ХОЛОДИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА Российский патент 2013 года по МПК F25B7/00 F25B49/02 

Изобретение относится к холодильной системе и способу производства холода.

Холодильные системы, содержащие схему холодильного цикла, широко известны в технике. Также известно управление компрессором схемы холодильного цикла таким способом, что хладагент, например СO₂, находится в надкритическом состоянии на стороне нагнетания компрессора. В данных системах, особенно при работе с обычно используемым давлением величиной приблизительно 120 бар (12 МПа) на стороне нагнетания компрессора трудно достигать необходимого охлаждения хладагента. При высоких температурах окружающей среды, начинающихся с 30°С, достижение необходимого охлаждения обуславливает низкий энергетический кпд.

Соответственно, задачей настоящего изобретения стало создание более эффективной холодильной системы, которая может достигать необходимых показателей работы, даже когда температуры окружающей среды высоки.

Такая техническая задача была решена за счет создания холодильной системы, содержащей схему холодильного цикла, имеющую по ходу потока компрессор, охладитель газа, первое расширительное устройство, резервуар среднего давления, второе расширительное устройство, испаритель и трубопроводы хладагента, по которым осуществляется циркуляция хладагента; причем в первом расширительном устройстве хладагент расширяется до уровня среднего давления; первый трубопровод хладагента из трубопроводов хладагента соединяет компрессор и охладитель газа, и второй трубопровод хладагента из трубопроводов хладагента соединяет охладитель газа и первое расширительное устройство, причем первый трубопровод хладагента, охладитель газа и второй трубопровод хладагента образуют участок надкритического режима схемы холодильного цикла; и компрессор работает так, что на участке надкритического режима хладагент находится в перегретом состоянии; при этом холодильная система дополнительно содержит блок уменьшения перегрева, имеющий компрессор уменьшения перегрева, причем блок уменьшения перегрева взаимосвязан теплообменом с, по меньшей мере, частью второго трубопровода хладагента и выполнен с возможностью уменьшения перегрев хладагента, прокачиваемого в схеме холодильного цикла, в которой согласно изобретению, по меньшей мере, два вентилятора снабжены охладителем газа, причем заданный уровень уменьшения перегрева хладагента в схеме холодильного цикла регулируется посредством включения или выключения вентиляторов и посредством включения и выключения компрессора уменьшения перегрева.

Предпочтительно, хладагентом схемы холодильного цикла является СO₂.

Предпочтительно, блок уменьшения перегрева содержит схему циркуляции хладагента для уменьшения перегрева.

Предпочтительно, схема циркуляции хладагента для уменьшения перегрева содержит компрессор схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, конденсатор схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, расширительное устройство схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, и трубопроводы хладагента схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, по которым циркулирует хладагент.

Предпочтительно, хладагент схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева находится в докритическом состоянии.

Предпочтительно, хладагент схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева является одним из группы, состоящей из пропана, пропена, бутана, R410A, R404a, R134a и NH₃.

Предпочтительно, блок уменьшения перегрева содержит средство для термоэлектрического охлаждения.

Предпочтительно, теплообмен между вторым трубопроводом хладагента и блоком уменьшения перегрева осуществляется посредством теплообменника.

Предпочтительно, холодильная система содержит схему цикла промежуточного теплообмена, взаимосвязанную теплообменом со схемой холодильного цикла и блоком уменьшения перегрева, в частности схема цикла промежуточного теплообмена является контуром с рассолом или водой.

Предпочтительно, схема цикла промежуточного теплообмена содержит первый теплообменник для осуществления теплообмена со вторым трубопроводом хладагента и второй теплообменник для осуществления теплообмена с блоком уменьшения перегрева.

Предпочтительно, резервуар среднего давления схемы холодильного цикла выполнен с возможностью разделения жидкого хладагент и газообразного хладагента.

Предпочтительно, схема холодильного цикла содержит дополнительные трубопроводы хладагента, соединяющие по текучей среде участок газообразной фазы резервуара среднего давления со стороной низкого давления компрессора и третьим расширительным устройством, установленным в дополнительных трубопроводах хладагента.

