[實用新型]實現高回水溫度以及不同制熱工況要求的跨臨界CO2熱泵系統

有效

• 申請號: 201520813630.0
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN205037565U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 劉和成
• 申請（專利權）人: 浙江佳力科技股份有限公司
• 主分類號: F24H4/02
• 分類號: F24H4/02;F24H9/20
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 胡龍祥

技術領域

本實用新型涉及熱泵制熱循環技術，尤其涉及實現一種高效的用于高回水溫度循環式制熱的跨臨界CO₂系統。

背景技術

作為一種無臭氧層破壞和低溫室效應的自然工質，CO₂是供熱空調領域替代氟利昂的潛在制冷劑之一，開發用于制冷、空調、供熱等工商業應用場合的CO₂熱泵技術，已成為當前國內高校和企業的一個研究熱門。尤其是跨臨界CO₂循環熱泵系統能制取比以普通氟利昂為制冷劑的熱泵系統溫度更高的熱水（大部分氟利昂系統制熱的最高出水溫度為60℃），而對于在此溫度范圍具有熱需求（熱水或熱風）的場合，如屠宰、電鍍、干燥等都是高耗能且急需進行傳統鍋爐替代的行業，因而，研制高溫CO₂熱泵技術對實現這些行業的節能減排目標具有重要的實現意義。

超臨界CO₂在氣體冷卻器放熱過程中的溫度滑移特性，可以使得水從較低溫度加熱到高達90℃的溫度，但對于回水溫度高于70℃的循環式加熱方式，跨臨界CO₂系統的效率是非常低，甚至使用單級壓縮循環根本無法實現，這樣就極大地限制了跨臨界CO₂系統的應用，比如水箱保溫熱水的再加熱，電鍍行業中某些工藝過程等都要求高溫循環式加熱。目前，市場上幾乎沒有一款CO₂熱泵產品能滿足高溫循環式加熱需求。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現有CO₂熱泵產品不能滿足高溫循環式加熱需求的缺陷，提供一種實現高回水溫度以及不同制熱工況要求的跨臨界CO₂熱泵系統。

為達到上述目的，本實用新型的實現高回水溫度以及不同制熱工況要求的跨臨界CO₂熱泵系統，其特征是：

該系統是由以中高溫制冷劑為冷媒的亞臨界循環回路和以CO₂為冷媒的跨臨界循環回路復合成的熱泵系統；

所述的跨臨界循環回路包括順次連接的一個壓縮機A、一個氣體冷卻器、一個蒸發冷卻器、一個節流閥A和一個蒸發器，所述氣體冷卻器用于連接到70～90℃循環熱水需求用戶，所述蒸發器與一熱源A連接，所述蒸發冷卻器為該跨臨界循環回路的輔助氣體冷卻器；

所述的亞臨界循環回路包括順次連接的一個壓縮機B、一個冷凝器、一個節流閥B、一個輔助蒸發器和所述的蒸發冷卻器，所述冷凝器用于連接到50～60℃熱水需求用戶，所述輔助蒸發器與一熱源B連接，所述蒸發冷卻器為該亞臨界循環回路的主蒸發器。

作為本實用新型熱泵系統的優選技術手段：所述冷凝器水側出水端與所述氣體冷卻器水側進水口端設有第一截止閥，所述冷凝器水側出水端與50～60℃熱水需求用戶之間設有第二截止閥。

作為本實用新型熱泵系統的優選技術手段：所述的中高溫制冷劑為能產生50～60℃制熱水溫的制冷劑。

作為本實用新型熱泵系統的優選技術手段：所述的中高溫制冷劑為R134a、R404A、R407C、R410A和R507C中的任何一種。

本實用新型顯著提高了滿足高回水溫度的循環式制熱工況要求的跨臨界CO₂系統的效率，解決了單級CO₂循環系統無法實現70℃以上回水溫度循環式制熱的技術難題。

附圖說明

圖1為本實用新型實現高回水溫度以及不同制熱工況要求的跨臨界CO₂熱泵系統的系統原理圖；

圖中標號說明：

1-壓縮機A，2-氣體冷卻器，3-蒸發冷卻器，4-節流閥A，5-蒸發器；

6-壓縮機B，7-冷凝器，8-節流閥B，9-輔助蒸發器；

10～70-90℃循環熱水需求用戶，11-熱源A，12-熱源B，13-50～60℃熱水需求用戶。

具體實施方式

以下結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。

本實用新型的實現高回水溫度以及不同制熱工況要求的跨臨界CO₂熱泵系統，如圖1所示，該系統是由以中高溫制冷劑為冷媒的亞臨界循環回路和以CO₂為冷媒的跨臨界循環回路復合成的熱泵系統；