專利名稱：具有熱回收的CO₂制冷設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含C02作為要被循環(huán)的制冷劑的制冷設備，該制冷設備包括相互連接的壓縮機、排熱熱交換器、膨脹設備和蒸發(fā)器，其 中，該制冷設備包括第一部分和第二部分，在制冷設備運行時，第二 部分具有比第一部分更高的溫度。本發(fā)明進一步涉及用于運行制冷設備的方法。
背景技術：
在本領域中，制冷設備是眾所周知的，它具有多種用途，諸如超 級市場中的制冷系統(tǒng)、建筑物的空調(diào)和許多其它用途。制冷設備實質(zhì) 上是熱傳遞機器。熱量從一個地方被移動到另一個更便利的地方。熱 量被移走的地方被冷卻，這通常是該系統(tǒng)的唯一目的。制冷設備的一 個實例是蒸汽壓縮系統(tǒng)，其通常包括對制冷劑加壓從而將其加熱的壓 縮機、將熱量從加壓制冷劑中移除的排熱熱交換器、膨脹制冷劑從而 將其冷卻的膨脹設備、以及從環(huán)境中吸收熱量的蒸發(fā)器。根據(jù)運行狀 態(tài)，排熱熱交換器可以是冷凝器或氣體冷卻器，或者同時具有冷凝器 和氣體冷卻器的功能，蒸發(fā)器可被看作吸熱熱交換器。這種采用循環(huán) 制冷劑的制冷設備可被看作具有第一部分和第二部分的系統(tǒng)，第一部 分位于膨脹設備和壓縮機之間，第二部分位于壓縮機和膨脹設備之 間。運行時，第二部分比第一部分熱。當壓縮機對制冷劑加壓時，由 此將其加熱，該熱量通常是未經(jīng)使用便例如通過對流方式逸出的廢 熱。在超級市場中，通常安裝具有如制冷陳列柜等多個制冷用戶的制 冷裝置。經(jīng)常將產(chǎn)生廢熱的系統(tǒng)組件安裝在外面(如在屋頂上)，以 便廢熱能夠逸出。Mei等的文章描述了 "warm liquid refrigerant for defrosting supermarket refrigerated display cases" (2002, AC-02-7-1, ASHRAE Transactions, p. 669-672)的使用。根據(jù)該方法，熱的液態(tài)制冷劑沒 有經(jīng)過膨脹設備，而是直接進入蒸發(fā)器用于除霜。盡管該方法將制冷 系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量用于除霜，然而它不適用于傳遞其它地方的熱量，廢 熱未經(jīng)使用便逸出。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是使得由該系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱可用于其它用途。 本發(fā)明的另一個目的是通過改進的溫度條件使得整個系統(tǒng)更有效率。 就最一般的意義而言，本發(fā)明可用于任何產(chǎn)生廢熱的制冷設備。根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過提供一種包含要被循環(huán)的制冷劑的制冷設備來實現(xiàn)該目的，所述制冷設備包括相互連接的壓縮機、排熱 熱交換器、膨脹設備和蒸發(fā)器，其中，所述制冷設備包括第一部分和 第二部分，當所述制冷設備運行時，所述第二部分具有比所述第一部分更高的溫度；還包括熱回收(heat-reclaim)熱交換器，其位于第二 部分中的給定位置處，用于將熱量傳遞給流體，所述流體進一步用作 加熱流體的來源。冷卻設備的另一個共同問題是，根據(jù)運行狀態(tài)、溫度、濕度等， 蒸發(fā)器可能會形成霜覆層，因此需要定期除霜。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述制冷設備包括用于將所述加熱流 體的至少一部分輸送給蒸發(fā)器以便為蒸發(fā)器除霜的流體通路。