CN113983713A - 二氧化碳冷媒增压循环制冷系统及其方法和空调制冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳冷媒增压循环制冷系统及其方法和空调制冷器，该制冷系统包括：气态二氧化碳冷媒增压机，用于为气态二氧化碳冷媒增压；室外换热器，室外换热器连接气态二氧化碳冷媒增压机；冷媒循环罐，冷媒循环罐连接室外换热器；膨胀节流阀，膨胀节流阀连接冷媒循环罐；室内换热器，用于接收气态中压低温二氧化碳冷媒以吸收载冷剂的热量，实现载冷剂降温。本发明利用气态二氧化碳冷媒增压机在二氧化碳为气态的温度和压力下进行气体增压，通过室外换热器利用室外空气对增压后的二氧化碳冷媒吸热降温后再通过膨胀节流阀实现高压二氧化碳气体的降压膨胀制冷，从而通过室内换热器最终实现载冷剂的制冷目的，且其运行费用低，节能环保。

Description

二氧化碳冷媒增压循环制冷系统及其方法和空调制冷器
技术领域
本发明涉及空调制冷技术领域，尤其涉及一种二氧化碳冷媒增压循环制冷系统及其方法和空调制冷器。
背景技术
人工制冷方式主要有四种，相变制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。每种制冷方法各有其特点。选择合理的制冷方法，满足制冷的要求，实现制冷中的节能，达到良好的经济效益，同时制冷系统应符合环保要求。气体膨胀制冷是利用高压气体的绝热膨胀来达到低温，并利用膨胀后的冷媒在低压下的复热即吸收载冷剂热量使气态冷媒升温，载冷剂释放热量降温，从而完成载冷剂的制冷。
二氧化碳是一种新兴的自然工质，液态二氧化碳蒸发点是温度为-56.6℃，压力为520kPa。二氧化碳作为制冷工质有许多独特的优势：从对环境的影响来看，除水和空气以外，二氧化碳是与环境最为友善的制冷工质。此外，二氧化碳还具备有良好的安全性和化学稳定性，二氧化碳安全无毒，即便在高温下也不产生有害气体，具有与制冷循环和设备相适应的热物理性质，单位容积制冷量相当高，运动黏度低。
因此，将二氧化碳通过调整循环的排气压力，通过压力变化后不同的焓值使冷媒在换热器中较好地吸收外部载冷剂降温所释放的热量。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种二氧化碳冷媒增压循环制冷系统及其方法和空调制冷器。
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二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，包括：
气态二氧化碳冷媒增压机，所述气态二氧化碳冷媒增压机用于为系统内的气态二氧化碳冷媒增压，以将其转化为气态高温高压二氧化碳冷媒；
室外换热器，所述室外换热器连接所述气态二氧化碳冷媒增压机的出口，用于接收所述气态高温高压二氧化碳冷媒，以通过室外换热器外表面与室外常温空气交换热量，并将流经的所述气态高温高压二氧化碳冷媒转换为气态常温高压二氧化碳冷媒；
冷媒循环罐，所述冷媒循环罐连接所述室外换热器的出口，用于接收并流转所述常温高压二氧化碳冷媒，同时用于消除系统内由于二氧化碳密度变化引起的压力波动；
膨胀节流阀，所述膨胀节流阀连接所述冷媒循环罐的出口，用于将所述冷媒循环罐内存储的常温高压二氧化碳冷媒转换为气态中压低温二氧化碳冷媒；
室内换热器，所述室内换热器连接所述膨胀节流阀的出口，用于接收所述气态中压低温二氧化碳冷媒以吸收载冷剂的热量，交换热量后的冷媒转换为气态中压常温二氧化碳冷媒，同时实现载冷剂的降温制冷。
进一步地，所述气态二氧化碳冷媒增压机采用单级增压机或双级增压机或多组单级增压机串联形式增压。
进一步地，所述气态二氧化碳冷媒增压机的入口压力为5kg/cm2-30kg/cm2，出口压力为30kg/cm2-180kg/cm2。
