CN209605439U - 一种跨临界二氧化碳制热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制冷制热领域，更具体的说是一种跨临界二氧化碳制冷制热系统，可以提供一种节能环保、运行稳定、加热冷却效果好的双级式跨临界二氧化碳空气源系统。水泵Ⅰ与水泵Ⅱ的进水端分别连接水源；所述控制箱与所述水泵Ⅰ、水泵Ⅱ、压缩机、蒸发器、流量阀Ⅰ、进水电磁阀Ⅰ、高压阀、膨胀阀、流量阀Ⅱ、进水电磁阀Ⅱ、闪气阀、温度传感器、压力传感器、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ相连接。

Description

一种跨临界二氧化碳制热系统

技术领域

本实用新型涉及制热领域，更具体的说是一种跨临界二氧化碳制热系统。

背景技术

空气能热泵是由电动机驱动的，利用蒸汽压缩循环工作原理，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。传统的热泵都是采用单级设计，其采用综合变频技术，并联压缩机或可替换压缩方式，蓄热系统，但是这样会增加单级系统的投资，从而丢掉了最大的优点。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种跨临界二氧化碳制热系统，可以提供一种节能环保、运行稳定、加热冷却效果好的双级式跨临界二氧化碳空气源系统。

为解决上述技术问题，本实用新型涉及制热领域，更具体的说是一种跨临界二氧化碳制热系统，包括控制箱、回油阀、温度传感器、压力传感器、电磁阀Ⅰ、油分离器、电磁阀Ⅱ、换热器、水泵Ⅰ、流量阀、进水电磁阀Ⅰ、换热器进水口、换热器出水口、蒸发器、高压阀、缓冲器、闪气阀、储液罐、单向阀、回热器、膨胀阀、热交换器、水泵Ⅱ、流量阀、进水电磁阀Ⅱ、进水口、出水口、压缩机和气液分离器，可以提供一种节能环保、运行稳定、加热冷却效果好的双级式跨临界二氧化碳空气源系统。

水泵Ⅰ与水泵Ⅱ的进水端分别连接水源；

所述换热器的进水端与水泵Ⅰ的出水口相连接，所述换热器的出水端与用水设备连接，进出口都有温度传感器，

所述换热器的进气端与压缩机出气口连接，所述换热器的出气端与回热器内管进口连接,进出口都设有温度传感器；

所述热交换器的进水端与水泵Ⅱ出水端连接，所述热交换器的出水端与用水设备连接,进出水口都设有温度传感器，热交换器进口端连接膨胀阀，出口端连接蒸发器吸热层的进口,进出口都有温度传感器，热交换器出口端连接有单向阀；

所述压缩机的出气端分为三路，一路与换热器的进气端连接,安装有压力传感器和温度传感器，另一路连接油分离器,还有一路连接蒸发器吸热层进口（除霜用），三路都安装电磁阀；

所述回热器的内管进口端与换热器出气端连接，内管出口一端连接有膨胀阀，另一端与储液罐出口相连接，内管出口端安装有单向阀，回热器外管进气端与气液分离器出口端相连接,并且安装有电磁阀，回热器外管出口端与压缩机进气端连接，并且安装有单向阀；

所述蒸发器的吸热层进气端与膨胀阀的出气端和压缩机的出气端和热交换器的出口端连接，且与压缩机的连接管路上设有除霜电磁阀，吸热层出气端连接到气液分离器，吸热层出气端装有单向阀，蒸发器的散热层进气端连接油分离器的出气端，蒸发器的散热层的出气端连接高压阀，散热层跟吸热层的进出口都设有温度传感器；

所述气液分离器的进气端与蒸发器吸热层的出气端和缓冲器的出气端连接，出气端与回热器的外管进气端和压缩机进气端连接，并且在回热器的外管和压缩机进气端的连接管路上安装电磁阀,所述气液分离器的出油口与压缩机的回油口连接,且安装有电磁阀；

所述油分离器的出油口与压缩机的回油口连接,所述油分离器的回油端和压缩机的回油端设置有与控制箱电连接的回油电磁阀，油分离器进气端与压缩机出气端相连接，油分离器出气端连接蒸发器散热层进口；

所述高压阀的一端与蒸发器散热层的出气端相连接,并且有压力传感器跟温度传感器，另一端连接储液罐；

所述储液罐的一端连接到高压阀，一端连接膨胀阀，连接到膨胀阀处安装有单向阀，另一端连接闪气阀,闪气阀连接缓冲器,缓冲器连接到气液分离器进口；

所述膨胀阀的一端连接回热器内管出口，另一端连接到储液罐的一端，并且安装温度传感器，另一端连接热交换器的进口和蒸发器吸热层的进口处. 并且连接热交换器的进口处和蒸发器吸热层的进口处分别设有电磁阀；

