本實(shí)用新型屬于制冷與供暖的系統(tǒng)，尤其涉及一種太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界制冷供熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
CO2跨臨界制冷循環(huán)由于其以自然工質(zhì)作為制冷劑，ODP為0、GWP為1、安全無毒、容積制冷量大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，成為制冷劑替代的熱門選擇，但也存在運(yùn)行壓力高、過熱損失大、系統(tǒng)效率低等諸多問題。太陽能集熱器可在冬季提供高品質(zhì)熱源，同時(shí)可為末端用戶提供生活熱水，但其受光照條件的影響，不能提供持續(xù)穩(wěn)定的熱源。近幾年，地源熱泵空調(diào)技術(shù)在我國(guó)得到了健康快速的發(fā)展和應(yīng)用，目前工程中廣泛應(yīng)用的是單獨(dú)的地源熱泵系統(tǒng)。在長(zhǎng)期使用過程中，地源熱泵系統(tǒng)會(huì)過多地從地下取熱或過多地向地下散熱，造成地下溫度場(chǎng)的波動(dòng)，降低機(jī)組的性能系數(shù)，增加了系統(tǒng)的能耗。專利文獻(xiàn)CN2011100721891公開了一種太陽能利用與空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域的太陽能輔助二氧化碳熱泵聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)，包括：集熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)和空調(diào)室內(nèi)末端系統(tǒng)，集熱系統(tǒng)依次與蓄熱系統(tǒng)和生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)串聯(lián)，蓄熱系統(tǒng)依次與熱泵空調(diào)系統(tǒng)和空調(diào)室內(nèi)末端系統(tǒng)串聯(lián)。本發(fā)明的特征在于:在夏季制冷模式下，通過吸收式制冷劑輔助二氧化碳熱泵，彌補(bǔ)了其制冷能力較差的劣勢(shì)，使系統(tǒng)整體的制冷和供暖能力得到平衡。該技術(shù)方案應(yīng)用溴化鋰吸收式制冷機(jī)，在有空氣的情況下，溴化鋰溶液對(duì)普通碳鋼具有較強(qiáng)的腐蝕性，這不僅影響機(jī)組的壽命，并且影響機(jī)組的性能和正常運(yùn)行。制冷機(jī)在真空下運(yùn)行，空氣容易漏人。實(shí)踐證明，即使漏人微量的空氣，也會(huì)嚴(yán)重地?fù)p害機(jī)組的性能。為此，制冷機(jī)要求嚴(yán)格密封，這就給機(jī)組的制造和使用增添了困難。因?yàn)槔鋭┱羝睦淠臀者^程，均需冷卻。由于其直接利用熱能，機(jī)組的排熱負(fù)荷較大。此外，對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求也比較高，在水質(zhì)差的地方，使用時(shí)必須進(jìn)行專門的水質(zhì)處理，否則將影響機(jī)組性能正常發(fā)揮。專利文獻(xiàn)CN200710062609.1公開了一種太陽能輔助土壤源跨臨界二氧化碳熱泵綜合空調(diào)系統(tǒng)。包括跨臨界二氧化熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)、地下埋管換熱系統(tǒng)及室內(nèi)空調(diào)管路系統(tǒng)四部分；通過蓄熱水箱內(nèi)置水箱換熱盤管、蒸發(fā)器/CO2氣體冷卻器由四通閥、閥門將上述四部分有機(jī)連接成一個(gè)綜合空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)春夏秋冬不同天氣條件，可采用制熱、制冷、熱水、制熱+熱水、制冷+熱水五種運(yùn)行模式，高效的實(shí)現(xiàn)熱水、制冷和供熱三種功能。該技術(shù)方案沒有對(duì)CO2熱泵節(jié)流損失大、系統(tǒng)效率不高提出有益的措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界制冷供熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了主輔CO2壓縮機(jī)之間的轉(zhuǎn)換，主輔CO2壓縮機(jī)并聯(lián)形式可以根據(jù)實(shí)際需要控制CO2壓縮機(jī)的開數(shù)量，保證機(jī)組以最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式進(jìn)行工作，最大限度節(jié)約能源，與此同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)制冷、供熱及提供生活熱水功能。