這可以 通過采用用于將加熱流體直接噴灑在蒸發(fā)器或蒸發(fā)器線圈上的噴嘴 來實現(xiàn)。所述加熱流體可以被排走或者被循環(huán)回到熱回收熱交換器， 任何一個都是非常實用的。也可以通過使加熱流體通過與蒸發(fā)器進行 熱交換的導管來實現(xiàn)除霜。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述制冷設備包括要被制冷的陳列 柜。這些陳列柜可用于超級市場中，用以陳列被制冷的物品。所述制 冷設備還可以包括根據(jù)需要、 一天的時段和其它因素而被冷卻到不同 溫度的陳列柜、同時保持各自不同溫度的不同陳列柜、或者兩種陳列 柜的組合情況。例如， 一些陳列柜可被冷卻到4'C (即冰箱)，而其 它的可被冷卻到冰點以下溫度(即，冷凍機)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述制冷設備包括用于將所述加熱流 體的至少一部分循環(huán)到靠近制冷陳列柜的窗口以便為所述陳列柜的 窗口除霧的流體通路。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述制冷設備包括用于將所述加熱流 體的至少一部分循環(huán)到靠近陳列柜表面的流體通道從而使所述表面 溫度提高到水的露點以上的流體通路。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述制冷設備還包括用于將所述加熱 流體的至少一部分輸送給散熱器以便為空間加熱的流體通路。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述熱回收熱交換器用于將熱量傳遞 給水，并且所述制冷設備包括用于將所述水的至少一部分輸送給使用 可用熱水的位置處的流體通路。因此，所述制冷設備可被用于加熱可 用水，所述可用水用于淋浴、洗衣機和其它通常使用可用熱水的地方。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，制冷劑是C02。除優(yōu)選采用C02作為制冷劑之外，還可以采用諸如氟化碳(或碳氫)化合物等其它制冷劑。此外，可以采用一個或兩個組分的制冷劑。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器線圈。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述熱回收熱交換器位于從由以下位置所組成的組群中所選出的位置所述壓縮機和所述排熱熱交換器之 間的位置、與所述排熱熱交換器結(jié)合的位置、以及所述排熱熱交換器 和所述膨脹設備之間的位置。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述設備包括位于所述排熱熱交換器 和所述膨脹設備之間的中間膨脹設備。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述壓縮機包括具有第一和第二壓 縮機級的多級壓縮。優(yōu)選地，所述熱回收熱交換器位于第一和第二壓 縮機級之間的位置處。每個壓縮機級可包括一個壓縮機或幾個并聯(lián)的 壓縮機。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，要由所述熱回收熱交換器加熱的流體 從由水和防凍液所組成的組群中選出。優(yōu)選地，防凍液是諸如乙二醇、 丙三醇或其它適合的防凍液，或者是諸如乙二醇、丙三醇或其它適合 防凍液的水溶液。當制冷設備位于預料會在冰點以下的溫度的環(huán)境中 時，特別優(yōu)選地采用防凍液。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，所述制冷設備進一步包括由控制閥 和變速泵所組成的組群中的一個成員，用于控制從所述熱回收熱交換 器中出來的流體溫度。