CN107676846A - 一种co2空气源热泵增效供暖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CO2空气源热泵增效供暖装置，主要包括压缩机、回热器、气体冷却器、蒸发器、后冷却器和中间处理器，其通过改变CO2空气源热泵系统的运行原理，在CO2空气源热泵系统中增加了中间处理器和后冷却器，将采暖设备的回水进入CO2空气源热泵之前通过中间处理器热交换降低回水温度10‑20℃，有效地降低了供暖装置中CO2空气源热泵气体冷却器的进水温度，提高了CO2冷媒系统的热量，通过热量等量交换方式提高了CO2空气源热泵的出水温度，从而提高了采暖设备供水管道中水的温度。另外，后冷却器将经过回热器降温后的CO2冷媒再次降低温度，使得CO2冷媒通过节流阀时开口增大，在蒸发器中吸收更多的热量，大大提高了CO2空气源热泵的综合能效比。
Description
技术领域
本发明属于热泵技术领域，具体涉及一种CO2空气源热泵增效供暖装置。
背景技术
近年来CO2热泵热水器技术发展迅速，与常规的氟里昂热泵热水器相比, CO2热泵热水器能制取90℃的高温热水,而常规的氟里昂热泵热水器的热水温度一般只能达到55-65℃；同时CO2热泵的制热性能系数也比常规的氟里昂热泵循环高,可达到4.0以上。但是目前CO2热泵热水器主要采用一次加热式，即进水口水温度一般控制在35℃以内，出水温度一般控制在70℃-75℃，在这种工况下，CO2空气源热泵综合能效比较高，最高可达6，主要于用洗浴热水。由于CO2热泵理论进水温度高于35℃时，进入气体冷却器中与冷媒温度温差小，热交换能力较弱，换热效率大幅下降，机组制热量衰减严重，经济运行优势不明显，年运行成本较高，这也是CO2热泵在散热器供暖中得不到广泛应用的重要原因，寻求CO2空气源热泵降低进水温度是实现CO2冷媒循环加热方式的重要技术壁垒。
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012国家标准5.3的规定：“5.3.1散热器供暖系统应采用热水作为热媒；散热器集中供暖宜按75℃/50℃连续供暖进行设计，且供水温度不宜大于85℃，供回水温差不宜小于20℃。”因此，CO2空气源热泵主要采用一次加热方式供热，只能应用于洗浴热水项目，无法实现循环加热方式，其进水温度限定在35℃以内，是无法在散热器集中供暖应用，CO2热泵的高出水温度将无法得到很好的使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种结构简单、能降低CO2空气源热泵进水温度、提高换热温差且综合能效比高的CO2空气源热泵增效供暖装置。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种CO2空气源热泵增效供暖装置，包括压缩机、回热器、气体冷却器、蒸发器、后冷却器和中间处理器，所述压缩机与气体冷却器的气体进口相连，所述气体冷却器的气体出口与回热器相连，所述回热器分别与压缩机和后冷却器相连，所述后冷却器与蒸发器相连且后冷却器与蒸发器连接的管道上设有节流阀，所述蒸发器与中间处理器的进气口相连，所述中间处理器的出气口和回油口分别通过回气管和回油管与回热器相连，所述中间处理器的进水口与采暖设备回水管连接，所述中间处理器的出水口与气体冷却器的进液口连接，所述气体冷却器的出液口与采暖设备供水管道连接。
进一步地，所述中间处理器包括封闭式圆柱形壳体，所述壳体的顶部设有进气口和回油口，所述壳体的底部设有出气口，所述壳体内的上部和下部分别设有上部孔板和下部孔板，所述上部孔板与下部孔板间连接有多根气体管道，所述气体管道之外且位于上部孔板与下部孔板之间的壳体内部空间形成水腔，所述水腔的侧壁上设有进水口和出水口。
进一步地，所述出水口位于上部孔板与下部孔板之间的壳体侧壁上部。
进一步地，所述进水口位于上部孔板与下部孔板之间的壳体侧壁下部。
