CN106394184B - 一种co2热泵空调系统及其控制方法 - Google Patents

一种co2热泵空调系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种CO2热泵空调系统及其控制方法，由压缩机产生的高温高压气态的冷媒经由所述冷凝器和第一截止阀后输送至车外换热器，由所述车外换热器将所接收的高温高压气态的冷媒冷却后输送至回热器，由所述回热器将冷媒进一步冷却后输送至第一电子膨胀阀进行节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送至蒸发器，由所述蒸发器利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后输送至液气分离器进行液气分离后输送回压缩机，即为完成了空调系统的制冷工况的冷媒循环，由所述车外换热器和回热器对冷媒进行多重冷却，并由所述第一电子膨胀阀对冷媒进行节流降压处理，可以提高冷媒的冷却度，进而提高CO2热泵空调系统的制冷效果和能效比。

Description

一种CO2热泵空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种CO2热泵空调系统及其控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，不管是在居住处还是在行驶的汽车内都安装有空调，特别是对于汽车来说，无论是在夏天还是在冬天都承受着严重的天气情况。例如，夏天汽车在室外奔驰，会产生大量的热，然而车内的热量也会随着增加，目前车内的空调系统中，冷媒冷却度较低，制冷效果很差且能效比较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CO2热泵空调系统及其控制方法，其能够提高空调系统的利用率与制冷效果。
本发明的方案是这样实现的：
本发明提供的一种CO2热泵空调系统，其包括：压缩机、冷凝器、第一截止阀、车外换热器、回热器、液气分离器、第一电子膨胀阀和蒸发器，所述压缩机的输出口与所述冷凝器的输入口连通，所述冷凝器的输出口与所述第一截止阀的输入口连通，所述第一截止阀的输出口与所述车外换热器的输入口连通，所述车外换热器的输出口与所述回热器连通，所述回热器液气分离器的输出端与所述第一电子膨胀阀的输入端连通，所述第一电子膨胀阀与所述蒸发器的输入端连通，所述蒸发器的输出端与所述液气分离器的输入端连通，所述液气分离器的输出端与所述压缩机的输入端连通。所述压缩机用于将所生成的高温高压气态的冷媒经由所述冷凝器和所述第一截止阀输送到车外换热器；所述车外换热器用于将所接收的高温高压气态的冷媒冷却后输送至所述回热器。所述回热器用于将所接收的冷媒冷却后输送至所述第一电子膨胀阀。所述第一电子膨胀阀用于将所接收的冷媒通过节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送到所述蒸发器。所述蒸发器用于利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后，将所述冷媒发送至所述液气分离器。所述液气分离器用于将所述冷媒进行液气分离后输送至所述压缩机。
优选地，还包括第二换热器、第二电子膨胀阀和第二截止阀，所述压缩机与所述第二换热器连通，所述第二换热器与所述第二电子膨胀阀的输入端连通，所述第二电子膨胀阀的输出端与所述车外换热器的输入端连通，所述第二截止阀的输入端与所述回热器的输出端连接，所述第二截止阀的输出端与所述液气分离器的输入端连通。所述第二换热器用于用于将接收的所述冷凝器输送的高温高压气态的冷媒冷却后输送到第二电子膨胀阀。所述第二电子膨胀阀用于将所接收的冷媒进行节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送到车外换热器。
优选地，还包括暖风加热器和水泵，所述水泵的输入端与所述冷凝器的第二输出端连通，所述水泵的输出端与所述暖风加热器的输入端连通，所述暖风加热器的输出端与所述冷凝器的第二输入端连通。所述水泵用于将所述冷凝器中的高温的水输送到所述暖风加热器。所述暖风加热器用于将所接收的高温的水进行热交换处理，将处理后的低温的水输送到冷凝器，完成制热循环。