對所述加熱流體的溫度的控制可以通過控制所 述流體通過所述熱回收熱交換器的速率來實現(xiàn)。此外，優(yōu)選地，所述 制冷設備包括用于存儲所述加熱流體的存儲罐。所述存儲罐可以具有 另外的導管。在將可用水用作所述流體的情形中，所述罐可以具有連 接到使用可用熱水的位置處的導管。流體在制冷設備使用時被加熱并 被存儲，以便在后面需要所述加熱流體時使用，并且所述流體是高溫 的。例如，在白天運行期間，此時外界溫度很高，因此可能需要加大 制冷或空氣調(diào)節(jié)。在這段時間中，可以將流體加熱并存儲。在夜晚運 行期間，不需要或只需要中等的制冷或空氣調(diào)節(jié)，而可能需要空間加 熱或可用熱水。在這段時間中，可以使用所存儲的加熱流體(如可用 熱水)。
此外，所述設備可以包括用于循環(huán)所述流體的回路，從而使得所 述熱回收熱交換器作為用于循環(huán)所述流體的回路的一部分。所述回路 可以包括用于控制所述加熱流體的溫度的裝置、用于將所述加熱流體 從回路中移除的閥、用于允許來自流體源的未加熱流體進入所述回路 的閥、等等。
本發(fā)明進一步涉及一種用于運行制冷設備的方法，所述方法包括 以下步驟經(jīng)由相互連接的壓縮機、排熱熱交換器、膨脹設備和蒸發(fā) 器，循環(huán)作為制冷劑的C02，其中，所述制冷劑循環(huán)經(jīng)過第一部分和 第二部分，第二部分具有比第一部分更高的溫度。本發(fā)明的一個實施 例包括將熱量從熱回收熱交換器傳遞到流體的步驟，所述熱回收熱交 換器位于所述制冷設備的第二部分中的給定位置。所述加熱流體可在 所述制冷設備內(nèi)部或外部被進一步使用。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法進一步包括將所述加熱流體的至 少一部分輸送給所述蒸發(fā)器用以為所述蒸發(fā)器除霜的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述方法進一步包括將所述加熱流 體的至少一部分輸送給散熱器用以為空間加熱的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，所述方法進一步包括將所述加熱流 體的至少一部分輸送到靠近制冷陳列柜的窗口用以為所述陳列柜的 窗口除霧的步驟。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，所述流體可以是可用水，并所述方 法進一步包括將所述加熱水的至少一部分輸送到使用可用熱水的地 方。要理解到，可以將上述的本發(fā)明的每個實施例和每個方面與本發(fā) 明的一個或若干其它實施例或方面結(jié)合使用。本發(fā)明的制冷設備可以是熱泵。冷卻設備和熱泵的技術元件是相 同的。采用冷卻設備，冷卻是最基本的目的，而相關的熱產(chǎn)生通常是 副產(chǎn)品。采用熱泵，熱產(chǎn)生是所需的目的，而相關的蒸發(fā)器的冷卻效 果通常被認為是無用的副產(chǎn)品。本發(fā)明還公開了具有如本申請中所公 開的回路的熱泵。有時，在描述熱泵時，優(yōu)選采用術語"工作流體" 而不是采用術語"制冷劑"。要強調(diào)的是，根據(jù)本發(fā)明的說明，可以采用制冷和加熱設備的組合。包含co2作為制冷劑的制冷設備可以是在運行跨臨界循環(huán)中的回路，或這可以是運行在亞臨界循環(huán)中的回路，或者可以是根據(jù)諸如 壓縮機設備之后的環(huán)境溫度和壓力水平等參數(shù)而可以運行在跨臨界 循環(huán)或亞臨界循環(huán)中的回路。在通常的應用中，諸如冷卻溫度敏感的 產(chǎn)品、冷凍、建筑物制冷等，所述制冷回路通常在一年的冷季節(jié)中處 于排熱熱交換器的亞臨界溫度水平，而在一年的暖季節(jié)中某些時候處 于排熱熱交換器的跨臨界溫度。在后一種情形中，排熱熱交換器用作 氣體冷卻器。在亞臨界循環(huán)中，排熱熱交換器用作氣體冷卻器和冷凝 器的組合。儲液器的主要功能是持久地保存有足夠量的可用液態(tài)制冷劑，并 且在液態(tài)制冷劑和氣態(tài)制冷劑(蒸汽)之間進行分離。在跨臨界循環(huán) 的情形中，由膨脹設備造成的制冷劑膨脹生成兩相混合物，該混合物 隨后在儲液器中被分離成流體和蒸汽。本發(fā)明的制冷設備/熱泵具有許多優(yōu)選應用領域。最重要的應用
