[发明专利]制冷系统和方法

说明书

本发明公开了复叠式制冷系统，该复叠式制冷系统包括：多个制冷单元，每个制冷单元包括第一制冷回路，每个第一制冷回路包括蒸发器和热交换器；以及第二制冷回路；其中每个第一回路热交换器被布置成在其相应的第一制冷回路和第二制冷回路之间传递热能。

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求于2017年6月21日提交的美国临时申请62/522,836和2017年6月21日提交的美国临时申请62/522,846中的每个的优先权权益，这两个美国临时申请中的每个以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及制冷系统和方法，具体地但不仅限于适合与低GWP制冷剂一起使用的制冷系统。

背景技术

制冷工业正面临着越来越大的压力(由于法规变动或其它原因)，需要用低全球变暖潜能值(GWP)制冷剂(诸如具有低于150的GWP的制冷剂)替换高GWP制冷剂(诸如R404A)。这在使用大量制冷剂的商业制冷系统中尤其重要。

过去的一种方法是使用低GWP制冷剂，诸如二氧化碳(R744)和烃制冷剂。然而，迄今已使用的此类方法可能会遭受显著的安全和财务缺点，诸如：系统能量效率差，导致运行成本增加；系统复杂性高，导致初始系统成本高；系统可维护性和可靠性低，导致维护成本高；以及系统易燃性高。包括根据先前布置的高度易燃制冷剂的系统是尤其不利的，因为这些系统可能导致安全水平差；可能与监管法规限制相冲突；并且可能增加制冷系统操作者和制造商的责任。考虑到许多商业制冷应用(诸如超级市场冰箱、冷冻机和冷陈列柜)是公众能够接触的，并且通常在人口稠密的空间中操作，因此安全性是特别令人关注的问题。

因此，申请人已经认识到，制冷工业继续需要安全、稳健和可持续的方法来减少可与现有技术一起使用的高GWP制冷剂的使用。

图1A示出了一种这样的在先前使用的方法。图1示出了通常用于超级市场中的商业制冷的制冷系统100。系统100是直接膨胀系统，其经由中温制冷回路110和低温制冷回路120提供中温和低温制冷两者。

在图1A中标记为100的典型先前配置中，中温制冷回路110具有R134a作为其制冷剂。中温制冷回路110提供中温冷却并且经由热交换器130移除低温制冷回路120的废热。中温制冷回路110在顶板140、机房141与销售区142之间延伸。另一方面，低温制冷回路120具有R744作为其制冷剂。低温制冷回路120在机室141与销售地板142之间延伸。可用地，如上文所讨论，R744具有低GWP。

然而，虽然图1A中公开的类型的制冷系统可能够提供良好的效率水平，但是申请人已经认识到这种类型的系统具有至少两个主要缺点：第一，此类系统使用高GWP制冷剂R134a(R134a具有约1300的GWP)；第二，尽管此类系统的低温部分使用低GWP制冷剂R744，但是该制冷剂表现出上述许多缺点，包括显著的安全和财务缺点。

发明内容

本发明包括一种复叠式制冷系统，该系统包括：多个第一制冷回路，其中每个第一制冷回路包括易燃第一制冷剂、具有约2马力(约1.5千瓦)或更小的马力额定值(马力额定值是输入到压缩机的功率的量度)的压缩机，以及热交换器，所述第一制冷剂在该热交换器中冷凝；以及第二制冷回路，该第二制冷回路包含不易燃第二制冷剂，和蒸发器，在该蒸发器中，所述第二制冷剂在低于所述第一制冷剂冷凝温度的温度下蒸发，其中所述第二制冷剂通过从所述第一制冷剂吸收热量来在所述热交换器中蒸发。

本发明包括一种复叠式制冷系统，该系统包括：多个低温制冷回路，其中每个第一低温制冷回路包括易燃第一制冷剂、具有约2马力或更小的马力额定值的压缩机、热交换器，所述第一制冷剂在该热交换器中在从约-5℃至约-15℃的温度范围内冷凝；以及中温制冷回路，该中温制冷回路包含不易燃中温制冷剂，和蒸发器，所述中温制冷剂在该蒸发器中在低于所述低温制冷剂冷凝温度并且在约-5℃至约-15℃的范围内的温度下蒸发，其中所述中温制冷剂通过从所述低温制冷剂吸收热量来在所述热交换器中蒸发。