本公开涉及用于冷却和/或加热目的的制冷剂回路。特别地，本公开涉及一种用于具有储热器的制冷装置的制冷剂回路(1)，上述制冷剂回路使用CO2作为制冷剂，包括至少一个压缩机(10)、热源侧热交换器(11)、膨胀装置(12)和储热器(20)，上述储热器包括储热材料(21)，上述储热材料优选地是来自以下组的相变材料(PCM)：有机PCM诸如生物基、石蜡、碳水化合物或脂质衍生物，或是水，其中，上述制冷剂回路(1)还包括：第一流体连通管(30)，上述第一流体连通管在上述热源侧热交换器(11)的流体侧与上述储热器(20)的一侧之间连通；以及第二流体连通管(40)，上述第二流体连通管在膨胀装置(12)与储热器(20)的另一侧之间连通。与储热器(20)的另一侧之间连通。与储热器(20)的另一侧之间连通。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有储热器的制冷装置的制冷剂回路和用于控制制冷剂回路的方法
[0001]本公开涉及一种用于冷却和/或加热目的的制冷剂回路。特别地，本公开涉及一种用于具有储热器、特别地是具有使用相变材料(PCM)的储热器的制冷装置的制冷剂回路。更特别地，本公开涉及一种使用CO2作为制冷剂的用于具有储热器的制冷装置的制冷剂回路。
技术介绍
[0002]如EP2402681A1中所述，通常，已知包括执行制冷循环的制冷剂回路的制冷装置。这种类型的制冷装置已经广泛用于储存食物等的诸如冰箱和冷库之类的冷却器以及用于房间内部的冷却/加热的空气调节器。
[0003]此外，EP2844924B1公开了一种空调系统，上述空调系统包括：冷却器系统，上述冷却器系统具有压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器；与上述冷凝器热连通的相变材料；联接到上述相变材料的致动器；以及控制器，上述控制器向致动器提供触发信号以开始将相变材料从过冷状态改变为固体状态，其中，上述相变材料具有与相变材料热连通的冷却剂供给管线，并且上述冷却剂供给管线联接到冷却器系统。选择如下的相变材料，以使得在冷却器系统的冷却需求较低或不存在时，该相变材料会从液体转变为固体。这可能发生在环境温度较低的晚上。在白天，固体或冻结的相变材料从冷凝器吸收能量，提高冷却器系统运行时的冷凝器的效率，并且提高冷却器系统的效率和容量。
[0004]EP2844924B1中描述的空调系统旨在提供一种能够通过使用相变材料作为冷凝器与环境空气温度之间的热缓冲来平衡冷却需求的系统。在白天，该相变材料会从冷凝器吸收热量并将其释放到外部空气中。由于其热容量和潜热释放，相变材料的加热速度将比空气慢，从而导致更高的能量效率。在夜间，仅通过使用风扇就能够通过更新鲜的空气温度来更快地冷却相变材料。
[0005]然而，利用风扇来主动地冷却相变材料是低效的，因此，上述系统特别不适合于夜间的空气温度仍然很高的气候较暖的地区。此外，所描述的系统不能实现在能量效率方面的大幅改进，而是由于相变材料的热响应时间，使得能量消耗模式“扁平化”。这是特别真实的，因为由于冷凝器与相变材料热连通，相变材料的主动冷却还会导致冷凝器的加热，并且无法控制相变材料的使用。
[0006]附加地，氟碳化合物通常被用作制冷系统中的制冷剂。然而，在1987年《蒙特利尔议定书》和1997年《京都议定书》之后，臭氧消耗潜力较低的人工开发的替代氯氟烃已经被普遍用作制冷剂。然而，近年来，使用更环保的替代品，特别是使用诸如二氧化碳、氨、碳氢化合物(异丁烯、丙烷等)、水和空气之类的天然制冷剂的技术发展获取了进展。这些天然制冷剂具有如下的性质：与上述氯氟烃和替代氯氟烃相比，其GWP(全球变暖潜能值)值极低。
[0007]其中，二氧化碳被称为臭氧消耗潜能为零的材料，其全球变暖潜能值也比常规制冷剂低得多，没有毒性，不易燃，其在天然制冷剂中产生高温的效率很高，并且从环境/能源方面和安全方面来看，二氧化碳作为空气调节器中的制冷剂正在引起人们的关注。
