本期，我们将介绍CO2跨临界制冷系统在商超、烘干、冰雪运动中的应用。（本图仅供参考，不对应文中具体产品）1、商超制冷中CO2制冷技术的应用与其他商业活动相比，超市是能源消耗大户，占工业化国家年用电量的3%～4%。年由于制冷剂原因造成的温室气体排放约有40%来自于食品零售行业，年数据表明，商超制冷行业是最大的HFC类制冷剂的销售市场。在节能环保的大趋势下，CO2等自然工质的应用已成为行业发展的主流趋势。目前，CO2在商超制冷领域的应用主要为:1)载冷剂。由于CO2在载冷回路中存在相变过程，换热效率明显高于乙二醇等，载冷量更大，可有效提升能源利用效率;2)复叠制冷系统的低温级。CO2子循环一般为亚临界循环，该类系统在冷库中应用极为广泛;3)跨临界CO2系统。近年来在欧洲的商场、超市及便利店中已得到了极大的推广和应用。商超制冷一般需要中低温两个蒸发温度，对于CO2而言，两个蒸发温度所对应的蒸发压力压差较大，采用中温压力节流至低温压力后混合压缩的方式会造成大量的能量损失。针对该情况，欧洲开始在商超制冷设备中采用新型增压制冷系统，如下图所示。跨临界CO2增压制冷系统是在跨临界CO2基础循环的基础上，增设低温压缩机(即增压器)、储液器及气体旁通阀，低温压缩机将低温蒸发器出口的制冷剂增压至中温蒸发压力;气体冷却器出口的超临界制冷剂先经高压膨胀阀节流为气液两相进入储液器实现气液分离，液相流向用冷设备，气相节流旁通到中温压缩机的吸气管路，与中温蒸发器出口以及增压器出口的制冷剂一起混合。相比于不带储液器的增压系统，其能效比最多可提高35%～40%。选择合适的中间压力对CO2跨临界增压制冷系统的设计极其重要，而中间压力主要取决于两台压缩机排气量之比。对于带有回热器的跨临界CO2增压系统而言，其最优排气压力与回热器效率、压缩机效率及环境温度密切相关，而受蒸发器出口过热度等其他热力学参数的影响较小。1.1平行压缩CO2增压技术当室外环境温度较高导致气体冷却器出口制冷剂节流产生的闪蒸气量较大时，闪蒸气体在旁通路的节流现象造成的能量损失占比较大。为解决这一问题，P．Gullo等提出采用平行压缩提高系统的性能。且在较低的蒸发温度下，采用平行压缩对提升系统能效更为有利，平行压缩跨临界CO2增压系统原理如下图所示。P．Gullo等认为相比于传统火用分析方法，先进能量分析方法更适用于平行系统，应重点减少节流装置及各个换热器的不可逆损失，由此便可大幅提高压缩机的能源利用效率。平行压缩跨临界CO2增压系统中存在3台压缩机，最优中间压力不仅取决于压缩机的输气量之比，与气冷器出口温度也密切相关。由于该系统存在两个中间压力值，系统准确稳定的设计与最优控制是影响其推广的关键。B．Bella等指出，采用蒸气喷射技术理论上也可以起到与平行压缩相同的效果，可作为辅助压缩机的替代品，但相比于平行压缩而言，蒸气喷射的控制更为困难，在变工况运行过程中可靠性较差，在实际应用中不具有优势。1.2提升增压系统制冷能效的主要方案1)机械式过冷循环在跨临界CO2增压系统中，额外提供节流阀前过冷度仍然是提升系统能效的主要方法。带有机械式过冷循环的CO2增压系统如下图所示，在气体冷却器后加入过冷模块，可有效降低阀前CO2温度并提升循环能效。环境温度为39℃时，带过冷装置的CO2平行压缩增压系统的COP和热力学完善度比传统CO2增压系统分别升高48.8%和30.0%，节能优势显著。天津商业大学刘圣春团队对该类系统进行了深入研究，详细对比了平行压缩增压系统、过冷系统、回热器系统对于商超应用模式的适用情况，结果证明，在环境温度较低条件下(≤10℃)平行压缩增压系统能够展现出较好的性能;但在环境温度较高条件下(＞10℃)仍应采用过冷技术进行性能提升;此外，回热器对于商超跨临界CO2循环的性能提升有限。该团队还将太阳能驱动溴化锂吸收式热泵技术与跨临界CO2循环联合组成部分复叠制冷系统，结果显示该系统对制冷性能系数及热力学完善度的提升均在10%以上。但该类机组在传统增压系统的基础上增加了平行压缩及小型制冷循环，增加了系统复杂度，对系统的控制提出了较高要求。2)回收节流损失回收节流损失永远是提高跨临界CO2循环运行效率的有效方案之一。近年来，学者们主要

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