[發明專利]一種高進水溫度的復迭式二氧化碳熱泵系統

在審

• 申請號: 201710176681.0
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107024017A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 李淳
• 申請（專利權）人: 北京國科天創建筑設計院有限責任公司;北京北方大自然新能源科技有限責任公司
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B9/00;F25B39/00
• 代理公司: 北京國之大銘知識產權代理事務所(普通合伙)11565
• 代理人: 李卉

技術領域

本發明涉及一種熱泵機組，具體涉及一種可用于采暖的高進水溫度的復迭式二氧化碳熱泵系統。

背景技術

CO₂在常溫常壓下為無色無味的氣體，其三相溫度點Tep＝-56.6℃，其三相壓力點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，對環境非常友好，其臭氧破壞潛值ODP＝0，溫室氣體效應值GWP＝1。CO₂相比于傳統的制冷劑，并具有以下5大優勢：(1)具有良好的安全性與化學穩定性；(2)單位容積制冷量較高，制冷設備尺寸較小；(3)具有優良的流動特性，其動力粘度較低，設備的壓降較小；(4)具有優良的傳熱特性，其導熱系數較大，換熱效果較好；(5)其壓縮比低于普通的制冷劑，壓縮機容積效率較高。

目前，CO₂作為制冷劑主要應用在CO₂熱泵熱水器這類設備中。如附圖1所示該類設備的示意圖，包括CO₂壓縮機a、冷卻器b(水側換熱器)、節流部件c和蒸發器d(風側換熱器)，熱水末端通過管道與冷卻器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具有較大優勢。但該類CO₂熱泵熱水器并不能作為采暖系統的熱源使用，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，即使采取過冷技術手段，其回水溫度也在40度以上，作為CO₂熱泵的進水無法滿足工作溫度要求。

由于CO₂的三相點較低，因而可取得較低的蒸發溫度，但要獲得低蒸發溫度，則必須工作在亞臨界狀態下才有較好的經濟性。因此必須降低高壓壓力，亦即降低冷卻溫度。針對此種需要，有學者提出了用復迭式制冷來解決這一問題。如附2所示現有復迭式CO₂熱泵系統的示意圖，包括CO₂壓縮機a’、冷卻-過冷器b’、節流部件c’、低溫蒸發器d’、NH₃壓縮機e’、節流部件f’和高溫蒸發器g’。CO₂壓縮機a’、冷卻-過冷器b’、節流部件c’和低溫蒸發器d’依次首尾連接構成CO₂循環回路，NH₃壓縮機、冷卻-過冷器b’、節流部件f’和高溫蒸發器g’依次首尾連接構成NH₃循環回路。該類設備雖然對降低冷卻溫度具有一定的作用，但其只適合需要低溫的場合，并不適用于CO₂熱泵熱水器，同樣無法滿足采暖系統的使用要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種高進水溫度的復迭式二氧化碳熱泵系統，其具有結構簡單、實現容易、系統緊湊、設備體積小的優點，采用本發明可將再冷余熱進行回收利用，而無需增設冷源，使CO₂熱泵系統的進水溫度提升到50℃以上仍可正常工作，可完全滿足采暖系統的使用需求。

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種高進水溫度的復迭式二氧化碳熱泵系統，包括CO₂壓縮機、R410A壓縮機、冷卻器、再冷器、風側換熱器、第一節流部件和第二節流部件，所述CO₂壓縮機、冷卻器中的第一通道、再冷器中的第一通道、第一節流部件和風側換熱器中的第一通道依次首尾連接構成CO₂循環回路；所述R410A壓縮機、風側換熱器中的第二通道、第二節流部件、再冷器中的第二通道依次首尾連接構成R410A循環回路。

進一步的，本發明一種高進水溫度的復迭式二氧化碳熱泵系統，所述風側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和內側；所述風側換熱器中的第一通道由第一換熱板和第二換熱板串接構成，所述風側換熱器中的第二通道為第三換熱板中的通道。

進一步的，本發明一種高進水溫度的復迭式二氧化碳熱泵系統，所述風側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，第二換熱板處于第一換熱板的內側；所述風側換熱器中的第一通道由第一換熱板和第二換熱板串接構成，所述風側換熱器中的第二通道為第三換熱板中的通道。