二氧化碳(CO2)作为一种环境友好型制冷剂，具有安全、资源丰富、GWP 值为1等优势，在制冷领域备受关注。然而，单一的CO2制冷系统在高温环境下能效较低，并且运行压力极高，这极大地制约了它在中高温场景的应用，诸如热带地区的商用制冷、热泵领域的推广。复叠式制冷系统通过结合不同制冷剂的特性，展现出优于单级和两级压缩制冷系统的性能。


近日国内有研究聚焦于R513A/CO2复叠制冷系统在商超场景的应用，综合考量系统性能、设备初投资、运行能耗成本、维护费用等关键要素，针对哈尔滨、上海、海口等不同气候区域的城市，对该复叠系统的适用性差异进行了量化分析。


如上图所示，复叠式制冷系统由高温级和低温级系统两部分构成。低温级系统采用二氧化碳制冷剂，高温级系统采用R513A制冷剂。低温循环的CO2制冷剂在压缩机中被压缩，压力和温度升高，经过油分离器到达2点，高温高压的CO2进入冷凝蒸发器，向高温循环放热并冷凝成液体，到达3点，液态CO2经过气液分离器，通过CO2膨胀阀节流，压力和温度进一步降低，到达4点，低温低压的CO2进入CO2冷风机，吸收热量并蒸发，完成低温循环。高低温循环通过冷凝蒸发器相连接，其既是高温循环的蒸发器，又是低温循环的冷凝器。本系统使用定频压缩机和数码压缩机相配合的方式，与单类压缩机相比灵活性更高。


研究表明，R513A/CO2复叠制冷系统COP随低温级冷凝温度的增加呈现先增后减的趋势，存在最佳温度使 COP 达到最大;换热温差越大，系统性能系数越低;随着库温的降低，系统性能越低，随着环境温度的升高，系统性能也越低。如在特定工况下，复叠换热温差从1 ℃增加到10 ℃时，系统性能系数COP从1.91减少到1.61.减少了约15.75%。


建立的全生命周期经济性评价模型表明，不同城市的能耗和生命周期成本差异明显。北方寒

冷城市(如哈尔滨)年均温低，系统年能耗少;南方热带、亚热带城市(如广州、海口)年能耗高。与R404A制冷系统相比，R513A/CO2复叠系统在海口和郑州的LCC分别可降低17.58%和11.81%。然而，由于全年气候温和，昆明的环境温度变化不大，从而导致相对较低的能源消耗和LCC的明显减少。从生命周期成本的角度出发， R513A/CO2复叠制冷系统是一种节约成本的方法。


过去的一段时间里，卡士妥积极应对各种挑战，在技术革新、节能减排以及服务优化等多方面都有着瞩目的表现。卡士妥二氧化碳阀件研发始于2012年，2014年领先行业推出全系列二氧化碳跨临界产品，目前已经覆盖系统所需的所有阀件。目前卡士妥的CO2阀件开发专注于商用领域，目前覆盖了电子膨胀阀、电磁阀、安全阀等全系列产品线，口径也从10mm到73mm全覆盖。