进一步地，所述节流阀为电子膨胀阀。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的CO2空气源热泵增效供暖装置主要包括压缩机、回热器、气体冷却器、蒸发器、后冷却器和中间处理器，其通过改变CO2空气源热泵系统的运行原理，在CO2空气源热泵系统中增加了中间处理器和后冷却器，将采暖设备的回水进入CO2空气源热泵之前通过中间处理器热交换降低回水温度10-20℃，有效地降低了供暖装置中CO2空气源热泵气体冷却器的进水温度，达到了CO2空气源热泵低于35℃的进水温度要求，中间处理器将收集到水的热量释放到CO2冷媒系统中，提高了CO2冷媒系统的热量，再与气体冷却器进行热交换，通过热量等量交换方式提高了CO2空气源热泵的出水温度，从而提高了采暖设备供水管道中水的温度。另外，后冷却器设置在回热器与节流阀之间，将经过回热器降温后的CO2冷媒再次降低温度，使得CO2冷媒通过节流阀时开口增大，CO2冷媒通过量增大，更好地在蒸发器中与空气充分接触，在蒸发器中吸收更多的热量，再次释放更多的热量至水中，进一步提高了采暖设备供水管道中水的温度，通过中间处理器和后冷却器两者结合大大提高了CO2空气源热泵的综合能效比，不仅解决了传统CO2空气源热泵在散热器集中供暖无法循环运行的技术难题，而且使得综合能效比比原有CO2空气源热泵提高了50%。
2、本发明的中间处理器包括封闭式圆柱形壳体，在封闭式圆柱形壳体上设有进气口、出气口、进水口、出水口和回油口，在封闭式圆柱形壳体的内部设有上部孔板和下部孔板，上部孔板和下部孔板之间连接有多根气体管道，气体管道之外且位于上部孔板与下部孔板之间的壳体内部空间形成水腔，低温高压的CO2介质和润化油混合物通过进气口进入壳体内的上部孔板上方空间内，由于CO2介质密度大进入气体管道，部分润化油通过回油口直接进入压缩机内，壳体内的上部孔板上方空间使得CO2介质和润化油混合物气液分离，增加和平衡气体过热，避免了冷媒系统中由于温度过度润化油气化无法回到压缩机中，导致压缩机因缺油而损坏。采暖设备的回水通过进水口进入水腔，水腔中的高温回水通过与气体管道中的CO2介质逆流换热后，将水腔中的回水温度有效降低10-20度，提高气体管道中的CO2介质温度，CO2介质再通过出气口进入机组冷媒管循环系统，水腔中的回水通过出水口进入水系统循环，解决了CO2热泵机组由于回水温度过高引起的能效衰减严重及高压过高停机的现象。另外，壳体内的下部孔板与壳体底部形成一留空区，通过CO2介质冷媒能将与CO2介质未分离的润滑油进行冷却，避免润滑油由于温度过高气化而无法回到压缩机中正常循环，同时起到了收集润滑油的作用。本发明的中间处理器集CO2冷媒收集储存、CO2冷媒气液分离、循环进水降温、增加和平衡气体过热、润滑油收集及回油功能为一体，降低了生产成本，不仅降低了回水温度，而且提高了CO2冷媒温度，实现了系统内二次能效提高的目的，提高了系统的能效比，实现了CO2空气源热泵可靠安全运行的目的，为CO2空气源热泵在采暖领域的广泛应用奠定了基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中间处理器的结构示意图。
本发明附图标记含义如下：1、压缩机；2、回热器；3、蒸发器；4、节流阀；5、后冷却器；6、气体冷却器；7、中间处理器；8、采暖设备回水管；9、采暖设备供水管道；10、壳体；11、进气口；12、回油口；13、出气口；14、上部孔板；15、下部孔板；16、气体管道；17、水腔；18、进水口；19、出水口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步说明。
如图1所示，一种CO2空气源热泵增效供暖装置，包括压缩机1、回热器2、气体冷却器6、蒸发器3、后冷却器5和中间处理器7，压缩机1与气体冷却器6的气体进口相连，气体冷却器6的气体出口与回热器2相连，回热器2分别与压缩机1和后冷却器5相连，后冷却器5与蒸发器3相连且后冷却器5与蒸发器3连接的管道上设有节流阀4，节流阀4为电子膨胀阀，蒸发器3与中间处理器7的进气口11相连，中间处理器7的出气口13和回油口12分别通过回气管和回油管与回热器2相连，中间处理器7的进水口18与采暖设备回水管8连接，中间处理器7的出水口19与气体冷却器6的进液口连接，气体冷却器6的出液口与采暖设备供水管道9连接。