[0008]然而，二氧化碳(CO2)在较高的外部温度下的性能比氟化制冷剂低。由此，按年度计，与氟化制冷剂相比，使用CO2作为制冷剂的空调系统的性能更低，特别是在较温暖的气候中。
技术实现思路
[0009]鉴于此，期望提供一种用于具有储热器的制冷装置的制冷剂回路，上述制冷剂回路使用二氧化碳(CO2)作为制冷剂，允许例如当外部温度较低时(优选在夜间)储存热能、特别是冷量，并且在发生跨临界条件的一天中的峰值温度期间或是在峰值需求期间使用该热能，以便实质上防止冷却效率的降低，其特别地是由于使用了诸如二氧化碳之类的天然制冷剂而引起的，同时确保较高的冷却能力，并且在向储热器充冷方面提供灵活性。附加地，如果情况需要或是允许，则所提供的制冷剂回路也应当能够储存热能、特别是冷量，甚至是在当例如大量/过量的PV功率(CO2中性能量产生)可用时的峰值温度期间。
[0010]该目的可以通过技术方案1中限定的制冷剂回路来实现。实施方式可以在从属技术方案、下述说明和附图中找到。
[0011]根据本公开的第一方面，使用二氧化碳(CO2)作为制冷剂的、用于具有储热器的制冷装置的制冷剂回路包括：至少一个压缩机、热源侧热交换器、膨胀装置和储热器，上述储热器具有储热材料、特别是来自以下组的相变材料(PCM)：有机PCM诸如生物基、石蜡、碳水化合物或脂质衍生物，或是水，其中，上述制冷剂回路还包括：第一流体连通管，上述第一流体连通管在上述热源侧热交换器的流体侧与上述储热器的一侧之间连通；以及第二流体连通管，上述第二流体连通管在上述膨胀装置与上述储热器的另一侧之间连通。
[0012]因此，提供了一种制冷剂回路，上述制冷剂回路能够在例如外部温度较低时储存热能、特别是冷量，并且能够在发生跨临界条件的一天中的峰值温度期间或是在峰值需求期间使用所储存的热能，以便实质上防止特别地是由于使用了诸如二氧化碳之类的天然制冷剂而引起的冷却效率的降低，同时确保较高的冷却能力，并且在向储热器充冷方面提供灵活性。附加地，如果其他情况需要或使之可能、例如过量的PV(光伏)功率或其他CO2中性电力产生，所提供的制冷剂回路还允许在峰值温度期间储存热能、特别是冷量。因此，所提供的制冷剂回路不仅可以在较低的外部温度允许的情况下储存热能，还可以通过过量的可再生电力的可用性来储存热能，即使制冷剂回路效率较低，这将总体上进一步减少CO2排放。
[0013]关于与“天然制冷剂”相关的术语“天然”，该术语在本公开中定义了自然产生的制冷剂。
[0014]此外，在本公开中，与“(多个)流体连通管”和“(多个)流体端口”相关的术语“流体”被用作流经其中的流体、特别是CO2，处于超临界状态(超临界流体)意味着流体处于高于其临界点的温度和压力，其中不存在不同的液相和气相。由此，“(多个)流体连通管”和“(多个)流体端口”是通常的“(多个)液体连通管”或“(多个)液体端口”，仅强调流经其中的流体处于超临界状态。
[0015]根据第二方面，制冷剂回路还包括位于/设置于第一流体连通管并在热源侧热交换器、储热器、第三流体连通管和第一气体连通管之间连通的第一切换机构，其中，上述第三流体连通管与上述膨胀装置连通，并且上述第一气体连通管与压缩机的吸入侧连通。
[0016]根据第三方面，第一切换机构可以包括：第一阀，上述第一阀是在热源侧热交换器、膨胀装置和储热器之间连通的三通阀；以及优选的第二阀，上述第二阀是在上述第一阀、上述储热器和上述第一气体连通管之间连通的三通阀，并且位于/设置于上述第一阀与上述储热器之间。
[0017]根据第四方面，第一切换机构可以包括：第一阀，上述第一阀是在热源侧热交换器、储热器、第一气体连通管和膨胀装置之间连通的四通阀，其中，上述第一切换机构优选地还包括止回阀，上述止回阀阻止从上述第三流体连通管到上述第一阀的回流。
