本發(fā)明涉及太陽能的轉化及利用技術，環(huán)保制冷劑技術，制冷空調領域，尤其涉及一種基于太陽能驅動蒸汽壓縮的輔助過冷的節(jié)能環(huán)保冷藏車制冷系統(tǒng)。

背景技術：

隨著我國經濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國公路冷藏運輸量迅速增長，冷藏車的需求量也逐年增加。公路冷藏車主要以機械冷藏車為主，一般均采用蒸汽壓縮式制冷機組，由制冷壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成，通過汽車主發(fā)動機或獨立的動力裝置（內燃機或電動機）驅動。

現(xiàn)如今能源與環(huán)境問題成為限制我國經濟和社會發(fā)展的重要因素。機械冷藏車既要實現(xiàn)運輸又要進行制冷，以保證貨物存于較低的溫度，其高耗能引起人們的普遍關注，成為限制冷藏車發(fā)展的制約因素。如果我們能夠把太陽能利用到制冷系統(tǒng)中，就可以明顯的降低能耗，提高車輛的燃油經濟性。

對于目前市場上應用的絕大多數(shù)機械冷藏車，充注的制冷劑均為R404A，其全球暖化潛勢（GWP）高達3700，屬于“高GWP”的范疇，是《京都議定書》所列明的應實施減排的溫室氣體之一。冷藏車在運輸過程中的震動不可避免會導致制冷系統(tǒng)中制冷劑的泄漏，加劇了溫室效應。2014年4月歐盟推出了更嚴格的F-gas條例限制高GWP制冷劑在制冷空調設備的使用，減少溫室氣體排放、減緩全球變暖已成為現(xiàn)階段全球環(huán)境保護工作面臨的首要問題，全球各國也加速推進環(huán)保制冷劑替代高GWP的HFC類制冷劑的進程。其中，CO₂由于其環(huán)境友好的特性被再次受到了人們的普遍關注。挪威科技大學的Lorentzen教授認為CO₂是最具潛力的自然工質。CO₂有諸多優(yōu)點：1）環(huán)境友好，ODP = 0、GWP = 1；2）安全無毒不可燃，化學性質穩(wěn)定；3）廉價易獲??；4）與潤滑油的相容性；5）粘度低、導熱系數(shù)高，具有良好的熱物性以及流動和傳熱特性；6）單位容積制冷/熱量較高，與普通工質相比，CO₂設備體積更加小巧緊湊。但CO₂制冷循環(huán)高低壓差較高，節(jié)流損失大，導致其能效（COP）相對于常規(guī)制冷系統(tǒng)較低。

因此，迫切需要新的技術來降低機械冷藏車的能耗，充注零臭氧消耗潛值（ODP）、低GWP的制冷劑來保證制冷系統(tǒng)的環(huán)境友好性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種基于太陽能驅動蒸汽壓縮輔助過冷的CO₂跨臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)，通過對太陽能的轉化進行發(fā)電并加以利用，提高制冷系統(tǒng)的性能和整車的能效；使用自然工質CO₂，保證制冷系統(tǒng)的環(huán)境友好。

為了解決以上問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：提出一種基于太陽能驅動蒸汽壓縮輔助過冷的CO₂跨臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)，由太陽能發(fā)電系統(tǒng)和CO₂主循環(huán)制冷系統(tǒng)組成；太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的太陽能電池板、太陽能控制器和蓄電池組，蓄電池組分別連接蓄電池管理控制系統(tǒng)和輔助循環(huán)壓縮機；CO₂主循環(huán)制冷系統(tǒng)由依次連接的主循環(huán)壓縮機、氣體冷卻器、過冷器、主循環(huán)節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成；輔助循環(huán)制冷系統(tǒng)由依次連接的輔助循環(huán)壓縮機、冷凝器、輔助循環(huán)節(jié)流閥和過冷器組成。

主循環(huán)制冷系統(tǒng)內充注的工質為CO₂，低溫低壓的CO₂蒸汽進入壓縮機吸氣口，由壓縮機壓縮至高溫高壓超臨界流體，進入氣體冷卻器與環(huán)境空氣進行換熱，此時的制冷劑溫度稍高于環(huán)境溫度，然后流體進入過冷器進一步冷卻為低溫高壓流體，經過節(jié)流閥膨脹節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嗔黧w，進入蒸發(fā)器吸收車廂內的熱量，而后進入壓縮機，完成制冷循環(huán)。過冷器連接起主輔循環(huán)系統(tǒng)，利用太陽能驅動蒸汽壓縮輔助制冷系統(tǒng)中的壓縮機進行制冷循環(huán)，從而對主循環(huán)中從氣體冷卻器出來的工質進一步的冷卻，以此來增加主循環(huán)的制冷量，提高了制冷系數(shù)。太陽能電池板產生直流電，并儲存在蓄電池中，通過蓄電池管理控制系統(tǒng)對蓄電池的充放電進行控制。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

