CN111306825A - 二氧化碳热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳热泵系统，包括：带有出气口和回气口及油路的CO2压缩机；气冷器，所述气冷器至少有两个气冷管道，每个气冷管道为套管结构，包括位于中心的CO2管道和环绕CO2管道的载冷剂管道，所述CO2管道还设置有CO2进口和CO2出口，所述载冷剂管道还设置有载冷剂进口和载冷剂出口；带有输入端和输出端的蒸发器；CO2回收器；其中所述气冷器的至少两个气冷管道采用环抱立式布管设置，每个气冷管道的CO2进口设置在上端，CO2出口设置在下端，而载冷剂进口设置在下端，载冷剂出口设置在上端。

Description

二氧化碳热泵系统
技术领域
本发明涉及热交换领域的一种设备，特别涉及一种二氧化碳热泵系统。
背景技术
现在市面上，二氧化碳热泵系统中的CO2气冷器大多采用多个管路并联起来，首尾相接的形式排列，以三个管路为例，如图2所示，这种气冷器占用空间很大，导致CO2热泵系统的机舱设计需要很大，成本增加，布局占地运行受限，而且，由于气冷器是卧倒的，势必会使液态CO2存在于气冷器的低部，当CO2热泵系统运行时，液体的上下运动会导致CO2热泵系统压力增大，这样是不安全的。另外，现在市面上的二氧化碳热泵系统中的CO2回收器的作用是收集液态的CO2和带入系统中的压缩机中的润滑油。现有CO2回收器如图4所示，包括壳体和由壳体形成的空腔，其中所述壳体顶部设置有与空腔相连通的进气口，以及与进气口连通的的末端开口伸入空腔内的进气管，壳体中部设置有与空腔相连通的出气口，所述壳体底部设置有与空腔相连通的出油口，由于CO2热泵系统中与出气口连接的压缩机的吸气压力很大，这种出气口设置方式可能会将液态CO2直接从CO2回收器中吸入压缩机回气口，导致液击现象，这样容易损坏压缩机。还有，当蒸发器内CO2温度过低时，会导致蒸发器表面结霜，降低换热效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的二氧化碳热泵系统，它所采用的技术方案是：一种二氧化碳热泵系统，包括带有出气口和回气口及油路的CO2压缩机；气冷器，所述气冷器至少有两个气冷管道，每个气冷管道为套管结构，包括位于中心的CO2管道和环绕CO2管道的载冷剂管道，所述CO2管道设置有CO2进口和CO2出口，所述载冷剂管道设置有载冷剂进口和载冷剂出口；带有输入端和输出端的蒸发器；CO2回收器，所述CO2回收器包括壳体和由壳体形成的空腔，其中所述壳体顶部设置有与空腔相连通的进气口，以及与进气口连通的的末端开口伸入空腔内的进气管，壳体中部设置有与空腔相连通的出气口，所述壳体底部设置有与空腔相连通的出油口，出油口通过油管和压缩机的油路接通；CO2压缩机的出气口与气冷器中的CO2进口连通，气冷器中的CO2出口和蒸发器的输入端连通，蒸发器的输出端和CO2回收器的进气口连通，CO2回收器的出气口与CO2压缩机的回气口连通，其特征在于：所述气冷器的至少两个气冷管道采用环抱立式布管设置，每个气冷管道的CO2进口设置在上端，CO2出口设置在下端，而载冷剂进口设置在下端，载冷剂出口设置在上端。
本发明更进一步的技术特征是：
所述气冷器中的气冷管道设置有两个。
所述气冷器中的气冷管道设置有三个。
所述气冷器和蒸发器之间设置有节流阀。
所述CO2回收器的壳体中部还设置有二氧化碳灌注口，其中所述出气口也连接有末端开口伸入空腔内的出气管，且所述出气管的末端开口位置要高于进气管的末端开口位置。
所述CO2回收器的出油口还连接有伸入空腔内的回油弯管。
所述CO2回收器的出油口和压缩机的油路之间的油管上设置有过滤器和回油电磁阀。
所述CO2回收器的壳体设置有3个固定支脚。
所述压缩机的输出端还和蒸发器的输入端之间通过管路连通，所述管路上设置有除霜电磁阀。
所述载冷剂为水。
本发明的有益效果是：
