CN109163470A - 一种超低温二氧化碳冷热水机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低温二氧化碳冷热水机组，包括利用Ⅰ号工质与水换热后可得到较高温度的热水的Ⅰ号循环系统以及利用Ⅱ号工质为Ⅰ号工质冷凝提供冷量并提高效率的Ⅱ号工循环系统。Ⅰ号循环系统包括Ⅰ号压缩机，所述Ⅰ号压缩机压缩后的高压气体进入到气体冷却器，所述气体冷却器与热回收装置连通，所述热回收装置的低温端与冷端换热器连通，其高温端与热端换热器连通。本发明利用R744工质的特性与水换热后可得到较高温度的热水将其应用于冬季供热，同时在系统中加入热回收装置，增加了循环过程中的过冷度与过热度。利用R513a循环为R744冷凝提供冷量，提高了整个系统的效率，同时也解决了系统冬季运行的融霜问题。

Description

一种超低温二氧化碳冷热水机组
技术领域
本发明属于环保供热领域，具体涉及一种超低温二氧化碳冷热水机组。
背景技术
能源是人类赖以生存的五大要素之一，是国民经济和社会发展的重要战略物资。经济、能源与环境协调发展，是实现中国现代化目标的重要前提。在当前能源越来越少，环境污染日益严重的大环境下，降低能源消耗减少环境污染已经刻不容缓。所以利用清洁能源替换传统燃煤与高污染的循环工质进行供暖将是未来供暖的主要形式。
R744工质作为热泵系统的主要循环工质，是地球上取之不尽、用之不竭的自然物质，并且其ODP值为0，GWP为1是环保性能优良的工质。R744工质无毒，在循环的过程中也不会分解出刺激性物质。复叠二氧化碳热泵系统采用热回收装置得到大温差制冷制热的系统已经受到人们的广泛关注。
但是，目前还没有基于R744工质和R513a工质的二氧化碳复叠热泵系统。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种超低温二氧化碳冷热水机组。
本发明的技术方案是：一种超低温二氧化碳冷热水机组，包括利用Ⅰ号工质与水换热后可得到较高温度的热水的Ⅰ号循环系统以及利用Ⅱ号工质为Ⅰ号工质冷凝提供冷量并提高效率的Ⅱ号工循环系统。
Ⅰ号循环系统包括Ⅰ号压缩机，所述Ⅰ号压缩机压缩后的高压气体进入到气体冷却器，所述气体冷却器与热回收装置连通，所述热回收装置的低温端与冷端换热器连通，其高温端与热端换热器连通，所述冷端换热器、热端换热器均与混合器连通，所述混合器与冷凝蒸发器连通，所述冷凝蒸发器的气体出口与Ⅰ号储液器连通，所述Ⅰ号储液器与回热器连通，所述回热器与Ⅰ号气液分离器连通，所述Ⅰ号气液分离器与Ⅰ号压缩机连通。
所述Ⅱ号工循环系统包括Ⅱ号压缩机，所述Ⅱ号压缩机压缩后的气体进入到Ⅱ号冷凝器，所述Ⅱ号冷凝器与冷端换热器连通，所述冷端换热器与Ⅱ号储液器连通，所述Ⅱ号储液器与冷凝蒸发器、空调蒸发器连通，所述冷凝蒸发器、空调蒸发器与Ⅱ号气液分离器连通，苏搜狐Ⅱ号气液分离器与Ⅱ号压缩机连通。
所述Ⅱ号储液器与冷凝蒸发器之间设置有Ⅰ号电子膨胀阀。
所述Ⅱ号储液器与空调蒸发器之间设置有Ⅱ号电子膨胀阀。
所述Ⅱ号压缩机通过融霜空调切换阀与室外换热器连通，所述室外换热器与回热器连通。
所述热端换热器的热水进水口、气体冷却器的热水进水口、Ⅱ号冷凝器的热水进水口均通过比例调节阀与热水进水口连通，热端换热器的热水出水口、气体冷却器的热水出水口、Ⅱ号冷凝器的热水出水口于热水出水口连通。
所述空调蒸发器与冷冻水进水口、冷冻水出水口连通。
所述Ⅰ号工质为R744制冷剂，所述Ⅱ号工质为R513a制冷剂。
本发明利用R744工质的特性与水换热后可得到较高温度的热水将其应用于冬季供热，同时在系统中加入热回收装置，增加了循环过程中的过冷度与过热度。利用R513a循环为R744冷凝提供冷量，提高了整个系统的效率，同时也解决了系统冬季运行的不停机快速融霜问题。
附图说明
图1 是本发明的连接示意图；
