CN207585127U - 可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，包括低温压缩机、高温压缩机、水冷却管路、冷却装置、蒸发装置和气液分离器，所述低温压缩机的出气口与高温压缩机的进气口连接，所述气液分离器的出口分别与低温压缩机的进气口、高温压缩机的进气口连接。所述冷却装置包括对跨临界气态制冷剂进行冷却的气体冷却器、对常温高压制冷剂进行冷却的中间冷却器和对水进行冷却的冷水机组，所述气液分离器与低温压缩机之间的管道上设置有用于单双级转换的转换开关。该实用新型较好的解决了采用传统的单级压缩在低温环境下运行效率较低以及双级压缩系统低温压缩机排气温度较高的问题，可以更好的适应工作环境。

Description

可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置

技术领域

本实用新型涉及热泵技术领域，特别涉及一种可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置。

背景技术

当前，臭氧层破坏和气候变暖是全球所面临的主要问题。由于制冷、空调、热泵等行业广泛采用的CFC以及HCFC类制冷剂，导致臭氧层破坏区域越来越大和温室效应问题日益严重。而随着人们生活水平的提高,对制冷、空调、热泵等系统的性能也提出更高的要求,所以为改善环境替代传统制冷设备的任务迫在眉睫。现有技术中的单级压缩热泵系统在高温的环境中运行时具备较高的效率，但在低温的环境中运行时，效率降低很多；双级压缩热泵由于其自身特性导致其自身的排气温度较高，进而影响其工作效率。

因此，有必要对现有技术中可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置进行改进以解决上述技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，通过可以进行单双级转换的压缩模式以及在其管路上设置的部件，可以保证在单双级模式运行时制冷剂充注量基本相同并保证低温压缩机的排气温度。该系统不仅可以在不同环境温度下高效、安全的运行，并且可以提高压缩机的使用效率。具体而言通过以下技术方案实现：

本实用新型的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，包括低温压缩机、高温压缩机、水冷却管路、冷却装置、蒸发装置和气液分离器，所述气液分离器的出口分别与低温压缩机的进气口、高温压缩机的进气口连接，所述低温压缩机的出气口与高温压缩机的进气口连接，所述气液分离器与低温压缩机之间的管道上设置有用于单双级转换的转换开关。

进一步，所述冷却装置包括对超临界状态的高温制冷剂进行冷却的气体冷却器、对常温高压制冷剂进行冷却的中间冷却器和对水进行冷却的冷水机组，所述低温压缩机与高温压缩机之间设置有预冷装置，所述冷水机组与预冷装置之间设置有水泵，所述气体冷却器与中间冷却器之间设置有储液器，所述储液器与中间冷却器之间的管道上分别设置有开关Ⅰ、用于对常温高压制冷剂进行过滤的过滤器Ⅰ和对常温高压制冷剂进行节流的副节流装置，所述中间冷却器与风冷蒸发器之间的管道上设置有对常温高压制冷剂进行过滤的过滤器Ⅱ和对常温高压制冷剂进行节流的主节流装置，所述气液分离器与高温压缩机之间的管道上设置有开关Ⅱ，所述预冷装置与气体冷却器之间的水路管道上设置有开关Ⅲ。

进一步，所述预冷装置的出气口与高温压缩机的进气口连接，高温压缩机的出气口与气体冷却器的进气口连接，所述气体冷却器的出气口与储液器的进气口连接，储液器的出口分别与中间冷却器的主路进口、中间冷却器的副路进口连接，所述中间冷却器的副路出口与高温压缩机的进口连接，中间冷却器主路出口与风冷蒸发器的进口连接，风冷蒸发器的出口与气液分离器的进口连接。

进一步，所述水冷却管路中的预冷装置的出水口与冷水机组的进水口连接，冷水机组的出水口与水泵的进口连接，所述水泵的出口分别与气体冷却器的进水口、预冷装置的进水口连接，所述气体冷却器的出水口与冷水机组的进水口连接。

进一步，所述开关Ⅰ包括电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，所述开关Ⅱ为单向阀，所述开关Ⅲ包括截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ。

进一步，所述预冷装置的冷却方式为水冷或风冷，所述预冷装置为套管换热器、板式换热器、螺旋管式换热器或翅片式换热器。

进一步，所述主节流装置为电子膨胀阀、手动节流阀、毛细管或热力膨胀阀。

进一步，所述副节流装置为电子膨胀阀、手动节流阀、毛细管或热力膨胀阀。

本实用新型的有益效果：本实用新型涉及可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，该单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置通过预冷装置将低温压缩机和高温压缩机连接起来。同时开启低温压缩机和高温压缩机时，可以在双级压缩模式状态下进行制冷或制热；若仅开启高温压缩机，可以在单级压缩模式下进行制冷或制热。另外，该热泵系统可以在单级压缩模式和双级压缩模式之间进行自由切换，充分利用各模式优点，保证单级压缩模式与双级压缩模式运行时制冷剂充注量基本相同以及较低的低温压缩机的排气温度，使系统在不同环境下高效、安全运行；本实用新型的其他有益效果将在下文具体实施例中作进一步说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、低温压缩机 2、预冷装置 3、高温压缩机 4、气体冷却器 5、储液器 6、过滤器Ⅰ 7、电磁阀Ⅰ 8、电磁阀Ⅱ 9、副节流装置 10、中间冷却器 11、过滤器Ⅱ 12、主节流装置 13、风冷蒸发器 14、气液分离器 15、单向阀 16、截止阀Ⅰ 17、截止阀Ⅱ 18、冷水机组19、水泵 20、转换开关。

