復合熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱栗系統(tǒng)技術領域，涉及一種0)2復合熱栗系統(tǒng)。
【【背景技術】】
[0002]機械壓縮式熱栗技術利用少量高品位的機械能，利用壓縮機完成制冷劑在系統(tǒng)中的循環(huán)，將熱量從較低溫度的熱源中提取后加熱其它介質(zhì)，即通過消耗少量的高品位能量，將低品位能量提升為高品位能量?？諝庠礋崂跻允彝饪諝鉃闊嵩催M行供暖或供應熱水，其安裝使用方便，對環(huán)境污染較小，其節(jié)能效果要明顯高于電加熱等采暖方式。但是由于空氣源熱栗在低溫環(huán)境下運行存在著一些不足，如隨著環(huán)境溫度的降低，室內(nèi)熱負荷需求增大，而空氣源熱栗的制熱量會減小，不能滿足室內(nèi)需求；同時由于環(huán)境溫度降低，蒸發(fā)壓力也隨之降低，壓縮機壓比增大，排氣溫度升高，容易引起壓縮機過熱保護而停機，空氣源熱栗在我國北方大部分地區(qū)尚未得到普遍應用。
[0003]0)2屬于惰性氣體，無毒無刺激，良好的安全性和化學穩(wěn)定性，安全無毒，不可燃，即便在高溫下也不分解產(chǎn)生有害氣體；其對全球變暖潛力指數(shù)GWP為1，CO2不需要工業(yè)合成，只需要在大氣中提取就可以，使用方便；同時，它對大氣臭氧層無任何破環(huán)作用，ODP為Oo并且，CO2本身優(yōu)越的熱物理特性以及良好的迀移特性也適合其作為制冷工質(zhì)，導熱系數(shù)以及定壓比熱高，蒸汽密度小，動力粘度小，表面張力小，這些特點為機組的小型化以及成本節(jié)省提供了前提。CO2臨界溫度為30.980C，臨界壓力為7.38MPa，在跨臨界區(qū)與外部介質(zhì)換熱時不發(fā)生相變，因此跨臨界COJf環(huán)不存在潛熱交換和冷凝過程?？紤]到0)2較高的臨界壓力，在相同的條件下，跨臨界CO2熱栗能夠?qū)⑺訜岬礁叩臏囟取?br>[0004]跨臨界CO2熱栗可以把水溫升到更高的溫度，適應于將冷水(10°C -15°C )直接加熱到80°C以上的直熱式熱栗，隨著氣體冷卻器進水溫度的升高，機組性能變差，特別是在低環(huán)境溫度，進出水溫度為50°C /75°C采暖工況下，跨臨界CO2熱栗制熱能效比較低，跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)氣體冷卻器進水溫度對系統(tǒng)性能的影響如圖1、圖2所示。
[0005]當氣體冷卻器回水溫度較低(10?20°C )時，如圖1所示，氣體冷卻器出口處CO2溫度較低，焓值較小，0)2在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)吸熱的焓差h i較大，系統(tǒng)制熱性能良好；當氣體冷卻器回水溫度較高(40?50°C )時，如圖2所示，氣體冷卻器出口處CO2溫度較高，焓值較大，CO2在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)吸熱的焓差Ill較小。在相同的輸入功率下(h2)，隨著氣體冷卻器進水溫度的升高，氣體冷卻器出口處0)2溫度升高，熱栗系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱量急劇減小，氣體冷卻器制熱能力下降，熱栗性能急劇衰減，該趨勢隨環(huán)境溫度的降低愈加嚴重，極大的限制了低環(huán)境溫度，跨臨界0)2熱栗高回水溫度(即冬季供暖需求)時的應用。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種跨臨界0)2復合熱栗系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有供暖熱栗系統(tǒng)采用CO2工質(zhì)時存在的問題，并考慮環(huán)境溫度變化對系統(tǒng)性能的影響，使跨臨界CO 2熱栗系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定的應用于暖氣片形式供暖。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0008]一種跨臨界CO2復合熱栗系統(tǒng)，包括第一熱栗系統(tǒng)和第二熱栗系統(tǒng)；