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界制冷供熱系統(tǒng)，其特征是：包括太陽能集熱器、CO2主壓縮機(jī)、CO2氣體冷卻器、CO2高壓儲(chǔ)液器、CO2蒸發(fā)器、CO2氣液分離器、地埋管和末端用戶，所述CO2主壓縮機(jī)、CO2氣體冷卻器、CO2高壓儲(chǔ)液器、CO2蒸發(fā)器和CO2氣液分離器依次連接，其中所述CO2蒸發(fā)器又與地埋管連接，構(gòu)成單級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路，所述末端用戶分別與太陽能集熱器及單級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路連接構(gòu)成單級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱系統(tǒng)。所述CO2主壓縮機(jī)通過中間冷卻器并連CO2輔壓縮機(jī)，并依次與CO2氣體冷卻器、CO2高壓儲(chǔ)液器、CO2蒸發(fā)器和CO2氣液分離器連接，其中所述CO2蒸發(fā)器又與地埋管連接，構(gòu)成雙級(jí)地?zé)嵩摧o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路，所述末端用戶分別與太陽能集熱器及雙級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路連接構(gòu)成雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱系統(tǒng)。所述單級(jí)或雙級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路中的CO2氣體冷卻器與CO2蒸發(fā)器之間依次連接有高壓儲(chǔ)液器、干燥器和過濾器。所述過濾器與中間冷卻器之間連接有一次節(jié)流裝置；所述過濾器通過二次節(jié)流裝置分別與CO2蒸發(fā)器和氣液分離器連接。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的系統(tǒng)進(jìn)入主壓縮機(jī)的制冷劑與經(jīng)一次節(jié)流的制冷劑在中間冷卻器中混合，可將主壓縮機(jī)的排氣溫度冷卻至飽和狀態(tài)，達(dá)到完全中間冷卻。此外，中間冷卻器中設(shè)有液體冷卻盤管，使來自冷凝器的高壓液獲得較大的再冷度，既有節(jié)能作用，又有利于制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)串聯(lián)與并聯(lián)之間的轉(zhuǎn)換，壓縮機(jī)并聯(lián)可以根據(jù)實(shí)際需要控制壓縮機(jī)的開數(shù)量，保證機(jī)組以最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式進(jìn)行工作，最大限度節(jié)約能源，保證機(jī)組在部分壓縮機(jī)損壞的情況下能繼續(xù)工作。太陽能集熱器可以為末端用戶提供生活熱水，也可輔助CO2氣體冷卻器為末端供熱。地?zé)崮茉诙緸镃O2跨臨界循環(huán)制冷系統(tǒng)提供低溫?zé)嵩矗緦饫淦髂┒朔艧醿?chǔ)存在地下，有利于地下溫度場(chǎng)的恢復(fù)。附圖說明圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、CO2主壓縮機(jī)；2、CO2輔壓縮機(jī)；3、中間冷卻器；4、CO2氣體冷卻器；5、末端用戶；6、太陽能集熱器；7、水泵；8、高壓儲(chǔ)液器；9、干燥器；10、過濾器；11、一次節(jié)流裝置；12、二次節(jié)流裝置；13、CO2蒸發(fā)器；14、氣液分離器；15、地埋管；16、水泵；17-32、截止閥。具體實(shí)施方式以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施方式詳述如下：詳見附圖，本實(shí)施例提供了一種太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界制冷供熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱器6、CO2主壓縮機(jī)1、CO2氣體冷卻器4、CO2高壓儲(chǔ)液器8、CO2蒸發(fā)器13、CO2氣液分離器14、地埋管15和末端用戶5，所述CO2主壓縮機(jī)、CO2氣體冷卻器、CO2高壓儲(chǔ)液器、CO2蒸發(fā)器和CO2氣液分離器依次連接，其中所述CO2蒸發(fā)器又與地埋管連接，構(gòu)成單級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路，所述末端用戶分別與太陽能集熱器及單級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路連接構(gòu)成單級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱系統(tǒng)。