所述控制箱与所述水泵Ⅰ、水泵Ⅱ、压缩机、蒸发器、流量阀Ⅰ、进水电磁阀Ⅰ、高压阀、膨胀阀、流量阀Ⅱ、进水电磁阀Ⅱ、闪气阀、温度传感器、压力传感器、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ相连接。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统所述的蒸发器上方有两个风扇。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统所述的单向阀的数量为四个。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统所述的水泵Ⅰ上设置有与控制箱相连接的流量阀Ⅰ和进水电磁阀Ⅰ。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统所述的水泵Ⅱ上设置有与控制箱相连接的流量阀Ⅱ和进水电磁阀Ⅱ。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统所述的压缩机与气液分离器之间设有干燥过滤器。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统所述的所述控制箱还连接有用于检测外部环境温度的热电阻。

本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统的有益效果为：

本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统，可以提供一种节能环保、运行稳定、加热冷却效果好的双级式跨临界二氧化碳空气源系统。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种跨临界二氧化碳制热系统的结构示意图。

图中：控制箱1；回油阀2；温度传感器3；压力传感器4；电磁阀Ⅰ5；电磁阀ⅠA51；电磁阀ⅠB52；电磁阀ⅠC53；电磁阀ⅠD54；电磁阀ⅠE55；油分离器6；电磁阀Ⅱ7；换热器8；水泵Ⅰ9；流量阀10；进水电磁阀Ⅰ11；换热器进水口12；换热器出水口13；蒸发器14；高压阀15；缓冲器16；闪气阀17；储液罐18；单向阀19；回热器20；膨胀阀21；热交换器22；水泵Ⅱ23；流量阀24；进水电磁阀Ⅱ25；进水口26；出水口27；压缩机28；气液分离器29。

具体实施方式

具体实施方式：

下面结合图1说明本实施方式，本实用新型涉及制热领域，更具体的说是一种跨临界二氧化碳制热系统，包括控制箱1、回油阀2、温度传感器3、压力传感器4、电磁阀Ⅰ5、油分离器6、电磁阀Ⅱ7、换热器8、水泵Ⅰ9、流量阀10、进水电磁阀Ⅰ11、换热器进水口12、换热器出水口13、蒸发器14、高压阀15、缓冲器16、闪气阀17、储液罐18、单向阀19、回热器20、膨胀阀21、热交换器22、水泵Ⅱ23、流量阀24、进水电磁阀Ⅱ25、进水口26、出水口27、压缩机28和气液分离器29，可以提供一种节能环保、运行稳定、加热冷却效果好的双级式跨临界二氧化碳空气源系统。

1.水泵Ⅰ9与水泵Ⅱ23的进水端分别连接水源；

所述换热器8的进水端与水泵Ⅰ9的出水口相连接，所述换热器8的出水端与用水设备连接，进出口都有温度传感器3，

所述换热器8的进气端与压缩机28出气口连接，所述换热器8的出气端与回热器20内管进口连接,进出口都设有温度传感器3；

所述热交换器22的进水端与水泵Ⅱ23出水端连接，所述热交换器22的出水端与用水设备连接,进出水口都设有温度传感器3，热交换器22进口端连接膨胀阀21，出口端连接蒸发器14吸热层的进口,进出口都有温度传感器3，热交换器22出口端连接有单向阀；

所述压缩机28的出气端分为三路，一路与换热器8的进气端连接,安装有压力传感器4和温度传感器3，另一路连接油分离器6,还有一路连接蒸发器14吸热层进口（除霜用），三路都安装电磁阀；

所述回热器20的内管进口端与换热器8出气端连接，内管出口一端连接有膨胀阀21，另一端与储液罐18出口相连接，内管出口端安装有单向阀，回热器20外管进气端与气液分离器29出口端相连接,并且安装有电磁阀，回热器20外管出口端与压缩机28进气端连接，并且安装有单向阀19；

所述蒸发器14的吸热层进气端与膨胀阀21的出气端和压缩机28的出气端和热交换器22的出口端连接，且与压缩机28的连接管路上设有除霜电磁阀，吸热层出气端连接到气液分离器29，吸热层出气端装有单向阀，蒸发器14的散热层进气端连接油分离器6的出气端，蒸发器14的散热层的出气端连接高压阀15，散热层跟吸热层的进出口都设有温度传感器；

所述气液分离器29的进气端与蒸发器14吸热层的出气端和缓冲器16的出气端连接，出气端与回热器20的外管进气端和压缩机28进气端连接，并且在回热器20的外管和压缩机28进气端的连接管路上安装电磁阀,所述气液分离器29的出油口与压缩机28的回油口连接,且安装有电磁阀；

