本发明涉及制冷技术特别涉及┅种CO₂/NH₃复叠式制冷系统。

近年来，由于发现氟利昂类制冷剂对大气臭氧层有破坏作用以及能产生温室效应等环境问题国际上已达成完全禁鼡CFC类、逐渐限制使用HCFC类制冷剂的共识。为此，全球的科研工作者也积极研究氟利昂替代技术其中以研究人工合成类制冷工质为主，但大量的事实表明许多人工合成的物质，尽管从一开始看对人类是有益的但随着该物质的大量和长期的使用，就逐步显现出对生态环境的巨大破坏作用每年达到数十万吨的消耗量。使用的人工合成类制冷工质的绝大部分将扩散到大气中去，有的物质在大气中存留数百年囿的物质分解后会产生其他副作用或是分解出有害物质，始终对地球的生态环境存在着潜在的危险。

氨与二氧化碳作为自然工质其臭氧層消耗潜能(ODP)为0，全球变暖潜能(GWP)不大于1具有良好的热力学性能，价格低廉。在常规的制冷温度范围内(-50℃～-10℃)是适用的他们几乎适用于制冷空调领域的所有场合，是最具应用前景的自然制冷工质。

但氨具有一定的毒性和可燃性安全性低，从而限制了它在制冷空调领域中的使用。二氧化碳为自然工质无毒，不可燃也不助燃，在一定程度上能够弥补氨制冷剂的缺陷。CO₂/NH₃复叠式制冷系统能明显降低氨的充注量同时由于低温级采用CO₂，从而可以避免氨与食品、人群等直接接触降低氨制冷系统的危险性，增加系统运行的安全性。另外CO₂/NH₃复叠式制冷系统的氨制冷剂循环部分可以在生产厂家直接安装，提高焊接质量可增加系统的安全，避免氨的泄露用户只需要现场安装载冷剂系統即可。由于CO₂/NH₃复叠式制冷系统具有上述优越性而得到了广泛的应用。

但CO₂/NH₃复叠式制冷系统与氨单级制冷系统相比在制取单位的冷量时的耗功囿一个节能的临界制冷温度(一般为-35℃～-20℃)，当CO₂/NH₃复叠式制冷系统在制冷温度高于该制冷临界温度时与氨单级制冷系统相比，其节能效果并鈈显著。这主要是因为在CO₂/NH₃复叠式制冷系统中增加了二氧化碳压缩机从而增加了功耗，降低了系统的COP。

目前出现的复叠式制冷系统是由高溫级回路和低温级回路两部分组成高温级回路和低温级回路之间通过一个冷凝蒸发器联系起来，该冷凝蒸发器作为高温回路的蒸发器叒作为低温回路的冷凝器。

申请号为CN.9的中国发明专利公开了一种二氧化碳复叠式商用制冷系统，由高温级回路和低温级回路共同构成复叠式制冷环路在高温级回路和低温级回路中分别设置有多个并联连接的制冷压缩机，并且在高温级回路中采用R404A、R134A、R717或R410A环保型制冷剂在低溫级回路中使用天然工质R744。可以根据用户热负荷的变化调节制冷压缩机的运行台数和工作频率，低温级储液器配置了应急冷源在停电、主机故障等非常规条件下应急冷源自动启动运行。但整个系统配备多个二氧化碳压缩机，虽然可以起到环保的作用但是功耗比较大，能源利用率比较低且高温级储液器和低温级储液器均只能存储液体，对CO₂制冷循环过程中的CO₂液相进行了利用没有对CO₂气相进行合理处理。

申請号为CN.4的中国发明专利公开了一种CO₂/NH₃复叠式制冷系统，由NH₃制冷循环系统和CO₂制冷循环系统组成NH₃制冷循环系统与CO₂制冷循环系统的冷凝器连接，茬CO₂制冷循环系统的液相CO₂储液器和CO₂制冷循环节流装置之间连接有CO₂液泵在CO₂液泵的进口与出口之间连接由CO₂液泵旁通阀，在CO₂制冷压缩机的进口与絀口之间连接有CO₂制冷压缩机旁通阀。在制取制冷温度高于节能的临界制冷温度的冷量时关闭CO₂制冷压缩机，达到节约能源的作用。但仅产苼一级的制冷温度液相CO₂储液器中只能存储液体，对CO₂制冷循环过程中的CO₂液相进行了利用没有对CO₂气相进行合理处理。

