CN223610270U - 一种二氧化碳热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种二氧化碳热泵空调系统，设置二氧化碳压缩机与换热管连接，生活水管与换热管呈缠绕换热状态制取生活热水；四通阀通过排气口与换热管出口相连，回气口与二氧化碳压缩机入气口相连，制冷口与第一气冷蒸发器相连，制热口与第二气冷蒸发器相连，且电子膨胀阀设置在第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器之间，通过四通阀的切换，控制不同温度与状态的二氧化碳的流动方向，可分别实现空调的制冷或制热功能；在在生活水管入口设置进水控制阀，通过控制其开启与关闭，进而可根据实际需求自行决定是否制取生活热水；本方案结构精简，保证热泵功能与空调功能的同时运行，且制冷或制热系统能耗相对较低，整体工作效率更高，使资源利用最大化，达到节能减排的目的。

Description

一种二氧化碳热泵空调系统

技术领域

本实用新型属于空调技术领域，具体涉及一种二氧化碳热泵空调系统。

背景技术

空调和热水器是人们日常生活中必不可少的家用电器，平时这些家用电器都是独立控制，用户同时购买这两种家用电器需要花费较多资金，随着人们生活水平的不断提高，越来越多用户选择热泵热水器和空调相结合的热泵热水器空调，既可独立对生活热水进行加热，也可独立实现冷热空调的使用，实现一机多用，充分利用了能量的，降低成本和能耗，现有热泵热水器空调为实现制取生活热水、室内夏季制冷或冬季制热的需求，导致系统整体结构的繁复，增加了其生产及后续维护费用；且为在制热或制冷的同时满足制取全年生活热水的需求，系统运行则需要选择增大热水器换热功率或通过多个压缩机复合工作才能保证上述功能得以实现，上述组成都会导致系统变得更加繁复增加系统能耗，使系统整体COP值较低。

本实用新型通过精简结构，以二氧化碳为系统热媒工质，实现了生活热水的供给与空调制冷或制热功能的同时运行，系统能耗相对较低，且整体工作效率更高。

实用新型内容

针对上述现有问题，本实用新型提出一种二氧化碳热泵空调系统，结构精简，以二氧化碳为系统热媒工质，实现了生活热水的供给与空调制冷或制热功能的同时运行，系统能耗相对较低，且整体工作效率更高。

为实现上述目的，本实用新型提供一种二氧化碳热泵空调系统，包括二氧化碳循环单元、换热箱及空调循环单元；所述二氧化碳循环单元包括二氧化碳压缩机及电子膨胀阀；所述换热箱内设置有换热管及生活水管，所述换热管管体穿过所述换热箱，其出入口设置在所述换热箱外一侧，所述换热管入口与所述二氧化碳压缩机出气口相连，所述生活水管管体穿过所述换热箱，并与所述换热管呈缠绕换热状态，其出入口设置在所述换热箱外与所述换热管出入口相对的另一侧；所述空调循环单元包括循环连接的四通阀、第一气冷蒸发器及第二气冷蒸发器，所述电子膨胀阀设置在所述第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器之间，所述四通阀包括排气口、回气口、制冷口及制热口，所述排气口与所述换热管出口相连，所述回气口与所述二氧化碳压缩机入气口相连，所述制冷口与所述第一气冷蒸发器相连，所述制热口与所述第二气冷蒸发器相连；所述四通阀存在制冷模式与制热模式两种工作模式，所述制冷模式为所述排气口与制冷口相连通，所述回气口与制热口相连通；所述制热模式为所述排气口与制热口相连通，所述回气口与制冷口相连通，且采用电动切换阀的控制方式切换所述四通阀的工作模式。

