CN214536902U - 多用途二氧化碳热泵冷热联供系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，包括二氧化碳循环单元、冷热切换单元和水蒸汽发生单元；二氧化碳循环单元包括第一气冷器、回热器、喷射器、气液分离器和冷冻单元；冷热切换单元包括换热器；在冷热切换单元处于蒸发器模式的情况下，换热器的进口和出口分别连通气液分离器的出液口和冷冻单元的进口；在冷热切换单元处于气冷器模式的情况下，换热器的进口和出口分别连通第一气冷器的第一换热侧出口和回热器的第一换热侧进口。本实用新型提供的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，通过同一个换热器内进行气冷器模式和蒸发器模式的切换，从而解决冷量和热量不匹配的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及热泵技术领域，尤其涉及一种多用途二氧化碳热泵冷热联供系统。
背景技术
随着人民生活水平的提高，餐饮和医疗卫生等问题越来越受老百姓所关注。脱水干燥、高温灭菌、低温冷藏是常见的食品加工方式；在医疗领域中，需要对非一次性用品进行高温灭菌处理，部分药品需要在阴凉处保存，同时，还需要安装空调等设备，调节空气质量，给患者营造一个健康的康复环境。为了减少能源的消耗，同时又能满足各自的需求，热泵是最佳解决方案之一。热泵是一种将低品位热源转换为高品位热源的装置。二氧化碳热泵具有排气温度高(可达100℃以上)，结构紧凑，单位容积制冷量大、对环境影响小、无毒不可燃等优点。基于二氧化碳特殊热力学循环的二氧化碳热泵技术，可作为替代热源，为解决食品、医药等工业生产中能耗高、污染大等问题提供新的技术方案。
现有的冷热联产热泵，要实现持续运转，必须保证冷端持续吸热和热端持续放热，但实际经常出现冷端的冷量需求饱和，无法继续吸热或是热端的热量需求饱和，无法继续放热的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，用于解决现有的冷热联产热泵冷量和热量不匹配的问题。
本实用新型提供一种多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，包括二氧化碳循环单元、冷热切换单元和水蒸汽发生单元；
所述二氧化碳循环单元包括第一气冷器、回热器、喷射器、气液分离器和冷冻单元，所述回热器的第一换热侧出口和第二换热侧进口分别连接所述喷射器的工作流体进口和所述气液分离器的出气口，所述喷射器的混合流体出口和引射流体进口分别连接所述气液分离器的进口和所述冷冻单元的出口，所述气液分离器的出液口连接所述冷冻单元的进口；
所述冷热切换单元包括换热器，所述冷热切换单元的第一进口和第二进口分别连接所述第一气冷器的第一换热侧出口和所述气液分离器的出液口，所述冷热切换单元的第一出口和第三出口均连接所述回热器的第一换热侧进口，所述冷热切换单元的第二出口连接所述冷冻单元的进口；
所述水蒸汽发生单元连接所述第一气冷器的第二换热侧；
在所述冷热切换单元处于蒸发器模式的情况下，所述换热器的进口和出口分别连通所述气液分离器的出液口和所述冷冻单元的进口；
在所述冷热切换单元处于气冷器模式的情况下，所述换热器的进口和出口分别连通所述第一气冷器的第一换热侧出口和所述回热器的第一换热侧进口。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述冷热切换单元包括还包括第一三通电磁阀、第二三通电磁阀和第三三通电磁阀；
所述第一三通电磁阀的第一接口和第二接口分别为所述冷热切换单元的第一进口和第一出口，所述第一三通电磁阀的第三接口连接所述第二三通电磁阀的第一接口；
所述第二三通电磁阀的第二接口为所述冷热切换单元的第二进口，所述第二三通电磁阀的第三接口连接所述换热器的进口；
所述第三三通电磁阀的第一接口连接所述换热器的出口，所述第三三通电磁阀的第二接口和第三接口分别为所述冷热切换单元的第二出口和第三出口；