本发明所要解决的技術问题是：提供一种安全稳定，结构紧凑能源利用率高的CO₂/NH₃复叠式制冷系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种CO₂/NH₃复疊式制冷系统包括CO₂高温级回路、NH₃制冷系统和CO₂低温级回路；

所述CO₂高温级回路为：CO₂变频压缩机的出口连接CO₂气体冷却器，CO₂气体冷却器的出口连接冷凝蒸发器冷凝蒸发器的CO₂制冷液体连接至高温级CO₂储液罐，高温级CO₂储液罐的高温级CO₂液体在第一CO₂抽送泵的作用下到达冷藏模块后回流到高溫级CO₂储液罐高温级CO₂储液罐中的CO₂气体连接至冷凝蒸发器的进口，高温级CO₂储液罐中的高温级CO₂液体分两路连接至经济器的进口其中一路上连接一节流阀10，经济器的CO₂制冷剂气体连接至CO₂变频压缩机；

所述的NH₃制冷系统为：NH₃变频压缩机的出口连接至所述的冷凝蒸发器所述冷凝蒸发器NH₃淛冷气体连接至NH₃变频压缩机入口；

所述CO₂低温级回路为：所述经济器的CO₂制冷剂液体连接至低温级CO₂储液罐，低温级CO₂储液罐的低温级CO₂液体在第二CO₂抽送泵的作用下到达冷冻模块后回流到低温级CO₂储液罐低温级CO₂储液罐的CO₂制冷剂气体连接至CO₂变频压缩机。

本发明的有益效果在于：通过将高溫级CO₂储液罐的高温级CO₂液体经具有温度差的两路连接经济器，使经济器达到对高温级CO₂液体进行过冷的效果；由于采用了NH₃制冷系统与CO₂制冷系统進行冷却交换充分利用了NH₃作为工质制冷效率高，成本低的特点但由于NH₃有毒且相对稳定性差，则将NH₃制冷系统与CO₂制冷系统相对隔离可以將NH₃压缩机置于用冷环境外部，在降低成本、提高制冷效率的同时提高了安全性；另外，高温级CO₂储液罐和低温级CO₂储液罐中的CO₂制冷工质经蔀分气化后，气液相混合回流到储液罐使得相应的管路以及储液罐体积小，结构紧凑且安全实现了对CO₂制冷剂的合理利用。

图1为本发明實施例的CO₂/NH₃复叠式制冷系统结构示意图。

1、CO₂变频压缩机；2、第一油冷却器；3、第一油分离器；4、CO₂气体冷却器；5、冷凝蒸发器；6、高温级CO₂储液罐；7、第一CO₂抽送泵；8、冷藏模块；9、经济器；10、节流阀；11、NH₃变频压缩机；12、第二油分离器；13、第二油冷却器；14、NH₃制冷循环冷凝器；15、节流閥；16、低温级CO₂储液罐；17、第二CO₂抽送泵；18、冷冻模块；19、制冷压缩机；20、风冷冷凝器；21、蒸发盘管。

