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CN111288537B - 一种跨临界co2复合热泵系统 - Google Patents

一种跨临界co2复合热泵系统 Download PDF

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CN111288537B CN201911306926.2A CN201911306926A CN111288537B CN 111288537 B CN111288537 B CN 111288537B CN 201911306926 A CN201911306926 A CN 201911306926A CN 111288537 B CN111288537 B CN 111288537B
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Abstract

本发明涉及一种跨临界CO2复合热泵系统，包括第一水箱、CO2热泵系统、第二水箱、辅助热泵系统和热交换器，所述CO2热泵系统所产生的水通过水管注入第一水箱内，所述第一水箱中的水在进入CO2热泵系统加热之前先通过热交换器与辅助热泵系统中的水进行热交换，所述辅助热泵系统所产生的水通过水管注入第二水箱内。本专利CO2系统中通过降低气体冷却器的进水温度，来保证效率的最大化，辅助热泵系统中第二蒸发器把CO2热泵系统中气体冷却器的进水作为冷源，对自身系统的产物充分利用，冷凝器的进水和换热器进行换热，提高了进冷凝器的水温，提高工作效率，解决CO2系统进水温度高时能效低的问题，有助于进一步提高效率，有效的节约能源。

Description

一种跨临界CO2复合热泵系统
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种跨临界CO2复合热泵系统。
背景技术
目前空气源热泵作为清洁能源替代了部分传统的锅炉采暖，市面上的空气源热泵普遍采用氟利昂作为制冷剂，在环境温度低于0℃时，机组效率大幅衰减，最高出水温度一般在 40-55℃之间。当前，依然没有理想的技术实现在低环境温度下，空气源热泵领域的效率衰减问题。在这种情况下，CO2(二氧化碳)制冷剂是一种理想的选择。CO2作为天然工质，无毒、无污染，是最环保的制冷剂，且与氟制冷剂相比，更安全更容易获得。虽然CO2热泵系统已经逐渐的被大家所接受，但是普通的CO2热泵机组的作用比较单一，主要用于采暖。
发明内容
本发明的目的在于提供一种跨临界CO2复合热泵系统，以解决上述背景技术中遇到的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种跨临界CO2复合热泵系统，包括第一水箱、CO2热泵系统、第二水箱、辅助热泵系统和热交换器，CO2热泵系统包括第一压缩机、油分离器、气体冷却器、第一电子膨胀阀、第一蒸发器、回热器，所述第一压缩机的输出管通过油分离器与气体冷却器的顶部进气管连接，所述气体冷却器的底部输出管与回热器的顶部进气管连接，所述气体冷却器的底部进水管通过热交换器与第一水箱相连，所述气体冷却器的顶部出水管中的水注入第一水箱内，所述回热器的底部进气管通过第一电子膨胀阀与第一蒸发器连接，所述第一蒸发器的出口管路连接回热器的底部进口管路，所述回热器的顶部回气管连接第一压缩机的进气管，所述辅助热泵系统所产生的水通过水管注入第二水箱内。
上述方案中，所述辅助热泵系统包括第二蒸发器、第二压缩机、冷凝器、第二电子膨胀阀，所述第二压缩机的输出管与冷凝器的顶部进气管连接，所述冷凝器的底部出液管通过第二电子膨胀阀与第二蒸发器的底部进口管路连接，所述第二蒸发器的顶部回气管与第二压缩机的进气管连接，所述冷凝器的底部进水管通过热交换器与第二水箱相连，所述冷凝器的顶部出水管中的水注入第二水箱内。
上述方案中，所述第二蒸发器的冷源为所述CO2热泵系统中的进水。
上述方案中，所述第一水箱输送的水温为60-70度，所述第二水箱输送的水温为40-50 度。
上述方案中，所述第一水箱的内部和第二水箱的内部均设有将冷热水相隔离的隔板。
上述方案中，所述第一水箱与CO2热泵系统之间的管路上设有第一水泵，所述第二水箱与辅助热泵系统之间的管路上设有第二水泵。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本专利CO2系统中通过降低气体冷却器的进水温度，来保证效率的最大化，辅助热泵系统中第二蒸发器把CO2热泵系统中气体冷却器的进水作为冷源，对自身系统的产物充分利用。冷凝器的进水和换热器进行换热，提高了进冷凝器的水温，提高工作效率。本专利中设置两个水箱，满足不同的使用要求，保证在水箱温度达到时，系统可以停机，节约能源。本专利用来解决CO2系统进水温度高时能效低的问题，有助于进一步提高效率，有效的节约能源。本专利在采暖的基础上增加了生活用水的功能，使得热泵系统具有多种用途，节约设备的投资费用，提高了设备的使用率。