CO2跨临界制冷技术

单一C02跨临界压缩机运行制冷技术简况

技术优势：

该循环系统的最大特点就是工质的吸、放热过程分别在亚临界区和超临界区进行。压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的吸热过程仍在亚临界条件下进行，换热过程主要是依靠潜热来完成。但是压缩机的排气压力高于临界压力，工质的冷凝过程与在亚临界状态下完全不同，换热过程依靠显热来完成，此时高压换热器不再称为冷凝器，而称为气体冷却器。

在以空气为热源、热汇的制冷和热泵系统（主要是汽车空调以及家用空调）中，CO2循环在跨临界条件下运行，其工作压力虽然较高，但压比却很低，压缩机的效率相对较高；流体在超临界条件下的特殊热物理性质使它在流动和换热方面都具有无与伦比的优势，超临界流体优良的传热和热力学特性使得换热器的效率也很高，这就使得整个系统的能效较高，完全可与传统的制冷剂（如R12、R22等）及其现有的替代物（如R134a、R410A等）竞争。加上CO2在气体冷却器中大的温度变化，使得气体冷却器进口空气温度与出口制冷剂温度可能非常接近，这自然可减少高压侧不可逆传热引起的损失。由于CO2的临界温度低，为31, ℃因此, 制冷循环采用跨临界制冷循环时，其排热过程不是一个冷凝过程，压缩机的排气压力与冷却温度是两个独立的参数，改变高压侧压力将影响制冷量、压缩机耗工量及系统的COP。研究分析表明，高压侧压力变化时，循环的COP 存在着一个最大值，因此，CO2跨临界制冷循环在对不同工况下，存在对应于最大COP 值的最佳排气压力。

CO2 在气体冷却器中较大的温度变化，正好适合于水的加热，从而使热泵的效率较高。

传统空调系统大多把冷凝热当作废热而直接排向大气，既造成能量的浪费又产生环境的局部热污染。而对跨临界循环,由于超临界区工质密度在不断增加，循环的放热过程必将有较大的温度滑移，这种温度滑移正好与所需的变温热源相匹配，是一种特殊的劳伦兹循环，其用于热回收时，必将有较高的放热效率，因而用于较高温度和较大温差需要的热回收时具有独特的优势。

优点：

（1）安全、环保、无污染； CO2 作为制冷剂其优点在于，无毒，没有可燃性，价格便宜、来源丰富、无须回收，与普通润滑油相溶，容积制冷量约是R22 的5 倍，CO2 是唯一同时具有优良的热力特性、安全特性和环境特性的自然工质。

制冷系统蒸发器采用顶排管，冷凝方式采用植入式地源冷凝技术。

（2）节能（以每立方米容积年耗电量计算）：我国年平均耗电量为130度左右，先进发达国家年耗电量为60多度，而该冷库年耗电量仅6度左右。

（3）库温稳定：该冷库温差波动在±0.5度波动，将大大提升冻品的储藏品质，延长食品的实质质保期。

（4）机房占地面积小。

应用：

经过调查，北京市京科伦工程技术有限公司、北京市京科伦冷冻设备有限公司近年来多次承办智能立体库、速冻隧道等项目，工程项目遍布全国的22个省份的40个多城市，项目合作企业包括双汇、金锣、雨润、思念、三全、惠发等中国知名企业，所承担的项目均达到或超过了设计要求。

此次中冷联盟论坛中，各会员单位参观了由北京京科伦承建的武汉山绿物流公司冷库，显示了其技术的成熟性。

以下为冷库参观情况：

本次参观的冷库，是国内第一座单一C02制冷的低温自动化立体冷库，冷库容积15万立方米，设计1.2*1米的托盘位数26236个，自动化出入库设备可满足每日出入货量达到总储藏量的20%。库体尺寸：83.6m(长)×59m(宽)×30m （高），装卸货间面积：17.5m(长)×59m(宽)×24.6m（高），共三层，一层装卸货间，设计温度10℃；夹层是设备间和参观走廊，制冷机房，配电间等；二层自动化分拣车间，设计温度-18℃；三层保鲜库，设计温度-4℃~4℃。

此二氧化碳跨临界制冷系统是此库的亮点之一。

亮点之二是建筑形式采用国际最先进的库架一体式，库内无结构立柱，能够最大程度地利用库内空间；采用独立筏板基础设计，受力均匀，冷库整体无冷桥，具有最好的抗震能力，安装施工便利，速度快。

亮点之三是围护结构应用注塑式整体发泡技术。采用双面不锈钢现场焊接，形成全封闭外壳，消除了连接缝隙，提高了使用寿命的同时，大大降低了能耗。

亮点之四是链条式输送机全部采用伺服控制，运行速度最快达到30米/分钟。

亮点之五是发货月台与库内连接通道设备为环形双道互锁门，开、关门响应速度快，不超过2秒，货物通过门时无等待时间。

亮点之六是结合客户需求及经营情况，配备了冷链物流行业第一个零担货物的机器人自动分拣系统，大大提高货物的分拣速度和效率，为客户提供更多的服务，为冷链物流行业的发展模式带来新的变革。