在所述冷热切换单元处于所述蒸发器模式的情况下，所述第一三通电磁阀的第一接口与第二接口连通，所述第二三通电磁阀的第二接口与第三接口连通，所述第三三通电磁阀的第一接口与第二接口连通；
在所述冷热切换单元处于所述气冷器模式的情况下，所述第一三通电磁阀的第一接口与第三接口连通，所述第二三通电磁阀的第一接口与第三接口连通，所述第三三通电磁阀的第一接口与第三接口连通。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述二氧化碳循环单元还包括第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀；
所述第一电子膨胀阀的进口连接所述气液分离器的出液口，所述第一电子膨胀阀的出口连接所述冷热切换单元的第二进口和所述第二电子膨胀阀的进口；
所述第二电子膨胀阀的进口连接所述冷热切换单元的第二出口，所述第二电子膨胀阀的出口连接所述冷冻单元的进口。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述二氧化碳循环单元还包括二氧化碳压缩机和油分离器；
所述二氧化碳压缩机的进口和出口分别连接所述回热器的第二换热侧出口和所述油分离器的进口；
所述油分离器的出口连接所述第一气冷器的第一换热侧进口。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述二氧化碳循环单元还包括第二气冷器、第一流量电磁阀、第二流量电磁阀和热风单元；
所述第一气冷器的第一换热侧进口与所述油分离器的出口通过所述第二流量电磁阀连接；
所述热风单元的进口与所述油分离器的出口通过所述第一流量电磁阀连接；
所述第二气冷器的第一换热侧进口连接所述热风单元的出口和所述第一气冷器的第一换热侧出口，所述第二气冷器的第一换热侧出口连接所述冷热切换单元的第一进口，所述第二气冷器的第二换热侧连接所述水蒸汽发生单元。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述水蒸汽发生单元包括闪蒸罐、水泵、水蒸汽压缩机、第三流量电磁阀和第四流量电磁阀；
所述水泵的出口与所述第一气冷器的第二换热侧进口通过所述第三流量电磁阀连接，所述水泵的出口与所述第二气冷器的第二换热侧进口通过所述第四流量电磁阀连接；
所述闪蒸罐的进口、出汽口和出水口分别连接所述第一气冷器的第二换热侧出口、所述水蒸汽压缩机的进口和所述第一气冷器的第二换热侧进口。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述二氧化碳压缩机的回流口连接所述油分离器的回流口。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述热风单元为风冷气冷器。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述冷冻单元为风冷蒸发器。
根据本实用新型提供一种的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，所述换热器为风冷换热器。
本实用新型提供的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，通过同一个换热器内进行气冷器模式和蒸发器模式的切换，当需要更多的冷量时，换热器可切换为气冷器模式，以作为热风单元向外部环境排放热量，降低二氧化碳进入冷冻单元前的温度，从而产生更多的冷量；当需要更多的热量时，换热器可切换为蒸发器模式，以作为外部的蒸发器，从外界吸收更多的热量，进而在气冷器侧提供更多的热量，从而解决冷量和热量不匹配的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统的结构示意图，其中，冷热切换单元处于蒸发器模式；