优选地，所述冷凝器为水冷冷凝器或空冷冷凝器。
优选地，所述第二换热器为CO2板式换热器。
优选地，所述回热器和所述液气分离器集成为带回热器液气分离器。
优选地，所述蒸发器为CO2蒸发器。
优选地，还包括控制器和用于采集所述车外换热器的工作温度的温度传感器，所述温度传感器设置于所述车外换热器表面，所述温度传感器与所述控制器耦合。所述温度传感器用于采集所述车外换热器的工作温度。所述控制器用于根据所述温度传感器发送的温度数据和预设规则调控所述车外换热器的工作温度。
优选地，所述车外换热器为扁管竖直放置风结构的换热器装置。
本发明提供的一种CO2热泵空调系统的控制方法：用于控制上述内容所述的CO2热泵空调系统，所述方法包括：压缩机将所生成的高温高压气态的冷媒经由冷凝器和第一截止阀输送到车外换热器；所述车外换热器用于将所接收的高温高压气态的冷媒冷却后输送至回热器。所述带回热器液气分离器将所接收的冷媒冷却后输送至第一电子膨胀阀；所述第一电子膨胀阀将所接收的冷媒通过节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送到蒸发器。所述蒸发器利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后，将所述冷媒发送至液气分离器；所述液气分离器将所述冷媒进行液气分离后输送至所述压缩机。
上述本发明提供的一种CO2热泵空调系统及其控制方法，由压缩机产生的高温高压气态的冷媒经由所述冷凝器和第一截止阀后输送至车外换热器，由所述车外换热器将所接收的高温高压气态的冷媒冷却后输送至回热器，由所述回热器将冷媒进一步冷却后输送至第一电子膨胀阀进行节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送至蒸发器，由所述蒸发器利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后输送至液气分离器进行液气分离后输送回压缩机，即为完成了空调系统的制冷工况的冷媒循环，由所述车外换热器和回热器对冷媒进行多重冷却，并由所述第一电子膨胀阀对冷媒进行节流降压处理，可以提高冷媒的冷却度，进而提高CO2热泵空调系统的制冷效果和能效比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的一种CO2热泵空调系统的结构示意图；
图2是本发明较佳实施例提供的一种CO2热泵空调系统的结构示意图；
图3是本发明较佳实施例提供的一种CO2热泵空调系统的工作状态示意图；
图4是本发明较佳实施例提供的一种CO2热泵空调系统的控制方法的流程图。
图标：100－CO2热泵空调系统；110－压缩机；120－车外换热器；121－温度传感器；122－控制器；130－带回热器液气分离器；131－回热器；132－液气分离器；140－第一电子膨胀阀；150－蒸发器；160－第一截止阀；170－冷凝器；180－第二电子膨胀阀；190－第二截止阀；200－水泵；210－暖风加热器；220－第二换热器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例
请参照图1，示出了本发明较佳实施例提供的一种CO2热泵空调系统的结构示意图。所述空调系统包括：压缩机110、冷凝器170、第一截止阀160、车外换热器120、回热器131和液气分离器132、第一电子膨胀和蒸发器150，所述压缩机110的输出口与所述冷凝器170的输入口连通，所述冷凝器170的输出口与所述第一截止阀160的输入口连通，所述第一截止阀160的输出口与所述车外换热器120的输入口连通，所述车外换热器120的输出口与所述回热器131连通，所述回热器131的输出端与所述第一电子膨胀阀140的输入端连通，所述第一电子膨胀阀140的输出端与所述蒸发器150的输入端连通，所述蒸发器150的输出端与所述液气分离器132的输入端连通，所述液气分离器132的输出端与所述压缩机110的输入端连通。