Предпочтительно, при эксплуатации давление хладагента ниже 120 бар (12 МПа) на участке надкритического режима схемы холодильного цикла.

Также указанная задача решается за счет создания способа производства холода, согласно которому сжимают хладагент до уровня надкритического давления; охлаждают хладагент в охладителе газа, имеющем по меньшей мере два установленных с ним вентилятора; устраняют перегрев хладагента с помощью теплообмена с блоком уменьшения перегрева, имеющим компрессор уменьшения перегрева; расширяют хладагент до уровня среднего давления посредством первого расширительного устройства; прокачивают хладагент в резервуар среднего давления; дополнительно расширяют хладагент посредством второго расширительного устройства; прокачивают хладагент через испаритель, таким образом охлаждая окружающую среду испарителя, и регулируют уровень уменьшения перегрева хладагента в схеме холодильного цикла посредством включения и выключения вентиляторов и включения и выключения компрессора уменьшения перегрева.

Далее будут более подробно описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичный вид примера холодильной системы согласно настоящему изобретению, в которой блок уменьшения перегрева содержит схему циркуляции хладагента.

Фиг.2 - схематичный вид другой, являющейся примером холодильной системы согласно настоящему изобретению, в которой схема цикла промежуточного теплообмена расположена между схемой холодильного цикла и блоком уменьшения перегрева.

На Фиг.1 показана холодильная система 2 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Холодильная система 2 содержит схему 4 холодильного цикла и блок 6 уменьшения перегрева. Схема 4 холодильного цикла включает в себя шесть компонентов, обычно используемых в схемах холодильного цикла, работающего в надкритическом режиме: компрессор 8, охладитель 10 газа, первое расширительное устройство 12, резервуар 14 среднего давления, второе расширительное устройство 16 и испаритель 18. Данные элементы соединены трубопроводами хладагента, по которым циркулирует хладагент через элементы. Первый трубопровод 22 хладагента соединяет компрессор 8 и охладитель 10 газа, второй трубопровод 24 хладагента соединяет охладитель 10 газа и первое расширительное устройство 12, третий трубопровод 26 хладагента соединяет первое расширительное устройство 12 и резервуар 14 среднего давления, четвертый трубопровод 28 хладагента соединяет резервуар 14 среднего давления и второе расширительное устройство 16, пятый трубопровод 30 хладагента соединяет второе расширительное устройство 16 и испаритель 18, и шестой трубопровод 32 хладагента соединяет испаритель 18 и компрессор 8.

Понятно, что описанная структура является примером и что возможны ее модификации. Конкретно, если необходимо, можно иметь множество компонентов вместо единственного компонента. Например, компрессор 8 можно заменить комплектом компрессоров; также можно иметь множество испарителей 18, каждый связанный с соответствующим вторым расширительным устройством 16. Также при размещении компонентов с прямым гидравлическим соединением друг с другом индивидуальные трубопроводы можно исключить.

Схема 4 холодильного цикла на Фиг.1 дополнительно содержит проход повторной подачи из резервуара 14 среднего давления, конкретно его газового пространства на сторону низкого давления компрессора 8, что является необязательным для холодильной системы согласно настоящему изобретению. Проход повторной подачи содержит третье расширительное устройство 20, седьмой трубопровод 34 хладагента, соединяющий резервуар 14 среднего давления и третье расширительное устройство 20, и восьмой трубопровод 36 хладагента, соединяющий третье расширительное устройство 20 и компрессор 8.

В примере варианта осуществления на Фиг.1 блок 6 уменьшения перегрева содержит схему 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева. Схема 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева содержит в направлении потока компрессор 42, конденсатор 44 и расширительное устройство 46. Трубопровод 48 хладагента соединяет элементы схемы холодильного цикла уменьшения перегрева и осуществляет циркуляцию хладагента через нее.

