Исследование CNR: эжекторный CO₂-цикл повышает COP до ~25 % в прототипе для холодильного транспорта

Команда Национального исследовательского совета Италии (CNR) опубликовала экспериментальные результаты, демонстрирующие, что двухфазный эжектор способен повысить коэффициент полезного действия (COP) сверхкритического CO₂ (R-744) холодильного цикла до приблизительно 25 % при высоких температурах окружающей среды. По словам авторов, это особенно актуально для холодильного транспорта, где потребность в охлаждении возрастает в жарких условиях.

От лаборатории к автомобилю

Исследование, опубликованное в International Journal of Refrigeration [1], представляет конструкцию и экспериментальную оценку CO₂-холодильного агрегата, разработанного для лёгкого и среднего холодильного транспорта. Работа выполнена в рамках финансируемого ЕС проекта ENOUGH [2], в котором Международный институт холодильной техники (IIR) участвовал как партнёр консорциума. Авторы описывают стационарный прототип как промежуточный этап между предшествующими численными исследованиями и последующей установкой технологии на холодильный автомобиль.

Прототип был установлен и протестирован в лабораториях Института строительных технологий CNR (CNR-ITC) в Падуе, Италия. В исследовательскую группу вошли Сильвия Минетто (председатель), Антонио Россетти (секретарь) и Франческо Фабрис (член) комиссии D2 IIR – холодильный транспорт, а также соавторы W. Shah и S. Marinetti.

Условия испытаний и конфигурации

Экспериментальная кампания охватывала температуры холодильного отсека от −5 °C до +5 °C и температуры окружающей среды от 20 °C до 40 °C. Оценены две рабочие конфигурации:

• conventional back-pressure cycle (цикл с обратным давлением);
• эжекторный цикл с двухфазным эжектором.

Преимущество эжектора при высоких температурах окружающей среды

При низких температурах окружающей среды более простая конфигурация с обратным давлением обеспечивала более высокую эффективность. Однако по мере роста температуры окружающей среды низкая критическая температура CO₂ приводит к повышению рабочих давлений и потерь на дросселирование в сверхкритических условиях, что существенно снижает эффективность простого цикла. В условиях высоких температур окружающей среды эжекторная конфигурация оказалась высокоэффективной: экспериментальная кампания продемонстрировала повышение COP до приблизительно 25 % по сравнению с работой с обратным давлением.

Эжекторная конфигурация также способствовала поддержанию или увеличению холодопроизводительности при росте температуры окружающей среды. По словам авторов, это поведение особенно ценно для транспортных применений, где потребность в охлаждении обычно возрастает в более жарких условиях и должна учитываться при проектировании и подборе мощности мобильных установок.

Сравнительный анализ и следующие шаги

Прототип CO₂-агрегата показал конкурентоспособные энергоэффективные характеристики при сравнении с опубликованными результатами для систем, использующих синтетические хладагенты, хотя авторы подчёркивают, что такие сравнения следует интерпретировать осторожно из-за различий в архитектурах систем, системах управления и условиях эксплуатации.

После лабораторных исследований оптимизированная и более компактная версия CO₂-системы внедряется на холодильный автомобиль, успешно получивший сертификацию ATP и готовый к полевым испытаниям. Будущие исследования будут сравнивать производительность финальной мобильной системы со стационарным лабораторным прототипом.

Рисунок. CO₂-холодильный агрегат, установленный в лабораториях CNR-ITC [1].

Дополнительная информация: научная статья доступна в открытом доступе в International Journal of Refrigeration и в FRIDOC.

Источники:

[1] Shah, W., Fabris, F., Minetto, S., Marinetti, S., Rossetti, A. (2026). Experimental analysis of a R-744 refrigeration unit for light commercial vehicles. International Journal of Refrigeration 188 (2026) 106985. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2026.106985

[2] ENOUGH Project. https://enough-emissions.eu/