有在商店、餐館或其它的儲藏位置冷卻食物和飲料；冷卻其它溫度 敏感的產(chǎn)品，諸如醫(yī)藥品等；冷凍；為各種建筑物降溫；為汽車和就 廣泛的意義而言諸如飛行器、船、鐵路車輛等各種其它類型的交通工 具降溫。對所述熱回收熱交換器而言，具體的優(yōu)選位置是在排熱熱交換器 上，即，具有將熱量從C02中移除和將其用于加熱流體以便進一步使 用的組合效果。該組合熱交換器的第一優(yōu)選形式是將排熱熱交換器完全用作與 流體作用的熱交換器。該組合熱交換器可用于亞臨界循環(huán)和跨臨界循 環(huán)。該組合熱交換器的第二優(yōu)選形式是其中排熱熱交換器只有部分 被用于將熱量傳遞給流體的一種設計。這種設計對亞臨界循環(huán)和跨臨 界循環(huán)兩者而言都是可能的。在亞臨界循環(huán)中，C02可以是三相的， 即過熱蒸汽、雙相的、以及過冷流體。排熱熱交換器可被用作氣冷排熱熱交換器。有時，將水噴灑在氣 冷排熱熱交換器上用以增強排熱熱交換器中的熱傳遞是有益的。在大多數(shù)情形中，逆流式熱交換器是有益的。這也應用于所述組 合熱交換器。優(yōu)選通過控制閥或變速泵來控制從所述熱回收熱交換器中出來 的流體的出口溫度是有益的。在將流體傳送到位于排熱熱交換器或組合熱交換器之前的熱交 換器之前，讓流體穿過在從排熱熱交換器引出的導管上提供的熱交換 器是有益的。讓其后被噴灑在排熱熱交換器上的流體穿過位于排熱熱 交換器之后的熱交換器是有益的。盡管本發(fā)明的制冷設備/熱泵優(yōu)選采用C02作為制冷劑，但是可 以根據(jù)本申請公開的原則設計制冷設備/熱泵，具體而言，可將用于 不同制冷劑的熱回收熱交換器作為備選。這是本發(fā)明內(nèi)容的一部分。在大多數(shù)情形下，在熱回收熱交換器中要被加熱的流體是一種流 體，但作為備選，可以采用包括熱回收熱交換器的制冷設備/熱泵，用于將熱傳遞給諸如空氣等氣體。


以下，參考附圖更詳細地說明本發(fā)明的實施例，其中 圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制冷設備； 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的制冷設備的第二實施例； 圖3示出本發(fā)明實施例的第一細節(jié)； 圖4示出本發(fā)明實施例的第二細節(jié)； 圖5示出本發(fā)明實施例的第三細節(jié)； 圖6示出本發(fā)明實施例的第四細節(jié)； 圖7示出本發(fā)明實施例的第五細節(jié)；以及 圖8示出本發(fā)明實施例的第六細節(jié)。
具體實施方式
參考圖1，示出了一種具有一個壓縮機或三個并行的壓縮機l的 組的制冷設備，在壓縮機中，諸如C02等制冷劑被壓縮。在壓縮制冷劑時，其被加熱。通過導管2，將制冷劑輸送給排熱熱交換器3。在 排熱熱交換器3中，被加熱加壓的制冷劑冷卻。在亞臨界狀態(tài)下， C02在壓縮機中被液化。液態(tài)制冷劑通過導管4輸送給儲液器5，該 儲液器5收集并儲存制冷劑，以便隨后通過導管6將其輸送給一個或 多個制冷用戶的一個或多個膨脹設備7a、 7b。制冷用戶可以是超級 市場中的制冷陳列柜。膨脹設備7a、 7b分別與蒸發(fā)器8a和8b相連。 膨脹設備可以是膨脹閥、節(jié)流閥、毛細膨脹設備或其它適合的膨脹設 備。液態(tài)制冷劑在膨脹設備7a、 7b中膨脹并在各自的蒸發(fā)器8a、 8b 中提供冷卻的同時變?yōu)闅鈶B(tài)。