Участок второго трубопровода 24 хладагента схемы 4 холодильного цикла взаимосвязан теплообменом с блоком 6 уменьшения перегрева. Теплообмен осуществляет теплообменник 38, соединяющий участок второго трубопровода 24 хладагента схемы 4 холодильного цикла и участок трубопровода 48 хладагента схемы 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, расположенный между расширительным устройством 46 и компрессором 42 схемы 40 циркуляции хладагента уменьшения перегрева. Специалисту в данной области техники ясно, что имеются многочисленные пути осуществления теплообмена между двумя элементами. В данном описании под теплообменом следует понимать все данные эквивалентные решения.

Также понятно, что блок 6 уменьшения перегрева содержит схему 40 циркуляции хладагента только в являющемся примером варианте осуществления, показанном на Фиг.1. Различные варианты реализации, приспособленные для обеспечения уменьшения перегрева хладагента в схеме 4 холодильного цикла посредством теплообмена, по меньшей мере, с участком второго трубопровода 24 хладагента должны рассматриваться как находящиеся в объеме изобретения.

Далее будет описана работа холодильной системы 2 согласно примеру варианта осуществления на Фиг.1.

Компрессор 8 работает так, что хладагент, например СО₂, входит в первый трубопровод 22 хладагента в надкритическом состоянии. Когда используют СО₂, типичная величина давления на стороне нагнетания компрессора составляет до 120 бар (12 МПа). Хладагент затем охлаждается в охладителе 10 газа. Нижний предел температуры, с которой хладагент покидает охладитель газа, зависит от температуры окружающей среды. Следовательно, хладагент входит во второй трубопровод 24 хладагента при температуре выше температуры окружающей среды охладителя 10 газа.

Охладитель 10 газа может иметь различные варианты осуществления. В одном варианте осуществления конструкция охладителя 10 газа может обдуваться вентиляторами, уносящими тепло от схемы 4 холодильного цикла. Воздух может быть обогащен частицами воды, что увеличивает теплоемкость текучей среды, обдувающей охладитель 10 газа. Системы на основе водяного охлаждения также можно рассматривать. Дополнительные варианты осуществления должны быть ясны специалисту в данной области техники.

На участке второго трубопровода 24 хладагента устраняют перегрев хладагента, то есть температуру хладагента, находящегося в надкритическом состоянии, уменьшают посредством теплообмена с блоком 6 уменьшения перегрева. С этой целью участок второго трубопровода 24 хладагента располагают в теплообменнике 38.

Хладагент пропускают через первое расширительное устройство 12, в котором хладагент расширяется от уровня надкритического до уровня среднего давления. Хладагент приходит в резервуар 14 среднего давления через третий трубопровод 26 хладагента. Резервуар 14 среднего давления собирает хладагент с давлением среднего уровня и, как необязательный признак, реализуемый в настоящем варианте осуществления, отделяет жидкий хладагент от газообразного хладагента. Хладагент в жидкой фазе пропускают через четвертый трубопровод 28 хладагента, второе расширительное устройство 16 и пятый трубопровод 30 хладагента для входа в испаритель 18 - после второго расширения - при температуре, самой низкой, которую должен достигать хладагент в схеме 4 холодильного цикла. Этим обеспечивают охлаждение окружающей среды испарителя 18. После теплообмена хладагент пропускают назад на компрессор 8 через шестой трубопровод 32 хладагента. Хладагент в газообразной фазе вновь подается из резервуара 14 среднего давления на компрессор 8 через седьмой трубопровод 34 хладагента, третье расширительное устройство 20 и восьмой трубопровод 36 хладагента, поскольку не может использоваться так эффективно для охлаждения, как хладагент в жидкой фазе.

В примере варианта осуществления на Фиг.1 хладагент из группы, состоящей из пропана, пропена, бутана, R410A, R404A, R134a, NH₃, прокачивают через схему 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева блока 6 уменьшения перегрева. Поскольку пропан и пропен являются природными газами, а другие варианты представлены синтетическими газами, их использование может являться предпочтительным во многих вариантах осуществления. Специалисту в данной области техники ясно, что существуют дополнительные варианты хладагентов для использования в схеме 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева.