1、由于所述气冷器的至少两个气冷管道采用环抱立式布管设置，这样节约安装空间，可以大大减小CO2热泵系统的机舱设计空间，节约成本；另外，由于每个气冷管道的CO2进口设置在上端，CO2出口设置在下端，而载冷剂进口设置在下端，载冷剂出口设置在上端。这样CO2从上端进入，从底部流出，会使液态CO2在重力作用下自发的往底部流动，减小系统的压力，进而我们让载冷剂从底部进入，从上端流出，与CO2循环形成对流，载冷剂越往外流越热，使换热效果更好，这样的结构设置提高了热量的利用率，节约了能源。
2、由于所述CO2回收器出气口也连接有末端开口伸入空腔内的出气管，且所述出气管的末端开口位置要高于进气管的末端开口位置，这样可以防止液态二氧化碳被吸入与出气口连接的压缩机的回气口中，并有效防止液击现象的出现，延长二氧化碳热泵系统压缩机的使用寿命。另外，由于所述出油口连接有伸入空腔内的回油弯管，这样可以让润滑油优先进入压缩机，防止系统中杂质再回到压缩机。还有，现在CO2热泵系统的灌注口多开于系统的管路上，系统运行时，往往伴随着很大的震动，这些震动主要来自于压缩机的运行及CO2的循环，时间长了，灌注口位置可能会因为震动而泄露，现在设置在回收器壳体上，由于回收器利用支脚固定牢固，这样灌注口可以减少震动所带来的影响，进而减少系统的维修工作。
3、由于所述CO2压缩机的输出端还和蒸发器的输入端之间通过管路连通，所述管路上设置有除霜电磁阀。当蒸发器内CO2温度过低时，会导致蒸发器表面结霜，降低换热相率，此时除霜电磁阀打开，使从CO2压缩机排气口出来的部分高温制冷剂直接进入蒸发器，从而达到给蒸发器化霜的目的。当蒸发器表面无霜时，除霜电磁阀关闭，进行正常的CO2循环。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图；
图2是现有二氧化碳气冷器结构示意图；
图3是本发明中二氧化碳气冷器一实施例的结构示意图；
图4是现有二氧化碳回收器结构示意图；
图5是本发明中二氧化碳回收器一实施例的结构俯视图；
图6是图5中A-A方向的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1、图3、图5、图6，本发明一实施例包括一种二氧化碳热泵系统，包括带有出气口101和回气口102及油路的CO2压缩机1；气冷器2，所述气冷器至少有两个气冷管道，每个气冷管道为套管结构，包括位于中心的CO2管道和环绕CO2管道的载冷剂管道，所述CO2管道设置有CO2进口2011和CO2出口2012，所述载冷剂管道202设置有载冷剂进口2021和载冷剂出口2022；带有输入端和输出端的蒸发器3；CO2回收器4，所述CO2回收器包括壳体401和由壳体形成的空腔402，其中所述壳体顶部设置有与空腔相连通的进气口403，以及与进气口连通的的末端开口404伸入空腔内的进气管405，壳体中部设置有与空腔相连通的出气口406，所述壳体底部设置有与空腔相连通的出油口407，出油口407通过油管和CO2压缩机1的油路接通；CO2压缩机的出气口101与气冷器中的CO2进口2011连通，气冷器中的CO2出口2012和蒸发器3的输入端连通，蒸发器3的输出端和CO2回收器的进气口403连通，CO2回收器的出气口406与CO2压缩机1的回气口102连通，其中所述气冷器2的三个气冷管道采用环抱立式布管设置，每个气冷管道的CO2进口2011设置在上端，CO2出口2012设置在下端，而载冷剂进口2021设置在下端，载冷剂出口2022设置在上端。
在本实施例中，所述气冷器和蒸发器之间设置有节流阀6。节流阀的主要作用是使从气冷器2出来的CO2流过节流阀时流动截面突然收缩，流体流速加快，压力下降，CO2温度降低，当CO2进入蒸发器时进行蒸发，充分吸收环境中的热量。
在本实施例中，所述CO2回收器的壳体中部还设置有二氧化碳灌注口409，其中所述出气口406也连接有末端开口伸入空腔内的出气管411，且所述出气管的末端开口位置要高于进气管的末端开口404位置。所述CO2回收器的出油口407还连接有伸入空腔内的回油弯管408。所述CO2回收器的出油口和压缩机的油路之间的油管上设置有过滤器9和回油电磁阀8。所述CO2回收器4的壳体401设置有3个固定支脚410。