进一步地，所述气态二氧化碳冷媒增压机的入口连接所述室内换热器的出口，用于接收所述室内换热器排出的所述气态中压常温二氧化碳冷媒进行循环利用。
进一步地，所述室内换热器出口处的所述气态中压常温二氧化碳冷媒的压力为5kg/cm2-30kg/cm2。
进一步地，所述室内换热器至少为两组且呈并联布置，并通过换向阀连接所述膨胀节流阀，用于交替接收所述气态中压低温二氧化碳冷媒，以及用于交替对所述室内换热器(6)的外表面进行除霜、除冰。
进一步优选地，并联布置的所述室内换热器的内部压力在5kg/cm2-30kg/cm2。
进一步地，所述室内换热器至少为两组且呈并联布置，并通过换向阀连接所述膨胀节流阀，用于交替接收所述气态中压低温二氧化碳冷媒以及交替对所述室内换热器的外表面进行除霜、除冰。
进一步地，所述载冷剂为气态载冷剂或液体载冷剂，所述气态载冷剂为空气、氮气或氩气，所述液体载冷剂为水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液。
进一步地，还包括：
高压空气贮罐，所述高压空气贮罐入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机的出口，用于在系统启动前及停机后由所述气态二氧化碳冷媒增压机向其内通入压缩空气至预设压力。
进一步优选地，所述高压空气贮罐通过管道向所述室外换热器、冷媒循环罐、室内换热器及系统所有管路提供压缩空气，用于维持系统压力以防止管路失压及产生干冰。
进一步优选地，所述高压空气贮罐内的气体为背压用高压空气，其压力为 0.5-9MPa。
进一步地，还包括：
冷媒平衡罐9，所述冷媒平衡罐连接所述冷媒循环罐，用于向系统补充二氧化碳冷媒，以及在停机时用于接收和贮存系统由于温度变化引起压力增大而自所述冷媒循环罐排出的二氧化碳冷媒。
本发明的第二个方面是提供一种二氧化碳冷媒增压循环制冷方法，采用如上述所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，包括如下步骤：
S1，启动气态二氧化碳冷媒增压机采用高压空气对高压空气贮罐进行增压，当增压至90kg/cm2后，关闭气态二氧化碳冷媒增压机停止空气压缩；
S2，将调试用冷媒罐通过单向减压阀连接至冷媒平衡罐，利用压力差将调试用冷媒罐内的二氧化碳冷媒经冷媒平衡罐输送至冷媒循环罐，保持冷媒循环罐内的压力不低于70kg/cm2，冷媒循环罐上部安装单向排空阀并设定压力为71 kg/cm2；
S3，启动调试程序，由冷媒循环罐(3)向系统提供二氧化碳冷媒并运行一定时间后，当系统所有压力测量点同时达到设定压力后，系统停止运行，然后拆除调试用冷媒罐及冷媒循环罐上临时安装的单向排空阀；
S4，打开所述高压空气贮罐的控制阀，向系统提供高压空气，控制室内换热器出口至气态二氧化碳冷媒增压机入口的管路压力维持在8kg/cm2，以及控制气态二氧化碳冷媒增压机出口、室内换热器至膨胀节流阀入口的管路压力维持在 48kg/cm2；
S5，启动运行程序，启动气态二氧化碳冷媒增压机，将冷媒循环罐内的常温高压二氧化碳冷媒经膨胀节流阀降压、绝热膨胀降温后流送至所述室内换热器，与室内换热器外表面的载冷剂进行热交换，实现载冷剂降温制冷。
进一步地，还包括：
S6，经所述室内换热器换热后的气态中压常温二氧化碳冷媒流送至气态二氧化碳冷媒增压机入口，经气态二氧化碳冷媒增压机增压后转化为气态高温高压二氧化碳冷媒；
S7，经所述气态二氧化碳冷媒增压机增压后的气态高温高压二氧化碳冷媒输送至室外换热器，经所述室外换热器与室外常温空气交换热量转换为气态常温高压二氧化碳冷媒，流经所述冷媒循环罐后进行循环利用；
S8，重复上述步骤S5-S7，实现气态二氧化碳冷媒的循环制冷。
进一步地，步骤S2中，在系统启动前，高压空气贮罐内的高压空气保持从室内换热器出口至气态二氧化碳冷媒增压机入口的管路压力维持在8kg/cm2，当压力低于5.3kg/cm2时程序将阻止系统启动。
