CN109595844B - 一种自复叠二氧化碳空气源热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水加热设备的技术领域，旨在提供一种自复叠二氧化碳空气源热泵，其技术方案要点包括箱体、风机、蒸发器、气液分离器、压缩机、气体冷却器、第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，还包括气体换热器；压缩机介质出口与气体冷却器介质进口连接，气液分离器内设有盘管，气体冷却器介质出口和气液分离器内盘管的输入端连接，盘管输出端与第一电子膨胀阀介质进口和气体换热器介质进口连接，第一电子膨胀阀介质出口与气体换热器相连，这种自复叠二氧化碳空气源热泵改变二氧化碳介质流径，通过气体换热器自复叠换热，降低二氧化碳进入膨胀阀前的温度，降低工质焓值，减少膨胀带来的损耗，从而提高系统在低温环境里的整体效率。
Description
技术领域
本发明涉及水加热设备的技术领域，特别涉及一种自复叠二氧化碳空气源热泵。
背景技术
空气能热泵是由电动机驱动的，利用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以环境空气为冷（热）源制取冷（热）风或者冷（热）水的设备，主要零部件包括用热侧换热设备、热源侧换热设备及压缩机等。空气能热泵利用空气中的热量作为低温热源，经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换，然后通过循环系统，提取或释放热能，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。
二氧化碳空气能热泵由于受气冷器里进水温度的限制，气冷器介质出口的二氧化碳介质是处于较高温度跨临界状态，根据实测情况，膨胀阀进口温 度越低，系统效率越高，因此，对于本领域技术人员，有待研发一种二氧化碳空气源热泵，能够降低二氧化碳进入膨胀阀前的温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种自复叠二氧化碳空气源热泵，改变二氧化碳介质流径，通过气体换热器自复叠换热，降低二氧化碳进入膨胀阀前的温度，降低工质焓值，减少膨胀带来的损耗，从而提高系统在低温环境里的整体效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种自复叠二氧化碳空气源热泵，包括箱体、风机、蒸发器、气液分离器、压缩机、气体冷却器、水泵、第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，还包括气体换热器；
压缩机设置在箱体内的底部，气体冷却器设置在压缩机的一侧，水泵设置在压缩机和气体冷却器的一侧，气液分离器和气体换热器设置在在压缩机和气体冷却器的另一侧，蒸发器设置在箱体内，风机设置在箱体顶部并处于蒸发器上方；
压缩机介质出口与气体冷却器介质进口连接，气液分离器内设有盘管，气体冷却器介质出口和气液分离器内盘管的输入端连接，盘管输出端与第一电子膨胀阀介质进口和气体换热器介质进口连接，第一电子膨胀阀介质出口与气体换热器相连，气体换热器介质出口与第二电子膨胀阀介质进口连接，第二电子膨胀阀介质出口与蒸发器介质进口连接，蒸发器介质出口与气液分离器介质进口连接，气液分离器介质出口与气体换热器介质进口连接，气体换热器介质出口与压缩机介质进口连接，水泵出水口与气体冷气体冷却器进水口连接。
通过采用上述技术方案，风机将空气带动至蒸发器附近，空气与二氧化碳产生热交换，二氧化碳温度升高并流动到气液分离器内，二氧化碳在气液分离器内进行气液分离，气体状态的二氧化碳从气液分离器内排出并流动至气体换热器，再从气体换热器内流出并流动至压缩机内，二氧化碳经过压缩机后变为高温气体，二氧化碳从压缩机内进入到气体冷却器内，冷水通过水泵进入到气体冷却器内，冷水在气体冷却器内与高温二氧化碳产生热交换，对冷水加热，此时二氧化碳的温度降低，降温后的二氧化碳流入到气液分离器内的盘管内，二氧化碳通过盘管与气液分离器内的二氧化碳产生热交换，盘管内的二氧化碳再次降温，再次降温后的二氧化碳进入到气体换热器内，再将降温后的二氧化碳与从气液分离器内流动至气体换热器内的二氧化碳产生热交换，从而使从盘管内流出的二氧化碳的温度进一步降低，从盘管内流出的二氧化碳经过在气体换热器内换热后，再从气体换热器内流向第二电子膨胀阀，在通过第二电子膨胀阀流入到蒸发器内，从蒸发器内流向气液分离器，从气液分离器流向气体换热器，再从气体换热器流向压缩机，如此往复循环，且改变二氧化碳介质流径，通过气体换热器自复叠换热，降低二氧化碳进入膨胀阀前的温度，降低工质焓值，减少膨胀带来的损耗，从而提高系统在低温环境里的整体效率。