具体实施方式

如图所示：本实用新型的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，包括低温压缩机1、高温压缩机3、水冷却管路、冷却装置、蒸发装置和气液分离器14，所述气液分离器14的出气口分别与低温压缩机1的进气口、高温压缩机3的进气口连接，所述低温压缩机1的出气口与高温压缩机3的进气口连接，所述气液分离器14与低温压缩机1之间的管道上设置有用于单双级转换的转换开关20。

将低温压缩机、高温压缩机、水冷却管路、冷却装置、蒸发装置和气液分离器部件之间连接，通过单双级模式的切换保证单级压缩模式与双级压缩模式在运行时制冷剂充注量基本相同以及较低的低温压缩排气温度，使系统在不同环境温度下高效、安全运行。

设置冷却装置在于冷却流体，通过冷水吸收制冷剂的热量，使节流前的制冷剂流体在冷却装置的中得到过冷，通过副节流阀节流降温后的一部分制冷剂对主路的制冷剂进行冷却。

设置蒸发装置在于吸收外界热量，吸收热量后，蒸发器中的气液两相态制冷剂通常会有一定的过热度，以防止压缩机的液击。

由于气液分离器设置在风冷蒸发器和高温压缩机及低温压缩机之间，在于防止液体进入压缩机，造成压缩机的液击。

所述制冷剂可以采用现有技术中的二氧化碳，但并不局限于现有技术中的二氧化碳类制冷剂。

本实施例中，所述冷却装置包括对超临界状态的高温制冷剂进行冷却的气体冷却器4、对常温高压制冷剂进行冷却的中间冷却器10和对水进行冷却的冷水机组18，所述低温压缩机1与高温压缩机3之间设置有预冷装置2，所述冷水机组18与预冷装置2之间设置有水泵19，所述气体冷却器4与中间冷却器10之间设置有储液器5，所述储液器5与中间冷却器10之间的管道上分别设置有开关Ⅰ、用于对常温高压制冷剂进行过滤的过滤器Ⅰ6和对常温高压制冷剂进行节流的副节流装置9，所述中间冷却器10与风冷蒸发器13之间的管道上设置有对常温高压制冷剂进行过滤的过滤器Ⅱ11和对常温高压制冷剂进行节流的主节流装置12，所述气液分离器14与高温压缩机3之间的管道上设置有开关Ⅱ15，所述预冷装置2与气体冷却器4之间的管道上设置有开关Ⅲ。

设置预冷装置在于将低温压缩机和高温压缩机连接起来，制冷剂从低温压缩机出气口进入到预冷装置中，预冷装置对气态制冷剂进行冷却，从而降低了高温压缩机的吸气温度。

设置储液器在于当该制冷剂热泵系统在运行过程中，由于工况的变化或对热泵系统进行调整时，可将制冷剂回流到储液器中，以稳定系统内制冷剂的循环量，使制冷剂装置处于正常运行状态；当制冷装置的某一部位发生故障需要拆修时，可以通过一定的操作，将系统内的制冷剂收集到储液器中，以避免大量的制冷剂外流造成浪费。

在管路上设置过滤装置在于过滤出制冷剂中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。当流体进入管道上设置的过滤器，清洁的流体则由过滤装置的出口排出，当需要清洗过滤装置时，只要将可拆卸的滤网取出，处理后重新装入即可，使用维护极为方便。

所述单双级转换开关可以采用截止阀或电磁阀，在单级压缩向双级压缩转换时，转换开关开启；双级压缩向单级压缩转换时，转换开关关闭。进而通过转换开关开启或者关闭而实现单双级压缩模式的转换。

本实施例中，所述预冷装置2的出气口与高温压缩机3的进气口连接，高温压缩机3的出气口与气体冷却器4的进气口连接，所述气体冷却器4的出气口与储液器5的进气口连接，储液器5的出口分别与中间冷却器10的主路进口、中间冷却器10的副路进口连接，所述中间冷却器10的副路的出口与高温压缩机3的进口连接，中间冷却器10主路出口与风冷蒸发器13的进口连接，风冷蒸发器13的出口与气液分离器14的进口连接。

设置单双级转换的压缩管路，在于利用单级压缩模式在温度较高的环境中运行时具备较高制冷的效率；而双级压缩管路具有低温环境运行的优势，可以满足不同运行环境的需求，还可以保证运行时制冷剂的充注量基本相同，以提高压缩机的工作效率。

本实施例中，所述水冷却管路中的预冷装置2的出水口与冷水机组18的进水口连接，冷水机组18的出水口与水泵19的进口连接，所述水泵19的出口分别与气体冷却器4的进水口、预冷装置2的进水口连接，所述气体冷却器4的出水口与冷水机组18的进水口连接。