其中：
1 Ⅰ号压缩机 2 Ⅱ号压缩机
3 室外换热器 4 Ⅰ号储液器
5 Ⅱ号储液器 6 混合器
7 Ⅰ号气液分离器 8 Ⅱ号气液分离器
9 气体冷却器 10 Ⅱ号冷凝器
11 冷端换热器 12 热端换热器
13 冷凝蒸发器 14 空调蒸发器
15 回热器 16 热回收装置
17 比例调节阀 18 融霜空调切换阀
19 Ⅰ号电子膨胀阀 20 Ⅱ号电子膨胀阀
21 电子膨胀阀。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示，一种超低温二氧化碳冷热水机组，包括利用Ⅰ号工质与水换热后可得到较高温度的热水的Ⅰ号循环系统以及利用Ⅱ号工质为Ⅰ号工质冷凝提供冷量并提高效率的Ⅱ号工循环系统。
Ⅰ号循环系统包括Ⅰ号压缩机1，所述Ⅰ号压缩机1压缩后的高压气体进入到气体冷却器9，所述气体冷却器9与热回收装置16连通，所述热回收装置16的低温端与冷端换热器11连通，其高温端与热端换热器12连通，所述冷端换热器11、热端换热器12均与混合器6连通，所述混合器6与冷凝蒸发器13连通，所述冷凝蒸发器13的气体出口与Ⅰ号储液器4连通，所述Ⅰ号储液器4与回热器15连通，所述回热器15与Ⅰ号气液分离器7连通，所述Ⅰ号气液分离器7与Ⅰ号压缩机1连通。
所述Ⅱ号工循环系统包括Ⅱ号压缩机2，所述Ⅱ号压缩机2压缩后的气体进入到Ⅱ号冷凝器10，所述Ⅱ号冷凝器10与冷端换热器11连通，所述冷端换热器11与Ⅱ号储液器5连通，所述Ⅱ号储液器5与冷凝蒸发器13、空调蒸发器14连通，所述冷凝蒸发器13、空调蒸发器14与Ⅱ号气液分离器8连通，所述Ⅱ号气液分离器8与Ⅱ号压缩机2连通。
所述Ⅱ号储液器5与冷凝蒸发器13之间设置有Ⅰ号电子膨胀阀19。
所述Ⅱ号储液器5与空调蒸发器14之间设置有Ⅱ号电子膨胀阀20。
所述Ⅱ号压缩机2通过融霜空调切换阀18与室外换热器3连通，所述室外换热器3与回热器15连通。
所述热端换热器12的热水进水口、气体冷却器9的热水进水口、Ⅱ号冷凝器10的热水进水口均通过比列调节阀17与热水进水口连通，热端换热器12的热水出水口、气体冷却器9的热水出水口、Ⅱ号冷凝器10的热水出水口于热水出水口连通。
所述空调蒸发器14与冷冻水进水口、冷冻水出水口连通。
所述Ⅰ号工质为R744制冷剂，所述Ⅱ号工质为R513a制冷剂。
所述室外换热器3与回热器15之间设置有电子膨胀阀21。
本发明的工作过程如下：
Ⅰ号循环系统通过Ⅰ号压缩机1将R744工质压缩后形成高压气体。经过气体冷却器9与水换热后进入热回收装置16中，通过热回收装置16的转换，一端可产生温度低的R744气体进入冷端换热器11中吸收经Ⅱ号冷凝器10冷凝下来液体的热量；另一端产生的温度较高的R744气体进入热端换热器12与水换热，换热后 R744进入混合器9中进行混合。由混合器6出来的R744进入冷凝蒸发器13中且与另一侧的R513a进行换热，换热后的R744进入Ⅰ号储液器4，R744液体经过回热器15与在室外换热器3吸热后的R744气体进行换热；回热器15另一侧经过回热器15加热的R744气体经Ⅰ号气液分离器7后进入Ⅰ号压缩机1完成低温部分的循环。
Ⅱ号工循环系统中R513a气体经过Ⅱ号压缩机2压缩后进入Ⅱ号冷凝器10，与水换热后进入冷端蒸发器11，换热后R513a进入Ⅱ号储液器5，然后R513a液体通过Ⅰ号电子膨胀阀19喷发后进入冷凝蒸发器11与R744进行换热使其变为液态，换热后的R513a进入Ⅱ号气液分离器8后回到Ⅱ号压缩机2完成高温部分的循环。
本发明的热泵系统在冬季运行时，带有自动融霜功能，当室外换热器需要融霜处理时，融霜空调切换阀18开启进入室外换热器3将霜融化。
所述制冷剂R513a，其与R134a具有相似的性能特征，但是其GWP值降幅超过55%，对于设备的设计兼容性相较其他低GWP产品具有明显的优势。该系统采用的制冷剂R744作为纯天然制冷剂，臭氧层破坏潜能值为0，全球变暖潜能值为1，有着优越的热力学性能。