然后，氣態(tài)制冷劑循環(huán)穿過吸氣管線9 回到壓縮機l。在運行時，制冷劑可被看作經(jīng)過該設備的包括蒸發(fā)器 8a、 8b和吸氣管線9在內(nèi)的第一部分。在該第一部分中，制冷劑相 對而言具有低壓和低溫。然后，制冷劑被壓縮，并經(jīng)過制冷設備的第 二部分，即導管2、排熱熱交換器3、導管4、儲液器5和導管6。在 該第二部分中，制冷劑具有比第一部分更高的溫度。附圖標記E,到 E4表示根據(jù)本發(fā)明可以放置熱回收熱交換器的優(yōu)選位置?？梢詫⑺?放置在壓縮機和排熱熱交換器之間的導管2上(E》；與排熱熱交換 器組合或集成到排熱熱交換器中(E2);放置在排熱熱交換器3和儲液器5之間的導管4上(E3);和/或放置在儲液器5和膨脹設備7a、 7b之間的導管6上(E4)?？梢宰屃黧w先經(jīng)過熱交換器E3，然后再經(jīng) 過熱交換器E,或E2。根據(jù)制冷設備所提供的廢熱、所期望的到流體 的熱傳遞、以及其它的考慮，諸如制冷設備的不同部件的周圍環(huán)境溫 度，可以將一個熱回收熱交換器或多個熱回收熱交換器放置于這些位 置中的任何一個或它們的任何組合處。參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的制冷設備的第二實施例。該實施 例包括具有第一壓縮機級11和第二壓縮機級10的兩級壓縮。在所述 壓縮機級中，制冷劑被壓縮，并通過導管20從第二壓縮機級輸送給 排熱熱交換器30，通過導管40從排熱熱交換器30中輸送給儲液器 50。從儲液器50，制冷劑通過導管60傳送給膨脹設備70a、 70b。制 冷劑膨脹并經(jīng)過蒸發(fā)器80a、 80b，回到通向第二壓縮機級10的吸氣 管線90。制冷劑的一部分經(jīng)過導管61到膨脹設備71，在那里膨脹為 具有比在膨脹設備70a和70b膨脹的制冷劑的一部分更低的壓力。然 后，制冷劑的該部分經(jīng)過蒸發(fā)器81。該系統(tǒng)可被設計為使得蒸發(fā)器 81作為冷凍機(即，制冷到冰點下)的一部分，而蒸發(fā)器80a和80b 用于將冰箱冷卻為稍高于冰點(如4'C)。制冷劑通過吸氣管線91從 蒸發(fā)器81輸送經(jīng)過第一壓縮機級11，從那里經(jīng)過吸氣管線92到達 第二壓縮機級10。在排熱熱交換器30和儲液器50之間，存在用于將液化制冷劑中 間膨脹到儲液器50中的中間膨脹設備45。在采用C02作為制冷劑的 系統(tǒng)中，在運行于高于環(huán)境的溫度(即"夏季運行")期間，排熱熱 交換器也許不能充分冷卻co2以獲得液態(tài)C02。系統(tǒng)的這部分運行在 跨臨界狀態(tài)下。通過借助于中間膨脹設備45部分地膨脹C02，可以 實現(xiàn)亞臨界狀態(tài)，從而在儲液器50中獲得液態(tài)C02。在該情形中， 儲液器也起到將液態(tài)C02與氣態(tài)C02分離的分離器的作用。同時， 這使得中間膨脹設備45的下游部件運行在更低的壓力下。附圖標記 Ei到E7表示用于放置熱回收熱交換器的優(yōu)選位置，該熱回收熱交換
器可以將熱量傳遞給流體，所述流體進一步用作加熱流體的來源。在運行時，制冷劑可被視為經(jīng)過包括蒸發(fā)器80a、 80b和吸氣管 線90在內(nèi)的第一部分。在該第一部分中，制冷劑相對而言具有低壓 和低溫。然后，制冷劑被壓縮，并經(jīng)過制冷設備的第二部分，即從壓 縮機級10引出的導管20、排熱熱交換器30、導管40、儲液器50和 導管60。在該第二部分中，制冷劑具有比第一部分更高的溫度。附 圖標記E，到E4表示根據(jù)本發(fā)明可以放置熱回收熱交換器的優(yōu)選位 置。制冷劑的一部分經(jīng)過分支回路，該分支回路包括導管61、膨脹 設備71、蒸發(fā)器81、第一壓縮機級11和通向第二壓縮機級10的吸 氣管線92。