CN206847110U - 一种高能效超低温空气源co2热泵 - Google Patents
一种高能效超低温空气源co2热泵 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种高能效超低温空气源CO2热泵，现有常规热泵热水器产品在极寒环境温度下不能制取热水，本实用新型通过双级压缩机、辅助交换器、节流阀件、特制气液分离器相连组成的冷媒循环制热系统，提高了CO2空气源热泵的制热量及能效，降低了整个CO2空气源热泵系统的冷却侧的温度、压力，从而降低了系统功耗，提高系统稳定性。本实用新型关键还在于辅助交换器和气液分离器的使用，一方面对主循环回路冷媒进行节流前过冷，增大焓差，另一方面通过辅助回路内高温冷媒对气液分离器内液态冷媒适当预热和闪蒸增加吸气量，从而确保CO2空气源热泵机组在极寒环境下高效可靠稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型属于超低温CO2热泵循环系统，特别是一种高能效超低温空气源CO2热泵。
背景技术
传统的热泵热水器系统主要由压缩机、节流阀、蒸发器以及冷凝器构成，基本工作原理为：制冷剂在蒸发器内吸收低温物体的热量，蒸发成气体媒体，蒸发器出来的气体媒体经过压缩机的压缩，变为高温高压的气体媒体，高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给高温物体、同时自身变为高压液体媒体，高压液体媒体流经膨胀阀节流降压，再变为过热液体媒体，进入蒸发器，如此循环。
随着科技的进步以及人们节能意识的提高，近年来，热泵热水器市场发展迅速，欧美、日本等地区CO2空气源热泵热水器在市场已有一定市场容量。CO2空气源热泵热水器在国内越来越多的厂家开始投入研发，因空气源热泵产品在低温环境下，制热能力衰减明显，能效下降迅速，常规热泵普遍采用增焓压缩机来解决低温环境下机组运行问题，但工作环境温度只能-20°以上制取55°的热水，在北方极寒冷-20°以下地区民用和商用领域存在较大的市场空间和应用价值，但常规热泵在此环境下无法正常平稳工作运行，所以解决极寒温度下热泵能力衰减和能效较低的问题显得尤为重要。
普通空气源热泵机组由于受压缩机运行范围、运行特性和要求的限制，在室外温度低于-15°的情况下，机组的制热能力和效率衰减明显，而且在低温环境下，热泵系统还会出现回液、排气温度高、超范围运行等问题，但普通热泵通过革新压缩机结构，通过增焓技术使热泵在低温环境下的能力有了部分提高，能在-20°的环境下工作运行，基本满足相关功能，但在更低的环境温度下还是不能稳定工作运行的，基于以上事实解决超低温环境下的机组制热能力下降、效率低、化霜回油难等技术瓶颈显得尤为急切和重要。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有常规热泵热水器产品在极寒环境温度下不能制取热水的缺陷，提供一种高能效超低温空气源CO2热泵。
为达到上述目的，本实用新型的高能效超低温空气源CO2热泵，包括双级压缩机、气体冷却器、液体储存器、辅助交换器、第一节流阀、第二节流阀、蒸发器、气液分离器，其特征是：
所述的气体冷却器具有CO2冷媒通道、热水循环通道；
所述的液体储存器具有A1进液口、B1出液口、C1出液口；
所述的辅助交换器具有互相独立的两个CO2冷媒通道；
所述的蒸发器具有CO2冷媒通道；
所述的气液分离器具有A2进液口、B2进液口、C2出液口；
所述气体冷却器的CO2冷媒通道的两端分别连接所述双级压缩机的高压侧、液体储存器的A1进液口，所述液体储存器的C1出液口、辅助交换器的一个CO2冷媒通道、第一节流阀、蒸发器的CO2冷媒通道、气液分离器的A2进液口依次连接，所述气液分离器的C2出液口连接所述双级压缩机的低压测，构成主回路，所述的第一节流阀控制主回路冷媒的节流降压；
所述液体储存器的B1出液口、第二节流阀、辅助交换器的另一个CO2冷媒通道、气液分离器的B2进液口依次连接，构成辅助回路，所述的第二节流阀控制辅助回路的节流降压。
作为优选技术手段：关闭第二节流阀，CO2热泵由所述的双级压缩机、气体冷却器、液体储存器、辅助交换器、第一节流阀、蒸发器、气液分离器构成常温制热循环系统，用于常规环境温度时制取热水。