本實(shí)施例的優(yōu)選方案是，所述CO2主壓縮機(jī)通過中間冷卻器3并連CO2輔壓縮機(jī)2，并依次與CO2氣體冷卻器、CO2高壓儲(chǔ)液器、CO2蒸發(fā)器和CO2氣液分離器連接，其中所述CO2蒸發(fā)器又與地埋管連接，構(gòu)成雙級(jí)地?zé)嵩摧o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路，所述末端用戶通過水泵7、16分別與太陽能集熱器及雙級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路連接構(gòu)成雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱系統(tǒng)。本實(shí)施例的優(yōu)選方案是，所述單級(jí)或雙級(jí)地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷供熱回路中的CO2氣體冷卻器與CO2蒸發(fā)器之間依次連接有干燥器9和過濾器10。本實(shí)施例的優(yōu)選方案是，所述過濾器與中間冷卻器之間連接有一次節(jié)流裝置11；所述過濾器通過二次節(jié)流裝置12分別與CO2蒸發(fā)器和氣液分離器連接。工作原理CO2氣體冷卻器在冬季與末端用戶相連，為末端用戶供熱；在夏季向地埋管放熱。蒸發(fā)器在夏季與末端用戶相連，為末端用戶供冷；在冬季吸收地埋管中的熱量。太陽能集熱器可常年為末端用戶提供生活熱水，同時(shí)還可以在集熱充足的情況下，輔助CO2氣體冷卻器在冬季為末端用戶供熱。單級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)回路：CO2氣體在主壓縮機(jī)1中壓縮后壓力升高，CO2通過截止閥18(關(guān)閉截止閥17、19、20)流入CO2氣體冷卻器4，CO2氣體冷卻器與末端用戶進(jìn)行熱交換，冷卻后的高溫高壓流體進(jìn)入高壓儲(chǔ)液器8，流經(jīng)干燥器9，過濾器10后，再通過閥29(關(guān)閉截止閥26、27、28)，CO2經(jīng)節(jié)流裝置12節(jié)流降壓，然后低溫低壓兩相流體進(jìn)入CO2蒸發(fā)器13吸收地埋管的熱量蒸發(fā)，為防止有未完全蒸發(fā)的液體流入壓縮機(jī)造成液擊，CO2進(jìn)入氣液分離器14，最后進(jìn)入CO2主壓縮機(jī)1，完成單級(jí)CO2跨臨界循環(huán)回路。雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)回路：經(jīng)CO2氣體冷卻器換熱后的CO2制冷劑經(jīng)過高壓儲(chǔ)液器8，流經(jīng)干燥器9，過濾器10后，一部分經(jīng)閥門26經(jīng)節(jié)流裝置11節(jié)流降壓，降壓后的CO2制冷劑進(jìn)入中間冷卻器3經(jīng)閥門19(關(guān)閉截止閥17、18)回到CO2輔壓縮機(jī)壓縮升壓，再經(jīng)CO2氣體冷卻器完成高級(jí)壓縮循環(huán)；另一部分CO2制冷劑經(jīng)閥門27、28(關(guān)閉閥門29)，經(jīng)過節(jié)流裝置12節(jié)流降壓進(jìn)入蒸發(fā)器13，氣液分離器14，回到CO2主壓縮機(jī)1壓縮升壓到中間壓力，經(jīng)閥門20進(jìn)入中間冷卻器冷卻，完成低級(jí)壓縮循環(huán)。太陽能、熱能輔助CO2跨臨界并聯(lián)壓縮機(jī)系統(tǒng)：CO2同時(shí)經(jīng)CO2主壓縮機(jī)1和CO2輔壓縮機(jī)2壓縮升壓到相同的壓力(此時(shí)打開閥門17、18，關(guān)閉閥門19、20)，CO2流入CO2氣體冷卻器4，CO2氣體冷卻器與末端用戶進(jìn)行熱交換，冷卻后的高溫高壓流體進(jìn)入高壓儲(chǔ)液器8，流經(jīng)干燥器9，過濾器10后，再通過閥門29(關(guān)閉截止閥26、27、28)，CO2經(jīng)節(jié)流裝置12節(jié)流降壓，然后低溫低壓兩相流體進(jìn)入CO2蒸發(fā)器13吸收地埋管的熱量蒸發(fā)，為防止有未完全蒸發(fā)的液體流入壓縮機(jī)造成液擊，CO2進(jìn)入氣液分離器14，最后進(jìn)入CO2主壓縮機(jī)和CO2輔壓縮機(jī)，完成太陽能、熱能輔助CO2跨臨界并聯(lián)壓縮機(jī)循環(huán)系統(tǒng)。