进一步地，步骤S2中，在系统启动前，高压空气贮罐内的高压空气保持从气态二氧化碳冷媒增压机出口、室内换热器至膨胀节流阀入口的管路压力在 48kg/cm2，当压力低于40kg/cm2或高于50kg/cm2时程序将阻止系统启动。
本发明的第三个方面是提供一种空调制冷器，采用如上述所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统。
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)气态二氧化碳冷媒增压机入口的二氧化碳为中压的气态冷媒，降低了冷媒增压所需动能即降低了增压单位质量流量的二氧化碳冷媒所需耗能，通过室外换热器利用环境温度将增压后的高压高温冷媒降温为常温高压二氧化碳冷媒，再通过膨胀节流阀将常温高压二氧化碳冷媒进行降压、绝热膨胀为中压低温冷媒进入室内换热器，从而通过室内换热器最终实现载冷剂的制冷目的，具有较高能耗比，运行费用低，节能环保；
(2)室内换热器换热后的气态中压常温二氧化碳冷媒经气态二氧化碳冷媒增压机和室外换热器进行再次增压及换热降温后，流经所述冷媒循环罐稳压后进行循环利用，提高了二氧化碳冷媒的容积制冷量，有效降低了空调的运行成本；
(3)采用两个并联布置的室内换热器循环交替使用，通过换向阀交替接收中压低温气态二氧化碳冷媒，在保证系统能够持续制冷的同时实现换热器表面交替除霜，保证了空调系统的稳定运行；并联布置交替使用的室内换热器可以用使气态二氧化碳冷媒在冰点以下和载冷剂交换热量，同时不会因为霜和冰的产生影响换热效率，再次提高了二氧化碳冷媒的容积制冷量。
(4)将高压空气贮罐引出高压空气至系统各管路及设备内，用于补充由于温度变化所引起的冷媒密度变化从而导致循环系统的压力变化，同时防止停机时温度变化所造成的管路失压及可能产生的干冰。
附图说明
图1为本发明一种二氧化碳冷媒增压循环制冷系统的框架原理图；
图2为本发明一种二氧化碳冷媒增压循环制冷方法的工艺流程图；
其中，各附图标记为：
1-气态二氧化碳冷媒增压机，2-室外换热器，3-冷媒循环罐，4-膨胀节流阀， 5-换向阀，6-室内换热器，7-高压空气贮罐，8-管道，9-冷媒平衡罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，提供一种单室内换热器的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，该制冷系统主要包括一个气态二氧化碳冷媒增压机1、一个室外换热器2、一个冷媒循环罐3、一个膨胀节流阀4和一个室内换热器6，所述气态二氧化碳冷媒增压机1用于为系统内的气态二氧化碳冷媒增压，以将其转化为气态高温高压二氧化碳冷媒；同时所述气态二氧化碳冷媒增压机1还用于在系统停止运行时，补充高压空气贮罐7内的高压空气至设定压力。该制冷系统的主要技术方案是利用气态二氧化碳冷媒增压机1对中等压力气态二氧化碳进行增压，同时通过室外换热器2和膨胀节流阀4利用室外空气能进行热量交换实现高压二氧化碳冷媒的降压膨胀制冷，从而通过室内换热器6最终实现载冷剂的制冷目的，且其运行费用低，节能环保。
在本实施例中，根据需要的气体冷媒压力要求，所述气态二氧化碳冷媒增压机1采用单级增压机或双级增压机或多组单级增压机串联形式增压。且控制所述气态二氧化碳冷媒增压机1的入口压力为5kg/cm2-30kg/cm2，出口压力为 30kg/cm2-180kg/cm2。
具体地，本实施例所采用的述气态二氧化碳冷媒增压机的标准如下：型号 YXWCD-13/13-70；介质二氧化碳；进气压力1.3mpa；排气压力7.0mpa；排气量13Nm3/h；电机功率1.1kw；气缸Φ36+Φ20；二级压缩；转速470r/min；进出气口尺寸Rc1/2；外形尺寸1050*700*1400；全无油润滑，风冷却。