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图中标号：1-第一水箱、10-第一水泵、11-第一压缩机、12-油分离器、13-气体冷却器、14-第一电子膨胀阀、15-第一蒸发器、16-回热器；2-第二水箱、20-第一水泵、21-第二蒸发器、22-第二压缩机、23-冷凝器、24-第二电子膨胀阀、3-热交换器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，一种跨临界CO2复合热泵系统，包括第一水箱1、CO2热泵系统、第二水箱2、辅助热泵系统和热交换器3，CO2热泵系统包括第一压缩机11、油分离器12、气体冷却器13、第一电子膨胀阀14、第一蒸发器15、回热器16，第一压缩机11的输出管通过油分离器12与气体冷却器13的顶部进气管连接，气体冷却器13的底部输出管与回热器16的顶部进气管连接，气体冷却器13的底部进水管通过热交换器3与第一水箱1相连，气体冷却器13的顶部出水管中的水注入第一水箱1内，回热器16的回气管通过第一电子膨胀阀14与第一蒸发器15连接，第一蒸发器15的出口管路连接回热器16的底部进气管，回热器16的顶部出口管路连接第一压缩机11的进气管。
辅助热泵系统包括第二蒸发器21、第二压缩机22、冷凝器23、第二电子膨胀阀24，第二压缩机22的输出管与冷凝器23的顶部进气管连接，冷凝器23的底部出液管通过第二电子膨胀阀24与第二蒸发器21的底部进液管连接，第二蒸发器21的回气管与第二压缩机22的吸气口连接，冷凝器23的底部进水管通过热交换器3与第二水箱2相连，冷凝器23顶部出水管中的水注入第二水箱2内。辅助热泵系统还可采用现有的氟利昂热泵系统，完成本跨临界CO2复合热泵系统中的辅助热泵功能。
在该跨临界CO2复合热泵系统中，辅助热泵系统中第二蒸发器21的冷源为CO2热泵系统中气体冷却器13的进水，对本系统的现有产物进行合理利用，来节约外界能耗。第一水箱1 中的水在进入CO2热泵系统加热之前先通过热交换器3与辅助热泵系统中的水进行热交换，再次利用本系统的现有产物进行合理利用，来节约外界能耗。
第一水箱1输送的水温为60-70度，第二水箱2输送的水温为40-50度。第一水箱1为用户提供60-70度的采暖用水，采暖回水可再进入第一水箱1内进行补水，第二水箱2为用户提供40-50度的生活用水，其补水由外界水源提供，通过设置两种不同的温热水分别满足不同用户的需求。
第一水箱1的内部和第二水箱2的内部均设有将冷热水相隔离的隔板，当隔板的冷水侧冷水升高时将进入热水侧。第一水箱1与CO2热泵系统之间的管路上设有第一水泵10，控制第一水箱中的水源进入CO2热泵系统，第二水箱2与辅助热泵系统之间的管路上设有第二水泵 20，控制第二水箱中的水源进入辅助热泵系统。
本专利CO2系统中通过降低气体冷却器13的进水温度，来保证效率的最大化，辅助热泵系统中第二蒸发器21把CO2热泵系统中气体冷却器13的进水作为冷源，对自身系统的产物充分利用。冷凝器23的进水和换热器3进行换热，提高了进冷凝器23的水温，提高工作效率。
本专利中设置两个水箱，满足不同的使用要求，保证在水箱温度达到时，系统可以停机，节约能源。本专利用来解决CO2系统进水温度高时能效低的问题，有助于进一步提高效率，有效的节约能源。本专利在采暖的基础上增加了生活用水的功能，使得热泵系统具有多种用途，节约设备的投资费用，提高了设备的使用率。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种跨临界CO2复合热泵系统，其特征在于：包括第一水箱（1）、CO2热泵系统、第二水箱（2）、辅助热泵系统和热交换器（3），所述CO2热泵系统包括第一压缩机（11）、油分离器（12）、气体冷却器（13）、第一电子膨胀阀（14）、第一蒸发器（15）、回热器（16），所述第一压缩机（11）的输出管通过油分离器（12）与气体冷却器（13）的顶部进气管连接，所述气体冷却器（13）的底部输出管与回热器（16）的顶部进气管连接，所述气体冷却器（13）的底部进水管通过热交换器（3）与第一水箱（1）相连，所述气体冷却器（13）的顶部出水管中的水注入第一水箱（1）内，所述回热器（16）的底部进气管通过第一电子膨胀阀（14）与第一蒸发器（15）连接，所述第一蒸发器（15）的出口管路连接回热器（16）的底部进口管路，所述回热器（16）的顶部回气管连接第一压缩机（11）的进气管，所述辅助热泵系统所产生的水通过水管注入第二水箱（2）内；
其中，所述辅助热泵系统包括第二蒸发器（21）、第二压缩机（22）、冷凝器（23）、第二电子膨胀阀（24），所述第二压缩机（22）的输出管与冷凝器（23）的顶部进气管连接，所述冷凝器（23）的底部出液管通过第二电子膨胀阀（24）与第二蒸发器（21）的底部进口管路连接，所述第二蒸发器（21）的顶部回气管与第二压缩机（22）的进气管连接，所述冷凝器（23）的底部进水管通过热交换器（3）与第二水箱（2）相连，所述冷凝器（23）的顶部出水管中的水注入第二水箱（2）内；
所述第一水箱（1）输送的水温为60-70度，所述第二水箱（2）输送的水温为40-50度；所述第一水箱（1）的内部和第二水箱（2）的内部均设有将冷热水相隔离的隔板。
2.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2复合热泵系统，其特征在于：所述第一水箱（1）与CO2热泵系统之间的管路上设有第一水泵（10），所述第二水箱（2）与辅助热泵系统之间的管路上设有第二水泵（20）。
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