Хладагент схемы 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева сжимается компрессором 42. В варианте осуществления, показанном на Фиг.1, хладагент не достигает надкритического состояния. Хладагент находится в газообразной фазе между теплообменником 38 и компрессором 42, а также между компрессором 42 и конденсатором 44. После конденсатора 44 и до теплообменника 38 хладагент находится в жидкой фазе. Хладагент прокачивают через конденсатор 44 и расширительное устройство 46, так что он покидает расширительное устройство 46 в охлажденном состоянии и с возможностью передачи ему тепла.

Хладагент схемы 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева затем пропускают через теплообменник 38, где имеет место теплообмен между данным хладагентом и хладагентом, циркулирующим через схему 4 холодильного цикла. Поскольку хладагент схемы 4 холодильного цикла имеет более высокую температуру во втором трубопроводе 24 хладагента, чем хладагент схемы 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, при проходе через теплообменник 38, тепло передается от хладагента схемы 4 холодильного цикла к хладагенту схемы 40 холодильного цикла уменьшения перегрева. То есть теплоемкость хладагента схемы 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева используют в теплообменнике 38 до его обратной подачи к компрессору 42 схемы 40 циркуляции хладагента для уменьшения перегрева.

На Фиг.1 теплообменник 38 показан с параллельным потоком в одну сторону. Теплообменник можно также соединить способом, создающим противоток, или другими способами. Противоток в нормальных условиях более эффективен, поэтому может являться предпочтительным.

На Фиг.2 показана холодильная система 2 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Схема 4 холодильного цикла и блок 6 уменьшения перегрева имеют одинаковую конструкцию с соответствующими компонентами Фиг.1. Их работа также по существу одинаковая. Поэтому одинаковыми позициями обозначены одинаковые элементы.

Отличие от системы на Фиг.1 состоит в способе осуществления теплообмена между схемой 4 холодильного цикла и блоком 6 уменьшения перегрева. В варианте осуществления на Фиг.2 он осуществляется через схему 50 цикла промежуточного теплообмена. Схема 4 холодильного цикла и блок 6 уменьшения перегрева не имеют прямой связи для теплообмена в данном варианте осуществления.

Схема 50 цикла промежуточного теплообмена содержит первый теплообменник 52 и второй теплообменник 54. Первый теплообменник 52 устанавливает взаимосвязь теплообмена между схемой 4 холодильного цикла и схемой 50 цикла промежуточного теплообмена. Второй теплообменник 52 устанавливает взаимосвязь теплообмена между схемой 50 цикла промежуточного теплообмена и блоком 6 уменьшения перегрева. Хладагент прокачивают через схему 50 цикла промежуточного теплообмена с повторяющимся проходом через первый теплообменник 52 и затем через второй теплообменник 54. Средство, поддерживающее проход потока хладагента или вторичного хладагента, то есть средство прокачки не показано на Фиг.2, но ясно специалисту в данной области техники.

Хладагент или вторичный хладагент схемы 50 цикла промежуточного теплообмена, например вода или рассол, охлаждается во втором теплообменнике 54, передавая тепло хладагенту блока 6 уменьшения перегрева. В первом теплообменнике 52, с другой стороны, тепло передается от хладагента схемы 4 холодильного цикла, проходящего через второй трубопровод 24 хладагента, хладагенту схемы 50 цикла промежуточного теплообмена. Теплообменники 52 и 54 можно соединять способом, создающим параллельные потоки в одну сторону, противоток или другими способами. Противоток в нормальных условиях более эффективен, поэтому может являться предпочтительным.

Данная конструкция обеспечивает более гибкое размещение схемы 4 холодильного цикла и блока 6 уменьшение перегрева, поскольку они разъединены в пространстве. Вместе с тем, перегрев хладагента схемы 4 холодильного цикла устраняется блоком 6 уменьшения перегрева. Специалисту в данной области техники ясно, что схему 50 цикла промежуточного теплообмена можно заменить любым средством, способным передавать тепло от первого теплообменника 52 на второй теплообменник 54. Схему 50 промежуточного цикла и блок 6 уменьшения перегрева можно также использовать для охлаждения других потребителей холода, которым необходим приемлемый температурный уровень, например в практическом применении для кондиционирования воздуха.

