卡士妥如何助力新能源冷藏车跨临界CO2制冷系统能效提升？

“十四五”以来，我国冷链物流市场呈规模化增长态势，电动冷藏车制冷系统和传统机械冷藏车制冷系统二者制冷系统差异显著：传统机械冷藏车制冷系统依赖发动机驱动，制冷与行车共用电机驱动，且单级压缩在夏季高温工况下压比过大，易致排气温度过高、能耗激增。

   “十四五”以来，我国冷链物流市场呈规模化增长态势，电动冷藏车制冷系统和传统机械冷藏车制冷系统二者制冷系统差异显著：传统机械冷藏车制冷系统依赖发动机驱动，制冷与行车共用电机驱动，且单级压缩在夏季高温工况下压比过大，易致排气温度过高、能耗激增。　　　　　　电动冷藏车制冷系统适配车载电机独立驱动，可灵活搭配单、双级压缩以CO2为制冷剂，全球变暖潜能值仅为1，较环保，还可通过优化压缩结构降低能耗。　　　　当前跨临界CO2制冷系统研究存在三方面局限：一是现有研究多集中在单级压缩系统优化，虽能小幅提升能效 ，但未从压缩流程本质解决高温工况下压比过大的问题 ；二是针对电动冷藏车场景的研究较少，忽略了车载系统对能耗敏感和空间有限的特殊需求；三是在夏季高温工况下，单级系统排气温度过高，存在设备安全风险，导致电动冷藏车续航里程衰减比较大。　　　　　　近日，有研究机构针对单级系统夏季高温工况下“能效低、排气温度高、能耗高”的核心问题，在单级系统基础上新增高压级压缩机与管式中间冷却器，通过“分级压缩+中间冷却”降低单级压比，提升压缩机容积效率与等熵效率；针对电动冷藏车车载场景，优化系统结构参数，确保系统紧凑性与能耗适配性，通过仿真，量化分析不同工况下系统性能，为实际装车应用提供参数依据。　　　　　　单级压缩制冷实验系统的核心设备包括单台压缩机、气冷器、膨胀阀、蒸发器。其均选用适配电动冷藏车车载场景的小型化部件，系统监测点设置如下：压缩机吸气口和排气口、气冷器出口、膨胀阀出口、蒸发器出口分别设置温度和压力监测器，具体结构如图1所示。　　　　　　其工作原理为：蒸发器将低温低压的过热气态CO2送到压缩机，压缩机将它压缩成高温高压超临界CO2蒸汽，然后流进气冷器，与气冷器里的循环水交换热量，完成非凝结相变的排热，降温后的CO2经膨胀阀节流为气液两相态，最后，进入蒸发器，和车厢内空气换热，吸收空气热量后变回低温低压的过热气态CO2 ，这样就完成一次制冷，然后不断重复这个循环 。　　　　双级压缩中间冷却实验系统为本文设计方案，在单级系统基础上新增1台高压级压缩机和1套管式中间冷却器，系统监测点新增：低压级压缩机出口、中间冷却器出口、高压级压缩机出口设置温度和压力监测器，具体结构如图2所示。　　　　　　其工作原理为：蒸发器将流出的低温低压CO2制冷剂送入低压级压缩机，并将其压缩成高温中压状态，再流入到中间冷却器进行降温冷却，然后进入高压级压缩机中，将其压缩为高温高压状态，随后进入气冷器冷却，将冷却后的制冷剂通过膨胀阀节流成气液两相，进入到蒸发器中通过吸收车厢热量后再流回蒸发器出口，变回低温低压状态，从而达到循环往复制冷效果。　　　　结果表明，双级系统可降低压缩机耗功10.35 %，提升制冷量11.78 %，降低排气温度42.24 ℃, 有效改善了夏季高温工况下的能效与安全性。后续可进一步探索系统动态特性及实际工况适应性。为电动冷藏车制冷技术升级提供理论依据。　　　　目前卡士妥的CO2电磁阀温度范围最宽，最高介质温度可以做到150℃，CO2跨临界系统压力高、夏季高温满负荷、热回收工况介质温度易冲高的特性，在150℃高温下无材质热变形、密封件老化溶胀，硬化问题；可同步耐受150℃高温 + CO2系统高压的复合恶劣工况，阀体结构经高温高压协同优化，耐受温度与压力的瞬时波动冲击，阀芯启闭无卡顿、线圈散热性能稳定，无高温下失效风险；为系统预留充足安全空间，为 CO2跨临界制冷系统高温高压核心管路段提供更可靠、更长效、更适配的流体通断控制解决方案。　　　　　　此外，卡士妥电动三通球阀接口最小10mm，最大73mm，有90bar,130bar以及140bar三个系列。一个电动三通球阀可以替换两个电磁阀，大幅降低焊接泄漏风险，同时节省安装空间。缓慢开启不会产生大的压力冲击，降低系统震动，不会产生大的温度波动。容易安装，线性流量调节。更加适用于CO2跨临界系统热回收工况的高频切换、智能运行需求。并且全通径流道压损极小，增加能效。 （来源：制冷快报）

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