CN214172556U - 一种二氧化碳热泵供水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了二氧化碳热泵供水机组，包括二氧化碳热泵，二氧化碳热泵包括第一压缩机、第二压缩机、第一回热器、第一冷却器、第二冷却器、第一节流阀、第二节流阀、第二回热器和蒸发器，第一回热器包括第一放热管和第一吸热管，第二回热器包括第二放热管和第二吸热管，第一压缩机、第二压缩机、第一冷却器、第二冷却器、第一放热管、第二放热管、第二节流阀、蒸发器和第二吸热管依次连接成回路，第一节流阀和第一吸热管通过管道依次串联并且与第二压缩机、第一冷却器和第二冷却器并联。根据本实用新型的二氧化碳热泵供水机组，可降低压缩比，降低节流损失，提高系统能效比。

Description

一种二氧化碳热泵供水机组

技术领域

本实用新型涉及热泵机组设备领域，特别涉及一种二氧化碳热泵供水机组。

背景技术

现有的热泵机组使用的介质是氟类化合物，是加剧地球“温室效应”的主要成分之一。而现在很多行业都需要高温热水，在减少使用氟类合成冷媒的同时，还能满足热水的供给，只有以二氧化碳为介质的热泵机组才能完成。

但是，二氧化碳高的临界压力和低的临界温度给它做制冷剂带来了许多难题。二氧化碳热泵系统的运行压力都将高于传统的热泵系统，以及现阶段存在的二氧化碳热泵系统的效能相对较低的问题，也限制了二氧化碳热泵系统的进一步普及。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种二氧化碳热泵供水机组，可降低压缩机的压缩比，降低节流热量损失，从而提高系统能效比。

根据本实用新型实施例的二氧化碳热泵供水机组，包括：二氧化碳热泵，所述二氧化碳热泵包括有第一压缩机、第二压缩机、第一回热器、第一冷却器、第二冷却器、第一节流阀、第二节流阀、第二回热器和蒸发器；所述第一回热器包括有第一放热管和第一吸热管，所述第一放热管和所述第一吸热管分别安装于所述第一回热器的内部；所述第二回热器包括有第二放热管和第二吸热管，所述第二放热管和所述第二吸热管分别安装于所述第二回热器的内部；其中，所述第一压缩机、所述第二压缩机、所述第一冷却器、所述第二冷却器、所述第一放热管、所述第二放热管、所述第二节流阀、所述蒸发器和所述第二吸热管通过管道依次串联成循环回路；所述第一节流阀和所述第一吸热管通过管道依次串联，并且与所述第二压缩机、第一冷却器和第二冷却器并联。

根据本实用新型实施例的二氧化碳热泵供水机组，至少具有如下技术效果：通过设置第一压缩机、第二压缩机、第一回热器、第二回热器，降低压缩机的压缩比，降低节流热量损失，提高系统能效比。

根据本实用新型的一些实施例，还包括供水管路，所述供水管路包括有第一出水口和第二出水口；所述第一冷却器包括有第一冷媒入口、第一冷媒出口、第一供水入口和第一供水出口，所述第二冷却器包括有第二冷媒入口、第二冷媒出口、第二供水入口和第二供水出口；所述第二压缩机的出口与所述第一冷媒入口连接，所述第一冷媒出口与所述第二冷媒入口连接，所述第二冷媒出口与所述第一节流阀的入口、第一放热管的入口连接；所述供水管路依次与所述第二供水入口、第二供水出口、第一供水入口和第一供水出口连接；所述第一出水口设置于第二供水出口和第一供水入口之间；所述第二出水口用于放出从所述第一供水出口流出的流水。

根据本实用新型的一些实施例，所述供水管路设置有第一水阀和第二水阀，所述第一水阀用于控制所述供水管路的进水量，所述第二水阀用于控制所述第一出水口的出水量。

根据本实用新型的一些实施例，所述二氧化碳热泵包括有调节阀，所述调节阀用于控制进入所述第一节流阀的二氧化碳流量。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一节流阀和所述第二节流阀为电子膨胀阀。

根据本实用新型的一些实施例，所述蒸发器为翅片管式换热器。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一冷却器和所述第二冷却器为壳管式换热器。

根据本实用新型的一些实施例，所述二氧化碳热泵包括干燥过滤器，所述干燥过滤器安装于所述第二冷却器的出口处，用于干燥流经所述第一节流阀和所述第一放热管的二氧化碳。

根据本实用新型的一些实施例，所述二氧化碳热泵包括两个压力传感器，两个所述压力传感器分别安装于所述干燥过滤器的入口处和出口处。

根据本实用新型的一些实施例，所述二氧化碳热泵包括视液镜，所述视液镜设置于所述干燥过滤器的出口处。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的二氧化碳热泵供水机组的示意图。