本发明增加了热回收装置，提高了系统的制冷制热效率。
本发明冬季运行带有自动融霜功能。
本发明利用R744工质的特性与水换热后可得到较高温度的热水将其应用于冬季供热，同时在系统中加入热回收装置，增加了循环过程中的过冷度与过热度。利用R513a循环为R744冷凝提供冷量，提高了整个系统的效率，同时也解决了系统冬季运行的不停机快速融霜问题。

Claims (9)

1.一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：包括利用Ⅰ号工质与水换热后可得到较高温度的热水的Ⅰ号循环系统以及利用Ⅱ号工质为Ⅰ号工质冷凝提供冷量并提高效率的Ⅱ号工循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：Ⅰ号循环系统包括Ⅰ号压缩机（1），所述Ⅰ号压缩机（1）压缩后的高压气体进入到气体冷却器（9），所述气体冷却器（9）与热回收装置（16）连通，所述热回收装置（16）的低温端与冷端换热器（11）连通，其高温端与热端换热器（12）连通，所述冷端换热器（11）、热端换热器（12）均与混合器（6）连通，所述混合器（6）与冷凝蒸发器（13）连通，所述冷凝蒸发器（13）的气体出口与Ⅰ号储液器（4）连通，所述Ⅰ号储液器（4）与回热器（15）连通，所述回热器（15）与Ⅰ号气液分离器（7）连通，所述Ⅰ号气液分离器（7）与Ⅰ号压缩机（1）连通。
3.根据权利要求1所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：所述Ⅱ号工循环系统包括Ⅱ号压缩机（2），所述Ⅱ号压缩机（2）压缩后的气体进入到Ⅱ号冷凝器（10），所述Ⅱ号冷凝器（10）与冷端换热器（11）连通，所述冷端换热器（11）与Ⅱ号储液器（5）连通，所述Ⅱ号储液器（5）与冷凝蒸发器（13）、空调蒸发器（14）连通，所述冷凝蒸发器（13）、空调蒸发器（14）与Ⅱ号气液分离器（8）连通，所述Ⅱ号气液分离器（8）与Ⅱ号压缩机（2）连通。
4.根据权利要求3所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：所述Ⅱ号储液器（5）与冷凝蒸发器（13）之间设置有Ⅰ号电子膨胀阀（19）。
5.根据权利要求4所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：所述Ⅱ号储液器（5）与空调蒸发器（14）之间设置有Ⅱ号电子膨胀阀（20）。
6.根据权利要求5所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：所述Ⅱ号压缩机（2）通过融霜空调切换阀（18）与室外换热器（3）连通，所述室外换热器（3）与回热器（15）连通。
7.根据权利要求6所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：所述热端换热器（12）的热水进水口、气体冷却器（9）的热水进水口、Ⅱ号冷凝器（10）的热水进水口均通过比列调节阀（17）与热水进水口连通，热端换热器（12）的热水出水口、气体冷却器（9）的热水出水口、Ⅱ号冷凝器（10）的热水出水口于热水出水口连通。
8.根据权利要求7所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：所述空调蒸发器（14）与冷冻水进水口、冷冻水出水口连通。
9.根据权利要求8所述的一种超低温二氧化碳冷热水机组，其特征在于：所述Ⅰ号工质为R744制冷剂，所述Ⅱ号工质为R513a制冷剂。
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