在該分支回路中的制冷劑可以膨脹為具有比制冷設備的 上述第一部分更低的壓力，用以獲得更低的溫度。該分支回路可被視 為在膨脹設備7和第一壓縮機級11之間具有"另一個第一部分"， 在第一壓縮機級11和第二壓縮機級IO之間具有"另一個第二部分"。 除了結(jié)合圖1中的實施例所給出的位置E,到E4外，在兩級壓縮的第 一級11和第一級10之間具有額外的優(yōu)選位置E6。存在分支管線41，其中，來自儲液器50的制冷劑可以被分流為 通過第二中間膨脹設備46到吸氣管線92。根據(jù)制冷設備所提供的廢熱、所期望的到流體的熱傳遞、以及其 它的考慮，諸如制冷設備的不同部件的周圍環(huán)境溫度，可以將熱回收 熱交換器或多個熱回收熱交換器放置于這些位置中的任何一個或它 們的任何組合處。典型的壓力和溫度是在壓縮機10之后為50到120 bar和50到 150°C (跨臨界運行)或40到70 bar (亞臨界運行)；在排熱熱交換 器30之后為25到45。C (跨臨界運行)或10到3(TC (亞臨界運行)； 在儲液器50中為30到40 bar;在蒸發(fā)器80a和80b中為負15到0 r和20到35 bar;在蒸發(fā)器81中為負50到負25'C和7到15 bar。圖3示出本發(fā)明的實施例的細節(jié)。熱回收熱交換器E位于導管 100上。熱的制冷劑按箭頭a的方向經(jīng)過導管100。該實施例和參考 圖4、 5、 6、 7、 8所述的實施例中的熱回收熱交換器E可以是分別位 于圖1和圖2中所述位置E到E7中任意一個處的熱回收熱交換器。施例中，經(jīng)過熱交換器的流體流速可由 控制設備126、 126'調(diào)節(jié)，所述控制設備可以例如是控制閥或變速 泵。對流的控制可以以"開/關"方式，或者可以采用"完全打開" 和"關閉"之間的多種流速。在圖3中所示的本發(fā)明的實施例中，加 熱流體用于為蒸發(fā)器8的蒸發(fā)器線圈8'除霜。來自流體源102的流 體經(jīng)過控制設備126，并按箭頭b、 c的方向以逆流方向經(jīng)過熱回收 熱交換器E，然后通過導管108輸送給噴嘴110。無論何時當需要除 霜時，都可以將閥126打開，以便讓流體經(jīng)過熱回收熱交換器E。然 后，通過噴嘴110向蒸發(fā)器8的線圈8'噴灑加熱流體，用以為蒸發(fā) 器線圈除霜。用作備選，可以將噴嘴110更緊密地集成在蒸發(fā)器線圈 中。圖4示出了本發(fā)明的第二備選實施例，其中，加熱流體用于為蒸 發(fā)器8的蒸發(fā)器線圈8'除霜，因為制冷劑按箭頭d的方向經(jīng)過膨脹 設備7和蒸發(fā)器線圈8'，蒸發(fā)器線圈8'的冷卻會導致在蒸發(fā)器線圈 8'的外面產(chǎn)生一層冰，因此需要進行除霜操作。無論何時當需要除 霜操作時，都可以將控制閥126打開，以使來自流體源102的流體可 以按箭頭b、 c的方向經(jīng)過熱回收熱交換器E，然后通過導管108'， 該導管108'用于與蒸發(fā)器線圈8'進行熱傳遞。因此，來自加熱流 體的熱量被傳遞給蒸發(fā)器線圈8'，用于除霜。在圖3和4的實施例 中，在將熱量傳遞給要進行除霜的蒸發(fā)器線圈8'之后，可以將該流 體排放(排出)或者將其循環(huán)回到源102 (未被示出)。根據(jù)圖5所示的本發(fā)明的一個實施例，加熱流體用于為陳列柜 120的窗口 122除霧。流體沿箭頭b、 c的方向，以逆流方向經(jīng)過熱 回收熱交換器，輸送給靠近陳列柜120的窗口 122的導管124。流體 以循環(huán)方式從導管124輸送到控制設備126'。無論何時當由于在陳 列柜120的窗口 122上形成冷凝物而使得窗口 122起霧時，控制器 126'就會允許流體經(jīng)過熱回收熱交換器。然后，加熱流體在以本領 域中眾所周知的方式經(jīng)過導管124時，會為窗口除霧。除霧可以利用 吹風機進行輔助，以幫助從導管124到窗口 122的熱傳遞，這在本領 域中也是公知的。除霧過程可以按需要連續(xù)地或間斷地進行。
