[發(fā)明專利]CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711361206.7
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107894113B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 孫民;張偉華;王灃浩;王志華;許怡博;陳思遠;蔣宇鑫
• 申請（專利權）人: 張偉華;孫民;陳思遠
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B41/20;F25B41/30;F24D15/04
• 代理公司: 北京恒和頓知識產(chǎn)權代理有限公司 11014
• 代理人: 邱玲;鄧江紅

本發(fā)明涉及一種COsubgt;2/subgt;熱泵用相變載冷劑自驅供暖系統(tǒng)，包括壓縮機、氣體冷卻器、蒸發(fā)器和用戶端；所述壓縮機的制冷劑出口與氣體冷卻器的制冷劑進口連通，氣體冷卻器的制冷劑出口與蒸發(fā)器的制冷劑進口連通，蒸發(fā)器的制冷劑出口與壓縮機的制冷劑進口連通；氣體冷卻器的相變載冷劑進口與用戶端的出口連通，氣體冷卻器的相變載冷劑出口與用戶端的進口連通。供暖系統(tǒng)用戶側采用無外動力驅動循環(huán)的形式，不設置水泵，利用相變載冷劑吸熱放熱發(fā)生的相態(tài)變化所產(chǎn)生的推動力，推動其在用戶端與氣體冷卻器之間循環(huán)；這種供暖方式去掉了水泵的功耗部分，大大減少了供熱系統(tǒng)的總功耗，提高了能源利用率。

技術領域

本發(fā)明涉及供暖領域，具體涉及一種CO₂熱泵用相變載冷劑自驅供暖系統(tǒng)。

背景技術

進入2016年，北京、河北、山西等北方省市全面加速了“煤改電”進程，清潔采暖改造步入了深層次階段，不僅為空氣能采暖產(chǎn)業(yè)全面崛起帶來新機遇，也為國內熱泵企業(yè)進軍北方采暖市場迎來發(fā)展新契機。但是，空氣源熱泵受外界環(huán)境溫度波動的影響較大，尤其是低溫環(huán)境。中國輻射制冷供暖委員會專家委員會鄧有源曾直言：“技術壁壘是阻礙空氣能北方市場發(fā)展的一大難題，首當其沖的就是產(chǎn)品的耐寒性，與傳統(tǒng)的家用或商用熱水不同，采暖對于技術指標的要求更為嚴格，需要滿足超低溫環(huán)境工況下的強效制熱、超低溫環(huán)境工況下的高效化除凍霜以及超低溫環(huán)境下的管路暢通等條件?！?/p>

CO₂本身優(yōu)越的物理特性使其很適合作為制冷工質，其跨臨界循環(huán)中溫度滑移很大，能將冷水加熱到很高的溫度，但隨著進水溫度的升高，氣體冷卻器換熱效果急劇衰減，換熱器出口制冷劑溫度升高，節(jié)流損失增大，熱泵性能也急劇下降。同時，用戶側水泵的功耗也一直在熱泵系統(tǒng)能耗中占有不少比重，供熱輸配循環(huán)水泵能耗約占供熱系統(tǒng)總耗電量的40％，大大降低了供熱熱源效率。

近些年出現(xiàn)的直膨式跨臨界CO₂熱泵采暖系統(tǒng)，直接采用制冷劑為傳熱介質，利用從壓縮機排放的高溫制冷劑與室內空氣通過換熱器交換熱量或直接向室內輻射供熱，傳遞熱量為水的10倍，系統(tǒng)無需二次熱源，減少了一個能量傳遞環(huán)節(jié)和傳熱熱阻，也不需要循環(huán)泵等輸送系統(tǒng)，大大減少了輸送能耗和能量損失。然而，直膨式熱泵由于一次側和二次側使用一種工質，如需單獨調控二次側工質流量較為困難，不便于控制，且由于系統(tǒng)管道壓力大，制冷劑分子極易從不良接縫處泄露。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種可以獨立調控一次側與二次側的流量，避免制冷劑分子泄露的CO₂熱泵用相變載冷劑自驅供暖系統(tǒng)。

本發(fā)明的具體技術方案如下：

一種CO₂熱泵用相變載冷劑自驅供暖系統(tǒng)，包括壓縮機、氣體冷卻器、蒸發(fā)器和用戶端；所述氣體冷卻器包括換熱管，所述換熱管為同心設置的內管和外管，內管的兩端分別為制冷劑出口和制冷劑進口，內管和外管形成的環(huán)形空腔的兩端分別為相變載冷劑進口、相變載冷劑出口，所述制冷劑進口與相變載冷劑出口位于換熱管的同一端；所述壓縮機的制冷劑出口與氣體冷卻器的制冷劑進口連通，氣體冷卻器的制冷劑出口與蒸發(fā)器的制冷劑進口連通，蒸發(fā)器的制冷劑出口與壓縮機的制冷劑進口連通；氣體冷卻器的相變載冷劑進口與用戶端的出口連通，氣體冷卻器的相變載冷劑出口與用戶端的進口連通。

作為本發(fā)明的進一步改進所述換熱管包括細徑段、粗徑段，所述細徑段的內管直徑等于粗徑段的內管直徑，細徑段的外管直徑小于粗徑段的外管直徑，所述細徑段設在相變載冷劑出口處、粗徑段設在相變載冷劑進口處，細徑段與粗徑段之間具有外管直徑由細徑段至粗徑段逐漸增大的漸變段。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述粗徑段的外管直徑與細徑段的外管直徑比為1.2～1.5。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述粗徑段的長度占換熱管總長的1/4～1/3，漸變段的長度為4～6cm。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述氣體冷卻器和蒸發(fā)器之間設有電子膨脹閥。