（1）制冷系統(tǒng)的制冷劑為自然工質CO₂。CO₂的GWP為1，ODP為0，安全無毒不可燃、廉價易獲取，是環(huán)境友好的制冷劑，與現(xiàn)有冷藏車使用的制冷劑相比，大大緩解了溫室效應，環(huán)保優(yōu)勢明顯。

（2）CO₂相對于現(xiàn)在使用的制冷劑，更適用于較低溫度的制冷工況，具有較高的單位容積制冷量，壓縮機的體積和制冷劑的充注量減小，降低了制冷系統(tǒng)的重量以及整車的車重，從而降低了冷藏車的油耗。

（3）太陽能發(fā)電系統(tǒng)及蓄電池組模塊所使用的熱電模塊具有質量輕、體積小，無運動部件、壽命長、移動方便、可靠性高以及無污染等諸多優(yōu)點。無論汽車處于何種工況，太陽能系統(tǒng)都可以實現(xiàn)對蓄電池組穩(wěn)定供電。不需要充注制冷工質，太陽能發(fā)電利用系統(tǒng)高效環(huán)保。

（4）通過太陽能發(fā)電系統(tǒng)充分利用太陽能，將太陽能轉換為電能。蓄電池組模塊利用這部分電能對氣體冷卻器出口的制冷劑進一步冷卻，制冷量得到提高，提升了制冷系統(tǒng)的性能，減少了驅動壓縮機的油耗，提升了冷藏車的整體能效，減少了碳排放。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；

圖中：1、主循環(huán)壓縮機；2、氣體冷卻器；3、過冷器；4、主循環(huán)節(jié)流閥；5、蒸發(fā)器；6、輔助循環(huán)壓縮機；7、冷凝器；8、輔助循環(huán)節(jié)流閥；9、蓄電池組控制系統(tǒng)；10、蓄電池組；11、太陽能控制器；12、太陽能電池板。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1，本發(fā)明核心太陽能發(fā)電驅動輔助循環(huán)，對氣冷器出口的CO₂過冷，提升CO₂制冷循環(huán)能效。本發(fā)明由太陽能發(fā)電系統(tǒng)和CO₂主循環(huán)制冷系統(tǒng)組成；太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的太陽能電池板12、太陽能控制器11和蓄電池組10，蓄電池組分別連接蓄電池管理控制系統(tǒng)9和輔助循環(huán)壓縮機6；CO₂主循環(huán)制冷系統(tǒng)由依次連接的主循環(huán)壓縮機1、氣體冷卻器2、過冷器3、主循環(huán)節(jié)流閥4和蒸發(fā)器5組成；輔助循環(huán)制冷系統(tǒng)由依次連接的輔助循環(huán)壓縮機6、冷凝器7、輔助循環(huán)節(jié)流閥8和過冷器3組成。

本實施例的基于太陽能驅動蒸汽壓縮的輔助過冷的節(jié)能環(huán)保冷藏車制冷系統(tǒng)的工作原理是：

第一步：太陽能電池板吸收來自太陽的輻射能，通過太陽能控制器11，把太陽能轉換成電能儲存在蓄電池組模塊10中。

第二步：制冷系統(tǒng)內充注的工質為CO₂，低溫低壓的CO₂蒸汽進入壓縮機1吸氣口，由壓縮機1壓縮至高溫高壓超臨界流體，進入氣體冷卻器2與環(huán)境空氣進行換熱，由于氣冷器存在換熱溫差，此時CO₂溫度稍高于環(huán)境溫度。

第三步：超臨界CO₂流體進入過冷器3進一步冷卻為低溫高壓超臨界流體，所需要的能量由輔助循環(huán)制冷系統(tǒng)提供， 而輔助循環(huán)中壓縮機的驅動由太陽能系統(tǒng)完成電量的供給。

第四步：低溫高壓超臨界CO₂流體經過節(jié)流閥4膨脹節(jié)流后為低溫低壓的氣液兩相流體狀態(tài)，進入蒸發(fā)器5吸收車廂內的熱量，而后進入壓縮機1，完成制冷循環(huán)。