低压CO2环境试验箱制冷方法、系统及环境试验箱与流程

本发明涉及环境试验箱控制，尤其涉及一种低压环境试验箱制冷方法、系统及环境试验箱。

背景技术：

1、欧洲市场自2025年1月1日起，自含式制冷设备全面禁止使用全球变暖潜能值（global warming potential，gwp）≥150的含氟制冷剂。原先的含氟环境试验箱已无法在欧洲使用。各环境试验箱厂家采用二氧化碳（）、r290或者r717等制冷剂，或者gwp＜150的含氟制冷剂。r290有爆炸风险。r717除了爆炸特性还有泄漏中毒风险。gwp＜150的含氟制冷剂价格昂贵。在这样的市场环境下，作为制冷剂优势非常明显，gwp=1，自然界工质，非常环保。而且可以作为食品添加剂，无毒不易燃，也是一种良好的消防气体，非常安全。是工业生产环节的附属品，价格低廉，是含氟制冷剂十分之一至五十分之一，这也是其竞争优势之一。此外，换热性能优良，在低温段制冷效率高，其单位容积制冷量是常规氟利昂的6-8倍，因此压缩机、管路、蒸发器、冷凝器、阀件等零部件可以设计很小，结构紧凑。

2、当前二氧化碳制冷系统应用主要有复叠系统的亚临界应用和跨临界系统。复叠系统依然需要含氟制冷系统作为高压级，给二氧化碳降温、降压。跨临界系统运行压力高达90bar以上，且造价成本高，随着压比增大，制冷效率不占优势。

技术实现思路

1、本发明提供了一种低压环境试验箱制冷方法、系统及环境试验箱，可有效降低运行压力和成本，提升制冷效率和节能性。

2、根据本发明的一方面，提供了一种低压环境试验箱制冷方法，由一种环境试验箱制冷系统实现，所述系统包括制冷循环回路和冷却水制冷循环回路；所述方法包括：

3、获取箱内实际温度；

4、根据所述箱内实际温度、箱内目标温度和预设温度阈值，控制制冷循环回路和冷却水制冷循环回路的运行状态，以实现多种制冷运行模式。

5、可选的，所述预设温度阈值包括第一预设温度阈值；

6、根据所述箱内实际温度、箱内目标温度和预设温度阈值，控制制冷循环回路和冷却水制冷循环回路的运行状态，以实现多种制冷运行模式包括：

7、当箱内目标温度大于等于第一预设温度阈值时，控制冷却水制冷循环回路导通，以实现单独冷却水制冷模式。

8、可选的，所述预设温度阈值还包括第二预设温度阈值和第三预设温度阈值；

9、根据所述箱内实际温度、箱内目标温度和预设温度阈值，控制制冷循环回路和冷却水制冷循环回路的运行状态，以实现多种制冷运行模式还包括：

10、当箱内目标温度小于第一预设温度阈值时，根据箱内实际温度、第二预设温度阈值以及第二预设温度阈值与第三预设温度阈值的温度和值，控制制冷循环回路和冷却水制冷循环回路的运行状态，以实现多种制冷运行模式。

11、可选的，当箱内目标温度小于第一预设温度阈值时，根据箱内实际温度、第二预设温度阈值以及第二预设温度阈值与第三预设温度阈值的温度和值，控制制冷循环回路和冷却水制冷循环回路的运行状态，以实现多种制冷运行模式包括：

12、当箱内目标温度小于第一预设温度阈值时，若箱内实际温度大于等于第二预设温度阈值与第三预设温度阈值的温度和值，则控制冷却水制冷循环回路导通，以实现单独冷却水制冷模式；

13、当箱内目标温度小于第一预设温度阈值时，若箱内实际温度大于等于第二预设温度阈值且小于第二预设温度阈值与第三预设温度阈值的温度和值，则控制制冷循环回路和冷却水制冷循环回路同时导通，以实现双回路协同制冷模式；

