一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统。本发明专利技术CO2汽车空调系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、节流阀、温差发电机、热电过冷器、温差发电机和发动机；蒸发器出口连接压缩机入口，压缩机出口连接气体冷却器入口，气体冷却器出口连接热电过冷器入口，热电过冷器出口连接节流阀入口，节流阀出口连接蒸发器入口；发动机气管出口连接温差发电机，电源管理器分别连接热电过冷器和温差发电机。本发明专利技术利用高温尾气与环境空气的温差输出电能，用来驱动热电过冷器，提高了能量的利用率。

A CO2 automotive air conditioning system based on waste heat supercooling

The invention discloses a CO2 automobile air conditioning system based on waste heat supercooling. The invention of CO2 automobile air conditioning system comprises a compressor, a gas cooler, evaporator, throttle valve, thermoelectric generator, thermoelectric cooler, thermoelectric generator and engine; evaporator outlet is connected with the compressor entrance, the outlet of the compressor is connected with a gas cooler entrance, gas cooler outlet is connected with a thermoelectric cooler entrance, thermoelectric cooler is connected with the outlet of the throttle valve throttle entrance. The valve is connected with the outlet of the evaporator entrance; engine tracheal outlet is connected with the thermoelectric generator is connected, power management and thermoelectric cooler thermoelectric generator. The present invention utilizes the temperature difference between the high temperature tail gas and the ambient air to output electric energy, and is used to drive the thermoelectric supercooling device, so as to improve the utilization ratio of the energy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统
本专利技术涉及半导体制冷技术和CO2制冷循环领域，尤其涉及一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统。
技术介绍
随着当代社会的发展和人民生活水平的提高，家用汽车的数量与日俱增。汽车尾气的排放也越来越多。汽车尾气中的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等对环境造成很大破坏，产生温室效应，破坏臭氧层。此外，汽车发动机排放的废气的温度高达600-700℃，发动机燃料中30％～45％的能量随着尾气排放到大气中，造成了能量的浪费。所以说，对汽车尾气余热的回收利用，在很大程度上提高了能量的利用。现阶段汽车空调的制冷系统采用蒸汽压缩制冷循环，充注的制冷剂大多数为R134a，R134a虽然ODP为0，但是GWP却高达1430，汽车空调系统制冷剂不可避免的会发生泄漏和定期更换，加剧温室效应，现全球各国都在加速推进环保制冷剂替代高GWP制冷剂的进程。2014年4月欧盟推出了更严格的F-gas条例限制高GWP制冷剂在制冷空调设备的使用，现《京都议定书》将HFCs列入温室气体名单。CO2作为一种环境友好型工质，以其诸多优点再次受到了人们关注。1)、CO2对环境无破坏作用(ODP＝0、GWP＝1)。2)单位体积制冷量大，与普通工质相比，CO2设备体积小。3)、二氧化碳粘度低，其流动损失小、传热效果好，与润滑油具有很好的相容性。4)安全系数高，无毒不可燃，化学性质稳定。5)廉价易获取。但是，CO2作为新型制冷剂仍存在一些问题。CO2的临界温度为31.1℃，临界压力高达7.38MPa，系统的工作压力很高。由于室外温度条件的限制，气体冷却器出口温度比较高，略高于环境温度，节流损失比较大，导致整个系统的效率不高。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统。本专利技术一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统，CO2汽车空调系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、节流阀、温差发电机、热电过冷器、温差发电机和发动机；蒸发器出口连接压缩机入口，压缩机出口连接气体冷却器入口，气体冷却器出口连接热电过冷器入口，热电过冷器出口连接节流阀入口，节流阀出口连接蒸发器入口；发动机气管出口连接温差发电机，电源管理器分别连接热电过冷器和温差发电机。在CO2制冷系统中，气液两相的CO2流体从蒸发器吸收热量，进入压缩机压缩为高温高压超临界流体，进入气体冷却器向周围环境放热，此时CO2流体的放热温度高于环境温度，然后CO2流体进入热电过冷器进一步过冷，经节流后变为低温低压的气液两相流体，进入蒸发器完成整个制冷循环。由发动机排气气管出来的高温尾气进入温差发电机，温差发电机是基于Seebeck原理的发电装置，利用尾气与周围环境的温差对外输出电能，用于驱动热电过冷器实现CO2过冷，多余的电能储存于电源管理器供给其他用电设备使用。本专利技术具有的优点和积极效果是：1)、此套系统所使用工质为CO2，无毒无害不可燃，安全系数高，廉价易获取，单位容积制冷量大，使得CO2设备体积小，不占用车内空间。更重要的是它的ODP＝0，GWP＝1，减缓温室效应进程，是一种节能环保的工质。2)、通过热电过冷器降低气冷器出口的CO2流体的温度，甚至可以低于环境温度，减少节流损失，提高制冷量。3)、通过温差发电机对发动机排放的尾气余热进行有效利用。利用高温尾气与环境空气的温差输出电能，用来驱动热电过冷器，提高了能量的利用率。通过以上两个过程的相互协作，可以有效的提高能量的利用和整个CO2跨临界制冷系统的能效。附图说明图1是本专利技术系统原理框图。图中：1、压缩机；2、气体冷却器；3、蒸发器；4、节流阀；5、热电过冷器；6、温差发电机；7、发动机；8、电源管理器。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的内容、特点及作用，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：图1为一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统，CO2汽车空调系统包括压缩机1、蒸发器3、气体冷却器2、节流阀4、温差发电机6、热电过冷器5、温差发电机6和发动机7；蒸发器3出口连接压缩机1入口，压缩机1出口连接气体冷却器2入口，气体冷却器2出口连接热电过冷器5入口，热电过冷器5出口连接节流阀4入口，节流阀4出口连接蒸发器3入口；发动机7气管出口连接温差发电机6，电源管理器8分别连接热电过冷器5和温差发电机6。其中电源管理器8可以采用STC12C5410AD系列集成电路。本实施例关于基于余热过冷的CO2汽车空调系统的工作原理是：第一阶段：气液两相CO2流体从蒸发器3吸热后进入压缩机1压缩为高温高压流体，然后进入气体冷却器2向周围环境放热，此时CO2流体的温度略高于环境温度。第二阶段：热电过冷器5从气体冷却器2出口的CO2流体中吸收热量，实现对CO2的过冷，此时CO2为低温高压的气体。第三阶段：低温高压的气体进入到节流阀4，经过节流变为低温低压两相流体再次进入蒸发器3从而完成整个系统的循环。第四阶段：发动机7气管出来的高温尾气进入温差发电机6，利用尾气与周围环境温差发电对外输出电能，由电源管理器协调电能的分配，用于驱动热电过冷器5或者供给其他设备使用。尽管上面结合附图对本专利技术的优选实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统，其特征是，CO2汽车空调系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、节流阀、温差发电机、热电过冷器、温差发电机和发动机；蒸发器出口连接压缩机入口，压缩机出口连接气体冷却器入口，气体冷却器出口连接热电过冷器入口，热电过冷器出口连接节流阀入口，节流阀出口连接蒸发器入口；发动机气管出口连接温差发电机，电源管理器分别连接热电过冷器和温差发电机。

【技术特征摘要】
1.一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统，其特征是，CO2汽车空调系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、节流阀、温差发电机、热电过冷器、温差发电机和发动机；蒸发器出口连接压缩机入口，压缩机...

【专利技术属性】
技术研发人员：代宝民，刘圣春，刘坤，王海丹，李晓欢，张梦华，常虹，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12