Являющиеся примерами варианты осуществления изобретения, как описано выше, обеспечивают холодильную систему с более высоким кпд, конкретно работающую с более высоким кпд схему холодильного цикла. Блок уменьшения перегрева предусматривает, кроме охладителя газа, второе средство охлаждения для хладагента на надкритическом участке холодильного цикла. Этим обеспечивается охлаждения хладагента с более высоким кпд в схеме холодильного цикла. Конкретно данная конструкция обеспечивает компенсацию энергетических недостатков схем холодильного цикла с надкритической эксплуатацией. Поскольку конденсация отсутствует в работающем в надкритическом режиме охладителе газа, передача энергии в окружающую среду обычно не является экстенсивной. Этот недостаток схемы холодильного цикла с надкритическим режимом эксплуатации частично компенсирует блок уменьшения перегрева, делающий возможным эксплуатацию холодильной системы при высоких температурах, без чрезмерного увеличения давления и температуры хладагента на стороне нагнетания компрессора. То, что блок уменьшения перегрева не интегрирован в схему холодильного цикла, имеет рад преимуществ: блок уменьшения перегрева можно построить чрезвычайно компактным, вне зависимости от построения схемы холодильного цикла. Также блок уменьшения перегрева с весьма незначительными приспособлениями/изменениями можно использовать для разнообразных схем холодильного цикла, с обеспечением работы весьма экономичным способом. Блок уменьшения перегрева может дополнительно использовать технические средства охлаждения, не страдающие аналогичными недостатками при высоких температурах окружающего воздуха. Компактная конструкция позволяет использовать экономически эффективные структуры с высоким кпд и в варианте со схемой циркуляции хладагента для уменьшения перегрева использовать только минимальное количество хладагента. Регулирование холодопроизводительности блока уменьшения перегрева, включающее в себя его выключение и таким образом регулирование уменьшения перегрева хладагента в схеме холодильного цикла, обеспечивает еще одну степень свободы при управлении холодильной системой.

Хладагент в схеме холодильного цикла может представлять собой СO₂. При этом обеспечивается использование предпочтительных свойств СO₂ в качестве хладагента.

В варианте осуществления изобретения блок уменьшения перегрева может содержать схему циркуляции хладагента для уменьшения перегрева. При этом обеспечивается высокий уровень гибкости в структуре и схеме блока уменьшения перегрева. Схема циркуляции хладагента для уменьшения перегрева может содержать компрессор, конденсатор, расширительное устройство и трубопроводы хладагента, соединяющие элементы схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева для осуществления циркуляции хладагента по ним. При этом обеспечивается разработка схем циркуляции хладагента для уменьшения перегрева с индивидуальными параметрами, например величиной давления на разных участках системы для необходимого охлаждения хладагента в конденсаторе. При этом блок уменьшения перегрева можно выполнить весьма компактным и можно использовать вне зависимости от размеров схемы холодильного цикла.

Хладагент схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева может не находиться в надкритическом состоянии во всех частях схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева. Хладагент схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева может выходить из компрессора при очень высоких температурах, обуславливающих интенсивный теллообмен с окружающей средой. В комбинации с передачей энергии при конденсации хладагента в конденсаторе схема циркуляции хладагента для уменьшения перегрева блока уменьшения перегрева может эксплуатироваться в режиме с очень высоким кпд. Хладагент схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева может являться одним из группы, состоящей из пропана, пропена, бутана, R410A, R404a, R134a, NH₃,

Также возможно наличие в составе блока уменьшения перегрева средства термоэлектрического охлаждения, которое может быть проще в эксплуатации или более практичным, чем схема циркуляции хладагента для уменьшения перегрева в некоторых вариантах применения.

Как объяснено выше, возможно осуществление теплообмена между вторым трубопроводом хладагента схемы холодильного цикла и блоком уменьшения перегрева посредством теплообменника. Теплообменник можно формировать в пространстве, близком ко второму трубопроводу хладагента схемы холодильного цикла и на приемлемом участке блока уменьшения перегрева. Теплообменник создает с высоким кпд передачу тепла от хладагента схемы холодильного цикла на блок уменьшения перегрева.