另外在图1所示的实施例中，所述CO2压缩机的出气口101还和蒸发器3的输入端之间通过管路连通，所述管路上设置有除霜电磁阀7。
在实际应用中，所述载冷剂多为水，通常气冷器的载冷剂进口和生活中的自来水管道连接，气冷器的载冷剂出口提供热水，可以输送至需要的例如厨卫使用终端。
本发明的工作原理是：CO2压缩机将高温高压的CO2输入气冷器中，在气冷器中，高温高压的CO2会与载冷剂进行热交换，使载冷剂的热量升高，使CO2的热量降低，然后通过节流阀，使CO2在蒸发器内蒸发，释放冷量，蒸发器上方通常会装有风机，风机的主要作用是协助蒸发器，将冷量排到空气中；CO2从蒸发器中蒸发完毕后，进入CO2回收器，然后再回到压缩机的回气口，完成制热循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明申请所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种二氧化碳热泵系统，包括：
带有出气口和回气口及油路的CO2压缩机；
气冷器，所述气冷器至少有两个气冷管道，每个气冷管道为套管结构，包括位于中心的CO2管道和环绕CO2管道的载冷剂管道，所述CO2管道还设置有CO2进口和CO2出口，所述载冷剂管道还设置有载冷剂进口和载冷剂出口；
带有输入端和输出端的蒸发器；
CO2回收器，所述CO2回收器包括壳体和由壳体形成的空腔，其中所述壳体顶部设置有与空腔相连通的进气口，以及与进气口连通的的末端开口伸入空腔内的进气管，壳体中部设置有与空腔相连通的出气口，所述壳体底部设置有与空腔相连通的出油口，出油口通过油管和压缩机的油路接通；
CO2压缩机的出气口与气冷器中的CO2进口连通，气冷器中的CO2出口和蒸发器的输入端连通，蒸发器的输出端和CO2回收器的进气口连通，CO2回收器的出气口与CO2压缩机的回气口连通；
其特征在于：所述气冷器的至少两个气冷管道采用环抱立式布管设置，每个气冷管道的CO2进口设置在上端，CO2出口设置在下端，而载冷剂进口设置在下端，载冷剂出口设置在上端。
2.如权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述气冷器中的气冷管道设置有两个。
3.如权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述气冷器中的气冷管道设置有三个。
4.如权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述气冷器和蒸发器之间设置有节流阀。
5.如权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述CO2回收器的壳体中部还设置有二氧化碳灌注口，其中所述出气口也连接有末端开口伸入空腔内的出气管，且所述出气管的末端开口位置要高于进气管的末端开口位置。
6.如权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述CO2回收器的出油口还连接有伸入空腔内的回油弯管。
7.如权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述CO2回收器的出油口和压缩机的油路之间的油管上设置有过滤器和回油电磁阀。
8.如权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述CO2回收器的壳体设置有3个固定支脚。
9.如权利要求1至权利要求8中任一权利要求所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述CO2压缩机的排气口和蒸发器的输入端之间通过管路连通，所述管路上设置有除霜电磁阀。
10.如权利要求9所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述载冷剂为水。
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