如图1所示，在该制冷系统中，所述室外换热器2设置在室外，作为该制冷系统的室外机部分，其冷媒入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机1的出口，室外换热器2主要用于接收所述气态二氧化碳冷媒增压机1排出的气态高温高压二氧化碳冷媒，用于系统的压力及流量平衡。流经室外换热器2内的气态高温高压二氧化碳冷媒经其换热器表面及散热翅片向室外空气交换热量成为其他常温高压二氧化碳冷媒，从而将冷媒从室内吸收的热量以及气态二氧化碳冷媒增压机1 冷媒加压造成的冷媒温度上升吸收的热量传递给室外环境，维持系统热平衡。
如图1所示，在该制冷系统中，所述冷媒循环罐3的入口连接所述室外换热器2的出口，用于接收并流转所述室外换热器2按排出的所述气态常温高压二氧化碳冷媒。同时，该冷媒循环罐3用于消除系统由于二氧化碳密度变化引起的压力波动，具体地，在停机时用于因环境温度变化引起的二氧化碳密度变化时为保持工作压力，而从冷媒平衡罐9向冷媒循环罐3补充二氧化碳冷媒或由冷媒循环罐3向冷媒平衡罐9排放二氧化碳，从而维持系统压力平衡，保证了该制冷系统的正常运行。
在该制冷系统中，所述膨胀节流阀4的入口连接所述冷媒循环罐3的出口，而所述膨胀节流阀4的出口连接所述室内换热器6入口，膨胀节流阀4的主要作用是用于将所述冷媒循环罐3内存储的气态常温高压二氧化碳冷媒转换为气态中压低温二氧化碳冷媒。具体地，膨胀节流阀4出口与换向阀5相通，气态常温高压二氧化碳冷媒流出膨胀节流阀4后由于JT效应转换为气态中压低温气态二氧化碳冷媒，而从膨胀节流阀4流出的气态中压低温二氧化碳冷媒冷媒则流入室内换热器6内进行下一步热量交换。
在该制冷系统中，室内换热器6作为该制冷系统的室内机部分，主要用于接收所述气态中压低温二氧化碳冷媒通过换热器外壁及散热翅片以吸收载冷剂的热量，交换热量后的载冷剂实现降温并通入室内，继而实现室内空气凉爽。而交换热量后的冷媒转换为气态中压常温二氧化碳冷媒进入气态二氧化碳冷媒增压机1的入口，往复循环。
在该制冷系统中，所述载冷剂为气态载冷剂或液体载冷剂，所述气态载冷剂为空气、氮气或氩气，所述液体载冷剂为水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液。优选地，载冷剂可直接采用室外空气，经除尘和除菌后一次换热直接通入室内。此外，根据需要载冷剂还可以采用双载冷剂结合的方式，如气态载冷剂和液态载冷剂的结合，先以液态载冷剂如水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液作为该制冷系统的第一载冷剂与二氧化碳冷媒换热实现降温制冷，然后再以空气作为第二载冷剂与第一载冷剂进行热交换实现降温制冷，降温后的第二载冷剂(室外空气)则可直接通入室内使用。
如图1所示，在该制冷系统中，所述气态二氧化碳冷媒增压机1的入口连接所述室内换热器6的出口，用于接收所述室内换热器6排出的所述气态中压常温二氧化碳冷媒，并将接收的气态中压常温二氧化碳冷媒通过气态二氧化碳冷媒增压机1进行增压处理，气态中压常温二氧化碳冷媒压力升高转换为气态高压高温二氧化碳冷媒，以便于下一步通过室外换热器2与室外空气进行换热降温，实现二氧化碳冷媒的循环再利用和该制冷系统的持续运行。
所述室内换热器6出口处的所述气态中压常温二氧化碳冷媒的压力为 5kg/cm2-30kg/cm2。所述室内换热器6外表面通过的高风量的所述室外常温空气与其内通过的高压高温的气态或超临界态二氧化碳冷媒降温转换为常温高压的气态或超临界流体的二氧化碳冷媒。
本实施例中经室内换热器6热换热后的气态中压常温二氧化碳冷媒经气态二氧化碳冷媒增压机1和室外换热器2进行再次增压及换热降温后，存储于所述冷媒循环罐3内进行循环利用，提高了二氧化碳冷媒的容积制冷量，有效降低了空调的运行成本。
实施例2