图2是图1中多用途二氧化碳热泵冷热联供系统的结构示意图，其中，冷热切换单元处于气冷器模式；
附图标记：
1：二氧化碳压缩机； 2：油分离器； 3：第一流量电磁阀；
4：热风单元； 5：第一气冷器； 6：闪蒸罐；
7：第二气冷器； 8：第一三通电磁阀； 9：第二三通电磁阀；
10：换热器； 11：第三三通电磁阀； 12：回热器；
13：喷射器； 14：气液分离器； 15：第一电子膨胀阀；
16：第二电子膨胀阀； 17：冷冻单元； 18：水泵；
19：第三流量电磁阀； 20：第四流量电磁阀； 21：水蒸汽压缩机；
22：第二流量电磁阀。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合图1和图2描述本实用新型的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，该多用途二氧化碳热泵冷热联供系统包括二氧化碳热泵系统和水蒸汽发生系统。
如图1和图2所示，多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，包括二氧化碳循环单元、冷热切换单元和水蒸汽发生单元；二氧化碳循环单元包括第一气冷器5、回热器12、喷射器13、气液分离器14和冷冻单元17(在本实施例中，冷冻单元17为风冷蒸发器)，回热器12的第一换热侧出口和第二换热侧进口分别连接喷射器13的工作流体进口和气液分离器14的出气口，喷射器13的混合流体出口和引射流体进口分别连接气液分离器14的进口和冷冻单元17的出口，气液分离器14的出液口连接冷冻单元17的进口；冷热切换单元包括换热器10(在本实施例中，换热器10为风冷换热器)，冷热切换单元的第一进口和第二进口分别连接第一气冷器5的第一换热侧出口和气液分离器14的出液口，冷热切换单元的第一出口和第三出口均连接回热器12的第一换热侧进口，冷热切换单元的第二出口连接冷冻单元17的进口；水蒸汽发生单元连接第一气冷器5的第二换热侧；在冷热切换单元处于蒸发器模式的情况下，换热器10的进口和出口分别连通气液分离器14的出液口和冷冻单元17的进口；在冷热切换单元处于气冷器模式的情况下，换热器10的进口和出口分别连通第一气冷器5的第一换热侧出口和回热器12的第一换热侧进口。
本实用新型提供的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，通过同一个换热器10内进行气冷器模式和蒸发器模式的切换，当需要更多的冷量时，换热器10可切换为气冷器模式，以作为热风单元向外部环境排放热量，降低二氧化碳进入冷冻单元17前的温度，从而产生更多的冷量；当需要更多的热量时，换热器10可切换为蒸发器模式，以作为外部的蒸发器，从外界吸收更多的热量，进而在气冷器侧提供更多的热量，从而解决冷量和热量不匹配的问题。并且，多用途二氧化碳热泵冷热联供系统采用自然工质作为制冷剂，不会对环境造成影响。
冷热切换单元能进行气冷器模式和蒸发器模式的切换，具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，冷热切换单元包括还包括第一三通电磁阀8、第二三通电磁阀9和第三三通电磁阀11；第一三通电磁阀8的第一接口和第二接口分别为冷热切换单元的第一进口和第一出口，第一三通电磁阀8的第三接口连接第二三通电磁阀9的第一接口；第二三通电磁阀9的第二接口为冷热切换单元的第二进口，第二三通电磁阀9的第三接口连接换热器10的进口；第三三通电磁阀11的第一接口连接换热器10的出口，第三三通电磁阀11的第二接口和第三接口分别为冷热切换单元的第二出口和第三出口；在冷热切换单元处于蒸发器模式的情况下，第一三通电磁阀8的第一接口与第二接口连通，第二三通电磁阀9的第二接口与第三接口连通，第三三通电磁阀11的第一接口与第二接口连通；在冷热切换单元处于气冷器模式的情况下，第一三通电磁阀8的第一接口与第三接口连通，第二三通电磁阀9的第一接口与第三接口连通，第三三通电磁阀11的第一接口与第三接口连通。此种冷热切换单元的设置方式较为简单，并且，多用途二氧化碳热泵冷热联供系统通常还包括控制器，控制器电连接第一三通电磁阀8、第二三通电磁阀9和第三三通电磁阀11，通过控制器控制第一三通电磁阀8、第二三通电磁阀9和第三三通电磁阀11，能实现冷热切换单元自动进行气冷器模式和蒸发器模式的切换。