优选的，二氧化碳循环单元还包括一过滤器组件，所述过滤器组件设置在所述第一气冷蒸发器与所述电子膨胀阀之间。

优选的，所述过滤器组件包括一气体过滤器及一液体过滤器。

优选的，所述生活水管入口处设置有进水控制阀，其出口处设置有热水控制阀。

优选的，还设置有生活水泵，所述生活水泵通过所述进水控制阀与所述生活水管入口相连通。

优选的，所述热水控制阀处设置有温度传感器，所述温度传感器分别与进水控制阀通信连接。

优选的，所述第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器内均设置有风机。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种二氧化碳热泵空调系统，包括由二氧化碳压缩机与电子膨胀阀组成的二氧化碳循环单元、设置有换热管与生活水管的换热箱及由四通阀、第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器循环连接构成的空调循环单元，所述二氧化碳压缩机与换热管连接，所述生活水管与所述换热管呈缠绕换热状态以便进行换热制取生活热水；所述四通阀分别通过所述排气口与所述换热管出口相连，所述回气口与所述二氧化碳压缩机入气口相连，所述制冷口与所述第一气冷蒸发器相连，所述制热口与所述第二气冷蒸发器相连，且所述电子膨胀阀设置在所述第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器之间，以保证作为热媒工质的二氧化碳在所述二氧化碳循环单元、换热箱及空调循环单元三者之间的循环流动，并通过所述四通阀的切换，控制不同温度与状态的二氧化碳的流动方向，可分别实现空调的制冷或制热功能；另外在所述生活水管的入口设置进水控制阀，通过控制所述进水控制阀开启与关闭，进而可根据实际需求与生活热水实时温度自行决定是否进行生活热水的制取；本方案结构精简，以二氧化碳为系统热媒工质，实现了热泵功能与空调功能的同时运行，实现冬季制热同时提供生活热水，夏季制冷时提供免费的生活热水，且其制冷或制热系统能耗相对较低，且整体工作效率更高，可使资源利用最大化，达到节能减排的目的。

附图说明

图1为本实用新型的一种二氧化碳热泵空调系统的结构示意图；

图2为本实用新型制取生活热水同时进行空调制冷的工作模式的结构示意图；

图3为本实用新型制取生活热水同时进行空调制热的工作模式的结构示意图。

图中：11-二氧化碳压缩机，12-电子膨胀阀，13-过滤器组件，2-换热箱，21-换热管，22-生活水管，23-进水控制阀，24-热水控制阀，31-四通阀，32-排气口，33-回气口，34-制冷口，35-制热口，36-第一气冷蒸发器，37-第二气冷蒸发器，38-风机，4-生活水泵。

具体实施方式

为进一步详细介绍本实用新型，接下来结合附图进行说明。特别指出，下面所描述的实施例仅仅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。

参阅图1，本实施例提供一种二氧化碳热泵空调系统，以二氧化碳为系统热媒工质，通过系统制取生活热水的同时，可达成空调制冷或制热的功能，包括二氧化碳循环单元、换热箱2、空调循环单元及生活水泵4。在本实施例中，所述二氧化碳循环单元用于提供和调控系统内热媒工质，包括提供高温高压的二氧化碳气体的二氧化碳压缩机11、电子膨胀阀12及过滤器组件13，所述二氧化碳压缩机11设置有出气口与入气口，其出气口与所述换热管21入口相连通，其入气口与所述四通阀31相连通，所述电子膨胀阀12设置在所述第一气冷蒸发器36与第二气冷蒸发器37之间，用于对通过的二氧化碳气体进行截流降压处理，所述过滤器设置在所述第一气冷蒸发器36与所述电子膨胀阀12之间，所述过滤器组件13包括一气体过滤器及一液体过滤器。

所述换热箱2用于制取生活热水，其内设置有换热管21及生活水管22；所述换热管21管体穿过所述换热箱2，其出入口设置在所述换热箱2外一侧，所述换热管21入口与所述二氧化碳压缩机11出气口相连，所述生活水管22管体穿过所述换热箱2，并与所述换热管21呈缠绕换热状态，其出入口设置在所述换热箱2外与所述换热管21出入口相对的另一侧，所述生活水管22入口通过所述进水控制阀23与所述生活水泵4相连，以提供用于制取生活热水的常温水体，所述生活水管22出口处设置有热水控制阀24，以便于生活热水的取用，在本实施例中，所述热水控制阀24处设置有温度传感器，所述温度传感器分别与进水控制阀23通信连接，用于在实时监控所述生活热水的温度，并根据此温度控制所述进水控制阀23的开启与关闭。

