[实用新型]一种基于发动机余热回收的冷藏车节能环保制冷系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机余热回收及利用技术，环保制冷剂技术，制冷空调领域，尤其涉及一种基于发动机余热利用的节能环保冷藏车制冷系统。

背景技术

随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国公路冷藏运输量迅速增长，冷藏车的需求量也逐年增加。公路冷藏车主要以机械冷藏车为主，一般均采用蒸汽压缩式制冷机组，由制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，通过汽车主发动机或独立的动力装置（内燃机或电动机）驱动。

现如今能源与环境问题成为限制我国经济和社会发展的重要因素。机械冷藏车既要实现运输又要进行制冷保证货物较低的温度，其高耗能引起人们的普遍关注，成为限制冷藏车发展的制约因素。发动机排放至排气歧管的温度高达800℃左右，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。如果将尾气的余热进行有效的回收利用，可提高车辆的燃油经济性。

对于目前市场上应用的绝大多数机械冷藏车，充注的制冷剂均为R404A，其全球暖化潜势（GWP）高达3700，属于“高GWP”的范畴，是《京都议定书》所列明的应实施减排的温室气体之一。冷藏车在运输过程中的震动不可避免会导致制冷系统中制冷剂的泄漏，加剧了温室效应。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，减少温室气体排放、减缓全球变暖已成为现阶段全球环境保护工作面临的首要问题，全球各国也加速推进环保制冷剂替代高GWP的HFC类制冷剂的进程。其中，CO₂由于其环境友好的特性被再次受到了人们的普遍关注。挪威科技大学的Lorentzen教授认为CO₂是最具潜力的自然工质。CO₂有诸多优点：1）环境友好，ODP = 0、GWP = 1；2）安全无毒不可燃，化学性质稳定；3）廉价易获取；4）与润滑油的相容性；5）粘度低、导热系数高，具有良好的热物性以及流动和传热特性；6）单位容积制冷/热量较高，与普通工质相比，CO₂设备体积更加小巧紧凑。但CO₂制冷循环高低压差较高，节流损失大，导致其能效（COP）相对于常规制冷系统较低。

因此，迫切需要新的技术来降低机械冷藏车的能耗，充注零臭氧消耗潜值（ODP）、低GWP的制冷剂保证制冷系统的环境友好。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于发动机余热回收利用的节能环保冷藏车制冷系统，通过回收冷藏车内燃机排放废气的余热进行发电并加以利用，提高制冷系统的性能和整车的能效；使用自然工质CO₂，保证制冷系统的环境友好。

为了解决以上问题，本实用新型所采取的技术方案是：提出一种基于发动机余热回收利用的冷藏车制冷系统，由发动机余热温差发电系统和CO₂制冷系统组成；发动机余热发电系统包括依次连接的内燃机、排气管、温差发电模块、蓄电池组、蓄电池管理控制系统；CO₂制冷系统由依次连接的压缩机、气体冷却器、温差制冷模块、节流阀和蒸发器组成；压缩机出气口连接气体冷却器进气口，蒸发器出气口连接压缩机进气口；所述蓄电池组连接温差制冷模块。

其中，温差发电模块，温差制冷模块都是可以直接购买的部件。

发动机余热发电系统中内燃机排放的具有较高温度的尾气进入温差发电模块，发电模块产生直流电，并储存在蓄电池中，通过蓄电池管理控制系统对蓄电池的充放电进行控制。

制冷系统内充注的工质为CO₂，低温低压的CO₂蒸汽进入压缩机吸气口，由压缩机压缩至高温高压超临界流体，进入气体冷却器与环境空气进行换热，此时的制冷剂温度稍高于环境温度，然后流体进入温差制冷模块进一步冷却为低温高压流体，经过节流阀膨胀节流后变为低温低压的气液两相流体，进入蒸发器吸收车厢内的热量，而后进入压缩机，完成制冷循环。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

（1）制冷系统的制冷剂为自然工质CO₂。CO₂的GWP为1，ODP为0，安全无毒不可燃、廉价易获取，是环境友好的制冷剂，与现有冷藏车使用的制冷剂相比，大大缓解了温室效应，环保优势明显。

（2）CO₂相对于现在使用的制冷剂，更适用于较低温度的制冷工况，具有较高的单位容积制冷量，压缩机的体积和制冷剂的充注量减小，降低了制冷系统的重量以及整车的车重，从而降低了冷藏车的油耗。