所述压缩机110用于产生高温高压的冷媒，将所产生的高温高压的冷媒输送至与之连通的冷凝器170。压缩机110，是将低压气提升为高压气体的一种从动的流体机械，从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。本实施例通提供的气态冷媒优选为CO2，冷媒来源成本低，在能量转换过程中能效比较高。本实施例所应用的CO2压缩机110可以包括电动压缩机110、CO2活塞式压缩机110、CO2滑片式压缩机110、CO2螺杆式压缩机110、CO2涡旋式压缩机110、CO2滚动转子式压缩机110等，其他能适用于本实施例提供的冷媒压缩功能的压缩机110均可适用于本实施例。
所述冷凝器170接收所述压缩机110输送的高温高压气态的冷媒后，将所接收的冷媒输送至第一截止阀160。冷凝器170，为能将气体或蒸气转变成液体的流体机械。在本实施例中，所述冷凝器170起流通管道的作用，供所述冷媒流通。
所述第一截止阀160的输入端与所述冷凝器170的输出端连通，所述第一截止阀160的输出端与所述车外换热器120的输入端连通。所述第一截止阀160用于根据输入的流体的压力等参数控制阀门的启闭，实现冷媒的流通。所述第一截止阀160的启闭件是塞形的阀瓣，密封上面呈平面或海锥面，阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。阀杆的运动形式有升降旋转杆式，可以用于控制流体的流动，可以作为切断或调解以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启和关闭形成相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比关系，非常适用于流量的调节。经过所述第一截止阀160的启闭控制和流量调节作用后，流通至车外换热器120。
所述车外换热器120用于将所接收的高温高压气态的冷媒冷却，并将冷却后的冷媒输送至所述回热器131。所述车外换热器120可以利用其内部的换热管进行换热，还可以利用自带的风机提高换热效率。所述车外换热器120还可以优选采用扁管竖直放置风结构的换热器装置，便于除霜时冷凝水的排放。
经由所述车外换热器120冷却后的冷媒输送至回热器131，经由回热器131利用温差进行热交换，将冷媒进一步冷却后再输送至第一电子膨胀阀140。经由所述回热器131将高压液体过冷，以防止冷媒在节流前汽化，同时可提高压缩机110吸气温度，以减轻有害过热和改善压缩机110工作条件。另外，通过回热器131过冷后输送至第一电子膨胀阀140节流，可以提高制冷装置应用多种制冷剂的制冷系数，还可以抵消气体中夹带的液体汽化，既可回收冷量又可确保压缩机110正常回油。本实施例所应用的回热器131可以包括贴附式、套管式和壳管式等类型。其中，贴附式是将回气管与供液管焊接在一起或将毛细管缠绕在回气管上，可用于小型制冷装置。套管式实在回气管外套一大管径管段，液体制冷剂在两管夹层中流动。壳管式是液体在壳管内的盘管中流动，回气在壳管间流动。其他能适用于本发明实施例中的冷媒过冷功能的回热器131均可适用于本实施例。
经由回热器131过冷处理后的冷媒输送至第一电子膨胀阀140进行节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送至所述蒸发器150。电子膨胀阀按照预设程序调节蒸发器150供液量，主要包括电磁式膨胀阀和电动式膨胀阀。电磁式膨胀阀在电磁线圈通电前，针阀处于打开位置，由线圈施加的电压控制针阀开度的大小，从而调节膨胀阀的流量，动作响应快。
蒸发器150的输入口接收冷媒后，将所接收的低温低压的冷媒吸收热量后输送至液气分离器132进行液气分离。所述蒸发器150用于利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后，降低车内外温度，实现了CO2热泵空调系统100的制冷功能。流入所述蒸发器150内的低温低压的冷媒，与蒸发器150所在的车舱内的空气进行热交换，吸收外借的空气中的热量，实现热交换，达到制冷的效果。蒸发器150内的冷媒完成热交换之后，将吸热后的冷媒发送至所述液气分离器132进行液气分离。