如图1和图2所示，在本实施例中，二氧化碳循环单元还包括第一电子膨胀阀15和第二电子膨胀阀16；第一电子膨胀阀15的进口连接气液分离器14的出液口，第一电子膨胀阀15的出口连接冷热切换单元的第二进口和第二电子膨胀阀16的进口；第二电子膨胀阀16的进口连接冷热切换单元的第二出口，第二电子膨胀阀16的出口连接冷冻单元17的进口。气液分离器14流出的液体会被第一电子膨胀阀15和第二电子膨胀阀16节流。
如图1和图2所示，在本实施例中，二氧化碳循环单元还包括二氧化碳压缩机1和油分离器2；二氧化碳压缩机1的进口和出口分别连接回热器12的第二换热侧出口和油分离器2的进口；油分离器2的出口连接第一气冷器5的第一换热侧进口，并且，二氧化碳压缩机1的回流口连接油分离器2的回流口。
具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，二氧化碳循环单元还包括第二气冷器7、第一流量电磁阀3、第二流量电磁阀22和热风单元4(在本实施例中，热风单元4为风冷气冷器)；第一气冷器5的第一换热侧进口与油分离器2的出口通过第二流量电磁阀22连接；热风单元4的进口与油分离器2的出口通过第一流量电磁阀3连接；第二气冷器7的第一换热侧进口连接热风单元4的出口和第一气冷器5的第一换热侧出口，第二气冷器7的第一换热侧出口连接冷热切换单元的第一进口，第二气冷器7的第二换热侧连接水蒸汽发生单元。控制器电连接第一流量电磁阀3和第二流量电磁阀22，通过控制器能控制第一流量电磁阀3和第二流量电磁阀22的开关。
进一步，如图1和图2所示，在本实施例中，水蒸汽发生单元包括闪蒸罐6、水泵18、水蒸汽压缩机21、第三流量电磁阀19和第四流量电磁阀20；水泵18的出口与第一气冷器5的第二换热侧进口通过第三流量电磁阀19连接，水泵18的出口与第二气冷器7的第二换热侧进口通过第四流量电磁阀20连接；闪蒸罐6的进口、出汽口和出水口分别连接第一气冷器5的第二换热侧出口、水蒸汽压缩机21的进口和第一气冷器5的第二换热侧进口。第二气冷器7的第二换热侧出口为热水产出口，能满足生活用热水的需求，闪蒸罐6的出汽口为蒸汽产出口，能满足高温高压水蒸汽的需求。多用途二氧化碳热泵冷热联供系统可同时提供蒸汽、热风、热水以及冷冻冷藏环境，实现一机多用、能质调配，充分提高热能利用率。
在本实施例中，二氧化碳压缩机1频率可调，二氧化碳压缩机1在0-70Hz之间运行。并且，采用喷射器13能提高系统性能，该多用途二氧化碳热泵冷热联供系统COP(coefficient of performance，循环性能系数)可达3以上，水蒸汽供应单元COP可达3.5以上。
多用途二氧化碳热泵冷热联供系统具有以下优点：
1、多用途二氧化碳热泵冷热联供系统通过同一个换热器内进行气冷器模式和蒸发器模式的切换，当需要更多的冷量时，换热器可切换为气冷器模式，以作为热风单元向外部环境排放热量，降低二氧化碳进入冷冻单元前的温度，从而产生更多的冷量；当需要更多的热量时，换热器可切换为蒸发器模式，以作为外部的蒸发器，从外界吸收更多的热量，进而在气冷器侧提供更多的热量，从而解决冷库冷量和制热热量不匹配的问题。
2、多用途二氧化碳热泵冷热联供系统耦合了水蒸汽发生单元、热风单元、冷热切换单元以及冷冻单元，可同时提供100～120℃的水蒸汽、50～120℃的干燥热风、50～75℃的生活用热水、-15～5℃的冷冻冷藏环境。
3、多用途二氧化碳热泵冷热联供系统采用了喷射器补气增焓单元，提高了压缩机的进气压力，相比于不带喷射器的热泵系统，消耗相同能源的情况下，COP可提升5～15％。