Дополнительно возможно наличие в составе холодильной системы схемы цикла промежуточного теплообмена, взаимосвязанной теплообменом со схемой холодильного цикла и блоком уменьшения перегрева. Этим обеспечивается пространственное разделение схемы холодильного цикла и блока уменьшения перегрева. Блок уменьшения перегрева можно при этом устанавливать в предпочтительной окружающей среде, например на крыше здания. Общий кпд системы можно дополнительно улучшить разделением охладителя газа схемы холодильного цикла и конденсатора блока уменьшения перегрева. Разделение двух схем холодильного цикла может быть выгодным для безопасности в варианте использования легковоспламеняющихся хладагентов. Дополнительно к этому схема цикла промежуточного теплообмена, имеющая свои собственные степени свободы, например по использованию хладагента или скорости потока хладагента, обеспечивает другое средство управления холодильной системой в целом. Схема цикла промежуточного теплообмена может использовать контур с рассолом или водой. Схема цикла промежуточного теплообмена может содержать первый теплообменник для осуществления теплообмена со вторым трубопроводом хладагента схемы холодильного цикла и второй теплообменник для осуществления теплообмена с блоком уменьшения перегрева.

В дополнительном варианте осуществления изобретения резервуар среднего давления схемы холодильного цикла может при работе разделять жидкий хладагент и газообразный хладагент. Этим обеспечивается охлаждения в окружающей среде с более высоким кпд испарителя схемы холодильного цикла. Схема холодильного цикла может содержать дополнительный трубопровод хладагента, соединяющий участок газообразной фазы резервуара среднего давления со стороной низкого давления компрессора и третьим расширительным устройством, установленным в дополнительном трубопроводе хладагента. Согласно настоящему изобретению, данный дополнительный трубопровод хладагента может иметь уменьшенный размер, поскольку увеличенное кпд при охлаждении хладагента на участке надкритического режима схемы холодильного цикла, создаваемое блоком уменьшения перегрева, обуславливает нахождение большей части хладагента в жидкой фазе при достижении резервуара среднего давления. Поэтому меньшая часть хладагента подается назад через дополнительный трубопровод хладагента.

Дополнительно возможным является давление хладагента при эксплуатации ниже 120 бар (12 МПа) на участке надкритического режима схемы холодильного цикла. Этим обеспечивается использование стандартных компонентов систем трубопроводов. Поддержание давления ниже 120 бар (12 МПа) является важным для поддержания низкой стоимости системы, поскольку система трубопроводов, способная выдерживать высокие давления, является очень дорогой. Также возможно давление хладагента на участке надкритического режима выше 120 бар (12 МПа). Таким образом обеспечивается работа холодильной системы с очень высоким кпд также в самых жарких регионах мира.

В дополнительном варианте осуществления блок уменьшения перегрева можно избирательно включать и выключать.

Также возможно оборудование множества вентиляторов с охладителем газа схемы холодильного цикла. Показатели работы холодильной системы можно устанавливать работой надлежащего числа ступеней вентиляторов и эксплуатацией блока уменьшения перегрева, при этом достигая необходимого уровня уменьшения перегрева хладагента в схеме холодильного цикла. Рассмотрение множества вентиляторов и блока уменьшения перегрева в виде множества ступеней показателей работы охлаждения обеспечивает более точное управление уменьшением перегрева хладагента. Конкретно, если улучшение показателей работы, достигнутое работой блока уменьшения перегрева меньше, чем улучшение показателей работы от включения в работу дополнительной ступени вентиляторов, минимальную долю его работы можно уменьшить, результатом чего может являться существенное энергосбережение, когда незначительное уменьшение перегрева необходимо при текущих условиях в системе. Аналогичные соображения применяют, когда используют множество ступеней компрессора в схеме холодильного цикла.

Все компоненты на чертежах и перечень позиций ссылки показаны для примера как одиночные компоненты. Каждый компонент может также быть представлен множеством компонентов.

В способе производства холода являющихся примером вариантов осуществления изобретения, описанных выше, можно получать преимущества, аналогичные получаемым в холодильной системе. Данный способ можно дополнительно совершенствовать на этапах способа, соответствующих признакам, описанным для холодильной системы. Для исключения дублирования такие варианты осуществления и совершенствования способов не повторяются.