14、当箱内目标温度小于第一预设温度阈值时，若箱内实际温度小于第二预设温度阈值，则控制制冷循环回路导通，以实现单独co2制冷模式。

15、可选的，冷却水制冷循环回路包括第一电动调节阀、第二电动调节阀、三通电动调节阀和冷却水换热器；

16、控制冷却水制冷循环回路导通具体为：

17、控制冷却水制冷循环回路中的第一电动调节阀处于第一预设开度、第二电动调节阀全开、三通电动调节阀开启并采用pid算法调节开度、冷却水换热器启动。

18、可选的，制冷循环回路包括所述第一电动调节阀、所述第二电动调节阀、所述三通电动调节阀和供液电子膨胀阀；

19、控制制冷循环回路导通具体为：

20、控制制冷循环回路中的第一电动调节阀全开、第二电动调节阀处于第二预设开度、三通电动调节阀关闭、供液电子膨胀阀开启并采用pid算法调节开度。

21、可选的，制冷循环回路还包括冷旁电子膨胀阀和热旁电子膨胀阀；

22、在控制制冷循环回路中的第一电动调节阀全开、第二电动调节阀处于第二预设开度、三通电动调节阀关闭、供液电子膨胀阀开启并以pid算法调节开度之后，还包括：

23、获取排气温度和压缩机吸气压力；

24、当所述排气温度大于等于预设排气温度上限值时，控制冷旁电子膨胀阀开启并采用pid算法调节开度；当所述排气温度小于预设排气温度下限值时，控制冷旁电子膨胀阀关闭；

25、当所述压缩机吸气压力小于等于预设吸气压力下限值时，控制热旁电子膨胀阀开启并采用pid算法调节开度；当所述压缩机吸气压力大于等于预设吸气压力中间值时，控制热旁电子膨胀阀关小以维持吸气压力稳定；当所述压缩机吸气压力大于等于预设吸气压力上限值时，控制热旁电子膨胀阀关闭。

26、根据本发明的另一方面，提供了一种低压环境试验箱制冷系统，用于实现本发明任一实施例所述的低压环境试验箱制冷方法，所述系统包括制冷循环回路和冷却水制冷循环回路；

27、所述制冷循环回路包括依次连接的co2压缩机、油分离器、板式冷凝器、储液器、供液电子膨胀阀、蒸发器和气液分离器，所述气液分离器的气相出口连通至所述压缩机的吸气口；

28、所述冷却水制冷循环回路包括依次连接的第一电动调节阀、第二电动调节阀、三通电动调节阀和冷却水换热器；

29、第一电动调节阀设置在进水口与板式冷凝器之间，第二电动调节阀与三通电动调节阀串联连接至进水口与冷却水换热器之间。

30、可选的，所述制冷循环回路还包括加热器、所述第一电动调节阀、所述第二电动调节阀、所述三通电动调节阀、冷旁电子膨胀阀、热旁电子膨胀阀、膨胀罐、定压阀以及单向阀；

31、所述定压阀设置在油分离器与膨胀罐之间，所述单向阀设置在膨胀罐与气液分离器之间；

32、冷旁电子膨胀阀设置在储液器与气液分离器之间，热旁电子膨胀阀设置在储液器与气液分离器之间。

33、根据本发明的另一方面，提供了一种环境试验箱，包括权利要求8-9中任一项所述的低压环境试验箱制冷系统；所述环境试验箱还包括测试室、机组室、空调室和控制室。

34、本发明实施例提供的技术方案，根据箱内实际温度、箱内目标温度和预设温度阈值，控制制冷循环回路和冷却水制冷循环回路的运行状态，以实现多种制冷运行模式。在冷却水制冷循环回路导通时，冷却水制冷循环回路中的冷却水换热器工作，冷却水在冷却水换热器中与箱内气体换热，将箱内热量带出，从而实现箱内降温与箱内目标温度的恒定。在制冷循环回路导通时，冷却水制冷循环回路同时承担工质的冷凝冷源功能，以-25℃~+10℃的低温载冷剂为提供稳定冷凝冷源，从运行规则上确保始终处于亚临界冷凝工况。相比常温水冷凝或跨临界循环，低温冷凝环境大幅压低了的饱和冷凝压力，使系统高压侧运行压力控制在60bar以内，仅为跨临界系统的三分之一、常温水冷凝系统的二分之一，从根源上降低了系统的运行压力等级。由于降低了运行压力，使得制冷循环回路中的压缩机、管路、压力容器、阀件等所有承压部件，均无需适配跨临界系统的高压设计要求，因此，有效降低了成本，是常温水制冷循环成本的1/4~1/3。同时，预设温度阈值的不同。实现运行模式的切换，从而可有效提升制冷效率和节能性。

35、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。