与上述实施例1不同的是，如图1所示，提供一种双室内换热器可交替循环运行的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，该制冷系统主要包括一个气态二氧化碳冷媒增压机1、一个室外换热器2、一个冷媒循环罐3、一个膨胀节流阀4和两个并联布置的室内换热器6，所述气态二氧化碳冷媒增压机1用于为系统内的气态二氧化碳冷媒增压，以将其转化为气态高温高压二氧化碳冷媒，同时还用于为系统体用背压用高压空气。采用两个并联布置的室内换热器6进行循环交替使用，通过换向阀5交替接收所述冷媒循环罐3流经膨胀节流阀4降压、绝热膨胀流入的中压低温气态二氧化碳冷媒，保证系统能够持续制冷的同时，实现交替对室内换热器6外表面进行除霜、除冰。
具体地，所述室内换热器6至少为两组且呈并联布置，其分别通过换向阀5 连接所述膨胀节流阀4，用于交替接收所述气态中压低温二氧化碳冷媒。且所交替接收的气态中压低温二氧化碳冷媒在相应的室内换热器6内与载冷剂换热后流入气态二氧化碳冷媒增压机1内进行循环利用。采用交替布置的室内换热器6，一组室内换热器6对载冷剂进行换热降温时，另一组室内换热器6内腔处于无冷媒状态，利用换热器外表面流经的载冷剂对其外表面除霜、除冰，防止室内换热器6在长时间使用后表面结霜、结冰。
此外，该并联布置的所述室内换热器6的出口处为所述气态中压常温二氧化碳冷媒，其压力在5kg/cm2-30kg/cm2间。所述气态二氧化碳冷媒增压机1根据需要可采用单级增压机或双级增压机或多组单级增压机串联形式增压，所述气态二氧化碳冷媒增压机1的入口压力与述室内换热器6的出口处及两者之间管路的压力均维持在5kg/cm2-30kg/cm2间，而气态二氧化碳冷媒增压机1的出口压力维持在30kg/cm2-180kg/cm2间，从而将室内换热器6排出的气态中压常温二氧化碳冷媒经气态二氧化碳冷媒增压机1增压转换为气体高压高温二氧化碳冷媒。
本实施例提供的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统通过两并联布置的室内换热器6的外表面吸收载冷剂热量成为中压常温的二氧化碳气体流至增压机完成循环，载冷剂释放显热而降温完成载冷剂的制冷。
实施例3
与上述实施例1或实施例2不同的是，为维持该制冷系统内压力以防止管路失压及产生干冰，避免造成系统故障，提高制冷系统使用寿命。该制冷系统还包括高压空气贮罐7，通过将高压空气贮罐7引出高压空气至系统各管路及设备内，用于在系统启动前及停机后补充由于温度变化所引起的冷媒密度变化从而导致循环系统的压力变化，同时防止停机时温度变化所造成的管路失压及可能产生的干冰。
具体地，所述高压空气贮罐7的入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机1的出口，用于在系统启动前后由所述气态二氧化碳冷媒增压机1将其内的载冷剂增压至预设压力。即在系统启动前，通过气态二氧化碳冷媒增压机1向空气贮罐7 提供压缩空气，系统停止运行时通过气态二氧化碳冷媒增压机1补充空气贮罐7 的高压空气至设定压力。所述高压空气贮罐7的出口分别通过管道向所述室外换热器2、冷媒循环罐3、室内换热器6及系统所有管路提供高压空气，用于维持系统压力以防止管路失压及产生干冰。
在该制冷系统中，通过气态二氧化碳冷媒增压机1向所述高压空气贮罐7提供高压空气，该高压空气为系统背压用高压空气，其压力为0.5-9MPa；优选地，该所述高压空气贮罐7内的高压空气的压力为1.0-8MPa。
此外，如图1所示，该制冷系统还包括冷媒平衡罐9，冷媒平衡罐9的入口通过单向调节阀连接调试用冷媒罐，该调试用冷媒罐为系统外接设备，用于在系统启动前向冷媒平衡罐9提供气态、液态或固态的二氧化碳冷媒。冷媒平衡罐9 的出口通过单向调节阀连接所述冷媒循环罐3，用于向系统补充二氧化碳冷媒，以及在停机时用于接收和贮存系统由于温度变化引起压力增大而自所述冷媒循环罐3排出的二氧化碳冷媒。
