熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于熱栗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種暖氣片供暖用跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]機械壓縮式熱栗技術(shù)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。空氣源熱栗以室外空氣為熱源進行供暖或供應熱水，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。由于跨臨界CO2系統(tǒng)受氣體冷卻器進水溫度影響大，隨著進水溫度的升高，機組性能變差，特別是在低環(huán)境溫度，進出水溫度為40°C /45°C采暖工況下，跨臨界CO2熱栗制熱能效比較低，將其直接應用于采暖加熱存在一定的技術(shù)難題。
【【實用新型內(nèi)容】】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種暖氣片供暖用跨臨界CO2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，使跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定的應用于暖氣片形式供暖。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種暖氣片供暖用跨臨界0)2熱栗系統(tǒng)，包括第一冷凝器、第一蒸發(fā)器、第一壓縮機、氣體冷卻器、第二壓縮機、氣液分離器和第二蒸發(fā)器；暖氣片的回水管路分成兩路，一路連接第一冷凝器的回水入口，另一路連接第一蒸發(fā)器的回水入口 ；第一冷凝器的回水出口連接混合器的第一入口，第一蒸發(fā)器的回水出口連接氣體冷卻器的回水入口，氣體冷卻器的回水出口連接混合器的第二入口，混合器的出口連接暖氣片供暖系統(tǒng)；第一壓縮機的出口連接第一冷凝器的工質(zhì)入口，第一冷凝器的工質(zhì)出口通過第一膨脹閥連接第一蒸發(fā)器的工質(zhì)入口，第一蒸發(fā)器的工質(zhì)出口連接第一壓縮機的入口 ；第二壓縮機的出口連接氣體冷卻器的工質(zhì)入口，氣體冷卻器的工質(zhì)出口通過第二蒸發(fā)器連接氣液分離器的氣體入口，氣液分離器的氣體出口連接第二壓縮機的入口。
[0008]本實用新型進一步的改進在于:第一冷凝器的工質(zhì)出口設(shè)有第一膨脹閥；氣體冷卻器的工質(zhì)出口設(shè)有第二膨脹閥。
[0009]本實用新型進一步的改進在于:氣液分離器中設(shè)有加熱盤管；加熱盤管的入口連接暖氣片的回水管路，加熱盤管的出口連接暖氣片供暖系統(tǒng)。
[0010]本實用新型進一步的改進在于:加熱盤管的入口設(shè)有電磁閥。
[0011]本實用新型進一步的改進在于:所說暖氣片供暖用跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)中的工質(zhì)為 CO2O
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果:
[0013]本實用新型通過合理設(shè)置系統(tǒng)流程，將跨臨界0)2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，對于原有基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能減排改造具有極大的實際意義。
[0014]本實用新型熱栗系統(tǒng)通過改變第一冷凝器與第一蒸發(fā)器中水流量分配，可以改變氣體冷卻器進口水溫，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。
[0015]本實用新型可進一步改善較低環(huán)境溫度時跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)熱力性能；第二壓縮機出口 CO2進入氣體冷卻器將熱量傳遞給熱水，氣體冷卻器出口 CO2氣體經(jīng)過第二膨脹閥后節(jié)流為液態(tài)，進入第二蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，吸收環(huán)境中熱量后氣化進入氣液分離器中，氣液分尚器出口連接第二壓縮機。