圖5還示出如何使用加熱流體的另一選擇。加熱流體經(jīng)過位于陳 列柜120的一個壁中靠近該壁外表面的流體通道125。加熱流體將該 外壁表面溫度提高到水的露點以上。從而避免在該表面上形成冷凝水 (凝結(jié))。參考圖6，示出了本發(fā)明的一個實施例，其中，加熱流體用于空 間加熱。熱回收熱交換器與散熱器106相連?？梢詫⑸崞?06放置 在制冷設備運行的空間中，或者可以放置在需要加熱的不同空間中。 無論何時當需要加熱時，控制設備126'就會允許流體按箭頭b、 c 的方向流過熱回收熱交換器E?？刂圃O備126'可以與溫度傳感器(未 示出)相連，用以控制要被加熱的空間的溫度，這是公知的。然后， 加熱流體經(jīng)過用于向要被加熱的空間散熱的散熱器。盡管只示出了一 個散熱器106，但是要理解到，可以將多個散熱器的系統(tǒng)與熱回收熱 交換器相連。此外，盡管散射器106顯示為站立式散熱器體，但是要 理解到，散熱器也可以被設計為地板式加熱系統(tǒng)，或者可以是任何其 它的適用于向空間傳熱以便為空間加熱的公知設計。參考圖7，示出了本發(fā)明的一個實施例，其中，將可用水用作流 體，并將其輸送到使用可用熱水的位置。來自可用水源102'的可用 水可以按箭頭b、 c的方向經(jīng)過熱回收熱交換器E，到達使用加熱的 可用水(可用熱水)的位置104。該位置104可以是熱水龍頭、淋浴、 洗衣機或其它使用熱水的位置。該實施例可以包括用于控制可用熱水 的溫度的控制器(未被示出)，例如，用于將可用熱水與可用冷水混 合的裝置，或用于控制經(jīng)過熱回收熱交換器E的流速以獲得所需的可 用熱水溫度的裝置。參考圖8，示出了本發(fā)明的使用用于加熱流體的儲存罐的一個實 施例。加熱流體按箭頭b、 c的方向經(jīng)過熱回收熱交換器E，輸送給 儲存罐130。從該儲存罐，將加熱流體輸送給用于控制到熱回收熱交 換器的流速或者流動的控制器126'。加熱流體被存儲在儲存罐中。 當需要進一步使用加熱流體時，可以通過打開控制閥134，來將加熱 流體通過導管132從罐130中引出。然后，加熱流體可被用于上述的 進一步應用(例如，除霜、除霧、可用熱水源)。已經(jīng)引出的加熱流
體由流體源102替換。
可以在軟管中運載所述流體，具體而言，就是由塑料材料制成的 那些軟管。如果需要，軟管易于被移到某處、連接和重新放置。這將 減少安裝時間并降低成本。
權利要求
1、 一種包含要被循環(huán)的制冷劑C02的制冷設備，其包括 相互連接的壓縮機、排熱熱交換器、膨脹設備和蒸發(fā)器，其中，所述制冷設備包括第一部分和第二部分，當所述制冷設備運行時，所 述第二部分相對于所述第一部分溫度更高；以及熱回收熱交換器，位于所述第二部分中的給定位置處，用于將熱 量傳遞給流體，以作為加熱流體的來源來進一步使用。
2、 根據(jù)權利要求1所述的制冷設備，還包括中間膨脹設備，其 位于所述排熱熱交換器和所述膨脹設備之間。
3、 制冷設備，其中，所述壓縮機包括具有第一和第二壓縮機級 的多級壓縮。
4、 根據(jù)權利要求3所述的制冷設備，其中，所述熱回收熱交換 器位于所述第一和所述第二壓縮機級之間的位置處。
5、 根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的制冷設備，還包括要 被制冷的陳列柜。
6、 根據(jù)權利要求1到5中任意一項所述的制冷設備，其中，所 述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器盤管。
7、 根據(jù)權利要求1到6中任意一項所述的制冷設備，其中，所 述熱回收熱交換器位于選自以下位置組中的位置處，該位置組包括-所述壓縮機和所述排熱熱交換器之間的位置、與所述排熱熱交換器相 結(jié)合的位置、以及所述排熱熱交換器和所述膨脹設備之間的位置。