液气分离器132将由蒸发器150进行热交换后的气相液相混合的冷媒进行液气分离器132后，将高温高压的冷媒输送至压缩机110，即为完成了一个制冷循环。为了进一步减小空调系统的体积，优选将所述回热器131和所述液气分离器132即成为带回热器液气分离器130。达到占用车舱空间较小，元件集成度高，降低加工成本且延长使用寿命的效果。
请继续参见图1，上述本发明提供的CO2热泵空调系统100，其主要的制冷工况可以包括：CO2压缩机110做功，生成高温高压气态的冷媒，将生成的气态冷媒输送至处于非换热模式的冷凝器170，经由所述冷凝器170输送至第一截止阀160，再由所述第一截止阀160输送至车外换热器120。通过车外换热器120换热，将高温高压气态的冷媒冷却后输送至所述回热器131，或者是带回热器液气分离器130的回热通道，将冷媒进一步冷却后输送至第一电子膨胀阀140进行节流降压，使得冷媒变成低温低压后输送至蒸发器150。在蒸发器150内，低温低压冷媒与蒸发器150所处的外界环境进行热交换，达到室内空气制冷的效果。吸热后的蒸发器150经由所述液气分离器132或者是带回热器液气分离器130的液器分离管道的液器分离作用后回到压缩机110，完成了制冷循环。
本发明实施例提供的CO2热泵空调系统100，由所述车外换热器120和所述回热器131对冷媒进行多重冷却，经由回热器131过冷后的冷媒输送至第一电子膨胀阀140对冷媒进行节流降压处理，可以极大程度地提高冷媒的冷却度，提高CO2热泵空调系统100的制冷效果和能效比。
请参见图2和图3，图2是本发明较佳实施例提供的CO2热泵空调系统100的结构示意图，图3是本发明较佳实施例提供的CO2热泵空调系统100的工作状态示意图。在上述实施例的基础上，本实施例提供的CO2热泵空调系统100还包括：第二换热器220、第二电子膨胀阀180和第二截止阀190。所述冷凝器170的输出口与所述第二换热器220的输入口连通，所述第二换热器220与所述第二电子膨胀阀180的输入端连通，所述第二电子膨胀阀180的输出端与所述车外换热器120的输入端连通，所述第二截止阀190的输入端与所述回热器131的输出端连通，所述第二截止阀190的输出端与所述液气分离器132的输入端连通。
增热第二换热器220，用于将接收的所述冷凝器170输送的高温高压气态的冷媒冷却后输送至第二电子膨胀阀180进行节流降压处理。所述第二换热器220可以优选为CO2板式换热器。
所述第二电子膨胀阀180的输入端与所述CO2板式换热器的输出口连通，所述第二电子膨胀阀180的输出端与所述车外换热器120的输入端连通。所述第二电子膨胀阀180在该CO2热泵空调系统100处于制冷工况时关闭，与之并列设置的第一截止阀160打开，而在该CO2热泵空调系统100处于制热工况时，所述第一截止阀160关闭，所述第二电子膨胀阀180打开，控制所述冷媒由所述冷凝器170流经第二换热器220冷却后输送至第二电子膨胀阀180节流降压处理。其中，所述第二电子膨胀阀180与上述实施例的第一电子膨胀阀140可以为相同的元件。
在上述实施例的基础上，所述CO2热泵空调系统100还可以增设暖风加热器210和水泵200，所述水泵200的输入端与所述冷凝器170的地热输出端连通，所述水泵200的输出端与所述暖风加热器210的输入端连通，所述暖风加热器210的输出端与所述冷凝器170的第二输入端连通。
增设与所述冷凝器170连通的水泵200和暖风加热器210，以实现水路加热循环。其中，所述水泵200用于将所述冷凝器170中的高温的水输送到所述暖风加热器210，由所述暖风加热器210对所接收的高温的水进行热交换处理，将热交换之后的低温的水输送到冷凝器170，已完成制热循环。
请继续参见图3，上述本实施例提供的CO2热泵空调系统100，其制热工况的过程可以包括：CO2压缩机110做功，生成高温高压的气态冷媒，将生成的气态冷媒输送至处于热交换状态的冷凝器170进行热交换处理，将所接收的高温高压气态冷媒进行冷却后输送至第二电子膨胀阀180进行节流降压处理，使得冷媒变成低温低压后进入车外换热器120。低温低压的制冷剂在所述车外换热器120内吸收热量变成低温气态的冷媒，经由所述回热器131或者所述带回热器液气分离器130的回热管道输送至第二截止阀190，此时回热器131或者带回热器液气分离器130的回热管道只是起通道作用。冷媒经由所述第二截止阀190后输送至液气分离器132或者带回热器液气分离器130液气分离器132管道进行液气分离后输送至第二换热器220进行加热，再将加热后的冷媒输送至压缩机110，完成冷媒在制热工况的循环。