附图标记：

二氧化碳热泵供水机组100、

二氧化碳热泵200、第一压缩机210、第二压缩机220、第一回热器230、第一放热管231、第一吸热管232、第一冷却器240、第二冷却器250、第一节流阀260、调节阀261、第二节流阀270、第二回热器280、第二放热管281、第二吸热管282、蒸发器290、

供水管路300、第一出水口310、第二出水口320、第一水阀330、第二水阀340、

干燥过滤器400、压力传感器410、视液镜420。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的二氧化碳热泵供水机组100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的二氧化碳热泵供水机组100，包括二氧化碳热泵200。

如图1所示，二氧化碳热泵200包括有第一压缩机210、第二压缩机220、第一回热器230、第一冷却器240、第二冷却器250、第一节流阀260、第二节流阀270、第二回热器280和蒸发器290。第一回热器230包括有第一放热管231和第一吸热管232，第一放热管231和第一吸热管232分别安装于第一回热器230的内部，第二回热器280包括有第二放热管281和第二吸热管282，第二放热管281和第二吸热管282分别安装于第二回热器280的内部。其中，第一压缩机210、第二压缩机220、第一冷却器240、第二冷却器250、第一放热管231、第二放热管281、第二节流阀270、蒸发器290和第二吸热管282通过管道依次连接成循环回路。第一节流阀260和第一吸热管232通过管道依次串联，并且与第二压缩机220、第一冷却器240和第二冷却器250并联。

从第一压缩机210出来的中压过热二氧化碳，与从第一吸热管232中流出的二氧化碳汇合后，进入第二压缩机220，被压缩成高热二氧化碳后，先后经过第一冷却器240和第二冷却器250放热后，分别进入第一节流阀260和第一放热管231。其中，通过第一节流阀260变成低温低压的二氧化碳进入第一吸热管232，用于冷却第一放热管231中的二氧化碳。二氧化碳经过第一放热管231冷却后，进入第二放热管281，被再次冷却，并经过第二节流阀270，流入蒸发器290，经过汽化后，流入第二吸热管282回温后，重新进入第一压缩机210中，从而形成循环回路。

二氧化碳热泵供水机组100具有高临界压力和低临界温度的特点，系统运行压力高于传统的热泵系统。而压缩机的压缩比等于出口绝对压力与进口绝对压力的比值，压缩比升高，会使得压缩机的排气量减少，从而使得系统效能降低。将压缩过程分两次实现，先用第一压缩机210压缩到中间压力，然后再用第二压缩机220压缩到冷凝压力，同时将从蒸发器290中出来的二氧化碳，经过第二回热器280加热后再流入第一压缩机210，可有效降低压缩比，从而提升系统效能。

此外，因为二氧化碳的临界温度较低，当二氧化碳流入蒸发器290时，容易存在气液混合状态，甚至气体更多，从而使得蒸发器290吸收的热量较少，从而造成热量损失，导致系统制热量衰减，因此必须将节流前的二氧化碳温度降低至临界点以下。上述实施例中的二氧化碳热泵供水机组100，通过增加第一回热器230、第一节流阀260和第二回热器280，使被第一冷却器240和第二冷却器250冷凝后的二氧化碳，经过第一回热器230和第二回热器280两次冷却，可降低进入第二节流阀270前的二氧化碳温度，减少节流时的热量损失，并提高进入蒸发器292的液态二氧化碳含量，从而提高系统效能。

在本实用新型的一些具体实施例中，还包括供水管路300，供水管路300包括有第一出水口310和第二出水口320，第一冷却器240包括有第一冷媒入口、第一冷媒出口、第一供水入口和第一供水出口，第二冷却器250包括有第二冷媒入口、第二冷媒出口、第二供水入口和第二供水出口，第二压缩机220的出口与第一冷媒入口连接，第一冷媒出口与第二冷媒入口连接，第二冷媒出口与第一节流阀260的入口、第一放热管231的入口连接；供水管路300依次与第二供水入口、第二供水出口、第一供水入口和第一供水出口连接；第一出水口310设置于第二供水出口和第一供水入口之间；第二出水口320用于放出从第一供水出口流出的流水。供水管路300中流水经过第二冷却器250加热成低温热水后，再经过第一冷却器240加热成高温热水。设置第一出水口310和第二出水口320，满足不同温度的用水需求，提高系统能效。

在本实用新型的一些具体实施例中，供水管路300设置有第一水阀330和第二水阀340，第一水阀330用于控制供水管路300的进水量，第二水阀340用于控制第一出水口310的出水量。根据用水温度需求，调节供水管路300的水流量，满足不同需求。