作为优选技术手段：关闭第二节流阀，CO2热泵由所述的双级压缩机、气体冷却器、液体储存器、辅助交换器、第一节流阀、蒸发器、气液分离器构成常温制热循环系统，同时由所述液体储存器、第二节流阀、辅助交换器、气液分离器组成增气回油辅助系统，通过所述常温制热循环系统、增气回油辅助系统同时工作，用于低环境温度时制取热水。
作为优选技术手段：所述气体冷却器的热水循环通道关闭，由双级压缩机、气体冷却器、液体储存器、辅助交换器、第一节流阀、蒸发器、气液分离器构成主回路化霜系统，同时由第二节流阀、辅助交换器、气液分离器组成增气升温辅助化霜系统，通过所述主回路化霜系统、增气升温辅助化霜系统同时工作实现极寒环境的化霜。
作为优选技术手段：所述气液分离器的C2出液口连接有位于所述气液分离器内部的吸气管路，所述的吸气管路上有回油孔洞。
本实用新型一方面通过辅助交换器过冷主循环回路冷媒，增大蒸发焓差，另一方面通过辅助循环回路蒸发吸热增大压缩机回气量，进而提高热泵的制热量及能效，并降低热泵系统冷却侧温度、压力，降低系统功耗，提高系统稳定性。
解决了北方极寒地区空气源热泵无法正常运行制取热水的技术难题，为空气源CO2热泵在北方地区的应用与推广迈出了坚实的一步。本实用新型的CO2热泵在-20°以下环境温度下能高效制取65°到90°的高温热水，并且运行稳定化霜彻底，结构简单紧凑，易于实现，在低环境温度下具有较好的性能。
附图说明
图1为本实用新型高能效超低温空气源CO2热泵的原理图；
图中标号说明：1-双级压缩机；2-气体冷却器；3-液体储存器；4-辅助交换器；5.1-第一节流阀；5.2-第二节流阀；6-蒸发器；7-气液分离器。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型做进一步说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
如图1所示的高能效超低温空气源CO2热泵，包括双级压缩机1、气体冷却器2、液体储存器3、辅助交换器4、第一节流阀5.1、第二节流阀5.2、蒸发器6、气液分离器7；
气体冷却器2具有CO2冷媒通道、热水循环通道；
液体储存器3具有A1进液口、B1出液口、C1出液口；
辅助交换器4具有互相独立的两个CO2冷媒通道；
蒸发器6具有CO2冷媒通道；
气液分离器7具有A2进液口、B2进液口、C2出液口；
气体冷却器2的CO2冷媒通道的两端分别连接双级压缩机1的高压侧、液体储存器3的A1进液口，液体储存器3的C1出液口、辅助交换器4的一个CO2冷媒通道、第一节流阀5.1、蒸发器6的CO2冷媒通道、气液分离器7的A2进液口依次连接，气液分离器7的C2出液口连接双级压缩机1的低压测，构成主回路，第一节流阀5.1控制主回路冷媒的节流降压；
液体储存器3的B1出液口、第二节流阀5.2、辅助交换器4的另一个CO2冷媒通道、气液分离器7的B2进液口依次连接，构成辅助回路，第二节流阀5.2控制辅助回路的节流降压。
关闭第二节流阀5.2，CO2热泵由双级压缩机1、气体冷却器2、液体储存器3、辅助交换器4、第一节流阀5.1、蒸发器6、气液分离器7构成常温制热循环系统，用于常规环境温度（大于等于-15°）时制取热水（65°到90°）。
关闭第二节流阀5.2，CO2热泵由双级压缩机1、气体冷却器2、液体储存器3、辅助交换器4、第一节流阀5.1、蒸发器6、气液分离器7构成常温制热循环系统，同时由液体储存器3、第二节流阀5.2、辅助交换器4、气液分离器7组成增气回油辅助系统，通过常温制热循环系统、增气回油辅助系统同时工作，用于低环境温度（小于-15°、大于等于-35°）时制取热水（65°到90°）。
气体冷却器2的热水循环通道关闭，由双级压缩机1、气体冷却器2、液体储存器3、辅助交换器4、第一节流阀5.1、蒸发器6、气液分离器7构成主回路化霜系统，同时由第二节流阀5.2、辅助交换器4、气液分离器7组成增气升温辅助化霜系统，通过主回路化霜系统、增气升温辅助化霜系统同时工作实现极寒环境的化霜。
气液分离器7的C2出液口连接有位于气液分离器7内部的吸气管路，吸气管路上有回油孔洞。在极低环境温度时，压缩机冷冻油存在粘度变大不宜携带、局部分层现象，如出现回油不畅会导致压缩机故障，此竖直水平方向多回油孔的结构设计可以增大冷媒与大粘度冷冻油接触面积，使更多冷冻油随制冷剂携带回压缩机；而且，即便冷冻油分层也能有很好的回油。