本实施例提供的CO2热泵空调系统100的水路加热循环可以包括：启动水泵200，使得水泵200带动冷凝器170中的热水进行循环，热水通过水泵200进入暖风加热器210，在暖风加热器210内与外界进行热交换，使得高温的水变成低温的水后进入冷凝器170进行加热，即可实现水路制热循环。
在上述实施例的基础上，所述车外换热器120还可以设有温度传感器121和控制器122。所述温度传感器121与所述控制器122耦合，所述温度传感器121与所述车外换热器120连接。
所述温度传感器121用于检测所述车外换热器120工作时的温度，当到达预设温度时，便开始除车外换热器120上的霜，从而避免长时间除霜，影响加热效果。例如，预设温度为100度，当车外换热器120的温度超过预设温度100时，温度传感器121将检测的结果发送到控制器122，控制器122通过判断温度传感器121检测的温度是否超过100度，当超过100度时执行除霜的指令。
在本实施例中，控制器122用于控制温度传感器121工作，以及当温度传感器121检测温度达到预设温度时，执行除霜的指令。
上述本实施例提供的CO2热泵空调系统100，在可实现制冷工况的CO2热泵空调系统100内增设第二换热器220、第二电子膨胀阀180和第二截止阀190，通过冷媒在多个设备之间的流通和能量转换实现制热工况和制冷工况的自由切换。且增设水泵200和暖风换热器，由水泵200带动冷凝器170内的热水参与水路制热循环，在暖风加热器210内实现热交换，进而实现热水循环。
第三实施例
请参照图1和图4，本发明较佳实施例提供的CO2热泵空调系统100的控制方法的流程图，用于控制上述实施例提供的CO2热泵空调系统100。所述方法主要包括：
步骤S401，压缩机110将所生成的高温高压气态的冷媒经由冷凝器170和第一截止阀160输送到车外换热器120。
所述压缩机110用于产生高温高压的冷媒，将所产生的高温高压的冷媒输送至与之连通的冷凝器170。压缩机110，是将低压气提升为高压气体的一种从动的流体机械，从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。本实施例通提供的气态冷媒优选为CO2，冷媒来源成本低，在能量转换过程中能效比较高。本实施例所应用的CO2压缩机110可以包括电动压缩机110、CO2活塞式压缩机110、CO2滑片式压缩机110、CO2螺杆式压缩机110、CO2涡旋式压缩机110、CO2滚动转子式压缩机110等，其他能适用于本实施例提供的冷媒压缩功能的压缩机110均可适用于本实施例。
步骤S402，所述车外换热器120将所接收的高温高压气态的冷媒冷却后输送至回热器131。
所述冷凝器170接收所述压缩机110输送的高温高压气态的冷媒后，将所接收的冷媒输送至第一截止阀160。冷凝器170，为能将气体或蒸气转变成液体的流体机械。在本实施例中，所述冷凝器170起流通管道的作用，供所述冷媒流通。
所述第一截止阀160的输入端与所述冷凝器170的输出端连通，所述第一截止阀160的输出端与所述车外换热器120的输入端连通。所述第一截止阀160用于根据输入的流体的压力等参数控制阀门的启闭，实现冷媒的流通。所述第一截止阀160的启闭件是塞形的阀瓣，密封上面呈平面或海锥面，阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。阀杆的运动形式有升降旋转杆式，可以用于控制流体的流动，可以作为切断或调解以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启和关闭形成相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比关系，非常适用于流量的调节。经过所述第一截止阀160的启闭控制和流量调节作用后，流通至车外换热器120。