本实用新型还提供一种如上所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统的运行方法。
当热量供给不足，无法产生足够的或持续的蒸汽、热风和生活用热水时，如图1所示，冷热切换单元切换至蒸发器模式，而多用途二氧化碳热泵冷热联供系统的运行方法包括步骤S10至S60。
步骤S10：将第二流量电磁阀22和第四流量电磁阀20开度调至最大，第一流量电磁阀3和第三流量电磁阀19开度调至0％，第一三通电磁阀8调至第一接口与第二接口连通，第二三通电磁阀9调至第二接口与第三接口连通，第三三通电磁阀11调至第一接口与第二接口连通，开启水泵18和二氧化碳压缩机1(二氧化碳压缩机1可在1-70Hz间运行)；待系统稳定后，开启第一流量电磁阀3、第三流量电磁阀19和水蒸汽压缩机21(水蒸汽压缩机21可以在1-70Hz间运行)。高温高压的超临界CO2气体进入油分离器2中，当油分离后进入到热风单元4和第一气冷器5的第一换热侧中进行热量交换，之后进入第二气冷器7的第一换热侧放热给冷源，进入回热器12的第一换热侧。换热完毕的CO2气体进入喷射器13的入口作为工作流体，与从引射流体入口进来的流体混合后，由混合口流出，进入气液分离器14中，气液分离器14的气体从上部流出，经过回热器12第二换热侧过热后，进入二氧化碳压缩机1，进行下一次循环；液体从下部流出，经过第一电子膨胀阀15节流后分成两股流体，一股流入第二三通电磁阀9、换热器10、第三三通电磁阀11中，另一股与从第三三通电磁阀11出口的流体混合后，经第二电子膨胀阀16节流后，进入(冷库)冷冻单元17，蒸发为饱和或过热气体后进入喷射器13的引射流体入口。
步骤S20：步骤S10中，第一气冷器5的第二换热侧将来自水泵18的25℃左右的冷水加热至70～100℃，之后进入闪蒸罐6中，由于水蒸汽压缩机21运行时，会在闪蒸罐6内产生负压，罐内水沸腾产生蒸汽后被水蒸汽压缩机21吸入，压缩增焓至100～120℃饱和或过热高温水蒸汽提供给蒸汽用户，闪蒸罐6底部的液态水与水泵18提供的冷水混合，重新进入第一气冷器5进行再热，节水的同时可产生更多的蒸汽。
步骤S30：步骤S10中，热风单元4可提供50～120℃的干燥热风，可用于干燥食品、医疗器械等。
步骤S40：第二气冷器7的第二换热侧将来自水泵18的25℃左右的冷水加热至50～75℃。
步骤S50：由于需要更多的热量，常规系统中的热量来自于二氧化碳压缩机1的压缩功和冷冻单元17吸收的热量，但二氧化碳压缩机1功率是一定的，且冷冻单元17一般安装在冷库中，是一个相对密闭的环境，无法持续吸热，因此需要一个额外的蒸发器，吸收环境中的热量，步骤S10中，换热器10即充当了蒸发器的作用。经过第一电子膨胀阀15节流后的CO2变为低温低压的气液共存体，再进入换热器10吸热增焓，给热风单元4、第一气冷器5、第二气冷器7带来足够的持续的热量，为避免对(冷库)冷冻单元17吸热量的影响，可通过第二三通电磁阀9调节CO2进入换热器10的流量。
步骤S60：步骤S50中，CO2经过换热器10后，与第一电子膨胀阀15出口的另一股流体混合，再经过第二电子膨胀阀16节流后，进入冷冻单元17进行热量交换，(冷库)冷冻单元17的第二换热侧温度可降至-15℃。由于(冷库)冷冻单元17一般安装在冷库中，通过冷库的分区处理，即分为冷冻区和冷藏区，可实现冷冻区的温度为0～-15℃，冷藏区的温度为0～5℃。
当冷量供给不足，无法满足冷冻冷藏的环境温度要求时，如图2所示，冷热切换单元切换至气冷器模式，而多用途二氧化碳热泵冷热联供系统的运行方法包括步骤S11至S61。