[0009]第一熱栗系統(tǒng)包括第一氣體冷卻器、回熱器、第一膨脹閥、氣液分離器、第一蒸發(fā)器和第一壓縮機；第一壓縮機的出口連接第一氣體冷卻器的制冷劑入口，第一氣體冷卻器的制冷劑出口通過回熱器的第一管路連接第一蒸發(fā)器的入口，第一蒸發(fā)器的出口通過回熱器的第二管路連接氣液分離器的入口 ；氣液分離器的氣體出口連接第一壓縮機的入口 ；回熱器的第一管路出口與第一蒸發(fā)器的入口之間設置第一膨脹閥；
[0010]第二熱栗系統(tǒng)包括第二氣體冷卻器、第二壓縮機、第二膨脹閥和第二蒸發(fā)器；第二壓縮機的出口連接第二氣體冷卻器的制冷劑入口，第二氣體冷卻器的制冷劑出口通過第二膨脹閥連接第二蒸發(fā)器的第二制冷劑入口，第二蒸發(fā)器的第二制冷劑出口連接第二壓縮機的入口 ；第二蒸發(fā)器的第一制冷劑入口連接第一氣體冷卻器的制冷劑出口，第二蒸發(fā)器的第一制冷劑出口連接回熱器的第一管路。
[0011]進一步的，進水管路分為兩路，一路連接第一氣體冷卻器的入水口，第一氣體冷卻器的出水口連接電動三通閥；另一路連接第二氣體冷卻器的入水口，第二氣體冷卻器的出水口連接電動三通閥。
[0012]進一步的，第一熱栗系統(tǒng)和第二熱栗系統(tǒng)均為采用CO2工質(zhì)的CO2熱栗系統(tǒng)。
[0013]進一步的，所述第一熱栗系統(tǒng)還包括第三膨脹閥，第三膨脹閥與第一膨脹閥并聯(lián)。
[0014]進一步的，所述第一熱栗系統(tǒng)還包括與第一膨脹閥并聯(lián)設置的電磁閥。
[0015]進一步的，第一蒸發(fā)器用于吸收環(huán)境中的熱量，第一氣體冷卻器加熱進水并將其溫度提升至所需出水溫度；第二蒸發(fā)器吸收來自第一氣體冷卻器出口 CO2的熱量，通過第二氣體冷卻器將進水溫度提升至所需出水溫度。
[0016]進一步的，所述所需出水溫度為60?80 °C，進水溫度為40?50°C。
[0017]進一步的，所述回熱器用于進一步降低第一氣體冷卻器(3)出口 CO2的溫度，增加第一熱栗系統(tǒng)運行能效比。
[0018]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明通過合理設置系統(tǒng)流程，將跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)應用于暖氣片形式供暖，極大的提升了熱栗系統(tǒng)循環(huán)效率，使得新型環(huán)保工質(zhì)能應用于房間供暖，對于冬季需供暖基礎設施節(jié)能減排改造具有極大的實際意義。
[0019]本發(fā)明通過在第一氣體冷卻器后設置第二蒸發(fā)器，降低第一氣體冷卻器出口 CO2溫度，同時在第一熱栗系統(tǒng)中設置回熱器，進一步降低氣體冷卻器出口 CO2溫度，保證跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)始終在制熱能效最大運行，在保證供暖需求下系統(tǒng)能耗最小。
[0020]本發(fā)明在第一熱栗系統(tǒng)中設置了氣液分離器，以調(diào)節(jié)跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)中0)2的充注量，保證系統(tǒng)可以在較寬工況下運行，拓寬了該復合系統(tǒng)的使用范圍。
[0021]本發(fā)明在第一熱栗系統(tǒng)中設置膨脹閥，與第一膨脹閥并聯(lián)使用，擴大了膨脹閥的調(diào)節(jié)范圍，保證了系統(tǒng)在工況改變時性能的穩(wěn)定性。
[0022]本發(fā)明在第一熱栗系統(tǒng)中設置了電磁閥，解決熱栗系統(tǒng)在工作時第一蒸發(fā)器的結(jié)霜問題。通過控制電磁閥的開關，實現(xiàn)系統(tǒng)除霜目的，同時降低除霜過程中CO2對第一壓縮機的沖擊。
[0023]本發(fā)明在通過在水路設置電動三通閥，改變兩個熱栗系統(tǒng)中水流量分配關系，在確保系統(tǒng)出水溫度達到60?80°C的同時，維持熱栗系統(tǒng)整體制熱高能效。【【附圖說明】】
[0024]圖1為氣體冷卻器10°C進水系統(tǒng)T-h圖；
[0025]圖2為氣體冷卻器40 °C進水系統(tǒng)T-h圖；
[0026]圖3為本發(fā)明一種跨臨界0)2復合熱栗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。