以上所述，仅为本实用新型较佳具体实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型保护范围以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种高能效超低温空气源CO2热泵，包括双级压缩机（1）、气体冷却器（2）、液体储存器（3）、辅助交换器（4）、第一节流阀（5.1）、第二节流阀（5.2）、蒸发器（6）、气液分离器（7），其特征是：
所述的气体冷却器（2）具有CO2冷媒通道、热水循环通道；
所述的液体储存器（3）具有A1进液口、B1出液口、C1出液口；
所述的辅助交换器（4）具有互相独立的两个CO2冷媒通道；
所述的蒸发器（6）具有CO2冷媒通道；
所述的气液分离器（7）具有A2进液口、B2进液口、C2出液口；
所述气体冷却器（2）的CO2冷媒通道的两端分别连接所述双级压缩机（1）的高压侧、液体储存器（3）的A1进液口，所述液体储存器（3）的C1出液口、辅助交换器（4）的一个CO2冷媒通道、第一节流阀（5.1）、蒸发器（6）的CO2冷媒通道、气液分离器（7）的A2进液口依次连接，所述气液分离器（7）的C2出液口连接所述双级压缩机（1）的低压测，构成主回路，所述的第一节流阀（5.1）控制主回路冷媒的节流降压；
所述液体储存器（3）的B1出液口、第二节流阀（5.2）、辅助交换器（4）的另一个CO2冷媒通道、气液分离器（7）的B2进液口依次连接，构成辅助回路，所述的第二节流阀（5.2）控制辅助回路的节流降压。
2.根据权利要求1所述的高能效超低温空气源CO2热泵，其特征是：关闭第二节流阀（5.2），CO2热泵由所述的双级压缩机（1）、气体冷却器（2）、液体储存器（3）、辅助交换器（4）、第一节流阀（5.1）、蒸发器（6）、气液分离器（7）构成常温制热循环系统，用于常规环境温度时制取热水。
3.根据权利要求1所述的高能效超低温空气源CO2热泵，其特征是：关闭第二节流阀（5.2），CO2热泵由所述的双级压缩机（1）、气体冷却器（2）、液体储存器（3）、辅助交换器（4）、第一节流阀（5.1）、蒸发器（6）、气液分离器（7）构成常温制热循环系统，同时由所述液体储存器（3）、第二节流阀（5.2）、辅助交换器（4）、气液分离器（7）组成增气回油辅助系统，通过所述常温制热循环系统、增气回油辅助系统同时工作，用于低环境温度时制取热水。
4.根据权利要求1所述的高能效超低温空气源CO2热泵，其特征是：所述气体冷却器（2）的热水循环通道关闭，由双级压缩机（1）、气体冷却器（2）、液体储存器（3）、辅助交换器（4）、第一节流阀（5.1）、蒸发器（6）、气液分离器（7）构成主回路化霜系统，同时由第二节流阀（5.2）、辅助交换器（4）、气液分离器（7）组成增气升温辅助化霜系统，通过所述主回路化霜系统、增气升温辅助化霜系统同时工作实现极寒环境的化霜。
5.根据权利要求1所述的高能效超低温空气源CO2热泵，其特征是：所述气液分离器（7）的C2出液口连接有位于所述气液分离器（7）内部的吸气管路，所述的吸气管路上有回油孔洞。
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Cited By (1)
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| CN108387031A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-10 | 山东朗进科技股份有限公司 | 一种热泵系统及控制方法 |
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| CN108387031B (zh) * | 2018-02-09 | 2021-02-23 | 青岛朗进新能源设备有限公司 | 一种热泵系统的控制方法 |
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