在本实用新型的一些具体实施例中，第一分流管251上设置有调节阀261，调节阀261用于控制进入第一节流阀260的二氧化碳流量。通过调节阀261调节第一节流阀260中的流速，从而控制第一回热器230中进出的二氧化碳温度，减少节流时的热量损失，有利于提高系统能效。

在本实用新型的一些具体实施例中，第一节流阀260和第二节流阀270为电子膨胀阀。电子膨胀阀性能更佳，使得节流效果更佳，可提高系统能效。可以理解的是，第一节流阀260和第二节流阀270也可采用毛细管节流器或者是热力膨胀阀，上述实施例仅为本实用新型的优选方案之一。

在本实用新型的一些具体实施例中，蒸发器290为翅片管式换热器。翅片管式换热器便于除霜，使用方便。可以理解的是，蒸发器290也可采用盘管式换热器或者是壳管式换热器，上述实施例仅为本实用新型的优选方案之一。

在本实用新型的一些具体实施例中，第一冷却器240和第二冷却器250为壳管式换热器。壳管式换热器结构紧凑，传热系数高，可提高系统能效。可以理解的是，第一冷却器240和第二冷却器250也可采用盘管式换热器，上述实施例仅为本实用新型的优选方案之一。

在本实用新型的一些具体实施例中，二氧化碳热泵200包括干燥过滤器400，干燥过滤器400安装于第二冷却器250出口处，用于干燥流经第一节流阀260和第一放热管231的二氧化碳。通过干燥过滤器400过滤管道中的水分、酸性物质等杂质，防止元件堵塞，并可提高管道中二氧化碳含量，从而提高能效。

在本实用新型的一些具体实施例中，二氧化碳热泵200包括两个压力传感器410，两个压力传感器410分别安装于干燥过滤器400的入口处和出口处。通过压力传感器410测量干燥过滤器400的进出口压力差值，以便及时更换干燥过滤器400。

在本实用新型的一些具体实施例中，二氧化碳热泵200包括视液镜420，视液镜420设置于干燥过滤器400的出口处。通过视液镜420观察管道中二氧化碳，从而及时做出调整，也可提高系统效能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，包括：

二氧化碳热泵，所述二氧化碳热泵包括有第一压缩机、第二压缩机、第一回热器、第一冷却器、第二冷却器、第一节流阀、第二节流阀、第二回热器和蒸发器；所述第一回热器包括有第一放热管和第一吸热管，所述第一放热管和所述第一吸热管分别安装于所述第一回热器的内部；所述第二回热器包括有第二放热管和第二吸热管，所述第二放热管和所述第二吸热管分别安装于所述第二回热器的内部；

其中，所述第一压缩机、所述第二压缩机、所述第一冷却器、所述第二冷却器、所述第一放热管、所述第二放热管、所述第二节流阀、所述蒸发器和所述第二吸热管通过管道依次串联成循环回路；

所述第一节流阀和所述第一吸热管通过管道依次串联，并且与所述第二压缩机、第一冷却器和第二冷却器并联。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，还包括供水管路，所述供水管路包括有第一出水口和第二出水口；所述第一冷却器包括有第一冷媒入口、第一冷媒出口、第一供水入口和第一供水出口，所述第二冷却器包括有第二冷媒入口、第二冷媒出口、第二供水入口和第二供水出口；所述第二压缩机的出口与所述第一冷媒入口连接，所述第一冷媒出口与所述第二冷媒入口连接，所述第二冷媒出口与所述第一节流阀的入口、第一放热管的入口连接；所述供水管路依次与所述第二供水入口、第二供水出口、第一供水入口和第一供水出口连接；所述第一出水口设置于第二供水出口和第一供水入口之间；所述第二出水口用于放出从所述第一供水出口流出的流水。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述供水管路设置有第一水阀和第二水阀，所述第一水阀用于控制所述供水管路的进水量，所述第二水阀用于控制所述第一出水口的出水量。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述二氧化碳热泵包括有调节阀，所述调节阀用于控制进入所述第一节流阀的二氧化碳流量。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述第一节流阀和所述第二节流阀为电子膨胀阀。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述蒸发器为翅片管式换热器。

7.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述第一冷却器和所述第二冷却器为壳管式换热器。

8.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述二氧化碳热泵包括干燥过滤器，所述干燥过滤器安装于所述第二冷却器的出口处，用于干燥流经所述第一节流阀和所述第一放热管的二氧化碳。

9.根据权利要求8所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述二氧化碳热泵包括两个压力传感器，两个所述压力传感器分别安装于所述干燥过滤器的入口处和出口处。

10.根据权利要求8所述的二氧化碳热泵供水机组，其特征在于，所述二氧化碳热泵包括视液镜，所述视液镜设置于所述干燥过滤器的出口处。

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