所述油分离器6的出油口与压缩机28的回油口连接,所述油分离器6的回油端和压缩机28的回油端设置有与控制箱1电连接的回油电磁阀2，油分离器6进气端与压缩机28出气端相连接，油分离器6出气端连接蒸发器14散热层进口；

所述高压阀15的一端与蒸发器14散热层的出气端相连接,并且有压力传感器4跟温度传感器3，另一端连接储液罐18；

所述储液罐18的一端连接到高压阀，一端连接膨胀阀21，连接到膨胀阀21处安装有单向阀，另一端连接闪气阀17,闪气阀17连接缓冲器16,缓冲器16连接到气液分离器29进口；

所述膨胀阀21的一端连接回热器20内管出口，另一端连接到储液罐18的一端，并且安装温度传感器3，另一端连接热交换器22的进口和蒸发器14吸热层的进口处. 并且连接热交换器22的进口处和蒸发器14吸热层的进口处分别设有电磁阀；

所述控制箱1与所述水泵Ⅰ9、水泵Ⅱ23、压缩机28、蒸发器14、流量阀Ⅰ10、进水电磁阀Ⅰ11、高压阀15、膨胀阀21、流量阀Ⅱ24、进水电磁阀Ⅱ25、闪气阀17、温度传感器3、压力传感器4、电磁阀Ⅰ5和电磁阀Ⅱ7相连接。

制热原理：所述压缩机将二氧化碳压缩后，变成高温高压的二氧化碳气油混合介质排出，电磁阀Ⅰ关闭，电磁阀Ⅱ开启，从压缩机出来的二氧化碳气油混合介质进入换热器，在换热器内二氧化碳气油混合介质释放热量，整个过程二氧化碳气油混合介质的温度不断降低，释放出的热量用于加热从水泵Ⅰ进来的水，水泵Ⅰ的水跟二氧化碳气油混合介质在换热器进行充分换热后，二氧化碳气油混合介质进入回热器进行余热交换，回热器出来后经过膨胀阀，然后电磁阀ⅠD开启，电磁阀ⅠE关闭，然后进入蒸发器，在蒸发器内，二氧化碳气油混合介质吸收热量，转化成气态，然后进入气液分离器，电磁阀ⅠC开启，电磁阀ⅠB关闭，然后二氧化碳气油混合介质进入回热器再次进行余热交换，交换后的二氧化碳气油混合介质回到压缩机，上述状态不断循环从而实现持续供应热水。在此过程中, 控制器控制与之相连接的电磁阀、压力传感器器、温度传感器以实现报警、停机、除霜、压缩机回油等功能。

本实用新型的跨临界二氧化碳空气源系统采用二氧化碳气油混合物为介质，更加环保节能、经济，并且具有除霜功能，有效地解决了低温工况可靠性的问题，保证系统在超低温的情况下依然可以正常运行，并且加热效率高，能效比高。同时控制器控制与之相连接的电磁阀、压力变送器、温度传感器以实现报警、停机、除霜、压缩机回油等功能。

原理：二氧化碳气体经过压缩机后，二氧化碳从低温低压变成高温高压，电磁阀Ⅰ开启，电磁阀Ⅱ关闭，二氧化碳进入油分离器进行油分离,压缩机油位信号没有感应到的时候，开启油分离器电磁阀，经过蒸发器散热后，二氧化碳的温度降低，蒸发器为两层分割，一层吸热，另一层放热，然后经过高压阀，高压阀会自动调节最大COP根据气体冷却温度或者加上蒸发温度，二氧化碳变成气体跟液体混合物，此时二氧化碳进入储液罐，然后二氧化碳进入膨胀阀，电磁阀ⅠD关闭，电磁阀ⅠE开启，然后进入热交换器跟水进行冷热交换，然后二氧化碳进入蒸发器吸热，再进入气液分离器,电磁阀ⅠB开启，电磁阀ⅠC关闭，重新回到压缩机，储液罐有一路连接着闪气阀，当储液罐压力过大，闪气阀打开，让二氧化碳经过缓冲器和气液分离器和干燥器回到压缩机。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种跨临界二氧化碳制热系统，包括控制箱（1）、回油阀（2）、温度传感器（3）、压力传感器（4）、电磁阀Ⅰ（5）、油分离器（6）、电磁阀Ⅱ（7）、换热器（8）、水泵Ⅰ（9）、流量阀Ⅰ（10）、进水电磁阀Ⅰ（11）、换热器进水口（12）、换热器出水口（13）、蒸发器（14）、高压阀（15）、缓冲器（16）、闪气阀（17）、储液罐（18）、单向阀（19）、回热器（20）、膨胀阀（21）、热交换器（22）、水泵Ⅱ（23）、流量阀Ⅱ（24）、进水电磁阀Ⅱ（25）、进水口（26）、出水口（27）、压缩机（28）和气液分离器（29），其特征在于：水泵Ⅰ（9）与水泵Ⅱ（23）的进水端分别连接水源；

