷却为超临界二氧化碳；
所述气体冷却器通过管道经所述内部回热器连接所述膨胀机，以将所述超临界二氧化碳经所述内部回热器进一步冷却后由所述膨胀机节流为低温低压的亚临界二氧化碳；
所述膨胀机的排气口通过管道连接所述蒸发罐，由所述低温低压态的临界二氧化碳对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却，自身被蒸发为所述高温低压的二氧化碳气体；以及
所述蒸发罐通过管道经所述内部回热器的低压侧连接所述第一压缩机，以使所述高温低压的二氧化碳气体吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热蒸汽进入所述第一压缩机进行循环利用。
9.根据权利要求8所述的跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，所述膨胀机的输出轴连接所述第一压缩机和/或第二压缩机，以将所述膨胀机收集的二氧化碳膨胀功通过机械能的方式传递给所述第一压缩机和/或第二压缩机。
10.根据权利要求8所述的跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，还包括：
稳压罐，所述稳压罐设置于所述膨胀机的排气口与所述蒸发罐之间；和
储液罐，所述储液罐设置于所述蒸发罐与所述内部回热器低压侧之间。
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