[0016]本實用新型采用帶回熱設(shè)計的氣液分離器，在極低環(huán)境溫度時，水路電磁閥開啟，將部分供暖回水引入氣液分離器中，加熱來自第二蒸發(fā)器的CO2氣體，增加進入第二壓縮機入口的CO2氣體溫度，提高跨臨界CO 2熱栗系統(tǒng)在極低環(huán)境溫度下的系統(tǒng)性能。
【【附圖說明】】
[0017]圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實施方式】】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0019]請參閱圖1所示，本實用新型一種暖氣片供暖用跨臨界0)2熱栗系統(tǒng)，包括第一冷凝器1、第一膨脹閥3、第一蒸發(fā)器5、第一壓縮機4、氣體冷卻器7、第二壓縮機9、氣液分離器10、第二膨脹閥6、第二蒸發(fā)器8。
[0020]暖氣片的回水管路分成兩路，一路連接第一冷凝器I的回水入口，另一路連接第一蒸發(fā)器5的回水入口 ；第一冷凝器I的回水出口連接混合器2的第一入口，第一蒸發(fā)器5的回水出口連接氣體冷卻器7的回水入口，氣體冷卻器7的回水出口連接混合器2的第二入口，混合器2的出口連接暖氣片供暖系統(tǒng)。
[0021]第一壓縮機4的出口連接第一冷凝器I的工質(zhì)入口，第一冷凝器I的工質(zhì)出口通過第一膨脹閥3連接第一蒸發(fā)器5的工質(zhì)入口，第一蒸發(fā)器5的工質(zhì)出口連接第一壓縮機4的入口。
[0022]第二壓縮機9的出口連接氣體冷卻器7的工質(zhì)入口，氣體冷卻器7的工質(zhì)出口通過第二膨脹閥6和第二蒸發(fā)器8連接氣液分離器10的氣體入口，氣液分離器10的氣體出口連接第二壓縮機9的入口。
[0023]第一冷凝器1、第一膨脹閥3、第一蒸發(fā)器5、第一壓縮機4組成第一熱栗系統(tǒng)，來自暖氣片的回水分為兩部分后，一部分進入第一冷凝器I中升溫，另一部分進入第一蒸發(fā)器5中降溫，第一冷凝器I升溫后的熱水進入混合器2中，第一蒸發(fā)器5中被冷卻的冷水進入氣體冷卻器7中被加熱后進入混合器2，熱水在混合器2中混合后進入暖氣片供暖系統(tǒng)；氣體冷卻器7、第二壓縮機9、氣液分離器10、第二膨脹閥6、第二蒸發(fā)器8組成第二熱栗系統(tǒng)，第二熱栗系統(tǒng)為跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)。
[0024]通過調(diào)整混合器2，實現(xiàn)水路系統(tǒng)流量的不同分配方案；通過改變進入第一冷凝器I與第一蒸發(fā)器5中的水流量，改變第一蒸發(fā)器5出口水溫，保證了進入氣體冷卻器7中的水溫遠低于供暖回水溫度，該設(shè)計較好的吻合了氣體冷卻器7中CO2氣體與冷卻水換熱特性，保證了跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)能運行在高制熱能效比下，將跨臨界CO 2熱栗的應用拓展至暖氣片供暖領(lǐng)域。
[0025]為適應中國北部地區(qū)冬季環(huán)境溫度較低，本實用新型額外設(shè)置一路水系統(tǒng)；氣液分離器10中設(shè)有加熱盤管；如圖1中虛線所示，打開電磁閥11將部分供暖回水引入跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)中的氣液分離器10的加熱盤管中，加熱來自第二蒸發(fā)器8的CO2氣體，使得進入第二壓縮機9的CO2氣體溫度升高，有利于提升熱栗系統(tǒng)整體能效，在極低環(huán)境溫度下提升效果尤其有效。
[0026]本實用新型熱栗系統(tǒng)通過改變第一冷凝器I與第一蒸發(fā)器5中水流量分配，可以改變氣體冷卻器7進口水溫，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。
[0027]本實用新型跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)可進一步改善較低環(huán)境溫度時跨臨界CO 2熱栗系統(tǒng)熱力性能；第二壓縮機9出口 0)2進入氣體冷卻器7將熱量傳遞給熱水，氣體冷卻器7出口 CO2氣體經(jīng)過第二膨脹閥6后節(jié)流為液態(tài)，進入第二蒸發(fā)器8中蒸發(fā)吸熱，吸收環(huán)境中熱量后氣化進入氣液分離器10中，氣液分離器10出口連接第二壓縮機9。
