[发明专利]具有低温模式的二氧化碳制冷系统

说明书

一种基于二氧化碳的制冷剂流体的制冷系统，其中制冷系统包括制冷剂回路，制冷剂回路包括压缩装置、排热换热器、喷射器、接收器、膨胀装置和吸热换热器；其中喷射器包括主入口、辅入口和出口；其中接收器包括入口、液体出口和气体出口；其中喷射器主入口布置成接收来自排热换热器的出口的流体，喷射器辅入口布置成接收来自吸热换热器的出口的流体，并且喷射器出口布置成将流引导到接收器入口；其中压缩装置的吸入口布置成接收来自接收器的气体出口的制冷剂流体；并且其中接收器的液体出口经由膨胀装置连接到吸热换热器的入口；其特征在于，制冷剂回路包括旁路管线和旁路控制阀，其中旁路管线在排热换热器的出口与膨胀装置之间提供流体连接。

技术领域

本发明涉及制冷系统，并且更特别地涉及可操作在低环境温度模式下的基于二氧化碳的制冷系统。

背景技术

二氧化碳作为用于各种制冷应用的制冷剂流体的优点包括是不可燃且无毒的，以及提供有利的环境特性，即可忽略的全球变暖潜能（Global Warming Potential，GWP）和零臭氧消耗潜能（Ozone Depletion Potential，ODP）以及有利的热物理特性。与人造制冷剂相比，二氧化碳制冷剂流体（例如R744）也不贵。

然而，与其它制冷剂类型系统相比，简单的“仅CO₂”蒸汽压缩系统的性能对环境温度明显更敏感。具体地，由于CO₂的临界温度为31ºC，不希望的亚临界的（subcritical）或跨临界的（transcritical）运行条件由围绕该值的环境温度的波动引起。

低压提升喷射器系统（low pressure lift ejector system）是比高压提升喷射器系统更简单的系统。在大约17-18ºC的环境温度下，CO₂制冷剂流体在大约23-25ºC下离开气体冷却器。在这些“高”温度和压力下，低压提升喷射器能够操作以提供压力提升，夹带（entrain）并混合来自吸入口（来自蒸发器）的低压流体与来自动力入口（motive inlet）的高压流体。

然而，在特别低的环境温度条件下，诸如在冬季，CO₂制冷剂流体在“低”温度和压力下离开气体冷却器，使得低压提升喷射器不能提供足够的压力提升以夹带来自吸入口的流体。在这些条件下，喷射器正作为高压阀工作，但对系统没有提供益处。

常规地，在这些低压提升喷射器系统中，使用制冷剂泵来克服跨喷射器两端的压力提升不足。然而，将领会到的是，附加的制冷剂泵要求消耗附加的能量。将总是保持期望减少部件使用和能量消耗的情况。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种用于基于二氧化碳的制冷剂流体的制冷系统，其中制冷系统包括制冷剂回路，制冷剂回路包括压缩装置、排热换热器、喷射器、接收器（receiver）、膨胀装置和吸热换热器；其中喷射器包括主入口、辅入口和出口；其中接收器包括入口、液体出口和气体出口；其中喷射器主入口被布置成接收来自排热换热器的出口的流体，喷射器辅入口被布置成接收来自吸热换热器的出口的流体，并且喷射器出口被布置成将流引导到接收器入口；其中压缩装置的吸入口被布置成接收来自接收器的气体出口的制冷剂流体；并且其中接收器的液体出口经由膨胀装置连接到吸热换热器的入口；其特征在于，制冷剂回路包括旁路管线（bypass line）和旁路控制阀，其中旁路管线在排热换热器的出口与膨胀装置之间提供流体连接，其中在制冷系统的喷射器模式中，旁路控制阀防止流体流过旁路管线，使得退出排热换热器的所有流体进入喷射器主入口；并且其中，在制冷系统的旁路模式中，旁路控制阀准许退出排热换热器的流体流过旁路管线到膨胀装置，并且然后到吸热换热器，而不首先穿过喷射器。