步骤S11：将第二流量电磁阀22和第四流量电磁阀20开度调至最大，第一流量电磁阀3和第三流量电磁阀19开度调至0％，第一三通电磁阀8调至第一接口与第三接口连通，第二三通电磁阀9调至第一接口与第三接口连通，第三三通电磁阀11调至第一接口与第三接口连通，开启水泵18和二氧化碳压缩机1；待系统稳定后，开启第一流量电磁阀3、第三流量电磁阀19和水蒸汽压缩机21，高温高压的超临界CO2进入油分离器2中分油后进入热风单元4和第一气冷器5，再进入第二气冷器7、换热器10和回热器12。换热完毕的CO2气体进入喷射器13的工作流体入口，与从引射流体入口进来的流体混合后，由混合口流出，进入气液分离器14中，气液分离器14的气体从上部流出，经过回热器12第二换热侧过热后，进入二氧化碳压缩机1，进行下一次循环；液体从下部流出，经过第一电子膨胀阀15和第二电子膨胀阀16节流后，进入冷冻单元17，蒸发为饱和或过热气体后进入喷射器13的引射流体入口。
步骤S21：步骤S11中，第一气冷器5的第二换热侧将来自水泵18的25℃左右的冷水加热至70～100℃，之后进入闪蒸罐6中，由于水蒸汽压缩机21运行时，会在闪蒸罐6内产生负压，罐内水沸腾产生蒸汽后被水蒸汽压缩机21吸入，压缩增焓至100～120℃饱和或过热高温水蒸汽提供给蒸汽用户，闪蒸罐6底部的液态水与水泵18提供的冷水混合，重新进入第一气冷器5进行再热，节水的同时可产生更多的蒸汽。
步骤S31：步骤S11中，热风单元4可提供50～120℃的干燥热风，可用于干燥食品、医疗器械等。
步骤S41：第二气冷器7的第二换热侧将来自水泵18的25℃左右的冷水加热至50～75℃。
步骤S51：由于冷端需要更多的冷量，即(冷库)冷冻单元17需要吸收更多的热量，根据能量守恒，这部分热量需要排放到外部环境中，但热端热量需求已经饱和，即热风单元4、第一气冷器5、第二气冷器7无法带走更多的热量，因此需要一个额外的气冷器，将(冷库)冷冻单元17吸收的热量排放到外部环境中，步骤S11中，换热器10即充当了气冷器的作用。CO2经过第二气冷器7放热后，再进入换热器10，将额外的热量排放到环境中，降低CO2的焓值，经第一电子膨胀阀15和第二电子膨胀阀16节流后，有更低的蒸发温度，从而产生更多的冷量。
步骤S61：步骤S51中，CO2经过换热器10后，焓值进一步降低，经第一电子膨胀阀15和第二电子膨胀阀16节流后，进入(冷库)冷冻单元17进行热量交换，由于CO2的焓值与未采用换热器10降温相比更低，(冷库)冷冻单元17的第二换热侧温度可降至-25℃。由于冷冻单元17一般安装在冷库中，通过冷库的分区处理，即分为冷冻区和冷藏区，可实现冷冻区的温度为0～-25℃，冷藏区的温度为0～5℃。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，包括二氧化碳循环单元、冷热切换单元和水蒸汽发生单元；
所述二氧化碳循环单元包括第一气冷器、回热器、喷射器、气液分离器和冷冻单元，所述回热器的第一换热侧出口和第二换热侧进口分别连接所述喷射器的工作流体进口和所述气液分离器的出气口，所述喷射器的混合流体出口和引射流体进口分别连接所述气液分离器的进口和所述冷冻单元的出口，所述气液分离器的出液口连接所述冷冻单元的进口；
所述冷热切换单元包括换热器，所述冷热切换单元的第一进口和第二进口分别连接所述第一气冷器的第一换热侧出口和所述气液分离器的出液口，所述冷热切换单元的第一出口和第三出口均连接所述回热器的第一换热侧进口，所述冷热切换单元的第二出口连接所述冷冻单元的进口；
所述水蒸汽发生单元连接所述第一气冷器的第二换热侧；
在所述冷热切换单元处于蒸发器模式的情况下，所述换热器的进口和出口分别连通所述气液分离器的出液口和所述冷冻单元的进口；
在所述冷热切换单元处于气冷器模式的情况下，所述换热器的进口和出口分别连通所述第一气冷器的第一换热侧出口和所述回热器的第一换热侧进口。
2.根据权利要求1所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述冷热切换单元包括还包括第一三通电磁阀、第二三通电磁阀和第三三通电磁阀；
所述第一三通电磁阀的第一接口和第二接口分别为所述冷热切换单元的第一进口和第一出口，所述第一三通电磁阀的第三接口连接所述第二三通电磁阀的第一接口；
所述第二三通电磁阀的第二接口为所述冷热切换单元的第二进口，所述第二三通电磁阀的第三接口连接所述换热器的进口；