Хотя изобретение описано со ссылкой на являющиеся примерами варианты осуществления, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что можно вносить изменения и заменять его элементы эквивалентными без отхода от объема изобретения. Кроме того, можно выполнить много модификаций для приспособления к конкретной ситуации или материалу идей изобретения без отхода от его сущности и объема, поэтому отмечается, что изобретение не ограничено конкретным описанным вариантом осуществления, но изобретение должно включать в себя все варианты осуществления в объеме прилагаемой формулы изобретения.

Перечень позиций ссылки:

2 Холодильная система

4 Схема холодильного цикла

6 Блок уменьшения перегрева

8 Компрессор

10 Охладитель газа

12 Первое расширительное устройство

14 Резервуар среднего давления

16 Второе расширительное устройство

18 Испаритель

20 Третье расширительное устройство

22 Первый трубопровод хладагента

24 Второй трубопровод хладагента

26 Третий трубопровод хладагента

28 Четвертый трубопровод хладагента

30 Пятый трубопровод хладагента

32 Шестой трубопровод хладагента

34 Седьмой трубопровод хладагента

36 Восьмой трубопровод хладагента

38 Теплообменник

40 Схема циркуляции хладагента для уменьшения перегрева

42 Компрессор циркуляции хладагента для уменьшения перегрева

44 Конденсатор циркуляции хладагента для уменьшения перегрева

46 Расширительное устройство циркуляции хладагента для уменьшения перегрева

48 Трубопроводы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева

50 Схема цикла промежуточного теплообмена

52 Первый теплообменник схемы цикла промежуточного теплообмена

54 Второй теплообменник схемы цикла промежуточного теплообмена.

Изобретение относится к холодильной системе и способу производства холода. Холодильная система содержит схему холодильного цикла, имеющую компрессор, охладитель газа, первое расширительное устройство, резервуар среднего давления, второе расширительное устройство, испаритель и трубопроводы хладагента с циркуляцией хладагента через них. В первом расширительном устройстве хладагент расширяется до уровня среднего давления. Первый трубопровод из трубопроводов хладагента соединяет компрессор и охладитель газа, и второй трубопровод из трубопроводов хладагента соединяет охладитель газа и первое расширительное устройство. Первый трубопровод хладагента, охладитель газа и второй трубопровод хладагента образуют участок надкритического режима схемы холодильного цикла. Холодильная система дополнительно содержит блок уменьшения перегрева, взаимосвязанный теплообменом, по меньшей мере, с частью второго трубопровода хладагента, с возможностью уменьшения тем самым перегрева хладагента. По меньшей мере два вентилятора снабжены охладителем газа. Заданный уровень уменьшения перегрева хладагента регулируется посредством включения или выключения вентиляторов и посредством включения и выключения блока уменьшения перегрева. Описан способ производства холода. Технический результат: создание эффективной холодильной системы, достигающей необходимых показателей работы даже при высоких температурах окружающей среды. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Холодильная система (2), содержащая схему (4) холодильного цикла, имеющую, по ходу потока, компрессор (8), охладитель (10) газа, первое расширительное устройство (12), резервуар (14) среднего давления, второе расширительное устройство (16), испаритель (18) и трубопроводы (22, 24, 26, 28, 30, 32) хладагента, по которым осуществляется циркуляция хладагента;
причем в первом расширительном устройстве (12) хладагент расширяется до уровня среднего давления;
первый трубопровод (22) хладагента из трубопроводов (22, 24, 26, 28, 30, 32) хладагента соединяет компрессор (8) и охладитель (10) газа, и второй трубопровод (24) хладагента из трубопроводов (22, 24, 26, 28, 30, 32) хладагента соединяет охладитель (10) газа и первое расширительное устройство (12), причем первый трубопровод (22) хладагента, охладитель (10) газа и второй трубопровод (24) хладагента образуют участок надкритического режима схемы (4) холодильного цикла; и
компрессор (8) работает так, что на участке надкритического режима хладагент находится в перегретом состоянии;
при этом холодильная система (2) дополнительно содержит блок (6) уменьшения перегрева, имеющий компрессор (42) уменьшения перегрева, причем блок (6) уменьшения перегрева взаимосвязан теплообменом с, по меньшей мере, частью второго трубопровода (24) хладагента и выполнен с возможностью уменьшения перегрева хладагента, прокачиваемого в схеме (4) холодильного цикла, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, два вентилятора снабжены охладителем (10) газа, причем заданный уровень уменьшения перегрева хладагента в схеме (4) холодильного цикла регулируется посредством включения или выключения вентиляторов и посредством включения и выключения блока (6) уменьшения перегрева.