所述换热器（8）的进水端与水泵Ⅰ（9）的出水口相连接，所述换热器（8）的出水端与用水设备连接，进出口都有温度传感器（3）；

所述换热器（8）的进气端与压缩机（28）出气口连接，所述换热器（8）的出气端与回热器（20）内管进口连接,进出口都设有温度传感器（3）；

所述热交换器（22）的进水端与水泵Ⅱ（23）出水端连接，所述热交换器（22）的出水端与用水设备连接,进出水口都设有温度传感器（3），热交换器（22）进口端连接膨胀阀（21），出口端连接蒸发器（14）吸热层的进口,进出口都有温度传感器（3），热交换器（22）出口端连接有单向阀；

所述压缩机（28）的出气端分为三路，一路与换热器（8）的进气端连接,安装有压力传感器（4）和温度传感器（3），另一路连接油分离器（6）,还有一路连接蒸发器（14）吸热层进口，三路都安装电磁阀；

所述回热器（20）的内管进口端与换热器（8）出气端连接，内管出口一端连接有膨胀阀（21），另一端与储液罐（18）出口相连接，内管出口端安装有单向阀，回热器（20）外管进气端与气液分离器（29）出口端相连接,并且安装有电磁阀，回热器（20）外管出口端与压缩机（28）进气端连接，并且安装有单向阀（19）；

所述蒸发器（14）的吸热层进气端与膨胀阀（21）的出气端和压缩机（28）的出气端和热交换器（22）的出口端连接，且与压缩机（28）的连接管路上设有除霜电磁阀，吸热层出气端连接到气液分离器（29），吸热层出气端装有单向阀，蒸发器（14）的散热层进气端连接油分离器（6）的出气端，蒸发器（14）的散热层的出气端连接高压阀（15），散热层跟吸热层的进出口都设有温度传感器；

所述气液分离器（29）的进气端与蒸发器（14）吸热层的出气端和缓冲器（16）的出气端连接，出气端与回热器（20）的外管进气端和压缩机（28）进气端连接，并且在回热器（20）的外管和压缩机（28）进气端的连接管路上安装电磁阀,所述气液分离器（29）的出油口与压缩机（28）的回油口连接,且安装有电磁阀；

所述油分离器（6）的出油口与压缩机（28）的回油口连接,所述油分离器（6）的回油端和压缩机（28）的回油端设置有与控制箱（1）电连接的回油电磁阀，油分离器（6）进气端与压缩机（28）出气端相连接，油分离器（6）出气端连接蒸发器（14）散热层进口；

所述高压阀（15）的一端与蒸发器（14）散热层的出气端相连接,并且有压力传感器（4）跟温度传感器（3），另一端连接储液罐（18）；

所述储液罐（18）的一端连接到高压阀，一端连接膨胀阀（21），连接到膨胀阀（21）处安装有单向阀，另一端连接闪气阀（17）,闪气阀（17）连接缓冲器（16）,缓冲器（16）连接到气液分离器（29）进口；

所述膨胀阀（21）的一端连接回热器（20）内管出口，另一端连接到储液罐（18）的一端，并且安装温度传感器（3），另一端连接热交换器（22）的进口和蒸发器（14）吸热层的进口处.并且连接热交换器（22）的进口处和蒸发器（14）吸热层的进口处分别设有电磁阀；

所述控制箱（1）与所述水泵Ⅰ（9）、水泵Ⅱ（23）、压缩机（28）、蒸发器（14）、流量阀Ⅰ（10）、进水电磁阀Ⅰ（11）、高压阀（15）、膨胀阀（21）、流量阀Ⅱ（24）、进水电磁阀Ⅱ（25）、闪气阀（17）、温度传感器（3）、压力传感器（4）、电磁阀Ⅰ（5）和电磁阀Ⅱ（7）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳制热系统，其特征在于：所述的蒸发器（14）上方有两个风扇。

3.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳制热系统，其特征在于：所述的单向阀（19）的数量为四个。

4.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳制热系统，其特征在于：所述的水泵Ⅰ（9）上设置有与控制箱（1）相连接的流量阀Ⅰ（10）和进水电磁阀Ⅰ（11）。

5.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳制热系统，其特征在于：所述的水泵Ⅱ（23）上设置有与控制箱（1）相连接的流量阀Ⅱ（24）和进水电磁阀Ⅱ（25）。

6.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳制热系统，其特征在于：所述的压缩机（28）与气液分离器（29）之间设有干燥过滤器。

7.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳制热系统，其特征在于：所述的所述控制箱（1）还连接有用于检测外部环境温度的热电阻。