8、 根據(jù)權利要求1到7中任意一項所述的制冷設備，其中，所 述流體從包括水和防凍液的組中選出。
9、 根據(jù)權利要求1到8中任意一項所述的制冷設備，還包括其 中包含控制閥和變速泵的組中的一個部件，用于控制從所述熱回收熱 交換器出來的加熱流體的溫度。
10、 根據(jù)權利要求1到9中任意一項所述的制冷設備，還包括所 述加熱流體的儲存罐。
11、 根據(jù)權利要求1到10中任意一項所述的制冷設備，還包括 用于循環(huán)所述流體的回路。
12、 根據(jù)權利要求1到11中任意一項所述的制冷設備，還包括 用于將所述加熱流體的至少一部分輸送給所述蒸發(fā)器以便為所述蒸 發(fā)器除霜的流體通路。
13、 根據(jù)權利要求12所述的制冷設備，還包括其中包含噴嘴和 管道的組中的至少一個部件，其中，所述噴嘴用于將所述加熱流體的 至少一部分噴灑在所述蒸發(fā)器盤管上，所述管道用于傳送所述加熱流 體的至少一部分以與所述蒸發(fā)器成熱交換關系。
14、 根據(jù)權利要求5到13中任意一項所述的制冷設備，還包括 用于將所述加熱流體的至少一部分循環(huán)到靠近所述陳列柜的窗口以 便為所述窗口除霧的流體通路。
15、 根據(jù)權利要求5到14中任意一項所述的制冷設備，還包括 用于將所述加熱流體的至少一部分循環(huán)到設置在陳列柜表面附近的 流體通道從而將所述表面的溫度升高到水的露點以上的流體通路。
16、 根據(jù)權利要求1到15中任意一項所述的制冷設備，還包括用于將所述加熱流體的至少一部分輸送到散熱器以便進行空間加熱 的流體通路。
17、 根據(jù)權利要求1到16中任意一項所述的制冷設備，其中， 所述熱回收熱交換器用于將熱量傳遞給可用水，其包括用于將所述水 的至少一部分輸送到使用可用熱水的位置的流體通路。
18、 用于運行制冷設備的方法，包括(a) 循環(huán)用作制冷劑的C02經(jīng)過相互連接的壓縮機、排熱熱交 換器、膨脹設備和蒸發(fā)器，其中，所述制冷劑循環(huán)經(jīng)過第一部分和第 二部分，所述第二部分相對于所述第一部分溫度更高；以及(b) 將熱量從熱回收熱交換器傳遞給流體，所述熱回收熱交換 器位于所述第二部分中的給定位置處。
19、 根據(jù)權利要求18所述的運行制冷設備的方法，還包括將所 述加熱流體的至少一部分輸送給所述蒸發(fā)器用以為所述蒸發(fā)器除霜 的步驟。
20、 根據(jù)權利要求18或19所述的運行制冷設備的方法，還包括 將所述加熱流體的至少一部分輸送給散熱器用以進行空間加熱的步
21、 根據(jù)權利要求18到20中任意一項所述的運行制冷設備的方 法，還包括將所述加熱流體的至少一部分輸送到靠近制冷陳列柜的窗 口用以為所述窗口除霧的步驟。
22、 根據(jù)權利要求18到21中任意一項所述的運行制冷設備的方 法，其中，所述流體是可用水，其進一步包括將所述水的至少一部分 輸送到使用可用熱水的位置處的步驟。
全文摘要
一種包含要被循環(huán)的制冷劑CO₂的制冷設備，其包括相互連接的壓縮機(1、10、11)、排熱熱交換器(3、30)、膨脹設備(7a、7b、70a、70b、71)和蒸發(fā)器(8a、8b、80a、80b、81)，其中，該制冷設備包括第一部分(61、71、81、11、92、10)和第二部分(60、70a、80a、90、10)，當該制冷設備運行時，第二部分具有比第一部分更高的溫度；以及熱回收熱交換器(E1、E2、E3、E4)，位于第二部分中的給定位置處，用于將熱量傳遞給流體，所述流體進一步用作加熱流體的來源。
文檔編號F25B29/00GK101124438SQ200580048412
公開日2008年2月13日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權日2005年2月18日
發(fā)明者B·海因博凱爾, N·S·古普特, S·哈弗, U·J·瓊森 申請人:卡里爾公司