所述车外换热器120用于将所接收的高温高压气态的冷媒冷却，并将冷却后的冷媒输送至所述回热器131。所述车外换热器120可以利用其内部的换热管进行换热，还可以利用自带的风机提高换热效率。所述车外换热器120还可以优选采用扁管竖直放置风结构的换热器装置，便于除霜时冷凝水的排放。
步骤S403，所述回热器131液将所接收的冷媒冷却后输送至第一电子膨胀阀140。
经由所述车外换热器120冷却后的冷媒输送至回热器131，经由回热器131利用温差进行热交换，将冷媒进一步冷却后再输送至第一电子膨胀阀140。经由所述回热器131将高压液体过冷，以防止冷媒在节流前汽化，同时可提高压缩机110吸气温度，以减轻有害过热和改善压缩机110工作条件。另外，通过回热器131过冷后输送至第一电子膨胀阀140节流，可以提高制冷装置应用多种制冷剂的制冷系数，还可以抵消气体中夹带的液体汽化，既可回收冷量又可确保压缩机110正常回油。本实施例所应用的回热器131可以包括贴附式、套管式和壳管式等类型。其中，贴附式是将回气管与供液管焊接在一起或将毛细管缠绕在回气管上，可用于小型制冷装置。套管式实在回气管外套一大管径管段，液体制冷剂在两管夹层中流动。壳管式是液体在壳管内的盘管中流动，回气在壳管间流动。其他能适用于本发明实施例中的冷媒过冷功能的回热器131均可适用于本实施例。
步骤S404，所述第一电子膨胀阀140将所接收的冷媒通过节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送到蒸发器150。
经由回热器131过冷处理后的冷媒输送至第一电子膨胀阀140进行节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送至所述蒸发器150。电子膨胀阀按照预设程序调节蒸发器150供液量，主要包括电磁式膨胀阀和电动式膨胀阀。电磁式膨胀阀在电磁线圈通电前，针阀处于打开位置，由线圈施加的电压控制针阀开度的大小，从而调节膨胀阀的流量，动作响应快。
步骤S405，所述蒸发器150利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后，将所述冷媒发送至液气分离器132。
蒸发器150的输入口接收冷媒后，将所接收的低温低压的冷媒吸收热量后输送至液气分离器132进行液气分离。所述蒸发器150用于利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后，降低车内外温度，实现了CO2热泵空调系统100的制冷功能。流入所述蒸发器150内的低温低压的冷媒，与蒸发器150所在的车舱内的空气进行热交换，吸收外借的空气中的热量，实现热交换，达到制冷的效果。蒸发器150内的冷媒完成热交换之后，将吸热后的冷媒发送至所述液气分离器132进行液气分离。
步骤S406，所述液气分离器132将所述冷媒进行液气分离后输送至所述压缩机110。
液气分离器132将由蒸发器150进行热交换后的气相液相混合的冷媒进行液气分离器132后，将高温高压的冷媒输送至压缩机110，即为完成了一个制冷循环。为了进一步减小空调系统的体积，优选将所述回热器131和所述液气分离器132即成为带回热器液气分离器130。达到占用车舱空间较小，元件集成度高，降低加工成本且延长使用寿命的效果。
上述本发明实施例提供的CO2热泵空调系统100的控制方法，由所述车外换热器120和所述回热器131对冷媒进行多重冷却，经由回热器131过冷后的冷媒输送至第一电子膨胀阀140对冷媒进行节流降压处理，可以极大程度地提高冷媒的冷却度，提高CO2热泵空调系统100的制冷效果和能效比。本发明实施例提供的CO2热泵空调系统100的控制方法可参照上述系统实施例，在此不再一一赘述。
