[發明專利]一種多換熱器串聯式跨臨界CO2

在審

• 申請號: 202010092733.8
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111271752A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 張春路;何宇佳;成家豪;常萌萌
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F24D3/18
• 分類號: F24D3/18;F25B30/06;F25B41/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及一種多換熱器串聯式跨臨界CO₂熱泵供暖系統，包括第一壓縮機、第一氣冷器、第二氣冷器、冷卻蒸發器、第一節流裝置、低溫蒸發器、第二壓縮機、冷凝器及第二節流裝置，第一壓縮機、第一氣冷器的制冷劑通道、第二氣冷器的制冷劑通道、冷卻蒸發器的其中一個制冷劑通道、第一節流裝置、低溫蒸發器的制冷劑通道通過管道依次連接組成CO₂跨臨界循環回路，第二壓縮機、冷凝器的制冷劑通道、第二節流裝置、冷卻蒸發器的另一個制冷劑通道通過管道依次連接組成輔助循環回路，第二氣冷器的載冷劑通道、冷凝器的載冷劑通道、第一氣冷器的載冷劑通道通過管道連接作為供水流路。本發明系統可以改善換熱均勻性，提升CO₂熱泵供暖系統整體能效。

技術領域

本發明涉及一種CO₂熱泵供暖系統，尤其是涉及一種多換熱器串聯式跨臨界CO₂熱泵供暖系統。

背景技術

為改善燃煤供暖引發的環境污染問題，國家提出了“煤改電”清潔取暖政策，并在北方全面推行。在常見的替代方案中，空氣源熱泵以室外空氣作為熱源，制熱效率高，相比純電加熱更加節能高效。然而，以氟利昂為工質的傳統空氣源熱泵在寒冷環境下制熱效果差，同時還存在泄露造成環境污染的隱患。

近年來，有人提出了將CO₂跨臨界循環應用于冬季供暖。CO₂作為純天然工質，清潔安全，不會對臭氧層造成破壞。同時，CO₂工作壓力高，傳熱性能好，在低溫工況下也能保證較好的制熱效果。此外，CO₂跨臨界循環的放熱區位于超臨界區，放熱溫度高，適用于制取更高溫的熱水。正是由于超臨界區放熱溫度滑移特性，CO₂跨臨界循環的效率與氣冷器出口溫度緊密相關，氣冷器出口溫度越高，循環節流損失越大，效率越低。然而，為保證房間內適宜的溫度，供暖系統的回水溫度將達到40℃，這將抬高CO₂跨臨界熱泵氣冷器出口溫度，從而使機組效率產生衰減。

為解決這一問題，現有技術的基本思路是在CO₂循環中增加輔助過冷設備，以提高供暖系統效率。中國專利CN105042672A提出了一種適于接暖氣片的空氣源CO₂熱泵系統，其中CO₂氣冷器出口復疊熱回收系統，以回收氣冷器出口高溫CO₂流體的熱量。供暖回水依次經過熱回收系統的冷凝器和CO₂系統的氣冷器，被加熱至供水溫度送入供暖系統。該技術通過增加熱回收系統，能在一定程度上提高系統能效。然而回水先通過輔助循環加熱，再進入CO₂氣冷器，將進一步抬高CO₂氣冷器出口溫度，使得CO₂制熱效率下降。同時，兩段加熱的換熱均勻性也有待提升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多換熱器串聯式跨臨界CO₂熱泵供暖系統，用以降低CO₂氣冷器出口溫度，改善換熱均勻性，提升CO₂熱泵供暖系統整體能效。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明提供一種多換熱器串聯式跨臨界CO₂熱泵供暖系統，包括第一壓縮機、第一氣冷器、第二氣冷器、冷卻蒸發器、第一節流裝置、低溫蒸發器、第二壓縮機、冷凝器及第二節流裝置，

所述第一氣冷器、第二氣冷器和冷凝器均為制冷劑-載冷劑換熱器，具備制冷劑通道和載冷劑通道，

所述冷卻蒸發器為制冷劑-制冷劑換熱器，具備雙制冷劑通道，

所述低溫蒸發器為制冷劑-空氣換熱器，具備制冷劑通道和空氣通道，