且值得注意的是，该调试用冷媒罐为系统外接冷媒供给设备，在系统启动后拆除，仅利用冷媒平衡罐9和冷媒循环罐3内的气态二氧化碳冷媒实现空调的循环制冷，当系统内的气态二氧化碳冷媒因损耗不足时，再通过接入调试用冷媒罐进行补充。
实施例4
如图2所示，基于上述实施例1、实施例2和实施例3的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，本实施例提供一种二氧化碳冷媒增压循环制冷方法，具体包括如下步骤：
S1，启动气态二氧化碳冷媒增压机1采用高压空气对高压空气贮罐7进行增压，当增压至90kg/cm2后，关闭气态二氧化碳冷媒增压机1停止空气压缩；
S2，将调试用冷媒罐通过单向减压阀连接至冷媒平衡罐9，冷媒平衡罐9通过单向减压阀连接至冷媒循环罐3，利用压力差将调试用冷媒罐内的二氧化碳冷媒经冷媒平衡罐9输送至冷媒循环罐3，保持冷媒循环罐3内的压力不低于70 kg/cm2，冷媒循环罐3上部安装单向排空阀并设定压力为71kg/cm2；
S3，启动调试程序，由冷媒循环罐(3)向系统提供二氧化碳冷媒并运行一定时间后，当系统所有压力测量点同时达到设定压力后，系统停止运行，然后拆除调试用冷媒罐及单向减压阀；
S4，打开所述高压空气贮罐7的手动阀，向系统提供高压空气，控制室内换热器6出口至气态二氧化碳冷媒增压机1入口的管路压力维持在8kg/cm2，以及控制气态二氧化碳冷媒增压机1出口、室内换热器6至膨胀节流阀4入口的管路压力维持在48kg/cm2；
S5，启动运行程序，启动气态二氧化碳冷媒增压机1将冷媒循环罐3内的气态常温高压二氧化碳冷媒经膨胀节流阀4降压、绝热膨胀降温后流送至所述室内换热器6，与室内换热器6外表面的载冷剂进行热交换，实现载冷剂降温制冷；
S6，经所述室内换热器6换热后的气态中压常温二氧化碳冷媒流送至气态二氧化碳冷媒增压机1入口，经气态二氧化碳冷媒增压机1增压后转化为气态高温高压二氧化碳冷媒；
S7，经所述气态二氧化碳冷媒增压机1增压后的气态高温高压二氧化碳冷媒输送至室外换热器2，经所述室外换热器2与室外常温空气交换热量转换为气态常温高压二氧化碳冷媒，流经所述冷媒循环罐3后进行循环利用；
S8，重复上述步骤S5-S7，实现气态二氧化碳冷媒的循环制冷。
在该制冷方法的步骤S4中，在系统启动前，高压空气贮罐7内的高压空气保持从室内换热器6出口至气态二氧化碳冷媒增压机1入口的管路压力维持在 8kg/cm2，当压力低于5.3kg/cm2时程序将阻止系统启动。
在该制冷方法的步骤S4中，在系统启动前，高压空气贮罐7内的高压空气保持从气态二氧化碳冷媒增压机1出口、室内换热器6至膨胀节流阀4入口的管路压力在48kg/cm2，当压力低于40kg/cm2或高于50kg/cm2时程序将阻止系统启动。
按照二氧化碳冷媒增压循制冷系统运行流程，可将本实施例提供的二氧化碳冷媒增压循环制冷方法分为启动安装制冷程序、运行安装制冷程序以及启动制冷程序运行三个阶段。
其中，启动安装制冷程序为系统准备阶段，执行步骤S1和S2，启动增压机将空气贮罐用高压空气增压预设压力获得止空气压缩，为该制冷系统的运行提供冷媒及背压用高压空气，同时采用外设的调试用冷媒罐向冷媒平衡罐9提供二氧化碳冷媒。
运行安装制冷程序为系统的开机启动阶段，执行步骤S3和S4，检测系统压力是否达到设定压力，拆除冷媒平衡罐为系统的正式启动做准备。同时打开高压空气贮罐7上的手动阀，其内的背压高压空气将保持室内换热器6出口至从气态二氧化碳冷媒增压机1入口的压力在8kg/cm2，同时保持从增压机出口至膨胀节流阀入口的管道包括换热器6及冷媒循环罐3的压力在57kg/cm2。