所述空调循环单元用于实现室内制冷或制热功能，包括循环连接的四通阀31、第一气冷蒸发器36及第二气冷蒸发器37；所述四通阀31是一种常用的液压控制元件，能够将液压系统中的气体或液体流向两个不同的方向，并且可以通过控制来实现切换，具体包括排气口32、回气口33、制冷口34及制热口35，其中所述排气口32与所述换热管21出口相连，所述回气口33与所述二氧化碳压缩机11入气口相连，所述制冷口34与所述第一气冷蒸发器36相连，所述制热口35与所述第二气冷蒸发器37相连；在本实施例中，所述四通阀31存在制冷模式与制热模式两种工作模式，所述制冷模式为所述排气口32与制冷口34相连通，所述回气口33与制热口35相连通；所述制热模式为所述排气口32与制热口35相连通，所述回气口33与制冷口34相连通，且采用电动切换阀的控制方式切换所述四通阀31的工作模式；所述第一气冷蒸发器36与第二气冷蒸发器37内均设置有风机38。

参阅图2，在本实施例中，系统制取生活热水同时提供制冷的工作模式的原理及过程如下，所述二氧化碳压缩机11通电工作将高温高压的二氧化碳气体送至所述换热管21，所述生活水泵4通过开启的进水控制阀23将常温水体送至所述生活水管22，所述换热管21内的高温高压二氧化碳气体在所述换热箱2与所述生活水管22内的常温水体进行换热以制取生活热水，制取的生活热水最终通过所述热水控制阀24输出使用；换热完成后的二氧化碳气体有一定幅度的降温，但仍为高温高压状态，降温幅度根据常温水体的实际温度而变化，其变化区间在20至80℃之间，此时所述四通阀31为制冷工作模式，完成换热二氧化碳气体进入所述排气口32，并通过所述制冷口34进入第一气冷蒸发器36，通过其内的风机38对其进行二次散热，二次散热完后得到低温高压二氧化碳气体，低温高压二氧化碳气体进入所述过滤器组件13并通过所述气体过滤器过滤后，再通过所述电子膨胀阀12截流降压成低温低压的二氧化碳液体，低温低压的二氧化碳液体进入所述第二气冷蒸发器37进行热交换发生蒸发吸热，通过蒸发吸收室内的热量以实现空调制冷功能，并通过其内的风机38加速制冷过程；完成蒸发吸热的二氧化碳液体转变为低温低压的二氧化碳气体进入所述制热口35并通过所述回气口33再次进入二氧化碳压缩机11进行压缩工作。至此，完成制取生活热水及空调制冷的完整工作循环。

参阅图3，在本实施例中，系统制取生活热水同时提供制热的工作模式的原理及过程如下，所述二氧化碳压缩机11通电工作将高温高压的二氧化碳气体送至所述换热箱2制取生活热水，其制取过程与上述制取生活热水同时提供制冷的工作模式的中一致；换热完成后的二氧化碳气体有一定幅度的降温，但仍为高温高压状态，降温幅度根据常温水体的实际温度而变化，其变化区间在20至80℃之间，此时所述四通阀31为制热工作模式，完成换热二氧化碳气体进入所述排气口32，并通过所述制热口35进入第二气冷蒸发器37，通过其内的风机38加速高温高压的二氧化碳气体与外界较低温度的气体进行热交换，以实现空调制热功能；完成换热的二氧化碳气体进入所述电子膨胀阀12截流降压成低温低压的二氧化碳液体，通过所述过滤器组件13并通过所述液体过滤器过滤后，进入第一气冷蒸发器36进行蒸发吸热转变为低温低压的二氧化碳气体进入所述制冷口34并通过所述回气口33再次进入二氧化碳压缩机11进行压缩工作。至此，完成制取生活热水及空调制热的完整工作循环。