[0018]根据第五方面，制冷剂回路可以包括位于/设置于第二流体连通管并在储热器、膨胀装置和第四流体连通管之间连通的第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制冷剂回路(1)，所述制冷剂回路(1)用于具有储热器的制冷装置(300)，并且使用CO2作为制冷剂，所述制冷剂回路包括：至少一个压缩机(10)；热源侧热交换器(11)；膨胀装置(12)；以及储热器(20)，所述储热器具有储热材料(21)、特别地是来自以下组的相变材料(PCM)：有机PCM诸如生物基、石蜡、碳水化合物或脂质衍生物，或是水，其特征在于，所述制冷剂回路(1)还包括：第一流体连通管(30)，所述第一流体连通管在所述热源侧热交换器(11)的流体侧与所述储热器(20)的一侧之间连通；以及第二流体连通管(40)，所述第二流体连通管在膨胀装置(12)与储热器(20)的另一侧之间连通。2.如权利要求1所述的制冷剂回路(1)，其特征在于，所述制冷剂回路还包括第一切换机构(31)，所述第一切换机构位于所述第一流体连通管(30)，并且将所述热源侧热交换器(11)、所述储热器(20)、第三流体连通管50和第一气体连通管60之间连通，其中，所述第三流体连通管(50)与所述膨胀装置(12)连通，并且所述第一气体连通管(60)与压缩机(10)的吸入侧连通。3.如权利要求2所述的制冷剂回路(1)，其特征在于，所述第一切换机构(31)包括：第一阀(31A)，所述第一阀是在所述热源侧热交换器(11)、所述膨胀装置(12)和所述储热器(20)之间连通的三通阀；以及第二阀(31B)，所述第二阀位于所述第一阀(31A)与所述储热器(20)之间，并且是在所述第一阀(31A)、所述储热器(20)和所述第一气体连通管(60)之间连通的三通阀。4.如权利要求2所述的制冷剂回路(1)，其特征在于，所述第一切换机构(31)包括：第一阀(31C)，所述第一阀是在热源侧热交换器(11)、储热器(20)、第一气体连通管(60)和膨胀装置(12)之间连通的四通阀，其中，所述第一切换机构(31)还包括止回阀(53)，所述止回阀阻止从所述第三流体连通管(50)向所述第一阀(31)的回流。5.如权利要求2至4中任一项所述的制冷剂回路(1)，其特征在于，所述制冷剂回路还包括第二切换机构(41)，所述第二切换机构位于所述第二流体连通管(40)，并且在所述储热器(20)、所述膨胀装置(12)和第四流体连通管(70)之间连通，其中，所述第四流体连通管(70)与利用侧热交换器(80A)连通。6.如权利要求5所述的制冷剂回路(1)，其特征在于，所述第二切换机构(41)是在所述储热器(20)、膨胀阀(12)和所述利用侧热交换器(80A)之间连通的三通阀，其中，所述膨胀装置(101)设置在位于所述第二切换机构(41)与所述利用侧热交换器(80A)之间的所述第四流体连通管(70)。7.如前述权利要求中任一项所述的制冷剂回路(1)，其特征在于，所述制冷剂回路还包括接收器(201)，所述接收器位于所述膨胀装置(12)与所述利用侧热交换器(80A)之间的所述第三流体连通管(50)，其中，所述接收器(201)构造成将液体
制冷剂与气体制冷剂分开。8.如前述权利要求中任一项所述的制冷剂回路(1)，其特征在于，所述制冷剂回路还包括过冷热交换器(204)，所述过冷热交换器优选地位于利用侧热交换器(80A)与所述膨胀装置(12)之间，更优选地位于所述利用侧热交换器(80A)与接收器(201)之间。9.如前述权利要求和权利要求5中任一项所述的制冷剂回路，其特征在于，所述制冷剂回路还包括：膨胀装置(101)，特别地是储存侧膨胀阀(EV)，所述膨胀装置位于所述第四流体连通管(70)且位于第二切换机构(41)与利用侧热交换器(80A)之间；以及控制器，所述控制器构造成选择运转模式，其中，所述运转模式包括：正常制冷和/或冷却模式、冷量...
【专利技术属性】
技术研发人员：山口贵弘，S，
申请(专利权)人：大金欧洲公司，
类型：发明
国别省市：
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