[0028]本實用新型明采用帶回熱設(shè)計的氣液分離器10，在極低環(huán)境溫度時，水路電磁閥11開啟，將部分供暖回水引入氣液分離器10中，加熱來自第二蒸發(fā)器8的CO2氣體，增加進入第二壓縮機9入口的CO2氣體溫度，提高跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)在極低環(huán)境溫度下的系統(tǒng)性會K。
【主權(quán)項】
1.一種暖氣片供暖用跨臨界CO 2熱栗系統(tǒng)，其特征在于，包括第一冷凝器(1)、第一蒸發(fā)器(5)、第一壓縮機(4)、氣體冷卻器(7)、第二壓縮機(9)、氣液分離器(10)和第二蒸發(fā)器⑶； 暖氣片的回水管路分成兩路，一路連接第一冷凝器(I)的回水入口，另一路連接第一蒸發(fā)器(5)的回水入口 ；第一冷凝器(I)的回水出口連接混合器(2)的第一入口，第一蒸發(fā)器(5)的回水出口連接氣體冷卻器(7)的回水入口，氣體冷卻器(7)的回水出口連接混合器(2)的第二入口，混合器(2)的出口連接暖氣片供暖系統(tǒng)； 第一壓縮機(4)的出口連接第一冷凝器(I)的工質(zhì)入口，第一冷凝器(I)的工質(zhì)出口通過第一膨脹閥(3)連接第一蒸發(fā)器(5)的工質(zhì)入口，第一蒸發(fā)器(5)的工質(zhì)出口連接第一壓縮機⑷的入口 ； 第二壓縮機(9)的出口連接氣體冷卻器(7)的工質(zhì)入口，氣體冷卻器(7)的工質(zhì)出口通過第二蒸發(fā)器(8)連接氣液分離器(10)的氣體入口，氣液分離器(10)的氣體出口連接第二壓縮機(9)的入口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暖氣片供暖用跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)，其特征在于，第一冷凝器I的工質(zhì)出口設(shè)有第一膨脹閥(3);氣體冷卻器(7)的工質(zhì)出口設(shè)有第二膨脹閥(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暖氣片供暖用跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)，其特征在于，氣液分離器(10)中設(shè)有加熱盤管；加熱盤管的入口連接暖氣片的回水管路，加熱盤管的出口連接暖氣片供暖系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種暖氣片供暖用跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)，其特征在于，加熱盤管的入口設(shè)有電磁閥(11)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暖氣片供暖用跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)，其特征在于:所說暖氣片供暖用跨臨界CO2熱栗系統(tǒng)中的工質(zhì)為CO 2。
【專利摘要】本實用新型公開一種暖氣片供暖用跨臨界CO2熱泵系統(tǒng)，包括第一冷凝器、第一蒸發(fā)器、第一膨脹閥、第一壓縮機、氣體冷卻器、第二壓縮機、氣液分離器、第二膨脹閥和第二蒸發(fā)器；運用兩組獨立熱泵系統(tǒng)，采用跨臨界CO2熱泵系統(tǒng)將來自暖氣片回水加熱至暖氣片供暖需熱溫度；本實用新型通過調(diào)節(jié)跨臨界CO2熱泵中氣體冷卻器進口水溫，保證熱泵系統(tǒng)制熱能效比最大；本實用新型將部分回水引入氣液分離器中，提高CO2熱泵系統(tǒng)進氣溫度，增加熱泵在極低環(huán)境溫度下循環(huán)系統(tǒng)能效。
【IPC分類】F24D19/00, F25B30/02
【公開號】CN204830572
【申請?zhí)枴緾N201520444744
【發(fā)明人】曹鋒, 何永寧, 金磊, 楊東方, 宋昱龍
【申請人】西安交通大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月25日