综上所述，本发明实施例提供的CO2热泵空调系统及其控制方法，可以实现零下20度热泵空调系统的制冷、制热、除霜、除雾等功能。采用CO2板式回热器技术解决零下20度制热工况能够正常工作，主要是利用CO2板式回热器将回压缩机的冷媒加热，提高回气温度，从而提高制热循环的能效比。采用带回热器液器分离器在制冷循环和制热循环起液气分离的作用，在制冷循环中起回热作用，能有效降低从车外换热器出来的冷媒温度，从而提高制冷能力，弥补CO2作为制冷剂制冷不足的缺陷。在制热工况采用水冷冷凝器(结构采用板式结构)来实现热量交换。在制热工况采用CO2板式回热器进行热交换，结构采用板式结构。该系统实用CO2制冷剂的热泵空调系统，HVAC总成与传统的HVAC改变不大。只需要将传统蒸发器换成CO2专用蒸发器即可，可有效降低主机厂和供应商的开发成本，降低开发风险，缩短开发周期。该系统采用一个车外温度传感器来监控车外换热器表面温度，在制热工况能有效解决车外换热器的结霜。该系统可以进行扩展功能，实现电池的冷却和加热。车外换热器采用扁管竖直放置风结构，便于除霜时冷凝水的排放。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种CO2热泵空调系统，其特征在于，包括：压缩机、冷凝器、第一截止阀、车外换热器、回热器、液气分离器、第一电子膨胀阀和蒸发器，所述压缩机的输出口与所述冷凝器的输入口连通，所述冷凝器的输出口与所述第一截止阀的输入口连通，所述第一截止阀的输出口与所述车外换热器的输入口连通，所述车外换热器的输出口与所述回热器连通，所述回热器的输出端与所述第一电子膨胀阀的输入端连通，所述第一电子膨胀阀的输出端与所述蒸发器的输入端连通，所述蒸发器的输出端与所述液气分离器的输入端连通，所述液气分离器的输出端与所述压缩机的输入端连通；
所述压缩机用于将所生成的高温高压气态的冷媒经由所述冷凝器和所述第一截止阀输送到车外换热器；
所述车外换热器用于将所接收的高温高压气态的冷媒冷却后输送至所述回热器；
所述回热器用于将所接收的冷媒冷却后输送至所述第一电子膨胀阀；
所述第一电子膨胀阀用于将所接收的冷媒通过节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送到所述蒸发器；
所述蒸发器用于利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后，将所述冷媒发送至所述液气分离器；
所述液气分离器用于将所述冷媒进行液气分离后输送至所述压缩机；
所述CO2热泵空调系统还包括控制器和用于采集所述车外换热器的工作温度的温度传感器，所述温度传感器设置于所述车外换热器表面，所述温度传感器与所述控制器耦合；
所述温度传感器用于采集所述车外换热器的工作温度；
所述控制器用于根据所述温度传感器发送的温度数据和预设规则调控所述车外换热器的工作温度；
还包括第二换热器、第二电子膨胀阀和第二截止阀，所述压缩机与所述第二换热器连通，所述第二换热器与所述第二电子膨胀阀的输入端连通，所述第二电子膨胀阀的输出端与所述车外换热器的输入端连通，所述第二截止阀的输入端与所述回热器的输出端连接，所述第二截止阀的输出端与所述液气分离器的输入端连通；
所述第二换热器用于将接收的所述冷凝器输送的高温高压气态的冷媒冷却后输送到第二电子膨胀阀；
所述第二电子膨胀阀用于将所接收的冷媒进行节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送到车外换热器。
2.根据权利要求1所述的CO2热泵空调系统，其特征在于，还包括暖风加热器和水泵，所述水泵的输入端与所述冷凝器的第二输出端连通，所述水泵的输出端与所述暖风加热器的输入端连通，所述暖风加热器的输出端与所述冷凝器的第二输入端连通；
所述水泵用于将所述冷凝器中的高温的水输送到所述暖风加热器；
所述暖风加热器用于将所接收的高温的水进行热交换处理，将处理后的低温的水输送到冷凝器，完成制热循环。
3.根据权利要求2所述的CO2热泵空调系统，其特征在于，所述冷凝器为水冷冷凝器或空冷冷凝器。
4.根据权利要求2所述的CO2热泵空调系统，其特征在于，所述第二换热器为CO2板式换热器。
5.根据权利要求2所述的CO2热泵空调系统，其特征在于，所述回热器和所述液气分离器集成为带回热器液气分离器。
6.根据权利要求2所述的CO2热泵空调系统，其特征在于，所述蒸发器为CO2蒸发器。
7.根据权利要求2所述的CO2热泵空调系统，其特征在于，所述车外换热器为扁管竖直放置结构的换热器装置。
8.一种CO2热泵空调系统的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1－7任一项所述的CO2热泵空调系统，所述方法包括：
