[實用新型]跨臨界CO2/R22熱泵空調及熱水三聯供系統

無效

• 申請號: 200820150511.1
• 申請日: 2008-07-03
• 公開（公告）號: CN201237404Y
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 呂靜;王偉峰;周傳煜
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F24D17/02
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本實用新型屬于空調熱泵技術領域，是一種涉及常規制冷劑(R22)制冷循環和跨臨界CO₂熱泵循環的聯合運行方法。

背景技術

由于全球氣溫變暖、氣候異常等環境問題日益嚴重，環保和節能成為目前整個國際社會的一個重大而緊迫的課題。

目前大量使用的氟利昂戶式熱泵空調系統，夏季室外冷凝器的放熱量大，且室外氣溫越高制冷效率越低，能耗越高；在北方的過渡季節或南方的冬季，室外氣溫較低的時候，熱泵供熱效率很低，需要增加輔助的電加熱裝置來滿足需求，能耗也大大增加；另外隨著人們生活水平的提高，家庭生活熱水的需求量也越來越大，其所需的能耗約占家庭總能耗的30％左右，一般采用電加熱或燃氣加熱制得熱水，空調系統和熱水供應系統單獨設立，設備利用率低，成本高。若能將熱泵空調及供熱水系統合二為一，既可以提高設備的的利用率，又可以實現環保、節能的效果。

R22空調系統常用于夏季制冷，其制冷效率高，能耗低，投資小，安裝方便，對周圍環境的影響小等優點，使其成為當前家用空調市場中應用最為廣泛的裝置之一，在我國的長江中下游、華南及西南等傳統的非采暖地區得到了廣泛的應用。但是該系統的熱泵循環在冬季制熱時從大氣環境中吸取熱量，在室外氣溫低、濕度大的天氣條件下室外換熱器表面會結霜，導致熱泵性能下降，制熱量不足、制熱效率低和排氣溫度高等問題，嚴重時還會導致熱泵不能正常工作。為解決該系統的熱泵循環在寒冷地區的應用問題，除了采用輔助熱源的方法，國內外很多學者進行了研究，從不同方面、不同程度地提高了空氣源熱泵在寒冷地區的適應性，但并沒有完全解決存在的問題。

二氧化碳作為一種自然物質，是較為理想的制冷劑，其優點在于無毒、不燃、ODP值為零、溫室效應較小、價格低廉、勿需回收、對環境沒有副作用等。從1866年開始，至20世紀30年代，二氧化碳亞臨界循環曾被廣泛使用，但由于其效率較低，系統工作壓力高，設備機械強度要求高等原因，被后來的氟利昂系統所取代。

跨臨界二氧化碳循環的放熱過程溫度較高，且存在一個相當大的溫度滑移(約80～100℃)，用于熱泵循環具有獨特的優勢。研究表明，同樣工況下，(1)將水從10℃加熱到60℃，CO₂熱泵熱水器要比電熱水器和燃氣熱水器節能75％；(2)CO₂熱泵熱水器可以生產出溫度達90℃的熱水，而傳統熱泵系統的熱水溫度一般低于55℃；(3)采用二氧化碳熱泵為商用和住宅建筑供應熱水，可使其總用能量減少20％；(4)CO₂熱泵系統在低溫環境下能夠維持較高的供熱量，大大節約輔助加熱設備所耗費的能量。

實用新型內容

本實用新型的目的就是將熱泵空調和熱水器結合組成一個系統，形成一個跨臨界CO₂/R22熱泵空調及熱水三聯供系統，發揮R22系統在制冷方面的高效性以及跨臨界CO₂系統在制熱方面的獨特優勢。

所謂跨臨界CO₂循環是指CO₂在亞臨界和超臨界條件之間運行，在低于臨界壓力的蒸發器內吸熱，而在超臨界壓力的氣體冷卻器內放熱的循環。

為實現上述目的，本實用新型采取的具體技術方案如下：

一種跨臨界CO₂/R22熱泵空調及熱水三聯供系統，該系統聯合跨臨界CO₂熱泵循環系統、R22空調循環系統和熱水循環系統三種運行模式，

其中跨臨界二氧化碳熱泵循環系統組成是：并聯的A熱水換熱器(11)和室內空氣換熱器(7)、A節流閥(12)、室外空氣換熱器(5)、儲液器(13)及二氧化碳壓縮機(8)通過管道串聯，構成跨臨界二氧化碳熱泵循環管路；

R22空調制冷循環系統的組成是：并聯的B熱水換熱器(4)和室外空氣換熱器(5)、R22壓縮機(1)、室內空氣換熱器(7)及B節流閥(6)通過管道串聯，構成R22空調制冷循環管路；

熱水循環系統的組成是：A三通閥(17)和B三通閥(18)分別與跨臨界二氧化碳熱泵系統的A熱水換熱器(11)和R22空調制冷系統的B熱水換熱器(4)相連，通過這兩個三通閥在兩個系統之間進行切換，再經過水泵(15)接蓄熱水箱(14)。