工作過程冬季CO2氣體冷卻器通過閥門22、閥門23與末端用戶連接，此時(shí)閥門21、閥門30關(guān)閉；蒸發(fā)器通過閥門34、閥門31經(jīng)地埋管15、水泵16、閥門32、閥門33相連，此時(shí)閥門24、閥門25關(guān)閉?？蓸?gòu)成單級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)供熱回路、雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)供熱回路、太陽能、熱能輔助CO2跨臨界并聯(lián)壓縮機(jī)供熱系統(tǒng)。下面重點(diǎn)就雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)供熱回路予以說明：運(yùn)行過程：CO2主壓縮機(jī)1通過閥門20與中間冷卻器3連接，中間冷卻器經(jīng)過閥門19與CO2輔壓縮機(jī)2連接，此時(shí)閥門17、閥門18關(guān)閉；CO2輔壓縮機(jī)與CO2氣體冷卻器4、高壓貯液器、干燥器、過濾器依次連接，制冷劑一部分經(jīng)過閥門26、節(jié)流裝置11進(jìn)入中間冷卻器3，一部分進(jìn)閥門27、閥門28連接節(jié)流裝置12，此時(shí)閥門29關(guān)閉；節(jié)流裝置12連接蒸發(fā)器13、CO2主壓縮機(jī)1構(gòu)成雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)供熱回路。產(chǎn)生效果：雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)供熱回路主要是為了減少過熱損失。從蒸發(fā)器13出來的低壓飽和蒸汽經(jīng)主壓縮機(jī)1壓縮至中間壓力，經(jīng)中間冷卻器3冷卻，再被輔壓縮機(jī)壓縮到高壓，雙級(jí)壓縮循環(huán)，不但降低了壓縮機(jī)的排氣溫度，而且可以減少過熱損失，減少壓縮機(jī)的總耗功，節(jié)能效果明顯。同時(shí)，中間冷卻器的應(yīng)用，既減少了一級(jí)壓縮的制冷劑流量，又降低了二級(jí)壓縮進(jìn)口的蒸汽溫度和比容，從而降低壓縮機(jī)的耗功。二、夏季CO2氣體冷卻器與閥門30連接，經(jīng)閥門31連接地埋管15、水泵16、閥門32、閥門21回到CO2氣體冷卻器，此時(shí)閥門22、閥門23、閥門33、閥門34關(guān)閉；蒸發(fā)器通過閥門24、閥門25與末端用戶連接，此時(shí)閥門33、閥門34關(guān)閉。可構(gòu)成單級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷回路、雙級(jí)太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界循環(huán)制冷回路、太陽能、熱能輔助CO2跨臨界并聯(lián)壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)。下面重點(diǎn)就太陽能、熱能輔助CO2跨臨界并聯(lián)壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)予以說明：運(yùn)行過程：CO2主壓縮機(jī)、CO2輔壓縮機(jī)分別通過閥門18、閥門17并聯(lián)，此時(shí)閥門19、閥門20關(guān)閉；并聯(lián)后的壓縮機(jī)依次與CO2氣體冷卻器4、高壓貯液器、干燥器、過濾器連接，經(jīng)閥門29與節(jié)流裝置12、蒸發(fā)器13、氣液分離器14連接，此時(shí)閥門26、閥門27、閥門28關(guān)閉，構(gòu)成地太陽能、熱能輔助CO2跨臨界并聯(lián)壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)。產(chǎn)生效果：CO2制冷劑通過蒸發(fā)器13、氣液分離器14后，經(jīng)分配分成兩部分分別進(jìn)入并聯(lián)的主壓縮機(jī)和輔壓縮機(jī)中。采用壓縮機(jī)并聯(lián)，不僅具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，還能夠根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況控制壓縮機(jī)的開停數(shù)量，具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。上述參照實(shí)施例對(duì)該一種太陽能、地?zé)崮茌o助CO2跨臨界制冷供熱系統(tǒng)進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個(gè)實(shí)施例，因此在不脫離本實(shí)用新型總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。