将预冷装置与水泵连接，预冷装置的出水口与冷水机组的进水口连接在于对预冷装置中的流体进行冷却，设置水泵一方面在于输送充足的流体，另一方面在于保证预冷装置中的制冷剂与从水泵中进入预冷装置中的流体进行非接触式换热。

本实施例中，所述开关Ⅰ包括电磁阀Ⅰ7和电磁阀Ⅱ8，所述开关Ⅱ为单向阀15，所述开关Ⅲ包括截止阀Ⅰ16和截止阀Ⅱ17。设置电磁阀Ⅰ7是为了防止在寒冷时节时，过多的制冷剂迁移到蒸发器中，造成开机时出现液击。电磁阀Ⅱ8的作用是在双级向单级转换时由开启转为关闭，防止中间冷却器副路与高温压缩机之间形成通路，影响系统循环的正常运行。在单级压缩模式状态下，单向阀具有利用压力差控制流体流向的功能，即流体只能从气液分离器出口通过在管路上设置的单向阀流向高温压缩机；在双级压缩模式状态下，利用低温压缩机产生的常温高压制冷剂不会从气液分离器进入到高温压缩机的吸气口。设置开关Ⅲ不仅在于截止阀对管路中的介质起着切断和节流的重要作用，预冷时截止阀Ⅰ16打开，无需预冷时截止阀Ⅰ16关闭。另外，在截止阀开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，开启高度不大，制造容易，维修方便，不仅适用于中低压，还适用于常温高压。

本实施例中，所述预冷装置2的冷却方式为水冷或风冷，所述预冷装置2为套管换热器、板式换热器、螺旋管式换热器或翅片式换热器。采用换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，通过该换热器将水和制冷剂进行换热。

本实施例中，所述主节流装置12为电子膨胀阀、手动节流阀、毛细管或热力膨胀阀。所述副节流装置9为电子膨胀阀、手动节流阀、毛细管或热力膨胀阀。设置节流部件不仅在于通过节流口断面大小或节流长度调节管路流量，还在于通过节流部件使常温高压制冷剂降压，变为低压低温的制冷剂。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：包括低温压缩机、高温压缩机、水冷却管路、冷却装置、蒸发装置和气液分离器，所述气液分离器的出口分别与低温压缩机的进气口、高温压缩机的进气口连接，所述低温压缩机的出气口与高温压缩机的进气口连接，所述气液分离器与低温压缩机之间的管道上设置有用于单双级转换的转换开关。

2.根据权利要求1所述的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：所述冷却装置包括对超临界状态的高温制冷剂进行冷却的气体冷却器、对常温高压制冷剂进行冷却的中间冷却器和对水进行冷却的冷水机组，所述低温压缩机与高温压缩机之间设置有预冷装置，所述冷水机组与预冷装置之间设置有水泵，所述气体冷却器与中间冷却器之间设置有储液器，所述储液器与中间冷却器之间的管道上分别设置有开关Ⅰ、用于对常温高压制冷剂进行过滤的过滤器Ⅰ和对常温高压制冷剂进行节流的副节流装置，所述中间冷却器与风冷蒸发器之间的管道上设置有对常温高压制冷剂进行过滤的过滤器Ⅱ和对常温高压制冷剂进行节流的主节流装置，所述气液分离器与高温压缩机之间的管道上设置有开关Ⅱ，所述预冷装置与气体冷却器之间的水路管道上设置有开关Ⅲ。

3.根据权利要求2所述的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：所述预冷装置的出气口与高温压缩机的进气口连接，高温压缩机的出气口与气体冷却器的进气口连接，所述气体冷却器的出气口与储液器的进气口连接，储液器的出口分别与中间冷却器的主路进口、中间冷却器的副路进口连接，所述中间冷却器的副路出口与高温压缩机的进口连接，中间冷却器主路出口与风冷蒸发器的进口连接，风冷蒸发器的出口与气液分离器的进口连接，气液分离器的出口与低温压缩机的进气口连接。

4.根据权利要求3所述的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：所述水冷却管路中的预冷装置的出水口与冷水机组的进水口连接，冷水机组的出水口与水泵的进口连接，水泵的出口分别与气体冷却器的进水口、预冷装置的进水口连接，所述气体冷却器的出水口与冷水机组的进水口连接。

5.根据权利要求4所述的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：所述开关Ⅰ包括电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，所述开关Ⅱ为单向阀，所述开关Ⅲ包括截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ。

6.根据权利要求5所述的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：所述预冷装置的冷却方式为水冷或风冷，所述预冷装置为套管换热器、板式换热器、螺旋管式换热器或翅片式换热器。

7.根据权利要求6所述的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：所述主节流装置为电子膨胀阀、手动节流阀、毛细管或热力膨胀阀。

8.根据权利要求7所述的可以进行单双级转换的跨临界制冷剂热泵装置，其特征在于：所述副节流装置为电子膨胀阀、手动节流阀、毛细管或热力膨胀阀。