CN115289729A - 一种co2热泵除霜装置 - Google Patents

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王志毅
方震杰
王高远
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies

Abstract

本发明公开了一种CO2热泵除霜装置，包括车外套管换热器、车内换热器、至少一个载冷剂套管和水泵，所述车内换热器的输入管道或输出管道上设有载冷剂套管，所述载冷剂套管具有换热腔，所述水泵的载冷剂出液端与换热腔连通，所述车外套管换热器的载冷剂段进口端与换热腔连通，所述车外套管换热器的载冷剂段出口端与水泵的载冷剂进液端连通，与现有技术相比，能够结构简单，可实现不改变制冷剂进出换热器方向就将车外换热器进行除霜。

Description

一种CO2热泵除霜装置
【技术领域】
本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种CO2热泵除霜装置。
【背景技术】
CO2热泵自发明以来，因为它的许多优点关注度极高，例如CO2单位容积制冷量是其他制冷剂的数倍，其优良的流动和传热特性，可显著减小压缩机与系统的尺寸，使整个系统非常紧凑；还有CO2作为冷媒，对臭氧层的破坏几乎无破坏作用，GWP也低。但同样的，限制其发展的缺点也有，CO2作为制冷剂具有较低的临界温度31.1℃和较高的临界压力7.37MPa。特别是后者，若采用跨临界循环，CO2制冷系统的工作压力最高可达10MPa，这对系统的材料强度、密封和管道连接等方面的要求更苛刻，无疑，其生产成本也是其他空气源热泵机组的好几倍。而在除霜时，若使用四通换向阀，通过改变制冷剂进出换热器方向的方法，那么必然难避免两处换热器之间压力变化过大的问题。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种CO2热泵除霜装置，能够结构简单，可实现不改变制冷剂进出换热器方向就将车外换热器进行除霜。
为实现上述目的，本发明提出了一种CO2热泵除霜装置，包括车外套管换热器、车内换热器、至少一个载冷剂套管和水泵，所述车内换热器的输入管道或输出管道上设有载冷剂套管，所述载冷剂套管具有换热腔，所述水泵的载冷剂出液端与换热腔连通，所述车外套管换热器的载冷剂段进口端与换热腔连通，所述车外套管换热器的载冷剂段出口端与水泵的载冷剂进液端连通。
作为优选，所述载冷剂套管的数量为两个，所述车内换热器的输入管道和输出管道上均设有载冷剂套管，两个载冷剂套管的换热腔连通，所述水泵的载冷剂出液端与输入管道上的载冷剂套管的换热腔连通，所述输出管道上的载冷剂套管的换热腔与车外套管换热器的载冷剂段进口端连通。
作为优选，所述车外套管换热器的载冷剂段出口端通过电磁阀V1与水泵的载冷剂进液端连通。
作为优选，所述水泵的载冷剂进液端与定压装置连通。
作为优选，所述车内换热器为翅片式换热器，所述车外套管换热器上设有翅片。
作为优选，还包括压缩机，所述压缩机的制冷剂出气端与四通换向阀的第一端口连通，四通换向阀的第四端口与压缩机制冷剂进气端连通，四通换向阀的第二端口与车外套管换热器的制冷剂段进口端连通，车外套管换热器的制冷剂段出口端通过第一节流装置与闪发器的进口端连通，闪发器的出气端通过电磁阀V2与压缩机连通，闪发器的出液端通过第二节流装置与输入管道连通，输出管道与四通换向阀的第三端口连接。
作为优选，所述第一节流装置和第二节流装置均为电子膨胀阀。
作为优选，所述压缩机带辅助进气口。
本发明的有益效果：本发明通过将车内换热器的输入管道或输出管道上设有载冷剂套管，载冷剂套管具有换热腔，水泵的载冷剂出液端与换热腔连通，车外套管换热器的载冷剂段进口端与换热腔连通，车外套管换热器的载冷剂段出口端与水泵的载冷剂进液端连通，与现有技术相比，能够结构简单，可实现不改变制冷剂进出换热器方向就将车外换热器进行除霜，实现高效、安全、便捷的除霜过程。
在使用过程中，可同时实现空调制热和除霜，有效地利用了过冷量，整个系统的能源效益高。同时装置也可在夏季通过四通换向阀实现制冷。CO2压缩机的设置，不仅能够显著降低压缩机排气温度和功耗，而且能够节省成本、减少压缩机的占地空间。
车内换热器为翅片式换热器，车外套管换热器上设有翅片，加强了空气与制冷剂之间的传热效果。散热翅片与散热管接触面大而紧，传热性能良好、稳定，适应性强，空气通过阻力小。
水泵的载冷剂进液端与定压装置连通，稳定压力。
压缩机带辅助进气口，实现一台压缩机完成双级压缩过程的目的。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种CO2热泵除霜装置的结构示意图。
图中：1-车外套管换热器、2-车内换热器、3-压缩机、4-四通换向阀、5-第一节流装置、6-闪发器、7-第二节流装置、8-载冷剂套管、9-水泵、10-定压装置、11-输入管道、12-输出管道、13-换热腔。
【具体实施方式】