2. Холодильная система (2) по п.1, отличающаяся тем, что хладагентом схемы (4) холодильного цикла является СО₂.

3. Холодильная система (2) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок (6) уменьшения перегрева содержит схему (40) циркуляции хладагента для уменьшения перегрева.

4. Холодильная система (2) по п.3, отличающаяся тем, что схема (40) циркуляции хладагента для уменьшения перегрева содержит компрессор (42) схемы (40) циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, конденсатор (44) схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, расширительное устройство (46) схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева и трубопроводы (48) хладагента схемы циркуляции хладагента для уменьшения перегрева, по которым циркулирует хладагент.

5. Холодильная система (2) по п.3, отличающаяся тем, что хладагент схемы (40) циркуляции хладагента для уменьшения перегрева находится в докритическом состоянии.

6. Холодильная система (2) по п.3, отличающаяся тем, что хладагент схемы (40) циркуляции хладагента для уменьшения перегрева является одним из группы, состоящей из пропана, пропена, бутана, R410A, R404a, R134a и NH₃.

7. Холодильная система (2) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок (6) уменьшения перегрева содержит средство для термоэлектрического охлаждения.

8. Холодильная система (2) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что теплообмен между вторым трубопроводом (24) хладагента и блоком (6) уменьшения перегрева осуществляется посредством теплообменника (38).

9. Холодильная система (2) по п.1, отличающаяся тем, что она содержит схему (50) цикла промежуточного теплообмена, взаимосвязанную теплообменом со схемой (4) холодильного цикла и блоком (6) уменьшения перегрева, в частности схема (50) цикла промежуточного теплообмена является контуром с рассолом или водой.

10. Холодильная система (2) по п.9, отличающаяся тем, что схема (50) цикла промежуточного теплообмена содержит первый теплообменник (52) для осуществления теплообмена со вторым трубопроводом (24) хладагента и второй теплообменник (54) для осуществления теплообмена с блоком (6) уменьшения перегрева.

11. Холодильная система (2) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что резервуар (14) среднего давления схемы (4) холодильного цикла выполнен с возможностью разделения жидкого хладагента и газообразного хладагента.

12. Холодильная система (2) по п.11, отличающаяся тем, что схема (4) холодильного цикла содержит дополнительные трубопроводы (34, 36) хладагента, соединяющие по текучей среде участок газообразной фазы резервуара (14) среднего давления со стороной низкого давления компрессора (8) и третьим расширительным устройством (20), установленным в дополнительных трубопроводах (34, 36) хладагента.

13. Холодильная система (2) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что при эксплуатации давление хладагента ниже 120 бар (12 МПа) на участке надкритического режима схемы (4) холодильного цикла.

14. Способ производства холода, согласно которому:
сжимают хладагент до уровня надкритического давления;
охлаждают хладагент в охладителе (10) газа, имеющем по меньшей мере два установленных с ним вентилятора;
устраняют перегрев хладагента с помощью теплообмена с блоком (6) уменьшения перегрева, имеющим компрессор (42) уменьшения перегрева;
расширяют хладагент до уровня среднего давления посредством первого расширительного устройства (12);
прокачивают хладагент в резервуар (14) среднего давления;
дополнительно расширяют хладагент посредством второго расширительного устройства (16);
прокачивают хладагент через испаритель (18), таким образом, охлаждая окружающую среду испарителя (18), и
регулируют уровень уменьшения перегрева хладагента в схеме (4) холодильного цикла посредством включения и выключения вентиляторов и включения и выключения блока (6) уменьшения перегрева.