所述第三三通电磁阀的第一接口连接所述换热器的出口，所述第三三通电磁阀的第二接口和第三接口分别为所述冷热切换单元的第二出口和第三出口；
在所述冷热切换单元处于所述蒸发器模式的情况下，所述第一三通电磁阀的第一接口与第二接口连通，所述第二三通电磁阀的第二接口与第三接口连通，所述第三三通电磁阀的第一接口与第二接口连通；
在所述冷热切换单元处于所述气冷器模式的情况下，所述第一三通电磁阀的第一接口与第三接口连通，所述第二三通电磁阀的第一接口与第三接口连通，所述第三三通电磁阀的第一接口与第三接口连通。
3.根据权利要求1所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述二氧化碳循环单元还包括第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀；
所述第一电子膨胀阀的进口连接所述气液分离器的出液口，所述第一电子膨胀阀的出口连接所述冷热切换单元的第二进口和所述第二电子膨胀阀的进口；
所述第二电子膨胀阀的进口连接所述冷热切换单元的第二出口，所述第二电子膨胀阀的出口连接所述冷冻单元的进口。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述二氧化碳循环单元还包括二氧化碳压缩机和油分离器；
所述二氧化碳压缩机的进口和出口分别连接所述回热器的第二换热侧出口和所述油分离器的进口；
所述油分离器的出口连接所述第一气冷器的第一换热侧进口。
5.根据权利要求4所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述二氧化碳循环单元还包括第二气冷器、第一流量电磁阀、第二流量电磁阀和热风单元；
所述第一气冷器的第一换热侧进口与所述油分离器的出口通过所述第二流量电磁阀连接；
所述热风单元的进口与所述油分离器的出口通过所述第一流量电磁阀连接；
所述第二气冷器的第一换热侧进口连接所述热风单元的出口和所述第一气冷器的第一换热侧出口，所述第二气冷器的第一换热侧出口连接所述冷热切换单元的第一进口，所述第二气冷器的第二换热侧连接所述水蒸汽发生单元。
6.根据权利要求5所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述水蒸汽发生单元包括闪蒸罐、水泵、水蒸汽压缩机、第三流量电磁阀和第四流量电磁阀；
所述水泵的出口与所述第一气冷器的第二换热侧进口通过所述第三流量电磁阀连接，所述水泵的出口与所述第二气冷器的第二换热侧进口通过所述第四流量电磁阀连接；
所述闪蒸罐的进口、出汽口和出水口分别连接所述第一气冷器的第二换热侧出口、所述水蒸汽压缩机的进口和所述第一气冷器的第二换热侧进口。
7.根据权利要求4所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述二氧化碳压缩机的回流口连接所述油分离器的回流口。
8.根据权利要求5所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述热风单元为风冷气冷器。
9.根据权利要求1-3任一项所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述冷冻单元为风冷蒸发器。
10.根据权利要求1-3任一项所述的多用途二氧化碳热泵冷热联供系统，其特征在于，所述换热器为风冷换热器。
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| CN114739029B (zh) * | 2021-01-07 | 2024-04-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 多用途二氧化碳热泵冷热联供系统 |
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