参阅图1，本发明一种CO2热泵除霜装置，包括车外套管换热器1、车内换热器2、至少一个载冷剂套管8和水泵9，所述车内换热器2的输入管道11或输出管道12上设有载冷剂套管8，所述载冷剂套管8具有换热腔13，所述水泵9的载冷剂出液端与换热腔13连通，所述车外套管换热器1的载冷剂段进口端与换热腔13连通，所述车外套管换热器1的载冷剂段出口端与水泵9的载冷剂进液端连通，所述载冷剂套管8的数量为两个，所述车内换热器2的输入管道11和输出管道12上均设有载冷剂套管8，两个载冷剂套管8的换热腔13连通，所述水泵9的载冷剂出液端与输入管道11上的载冷剂套管8的换热腔13连通，所述输出管道12上的载冷剂套管8的换热腔13与车外套管换热器1的载冷剂段进口端连通，所述车外套管换热器1的载冷剂段出口端通过电磁阀V1与水泵9的载冷剂进液端连通，所述水泵9的载冷剂进液端与定压装置10连通，所述车内换热器2为翅片式换热器，所述车外套管换热器1上设有翅片，还包括压缩机3，所述压缩机3的制冷剂出气端与四通换向阀4的第一端口连通，四通换向阀4的第四端口与压缩机3制冷剂进气端连通，四通换向阀4的第二端口与车外套管换热器1的制冷剂段进口端连通，车外套管换热器1的制冷剂段出口端通过第一节流装置5与闪发器6的进口端连通，闪发器6的出气端通过电磁阀V2与压缩机3连通，闪发器6的出液端通过第二节流装置7与输入管道11连通，输出管道12与四通换向阀4的第三端口连接，所述第一节流装置5和第二节流装置7均为电子膨胀阀，所述压缩机3带辅助进气口。
本发明工作过程：
本发明一种CO2热泵除霜装置在工作过程中，只有空调工况运行：在夏天时开启单级制冷模式，电磁阀V1、V2关闭，制冷剂CO2通过压缩机3压缩，然后经过四通换向阀4后，先通过车外套管换热器1，接着流过第一节流装置5和闪发器6，第一节流装置5全开，闪发器6充当缓冲罐的作用，制冷剂CO2再经第二节流装置7节流后，流过车内换热器2回到压缩机3，完成制冷循环；当冬天环境温度大于0℃时，电磁阀V1、V2关闭，制冷剂CO2通过压缩机3压缩，然后经过四通换向阀4后先通过车内换热器2，接着流过第二节流装置7和闪发器6，第二节流装置7全开，闪发器充当缓冲罐的作用，制冷剂CO2再经第一节流装置5节流后，流过车外套管换热器1回到压缩机3，完成制热循环。
当空调工况与载冷剂加热工况同时存在时：当冬天环境温度达到0℃以下时，电磁阀V2开启。空调侧循环，制冷剂CO2通过压缩机3压缩，然后经过四通换向阀4后先通过车内换热器2，接着流过第一节流装置5第一次节流，在闪发器6中气液分离，气态制冷剂通过电磁阀V2输送到压缩机3中间压力部分，与中间压力的制冷剂进行混合，液态制冷剂再经第二节流装置7节流后，流过车外套管换热器1回到压缩机3，完成准二级制热循环。若需要除霜，则打开电磁阀V1，运行水泵9，载冷剂通过水泵9推动形成循环，在载冷剂套管8段吸收制冷剂热量，然后流经车外套管换热器1，对结霜部分的换热器进行换热除霜，再通过电磁阀V1流回水泵9，继续除霜过程。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：包括车外套管换热器(1)、车内换热器(2)、至少一个载冷剂套管(8)和水泵(9)，所述车内换热器(2)的输入管道(11)或输出管道(12)上设有载冷剂套管(8)，所述载冷剂套管(8)具有换热腔(13)，所述水泵(9)的载冷剂出液端与换热腔(13)连通，所述车外套管换热器(1)的载冷剂段进口端与换热腔(13)连通，所述车外套管换热器(1)的载冷剂段出口端与水泵(9)的载冷剂进液端连通。
2.如权利要求1所述的一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：所述载冷剂套管(8)的数量为两个，所述车内换热器(2)的输入管道(11)和输出管道(12)上均设有载冷剂套管(8)，两个载冷剂套管(8)的换热腔(13)连通，所述水泵(9)的载冷剂出液端与输入管道(11)上的载冷剂套管(8)的换热腔(13)连通，所述输出管道(12)上的载冷剂套管(8)的换热腔(13)与车外套管换热器(1)的载冷剂段进口端连通。
3.如权利要求1所述的一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：所述车外套管换热器(1)的载冷剂段出口端通过电磁阀V1与水泵(9)的载冷剂进液端连通。
4.如权利要求1所述的一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：所述水泵(9)的载冷剂进液端与定压装置(10)连通。
5.如权利要求1所述的一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：所述车内换热器(2)为翅片式换热器，所述车外套管换热器(1)上设有翅片。
6.如权利要求1所述的一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：还包括压缩机(3)，所述压缩机(3)的制冷剂出气端与四通换向阀(4)的第一端口连通，四通换向阀(4)的第四端口与压缩机(3)制冷剂进气端连通，四通换向阀(4)的第二端口与车外套管换热器(1)的制冷剂段进口端连通，车外套管换热器(1)的制冷剂段出口端通过第一节流装置(5)与闪发器(6)的进口端连通，闪发器(6)的出气端通过电磁阀V2与压缩机(3)连通，闪发器(6)的出液端通过第二节流装置(7)与输入管道(11)连通，输出管道(12)与四通换向阀(4)的第三端口连接。
7.如权利要求6所述的一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：所述第一节流装置(5)和第二节流装置(7)均为电子膨胀阀。
8.如权利要求6所述的一种CO2热泵除霜装置，其特征在于：所述压缩机(3)带辅助进气口。
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