在本实施例中，若通过所述温度传感器实时监控所述生活热水的温度已达到制取需求或暂时无生活热水的制取需求，可通信控制所述进水控制阀23关闭，所述二氧化碳压缩机11通电工作将高温高压的二氧化碳气体送至所述换热管21，此时所述生活水管22内的无常温水体与高温高压二氧化碳气体进行换热，高温高压二氧化碳气体进入所述四通阀31，系统单独执行空调制冷或制热工作。

本实施例中，上述仅是举例说明，不作为本申请保护范围的限制。

本实用新型提供的一种二氧化碳热泵空调系统，包括由二氧化碳压缩机与电子膨胀阀组成的二氧化碳循环单元、设置有换热管与生活水管的换热箱及由四通阀、第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器循环连接构成的空调循环单元，所述二氧化碳压缩机与换热管连接，所述生活水管与所述换热管呈缠绕换热状态以便进行换热制取生活热水；所述四通阀分别通过所述排气口与所述换热管出口相连，所述回气口与所述二氧化碳压缩机入气口相连，所述制冷口与所述第一气冷蒸发器相连，所述制热口与所述第二气冷蒸发器相连，且所述电子膨胀阀设置在所述第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器之间，以保证作为热媒工质的二氧化碳在所述二氧化碳循环单元、换热箱及空调循环单元三者之间的循环流动，并通过所述四通阀的切换，控制不同温度与状态的二氧化碳的流动方向，可分别实现空调的制冷或制热功能；另外在所述生活水管的入口设置进水控制阀，通过控制所述进水控制阀开启与关闭，进而可根据实际需求与生活热水实时温度自行决定是否进行生活热水的制取；本方案结构精简，以二氧化碳为系统热媒工质，实现了热泵功能与空调功能的同时运行，实现冬季制热同时提供生活热水，夏季制冷时提供免费的生活热水，且其制冷或制热系统能耗相对较低，且整体工作效率更高，可使资源利用最大化，达到节能减排的目的。

以上公开的实施例仅为详细说明介绍本实用新型，不能以此来限定本实用新型之范围，因此依本实用新型权利要求申请范围所作简单改进变化，仍属本实用新型保护的范围。

本实用新型的保护范围应当以所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于，包括二氧化碳循环单元、换热箱及空调循环单元；所述二氧化碳循环单元包括二氧化碳压缩机及电子膨胀阀；所述换热箱内设置有换热管及生活水管，所述换热管管体穿过所述换热箱，其出入口设置在所述换热箱外一侧，所述换热管入口与所述二氧化碳压缩机出气口相连，所述生活水管管体穿过所述换热箱，并与所述换热管呈缠绕换热状态，其出入口设置在所述换热箱外与所述换热管出入口相对的另一侧；所述空调循环单元包括循环连接的四通阀、第一气冷蒸发器及第二气冷蒸发器，所述电子膨胀阀设置在所述第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器之间，所述四通阀包括排气口、回气口、制冷口及制热口，所述排气口与所述换热管出口相连，所述回气口与所述二氧化碳压缩机入气口相连，所述制冷口与所述第一气冷蒸发器相连，所述制热口与所述第二气冷蒸发器相连；所述四通阀存在制冷模式与制热模式两种工作模式，所述制冷模式为所述排气口与制冷口相连通，所述回气口与制热口相连通；所述制热模式为所述排气口与制热口相连通，所述回气口与制冷口相连通，且采用电动切换阀的控制方式切换所述四通阀的工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于，二氧化碳循环单元还包括一过滤器组件，所述过滤器组件设置在所述第一气冷蒸发器与所述电子膨胀阀之间。

3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于，所述过滤器组件包括一气体过滤器及一液体过滤器。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于，所述生活水管入口处设置有进水控制阀，其出口处设置有热水控制阀。

5.根据权利要求4所述的一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于，还设置有生活水泵，所述生活水泵通过所述进水控制阀与所述生活水管入口相连通。

6.根据权利要求5所述的一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于，所述热水控制阀处设置有温度传感器，所述温度传感器分别与进水控制阀通信连接。

7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于，所述第一气冷蒸发器与第二气冷蒸发器内均设置有风机。