本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制冷技術(shù)和co2制冷循環(huán)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于余熱過冷的co2汽車空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，家用汽車的數(shù)量與日俱增。汽車尾氣的排放也越來越多。汽車尾氣中的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等對(duì)環(huán)境造成很大破壞，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，破壞臭氧層。此外，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的溫度高達(dá)600-700℃，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料中30％～45％的能量隨著尾氣排放到大氣中，造成了能量的浪費(fèi)。所以說，對(duì)汽車尾氣余熱的回收利用，在很大程度上提高了能量的利用。
現(xiàn)階段汽車空調(diào)的制冷系統(tǒng)采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)，充注的制冷劑大多數(shù)為r134a，r134a雖然odp為0，但是gwp卻高達(dá)1430，汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷劑不可避免的會(huì)發(fā)生泄漏和定期更換，加劇溫室效應(yīng)，現(xiàn)全球各國(guó)都在加速推進(jìn)環(huán)保制冷劑替代高gwp制冷劑的進(jìn)程。2014年4月歐盟推出了更嚴(yán)格的f-gas條例限制高gwp制冷劑在制冷空調(diào)設(shè)備的使用，現(xiàn)《京都議定書》將hfcs列入溫室氣體名單。co2作為一種環(huán)境友好型工質(zhì)，以其諸多優(yōu)點(diǎn)再次受到了人們關(guān)注。
1)、co2對(duì)環(huán)境無破壞作用(odp＝0、gwp＝1)。2)單位體積制冷量大，與普通工質(zhì)相比，co2設(shè)備體積小。3)、二氧化碳粘度低，其流動(dòng)損失小、傳熱效果好，與潤(rùn)滑油具有很好的相容性。4)安全系數(shù)高，無毒不可燃，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。5)廉價(jià)易獲取。
但是，co2作為新型制冷劑仍存在一些問題。co2的臨界溫度為31.1℃，臨界壓力高達(dá)7.38mpa，系統(tǒng)的工作壓力很高。由于室外溫度條件的限制，氣體冷卻器出口溫度比較高，略高于環(huán)境溫度，節(jié)流損失比較大，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的效率不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種基于余熱過冷的co2汽車空調(diào)系統(tǒng)。
本發(fā)明一種基于余熱過冷的co2汽車空調(diào)系統(tǒng)，co2汽車空調(diào)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、氣體冷卻器、節(jié)流閥、溫差發(fā)電機(jī)、熱電過冷器、溫差發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)；蒸發(fā)器出口連接壓縮機(jī)入口，壓縮機(jī)出口連接氣體冷卻器入口，氣體冷卻器出口連接熱電過冷器入口，熱電過冷器出口連接節(jié)流閥入口，節(jié)流閥出口連接蒸發(fā)器入口；發(fā)動(dòng)機(jī)氣管出口連接溫差發(fā)電機(jī)，電源管理器分別連接熱電過冷器和溫差發(fā)電機(jī)。
在co2制冷系統(tǒng)中，氣液兩相的co2流體從蒸發(fā)器吸收熱量，進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮為高溫高壓超臨界流體，進(jìn)入氣體冷卻器向周圍環(huán)境放熱，此時(shí)co2流體的放熱溫度高于環(huán)境溫度，然后co2流體進(jìn)入熱電過冷器進(jìn)一步過冷，經(jīng)節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嗔黧w，進(jìn)入蒸發(fā)器完成整個(gè)制冷循環(huán)。
由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣氣管出來的高溫尾氣進(jìn)入溫差發(fā)電機(jī)，溫差發(fā)電機(jī)是基于seebeck原理的發(fā)電裝置，利用尾氣與周圍環(huán)境的溫差對(duì)外輸出電能，用于驅(qū)動(dòng)熱電過冷器實(shí)現(xiàn)co2過冷，多余的電能儲(chǔ)存于電源管理器供給其他用電設(shè)備使用。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
1)、此套系統(tǒng)所使用工質(zhì)為co2，無毒無害不可燃，安全系數(shù)高，廉價(jià)易獲取，單位容積制冷量大，使得co2設(shè)備體積小，不占用車內(nèi)空間。更重要的是它的odp＝0，gwp＝1，減緩溫室效應(yīng)進(jìn)程，是一種節(jié)能環(huán)保的工質(zhì)。
2)、通過熱電過冷器降低氣冷器出口的co2流體的溫度，甚至可以低于環(huán)境溫度，減少節(jié)流損失，提高制冷量。
3)、通過溫差發(fā)電機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣余熱進(jìn)行有效利用。利用高溫尾氣與環(huán)境空氣的溫差輸出電能，用來驅(qū)動(dòng)熱電過冷器，提高了能量的利用率。
通過以上兩個(gè)過程的相互協(xié)作，可以有效的提高能量的利用和整個(gè)co2跨臨界制冷系統(tǒng)的能效。
附圖說明
圖1是本發(fā)明系統(tǒng)原理框圖。
圖中：1、壓縮機(jī)；2、氣體冷卻器；3、蒸發(fā)器；4、節(jié)流閥；5、熱電過冷器；6、溫差發(fā)電機(jī)；7、發(fā)動(dòng)機(jī)；8、電源管理器。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及作用，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：
圖1為一種基于余熱過冷的co2汽車空調(diào)系統(tǒng)，co2汽車空調(diào)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)1、蒸發(fā)器3、氣體冷卻器2、節(jié)流閥4、溫差發(fā)電機(jī)6、熱電過冷器5、溫差發(fā)電機(jī)6和發(fā)動(dòng)機(jī)7；蒸發(fā)器3出口連接壓縮機(jī)1入口，壓縮機(jī)1出口連接氣體冷卻器2入口，氣體冷卻器2出口連接熱電過冷器5入口，熱電過冷器5出口連接節(jié)流閥4入口，節(jié)流閥4出口連接蒸發(fā)器3入口；發(fā)動(dòng)機(jī)7氣管出口連接溫差發(fā)電機(jī)6，電源管理器8分別連接熱電過冷器5和溫差發(fā)電機(jī)6。其中電源管理器8可以采用stc12c5410ad系列集成電路。
本實(shí)施例關(guān)于基于余熱過冷的co2汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理是：
第一階段：氣液兩相co2流體從蒸發(fā)器3吸熱后進(jìn)入壓縮機(jī)1壓縮為高溫高壓流體，然后進(jìn)入氣體冷卻器2向周圍環(huán)境放熱，此時(shí)co2流體的溫度略高于環(huán)境溫度。
第二階段：熱電過冷器5從氣體冷卻器2出口的co2流體中吸收熱量，實(shí)現(xiàn)對(duì)co2的過冷，此時(shí)co2為低溫高壓的氣體。
第三階段：低溫高壓的氣體進(jìn)入到節(jié)流閥4，經(jīng)過節(jié)流變?yōu)榈蜏氐蛪簝上嗔黧w再次進(jìn)入蒸發(fā)器3從而完成整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)。
第四階段：發(fā)動(dòng)機(jī)7氣管出來的高溫尾氣進(jìn)入溫差發(fā)電機(jī)6，利用尾氣與周圍環(huán)境溫差發(fā)電對(duì)外輸出電能，由電源管理器協(xié)調(diào)電能的分配，用于驅(qū)動(dòng)熱電過冷器5或者供給其他設(shè)備使用。
盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。