此外，启动制冷程序为系统的制冷运行阶段，在该阶段，系统所有管路均单独提供压缩空气做背压，储罐同时有高压空气做背压。其循环执行步骤S4、S5、 S7和S8，通过气态二氧化碳冷媒增压机1将冷媒循环罐3内的气态常温高压二氧化碳冷媒经膨胀节流阀4调压后流送至所述室内换热器6，与室内换热器6外表面的载冷剂进行热交换，实现载冷剂降温制冷的目的；换热后的气态中压常温二氧化碳冷媒流送至气态二氧化碳冷媒增压机1入口，经气态二氧化碳冷媒增压机1增压后转化为气态高温高压二氧化碳冷媒；最后经所述气态二氧化碳冷媒增压机1增压后的气态高温高压二氧化碳冷媒输送至室外换热器2与室外常温空气交换热量转换为气态常温高压二氧化碳冷媒，流经所述冷媒循环罐3后进行循环利用；重复上述步骤，实现气态二氧化碳冷媒的循环制冷。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明实施例附图中，只涉及到与本发明公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，其特征在于，包括：
气态二氧化碳冷媒增压机(1)，所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)用于为系统内的气态二氧化碳冷媒增压，以将其转化为气态高温高压二氧化碳冷媒；
室外换热器(2)，所述室外换热器(2)连接所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)的出口，用于接收所述气态高温高压二氧化碳冷媒，以通过室外换热器(2)外表面与室外常温空气交换热量，并将流经的所述气态高温高压二氧化碳冷媒转换为气态常温高压二氧化碳冷媒；
冷媒循环罐(3)，所述冷媒循环罐(3)连接所述室外换热器(2)的出口，用于接收并流转所述常温高压二氧化碳冷媒，同时用于消除系统内由于二氧化碳密度变化引起的压力波动；
膨胀节流阀(4)，所述膨胀节流阀(4)连接所述冷媒循环罐(3)的出口，用于将所述冷媒循环罐(3)内存储的常温高压二氧化碳冷媒转换为气态中压低温二氧化碳冷媒；
室内换热器(6)，所述室内换热器(6)连接所述膨胀节流阀(4)的出口，用于接收所述气态中压低温二氧化碳冷媒以吸收载冷剂的热量，交换热量后的冷媒转换为气态中压常温二氧化碳冷媒，同时实现载冷剂的降温制冷。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，其特征在于，所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)采用单级增压机或双级增压机或多组单级增压机串联形式增压；所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)的入口压力为5kg/cm2-30kg/cm2，出口压力为30kg/cm2-180kg/cm2。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，其特征在于，所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)的入口连接所述室内换热器(6)的出口，用于接收所述室内换热器(6)排出的所述气态中压常温二氧化碳冷媒进行循环利用，且所述室内换热器(6)出口处的所述气态中压常温二氧化碳冷媒的压力为5kg/cm2-30kg/cm2。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，其特征在于，所述室内换热器(6)至少为两组且呈并联布置，并通过换向阀(5)连接所述膨胀节流阀(4)，用于交替接收所述气态中压低温二氧化碳冷媒以及用于交替对所述室内换热器(6)的外表面进行除霜、除冰。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，其特征在于，所述载冷剂为气态载冷剂或液体载冷剂，所述气态载冷剂为空气、氮气或氩气，所述液体载冷剂为水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，其特征在于，还包括：
