[發(fā)明專利]一種高進(jìn)水溫度的復(fù)迭式二氧化碳熱泵系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710176681.0
• 申請(qǐng)日: 2017-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN107024017A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李淳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京國(guó)科天創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司;北京北方大自然新能源科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F25B7/00
• 分類號(hào): F25B7/00;F25B9/00;F25B39/00
• 代理公司: 北京國(guó)之大銘知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11565
• 代理人: 李卉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱泵機(jī)組，具體涉及一種可用于采暖的高進(jìn)水溫度的復(fù)迭式二氧化碳熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)

CO₂在常溫常壓下為無(wú)色無(wú)味的氣體，其三相溫度點(diǎn)Tep＝-56.6℃，其三相壓力點(diǎn)Ptp＝0.518mPa，其臨界溫度Tc＝31.1℃，其臨界壓力Pc＝7.38mPa。CO₂作為制冷劑使用，對(duì)環(huán)境非常友好，其臭氧破壞潛值ODP＝0，溫室氣體效應(yīng)值GWP＝1。CO₂相比于傳統(tǒng)的制冷劑，并具有以下5大優(yōu)勢(shì)：(1)具有良好的安全性與化學(xué)穩(wěn)定性；(2)單位容積制冷量較高，制冷設(shè)備尺寸較小；(3)具有優(yōu)良的流動(dòng)特性，其動(dòng)力粘度較低，設(shè)備的壓降較小；(4)具有優(yōu)良的傳熱特性，其導(dǎo)熱系數(shù)較大，換熱效果較好；(5)其壓縮比低于普通的制冷劑，壓縮機(jī)容積效率較高。

目前，CO₂作為制冷劑主要應(yīng)用在CO₂熱泵熱水器這類設(shè)備中。如附圖1所示該類設(shè)備的示意圖，包括CO₂壓縮機(jī)a、冷卻器b(水側(cè)換熱器)、節(jié)流部件c和蒸發(fā)器d(風(fēng)側(cè)換熱器)，熱水末端通過(guò)管道與冷卻器b連接。由于其可很容易獲得較高溫度的熱水，因而在各類熱水需求市場(chǎng)具有較大優(yōu)勢(shì)。但該類CO₂熱泵熱水器并不能作為采暖系統(tǒng)的熱源使用，因CO₂的臨界溫度較低(31.1℃)，而暖氣片采暖用水通常都在50℃以上，即使采取過(guò)冷技術(shù)手段，其回水溫度也在40度以上，作為CO₂熱泵的進(jìn)水無(wú)法滿足工作溫度要求。

由于CO₂的三相點(diǎn)較低，因而可取得較低的蒸發(fā)溫度，但要獲得低蒸發(fā)溫度，則必須工作在亞臨界狀態(tài)下才有較好的經(jīng)濟(jì)性。因此必須降低高壓壓力，亦即降低冷卻溫度。針對(duì)此種需要，有學(xué)者提出了用復(fù)迭式制冷來(lái)解決這一問題。如附2所示現(xiàn)有復(fù)迭式CO₂熱泵系統(tǒng)的示意圖，包括CO₂壓縮機(jī)a’、冷卻-過(guò)冷器b’、節(jié)流部件c’、低溫蒸發(fā)器d’、NH₃壓縮機(jī)e’、節(jié)流部件f’和高溫蒸發(fā)器g’。CO₂壓縮機(jī)a’、冷卻-過(guò)冷器b’、節(jié)流部件c’和低溫蒸發(fā)器d’依次首尾連接構(gòu)成CO₂循環(huán)回路，NH₃壓縮機(jī)、冷卻-過(guò)冷器b’、節(jié)流部件f’和高溫蒸發(fā)器g’依次首尾連接構(gòu)成NH₃循環(huán)回路。該類設(shè)備雖然對(duì)降低冷卻溫度具有一定的作用，但其只適合需要低溫的場(chǎng)合，并不適用于CO₂熱泵熱水器，同樣無(wú)法滿足采暖系統(tǒng)的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高進(jìn)水溫度的復(fù)迭式二氧化碳熱泵系統(tǒng)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、系統(tǒng)緊湊、設(shè)備體積小的優(yōu)點(diǎn)，采用本發(fā)明可將再冷余熱進(jìn)行回收利用，而無(wú)需增設(shè)冷源，使CO₂熱泵系統(tǒng)的進(jìn)水溫度提升到50℃以上仍可正常工作，可完全滿足采暖系統(tǒng)的使用需求。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種高進(jìn)水溫度的復(fù)迭式二氧化碳熱泵系統(tǒng)，包括CO₂壓縮機(jī)、R410A壓縮機(jī)、冷卻器、再冷器、風(fēng)側(cè)換熱器、第一節(jié)流部件和第二節(jié)流部件，所述CO₂壓縮機(jī)、冷卻器中的第一通道、再冷器中的第一通道、第一節(jié)流部件和風(fēng)側(cè)換熱器中的第一通道依次首尾連接構(gòu)成CO₂循環(huán)回路；所述R410A壓縮機(jī)、風(fēng)側(cè)換熱器中的第二通道、第二節(jié)流部件、再冷器中的第二通道依次首尾連接構(gòu)成R410A循環(huán)回路。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種高進(jìn)水溫度的復(fù)迭式二氧化碳熱泵系統(tǒng)，所述風(fēng)側(cè)換熱器包括并排布置的第一換熱板、第二換熱板和第三換熱板，其中，第一換熱板和第二換熱板分別處于第三換熱板的外側(cè)和內(nèi)側(cè)；所述風(fēng)側(cè)換熱器中的第一通道由第一換熱板和第二換熱板串接構(gòu)成，所述風(fēng)側(cè)換熱器中的第二通道為第三換熱板中的通道。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種高進(jìn)水溫度的復(fù)迭式二氧化碳熱泵系統(tǒng)，所述風(fēng)側(cè)換熱器包括并排布置的第一換熱板、第二換熱板和第三換熱板，其中，第三換熱板處于第一換熱板的外側(cè)，第二換熱板處于第一換熱板的內(nèi)側(cè)；所述風(fēng)側(cè)換熱器中的第一通道由第一換熱板和第二換熱板串接構(gòu)成，所述風(fēng)側(cè)換熱器中的第二通道為第三換熱板中的通道。