进一步设置：还包括油气分离器，气液分离器润滑油出口与油气分离器润滑油进口连接，油气分离器出油口与压缩机进油口连接，水泵出水口与油气分离器进水口连接，油气分离器出水口与水泵进水口连接。
通过采用上述技术方案，水通过水泵流动至油气分离器，通过水温对油气分离器中的润滑油和二氧化碳液体的混合态，使二氧化碳蒸发并进入到压缩机内，润滑油进入到压缩机进油口，确保压缩机润滑，减小了压缩机出现故障的可能性。
进一步设置：所述气体换热器表面设有保温岩棉。
通过采用上述技术方案，保温岩棉的设置能够对气体换热器起到保温作用，减小了气体换热器内的二氧化碳的热量散热的可能性，提高了二氧化碳热量的利用率，减小了二氧化碳热量的损耗。
进一步设置：所述气体冷却器表面设有保温岩棉。
通过采用上述技术方案，保温岩棉的设置能够对气体冷却器进行保温，减小了气体冷却器内的二氧化碳热量散热的可能性，从而提高了二氧化碳热量的利用率，减小了二氧化碳热量的损耗。
进一步设置：所述箱体底部设有支脚。
通过采用上述技术方案，支脚的设置能够使箱体脱离地面，避免箱体与地面直接接触，若地面有积水，能够避免箱体直接与接水接触，导致水进入到箱体内，影响箱体内的压缩机的正常工作。
进一步设置：所述蒸发器在箱体内倾斜设置，所述箱体上设有接水槽，且所述接水槽处于压缩机上方、蒸发器高端处的下方。
通过采用上述技术方案，在蒸发器表面形成水滴掉落时，接水槽的设置能够接住掉落的水滴，避免掉落的水滴滴落在压缩机上，对压缩机的工作环境造成影响。
进一步设置：所述接水槽表面涂有防腐涂层。
通过采用上述技术方案，防腐涂层的设置能够对接水槽起到保护作用，接水槽长期与水接触，减小了接水槽被腐蚀的可能性。
进一步设置：所述风扇至少设置为两组。
通过采用上述技术方案，将风扇至少设置为两组，能够使空气与蒸发器充分的接触，从而提高空气与蒸发器内的二氧化碳之间的热交换率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过改变二氧化碳介质流径，气体换热器自复叠换热，降低了二氧化碳进入膨胀阀前的温度，降低了工质焓值，减少膨胀带来的损耗，从而提高系统在低温环境里的整体效率；
2、支脚的设置能够使箱体脱离地面，避免箱体与地面直接接触，若地面有积水，能够避免箱体直接与接水接触，导致水进入到箱体内，影响箱体内的压缩机的正常工作；
3、将风扇至少设置为两组，能够使空气与蒸发器充分的接触，从而提高空气与蒸发器内的二氧化碳之间的热交换率。
附图说明
图1是本实施例中用于体现箱体与压缩机之间位置关系的结构示意图；
图2是本实施例中用于体现本发明的系统原理图。
图中，1、箱体；2、风机；3、蒸发器；4、气液分离器；5、压缩机；6、气体冷却器；7、第一电子膨胀阀；8、第二电子膨胀阀；9、气体换热器；10、盘管；11、油气分离器；12、支脚；13、接水槽；14、水泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：一种自复叠二氧化碳空气源热泵，如图1和图2所示，包括箱体1、风机2、蒸发器3、气液分离器4、压缩机5、气体冷却器6、水泵14、第一电子膨胀阀7、第二电子膨胀阀8、气体换热器9和油气分离器11。
如图1和图2所示，箱体1底部设有支脚12，避免箱体1直接与地面接触，压缩机5设置在箱体1内的底部，气体冷却器6设置在压缩机5的一侧，水泵14设置在压缩机5和气体冷却器6的一侧，气液分离器4、气体换热器9和油气分离器11均设置在压缩机5和气体冷却器6的另一侧，蒸发器3倾斜设置在箱体1内，风机2设置在箱体1顶部并处于蒸发器3上方，且风机2设置为两组，箱体1上还设有接水槽13，且接水槽13处于压缩机5上方、蒸发器3高端处的下方，以便将从蒸发器3上掉落的水滴接住，接水槽13表面涂有防腐涂层，以便延长接水槽13的使用寿命，气体换热器9表面和气体冷却器6表面均设有保温岩棉，以便起到保温作用，减少二氧化碳热量的损耗，本实施例中，防腐涂层设置为铝合金防腐涂层。
如图1和图2所示，压缩机5介质出口与气体冷却器6介质进口连接，气液分离器4内设有盘管10，气体冷却器6介质出口和气液分离器4内盘管10的输入端连接，盘管10输出端与第一电子膨胀阀7介质进口和气体换热器9介质进口连接，第一电子膨胀阀7介质出口与气体换热器9相连，气体换热器9介质出口与第二电子膨胀阀8介质进口连接，第二电子膨胀阀8介质出口与蒸发器3介质进口连接，蒸发器3介质出口与气液分离器4介质进口连接，气液分离器4介质出口与气体换热器9介质进口连接，气体换热器9介质出口与压缩机5介质进口连接，气液分离器4润滑油出口与油气分离器11润滑油进口连接，油气分离器11出油口与压缩机5进油口连接，水泵14出水口与气体冷气体冷却器6进水口连接，且水泵14出水口与油气分离器11进水口连接，油气分离器11出水口与水泵14进水口连接，且油气分离器11以及与油气分离器11连接的管道上均设有岩棉。
