[发明专利]具有热回收的CO2制冷设备

说明书

技术领域

本发明涉及包含CO₂作为要被循环的制冷剂的制冷设备，该制冷设备包括相互连接的压缩机、排热热交换器、膨胀设备和蒸发器，其中，该制冷设备包括第一部分和第二部分，在制冷设备运行时，第二部分具有比第一部分更高的温度。

本发明进一步涉及用于运行制冷设备的方法。

背景技术

在本领域中，制冷设备是众所周知的，它具有多种用途，诸如超级市场中的制冷系统、建筑物的空调和许多其它用途。制冷设备实质上是热传递机器。热量从一个地方被移动到另一个更便利的地方。热量被移走的地方被冷却，这通常是该系统的唯一目的。制冷设备的一个实例是蒸汽压缩系统，其通常包括对制冷剂加压从而将其加热的压缩机、将热量从加压制冷剂中移除的排热热交换器、膨胀制冷剂从而将其冷却的膨胀设备、以及从环境中吸收热量的蒸发器。根据运行状态，排热热交换器可以是冷凝器或气体冷却器，或者同时具有冷凝器和气体冷却器的功能，蒸发器可被看作吸热热交换器。这种采用循环制冷剂的制冷设备可被看作具有第一部分和第二部分的系统，第一部分位于膨胀设备和压缩机之间，第二部分位于压缩机和膨胀设备之间。运行时，第二部分比第一部分热。当压缩机对制冷剂加压时，由此将其加热，该热量通常是未经使用便例如通过对流方式逸出的废热。在超级市场中，通常安装具有如制冷陈列柜等多个制冷用户的制冷装置。经常将产生废热的系统组件安装在外面(如在屋顶上)，以便废热能够逸出。

Mei等的文章描述了“warm liquid refrigerant for defrostingsupermarket refrigerated display cases”(2002，AC-02-7-1，ASHRAETransactions，p.669-672)的使用。根据该方法，热的液态制冷剂没有经过膨胀设备，而是直接进入蒸发器用于除霜。尽管该方法将制冷系统产生的热量用于除霜，然而它不适用于传递其它地方的热量，废热未经使用便逸出。

发明内容

本发明的一个目的是使得由该系统产生的废热可用于其它用途。本发明的另一个目的是通过改进的温度条件使得整个系统更有效率。就最一般的意义而言，本发明可用于任何产生废热的制冷设备。

根据本发明的实施例，通过提供一种包含要被循环的制冷剂的制冷设备来实现该目的，所述制冷设备包括：相互连接的压缩机、排热热交换器、膨胀设备和蒸发器，其中，所述制冷设备包括第一部分和第二部分，当所述制冷设备运行时，所述第二部分具有比所述第一部分更高的温度；还包括热回收(heat-reclaim)热交换器，其位于第二部分中的给定位置处，用于将热量传递给流体，所述流体进一步用作加热流体的来源。

冷却设备的另一个共同问题是，根据运行状态、温度、湿度等，蒸发器可能会形成霜覆层，因此需要定期除霜。

根据本发明的一个实施例，所述制冷设备包括用于将所述加热流体的至少一部分输送给蒸发器以便为蒸发器除霜的流体通路。这可以通过采用用于将加热流体直接喷洒在蒸发器或蒸发器线圈上的喷嘴来实现。所述加热流体可以被排走或者被循环回到热回收热交换器，任何一个都是非常实用的。也可以通过使加热流体通过与蒸发器进行热交换的导管来实现除霜。

根据本发明的另一个实施例，所述制冷设备包括要被制冷的陈列柜。这些陈列柜可用于超级市场中，用以陈列被制冷的物品。所述制冷设备还可以包括根据需要、一天的时段和其它因素而被冷却到不同温度的陈列柜、同时保持各自不同温度的不同陈列柜、或者两种陈列柜的组合情况。例如，一些陈列柜可被冷却到4℃(即冰箱)，而其它的可被冷却到冰点以下温度(即，冷冻机)。

根据本发明的一个实施例，所述制冷设备包括用于将所述加热流体的至少一部分循环到靠近制冷陈列柜的窗口以便为所述陈列柜的窗口除雾的流体通路。

根据本发明的一个实施例，所述制冷设备包括用于将所述加热流体的至少一部分循环到靠近陈列柜表面的流体通道从而使所述表面温度提高到水的露点以上的流体通路。

根据本发明的一个实施例，所述制冷设备还包括用于将所述加热流体的至少一部分输送给散热器以便为空间加热的流体通路。

根据本发明的一个实施例，所述热回收热交换器用于将热量传递给水，并且所述制冷设备包括用于将所述水的至少一部分输送给使用可用热水的位置处的流体通路。因此，所述制冷设备可被用于加热可用水，所述可用水用于淋浴、洗衣机和其它通常使用可用热水的地方。