压缩机将所生成的高温高压气态的冷媒经由冷凝器和第一截止阀输送到车外换热器；
所述车外换热器将所接收的高温高压气态的冷媒冷却后输送至回热器；
所述回热器液将所接收的冷媒冷却后输送至第一电子膨胀阀；
所述第一电子膨胀阀将所接收的冷媒通过节流降压处理，将处理后的低温低压的冷媒输送到蒸发器；
所述蒸发器利用所接收的低温低压的冷媒吸收热量后，将所述冷媒发送至液气分离器；
所述液气分离器将所述冷媒进行液气分离后输送至所述压缩机。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107444071B (zh) * 2017-08-03 2023-06-09 协众国际热管理系统(江苏)股份有限公司 使用co2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统及其工作方法
CN108583204B (zh) * 2018-04-12 2019-05-24 西安交通大学 一种co2空调热泵系统
CN108489162A (zh) * 2018-06-04 2018-09-04 泰铂（上海）环保科技股份有限公司 一种新能源汽车热泵系统
CN109579036A (zh) * 2018-12-28 2019-04-05 华北电力大学（保定） 一种除雾消白及预热原煤的热泵一体化加热系统
CN111619311A (zh) * 2020-06-19 2020-09-04 吉林大学 一种co2热泵空调整车热管理系统
CN113665317B (zh) * 2021-08-26 2024-02-13 浙江吉利控股集团有限公司 一种车辆的集成热泵系统及车辆

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102645061A (zh) * 2012-05-18 2012-08-22 四川同达博尔置业有限公司 带回热功能的气液分离器及其应用在空调机组中的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1880877A (zh) * 2005-06-13 2006-12-20 彭建华 热泵式空调热水器两用装置
JP5392298B2 (ja) * 2011-05-27 2014-01-22 株式会社デンソー バッテリの冷却装置
CN202853186U (zh) * 2012-09-11 2013-04-03 黄明佳 双向回热高效热泵空调器
CN203580560U (zh) * 2013-11-18 2014-05-07 华南理工大学 一种电动汽车热管理系统
KR102182343B1 (ko) * 2015-01-12 2020-11-25 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
CN105799453A (zh) * 2016-03-15 2016-07-27 青岛海信电子设备股份有限公司 驻车空调系统
CN206171115U (zh) * 2016-10-17 2017-05-17 重庆超力高科技股份有限公司 一种co2热泵空调系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102645061A (zh) * 2012-05-18 2012-08-22 四川同达博尔置业有限公司 带回热功能的气液分离器及其应用在空调机组中的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
复合冷凝/蒸发四功能热泵热水空调机组性能研究;周建勇;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》;20110415(第4期);第12-14页 *
热泵型电动汽车空调系统性能实验研究;欧阳光;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》;20111215(第12期);第5-15页 *

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