如图2所示，中间处理器7包括封闭式圆柱形壳体10，壳体10的顶部设有进气口11和回油口12，壳体的底部设有出气口13，壳体10内的上部和下部分别设有上部孔板14和下部孔板15，上部孔板14与下部孔板15间连接有多根气体管道16，气体管道16之外且位于上部孔板14与下部孔板15之间的壳体10内部空间形成水腔17，水腔17的侧壁上设有进水口18和出水口19，出水口19位于上部孔板14与下部孔板15之间的壳体10侧壁上部，进水口18位于上部孔板14与下部孔板15之间的壳体10侧壁下部。
使用时，CO2冷媒经压缩机1压缩成高温高压的CO2气体后进入气体冷却器6中对气体冷却器6水管中的水进行热交换，气体冷却器6水管中的水吸收热量后通过采暖设备供水管道9进入采暖设备进行供暖，同时经过气体冷却器6热交换后，低温高压的CO2气体进入回热器2中降低温度后进入后冷却器5进一步降低CO2冷媒的温度，使得CO2冷媒通过节流阀4时开口增大，CO2冷媒通过量增大，更好地在蒸发器3中与空气充分接触，在蒸发器3中吸收更多的热量，然后低温高压的CO2介质和润化油混合物通过进气口11进入中间处理器7壳体10内的上部孔板14以上空间内，由于CO2介质密度大进入气体管道16，部分润化油通过回油口12直接经过回热器2进入压缩机1内，壳体10内的上部孔板14以上空间能使得CO2介质和润化油混合物气液分离，避免了冷媒系统中由于温度过度润化油气化无法回到压缩机1中，导致压缩机1因缺油而损坏。采暖设备的回水（按国标约为50℃）通过进水口18进入水腔17，水腔17中的高温回水通过与气体管道16中的CO2介质换热后，将水腔17中的回水温度有效降低10-20度，提高气体管道16中的CO2介质温度，CO2介质再通过出气口13进入回热器2中循环，与CO2介质未分离的润滑油通过CO2介质冷媒在下部孔板15与壳体10底部形成的留空区内冷却，对润滑油进行收集，水腔17中的回水通过出水口19进入气体冷却器6中与CO2冷媒进行热交换，吸收热量后进入采暖设备进行供暖。
Claims (5)
1.一种CO2空气源热泵增效供暖装置，其特征在于：包括压缩机（1）、回热器（2）、气体冷却器（6）、蒸发器（3）、后冷却器（5）和中间处理器（7），所述压缩机（1）与气体冷却器（6）的气体进口相连，所述气体冷却器（6）的气体出口与回热器（2）相连，所述回热器（2）分别与压缩机（1）和后冷却器（5）相连，所述后冷却器（5）与蒸发器（3）相连且后冷却器（5）与蒸发器（3）连接的管道上设有节流阀（4），所述蒸发器（3）与中间处理器（7）的进气口（11）相连，所述中间处理器（7）的出气口（13）和回油口（12）分别通过回气管和回油管与回热器（2）相连，所述中间处理器（7）的进水口（18）与采暖设备回水管（8）连接，所述中间处理器（7）的出水口（19）与气体冷却器（6）的进液口连接，所述气体冷却器（6）的出液口与采暖设备供水管道（9）连接。
2.根据权利要求1所述的一种CO2空气源热泵增效供暖装置，其特征在于：所述中间处理器（7）包括封闭式圆柱形壳体（10），所述壳体（10）的顶部设有进气口（11）和回油口（12），所述壳体的底部设有出气口（13），所述壳体（10）内的上部和下部分别设有上部孔板（14）和下部孔板（15），所述上部孔板（14）与下部孔板（15）间连接有多根气体管道（16），所述气体管道（16）之外且位于上部孔板（14）与下部孔板（15）之间的壳体（10）内部空间形成水腔（17），所述水腔（17）的侧壁上设有进水口（18）和出水口（19）。
3.根据权利要求2所述的一种CO2空气源热泵增效供暖装置，其特征在于：所述出水口（19）位于上部孔板（14）与下部孔板（15）之间的壳体（10）侧壁上部。
4.根据权利要求2所述的一种CO2空气源热泵增效供暖装置，其特征在于：所述进水口（18）位于上部孔板（14）与下部孔板（15）之间的壳体（10）侧壁下部。
5.根据权利要求1所述的一种CO2空气源热泵增效供暖装置，其特征在于：所述节流阀（4）为电子膨胀阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180209 |