空气贮罐(7)，所述空气贮罐(7)入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)的出口，用于在系统启动前及停机后由所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)向其内通入压缩空气至预设压力；以及用于向系统所有管路及装置提供压缩空气，用于维持系统压力以防止管路失压及产生干冰；
其中，所述空气贮罐(7)内的气体为背压用高压空气，其压力为0.5-9MPa。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，其特征在于，还包括：
冷媒平衡罐(9)，所述冷媒平衡罐(9)连接所述冷媒循环罐(3)，用于向系统补充二氧化碳冷媒，以及在停机时用于接收和贮存系统由于温度变化引起压力增大而自所述冷媒循环罐(3)排出的二氧化碳冷媒。
8.一种二氧化碳冷媒增压循环制冷方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统，包括如下步骤：
S1，启动气态二氧化碳冷媒增压机(1)采用高压空气对空气贮罐(7)进行增压，当增压至90kg/cm2后，关闭气态二氧化碳冷媒增压机(1)停止空气压缩；
S2，将调试用冷媒罐通过单向减压阀连接至冷媒平衡罐(9)，利用压力差将调试用冷媒罐内的二氧化碳冷媒经冷媒平衡罐(9)输送至冷媒循环罐(3)，保持冷媒循环罐(3)内的压力不低于70kg/cm2，冷媒循环罐(3)上部安装单向排空阀并设定压力为71kg/cm2；
S3，启动调试程序，由冷媒循环罐(3)向系统提供二氧化碳冷媒并运行一定时间后，当系统所有压力测量点同时达到设定压力后，系统停止运行，然后拆除调试用冷媒罐及单向减压阀；
S4，打开所述空气贮罐(7)的控制阀，向系统提供高压空气，控制室内换热器(6)出口至气态二氧化碳冷媒增压机(1)入口的管路压力维持在8kg/cm2，以及控制气态二氧化碳冷媒增压机(1)出口、室内换热器(6)至膨胀节流阀(4)入口的管路压力维持在48kg/cm2；
S5，启动运行程序，启动气态二氧化碳冷媒增压机(1)将冷媒循环罐(3)内的气态常温高压二氧化碳冷媒经膨胀节流阀(4)降压、绝热膨胀降温后流送至所述室内换热器(6)，与室内换热器(6)外表面的载冷剂进行热交换，实现载冷剂降温制冷；
S6，经所述室内换热器(6)换热后的气态中压常温二氧化碳冷媒流送至气态二氧化碳冷媒增压机(1)入口，经气态二氧化碳冷媒增压机(1)增压后转化为气态高温高压二氧化碳冷媒；
S7，经所述气态二氧化碳冷媒增压机(1)增压后的气态高温高压二氧化碳冷媒输送至室外换热器(2)，经所述室外换热器(2)与室外常温空气交换热量转换为气态常温高压二氧化碳冷媒，流经所述冷媒循环罐(3)后进行循环利用；
S8，重复上述步骤S5-S7，实现气态二氧化碳冷媒的循环制冷。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷方法，其特征在于，步骤S4中，在系统启动前，空气贮罐(7)内的高压空气保持从室内换热器(6)出口至气态二氧化碳冷媒增压机(1)入口的管路压力维持在8kg/cm2，当压力低于5.3kg/cm2时程序将阻止系统启动。
以及在系统启动前，空气贮罐(7)内的高压空气保持从气态二氧化碳冷媒增压机(1)出口、室内换热器(6)至膨胀节流阀(4)入口的管路压力在48kg/cm2，当压力低于40kg/cm2或高于50kg/cm2时程序将阻止系统启动。
10.空调制冷器，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的二氧化碳冷媒增压循环制冷系统。
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