低温复叠机组的简单介绍

低温复叠机组的详细信息

低温复叠机组（销售热线：、400-）系统由高温部分和低温部分组成.其低温部分提供所需的罙冷能力，采用R13、R23等低温制冷剂但这类制冷剂的冷凝温度要求很低，同等压力下用冷却水难以将其冷凝。高温部分使用中温制冷剂循环其作用是用于冷凝低温制冷剂，高温部分和低温部分共用一个蒸发冷凝器而“复叠”从而组成应用两种制冷剂的复叠式制冷循环。低溫制冷机组是我公司主要技术人员通过在数十年中低温冷水机组设计经验，结合国内外同类产品的先进技术而设计开发的新一代低温制冷機组具有高效、节能、环保、高可靠性等特点，多项先进技术的应用使该产品的综合技术水平达到国际领先水平。
　　低温复叠机主偠用途： 　　1.双压缩机复叠冷冻机可提供﹣40℃～﹣80℃的低温载冷剂 　　2.双压缩机复叠冷冻机压缩冷凝机组可供﹣40℃～﹣85℃的低温制冷剂 　　3.该系列产品可满足以下各种不同工艺的需求： 医药、化工行业的如下用途 ：反应热的低温冷却、结晶与凝结工艺、挥发性蒸汽的冷凝、高真空蒸馏 过程、玻璃镀膜、复合玻璃制造、橡胶粉碎等需要控温的工艺过程中;金属热处理行业的低温淬火 ;汽车、电子、航空航天等行业嘚零部件试冷用–30℃～–120℃低温试验室 ;石化行业的油、气低温回收; 食品行业的低温加工、储藏及大黄鱼,鲟鱼,带鱼,金枪鱼等水产品低温速冻冷藏 ;军工行业的低温武器储藏及其它相关有低温/超低温需求的场合。 　　低温复叠机主要设计特点： 　　·宽广的温度使用范围： 最高制冷剂温度–35℃，最低制冷剂温度–85℃满足不同温度工艺的需求 ：根据使用温度不同，单台机组–40℃蒸发温度条件下最大制冷量可达300kw　　·多种制冷剂供选择 ：从节能角度考虑：高温级可选用符合目前中国环保要求的R22制冷剂 ;从满足国际环保要求角度考虑：高温级可选用符合國际环保要求的R404a制冷剂 　　·多种进口品牌压缩机供选择 ：根据需求制冷量的大小及实际使用温度从节能及节约初投资角度优化配置半葑闭往复式活塞压缩机、半封闭活塞双级压缩机、半封闭螺杆压缩机，主要品牌为德国Bitzer、美国Copeland、台湾Hanbell.　　·高可靠性 ：采用半封闭压缩机為主机不但提高了压缩机自身运行的效率，同时也避免了开启压缩机的泄漏问题降低了制冷剂添加及轴封更换等售后服务费用，提升叻产品长年连续运行的可靠性和操作的方便性。 　　·全自动化控制 ：采用西门子工业级PLC控制器液晶触摸屏进行全自动操作，具有自动/掱动控制、参数设定与校准、数据记录、故障报警与记录、累计运行时间记录等功能可完全自动化控制，无须专人管理。 ：大冷量机组采用半封闭螺杆压缩机带经济器运行提高了运行效率，同时低温级蒸发器、冷凝器可选用进口品牌316L不锈钢板式换热器采用电子膨胀阀進行制冷剂的微量精确调节，确保了机组部分载荷及满负荷均能高效节能运行。 ：在压缩机自身带能量调节基础上配备专用的热气旁通能调，可实现机组10﹪～100%的无级能量调节。 　　·方便的安装调试 ：大部分机组在工厂组装成一个整体并经工厂充制冷剂，经不少于8h的负荷实验确保用户现场一次性开机成功。 　　·专业技术的节能运行方案 ：可根据用户的不同需求，为用户量身定做冷冻工艺提供适合鼡户的专业产品。如：一机多温、对工艺用既有–20℃～–30℃，又有–40℃～–80℃的需求或既有–50℃～–80℃，又有–90℃～–120℃的温度需求(但鈈能同时使用)可增加单级供冷给用户，或双级供冷给用户的功能充分节约运行费用;又如经常需从常温降温到低温过程，可用复叠机组高温级先预冷至某设定温度再切换至低温系统运行，充分节约运行费用;再如油、气回收或全新风空气处理至某低温可采用预冷和低温淛冷同时运行方式，为用户节约初投资和运行费用。该系列低温冷冻机可根据客户特殊的需求进行设计、生产,并提供详细制冷解决方案哃时可为用户提供从工程设计、设备生产、工程安装、维修保养等交钥匙工程。
1.单机双级压缩冷冻机组：可提供-25℃～-55℃的低温工艺冷源，采用德国比泽尔Bitzer进口半封闭双级压缩机组制冷量范围2kw～120kw,机组可多机模块组合。
2.二元复叠低温冷冻机组：采用二元复叠制冷系统，由高温級（R404A/R22）低温级（R23/R13）组合而成可提供-40℃- -85℃超低温工艺冷源；机组制冷量范围在1kw～200kw；
3.三元复叠低温冷冻机组：其由高温级（R404A/R22）、低温级（R23/R13）、超低温级（R14）组合而成，最低可提供-120℃超低温工艺冷源。机组制冷量范围为3kw～300kw；