实施过程：风机2将空气带动至蒸发器3附近，空气与二氧化碳产生热交换，二氧化碳温度升高并流动到气液分离器4内，二氧化碳在气液分离器4内进行气液分离，气体状态的二氧化碳从气液分离器4内排出并流动至气体换热器9，再从气体换热器9内流出并流动至压缩机5内，压缩机5对二氧化碳升温，升温后的二氧化碳流动至气体冷却器6内，冷水通过水泵14进入到气体冷却器6内，冷水在气体冷却器6内与二氧化碳产生热交换，从而实现加热冷水的目的。
水通过水泵14流动至油气分离器11，通过水温对油气分离器11中的润滑油和二氧化碳液体的混合态，使二氧化碳蒸发并进入到压缩机5内，润滑油进入到压缩机5进油口，确保压缩机5润滑。
二氧化碳在气体冷却器6内与冷水进行热交换后，氧化碳的温度降低，降温后的二氧化碳流入到气液分离器4内的盘管10内，二氧化碳通过盘管10与气液分离器4内的二氧化碳产生热交换，盘管10内的二氧化碳再次降温，再次降温后的二氧化碳进入到气体换热器9内，再将降温后的二氧化碳与从气液分离器4内流动至气体换热器9内的二氧化碳产生热交换，从而使从盘管10内流出的二氧化碳的温度进一步降低，从盘管10内流出的二氧化碳经过在气体换热器9内换热后，再从气体换热器9内流向第二电子膨胀阀8，在通过第二电子膨胀阀8流入到蒸发器3内，从蒸发器3内流向气液分离器4，从气液分离器4流向气体换热器9，再从气体换热器9流向压缩机5，如此往复循环对冷水加热，且改变二氧化碳介质流径，通过气体换热器9自复叠换热，降低二氧化碳进入膨胀阀前的温度，降低工质焓值，减少膨胀带来的损耗，从而提高系统在低温环境里的整体效率。
本发明根据工作环境温度通过变频技术来调节系统制热量，以保证系统可靠运行和达到节能效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种自复叠二氧化碳空气源热泵，包括箱体(1)、风机(2)、蒸发器(3)、气液分离器(4)、压缩机(5)、气体冷却器(6)、水泵(14)、第一电子膨胀阀(7)和第二电子膨胀阀(8)，其特征在于：还包括气体换热器(9)；
压缩机(5)设置在箱体(1)内的底部，气体冷却器(6)设置在压缩机(5)的一侧，水泵(14)设置在压缩机(5)和气体冷却器(6)的一侧，气液分离器(4)和气体换热器(9)设置在压缩机(5)和气体冷却器(6)的另一侧，蒸发器(3)设置在箱体(1)内，风机(2)设置在箱体(1)顶部并处于蒸发器(3)上方；
压缩机(5)介质出口与气体冷却器(6)介质进口连接，气液分离器(4)内设有盘管(10)，气体冷却器(6)介质出口和气液分离器(4)内盘管(10)的输入端连接，盘管(10)输出端与第一电子膨胀阀(7)介质进口和气体换热器(9)介质进口连接，第一电子膨胀阀(7)介质出口与气体换热器(9)相连，气体换热器(9)介质出口与第二电子膨胀阀(8)介质进口连接，第二电子膨胀阀(8)介质出口与蒸发器(3)介质进口连接，蒸发器(3)介质出口与气液分离器(4)介质进口连接，气液分离器(4)介质出口与气体换热器(9)介质进口连接，气体换热器(9)介质出口与压缩机(5)介质进口连接，水泵(14)出水口与气体冷却器(6)进水口连接，还包括油气分离器(11)，气液分离器(4)润滑油出口与油气分离器(11)润滑油进口连接，油气分离器(11)出油口与压缩机(5)进油口连接，水泵(14)出水口与油气分离器(11)进水口连接，油气分离器(11)出水口与水泵(14)进水口连接，所述气体换热器(9)表面设有保温岩棉。
2.根据权利要求1所述的一种自复叠二氧化碳空气源热泵，其特征在于：所述气体冷却器(6)表面设有保温岩棉。
3.根据权利要求1所述的一种自复叠二氧化碳空气源热泵，其特征在于：所述箱体(1)底部设有支脚(12)。
4.根据权利要求3所述的一种自复叠二氧化碳空气源热泵，其特征在于：所述蒸发器(3)在箱体(1)内倾斜设置，所述箱体(1)上设有接水槽(13)，且所述接水槽(13)处于压缩机(5)上方、蒸发器(3)高端处的下方。
5.根据权利要求4所述的一种自复叠二氧化碳空气源热泵，其特征在于： 所述接水槽(13)表面涂有防腐涂层。
6.根据权利要求1所述的一种自复叠二氧化碳空气源热泵，其特征在于：所述风机(2)至少设置为两组。
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