9的第一工质出口通过第四电磁阀8和第一膨胀阀4连接第一蒸发器I的工质入口，第一蒸发器I的工质出口连接第一压缩机2的工质入口。
[0029]第二压缩机1的出口连接气体冷却器11的工质入口，气体冷却器11的工质出口通过第二膨胀阀12连接蒸发冷凝器9的第二工质入口，蒸发冷凝器9的第二工质出口连接第二压缩机10的工质入口。
[0030]第一冷凝器3的工质入口设有第一电磁阀5，第一冷凝器3的工质出口设有第二电磁阀6和第一膨胀阀4;蒸发冷凝器9的第一工质入口设有第三电磁阀7，蒸发冷凝器9的第一工质出口设有第四电磁阀8;气体冷却器11的工质出口设有第二膨胀阀12。
[0031]来自暖气片供暖系统的低温回水分为两部分，一部分进入第一冷凝器3中升温，另一部分进入第一蒸发器I中降温，第一冷凝器3升温后的热水进入混合器13中，第一蒸发器I中被冷却的冷水进入气体冷却器11中被加热后进入混合器13，热水在混合器13中混合后进入暖气片供暖系统。
[0032]跨临界CO2热栗供暖系统工作流程为:第二压缩机10将高温高压的跨临界状态CO2排入气体冷却器11中，加热暖气片回水后温度降低，通过第二膨胀阀12进入蒸发冷凝器9的第二工质入口，在蒸发冷凝器9中蒸发吸热，产生的气体通过蒸发冷凝器9的第二工质出口进入第二压缩机10。
[0033]第一热栗系统与第二热栗系统搭配使用，通过调整混合器13，实现水路系统流量的不同分配方案;通过改变进入第一蒸发器I和第一冷凝器3中的水流量，改变第一蒸发器I的出口水温，保证了进入气体冷却器11中的水温远低于供暖回水温度，该设计较好地吻合了气体冷却器11中CO2气体与冷却水换热特性，保证了跨临界CO2热栗系统能运行在高制热能效比下，将跨临界CO2热栗的应用拓展至暖气片供暖领域。
[0034]为保证系统在环境温度改变时满足供热需求，并解决跨临界CO2热栗供暖系统在冬季低环境温度下容易结霜的问题，本发明设置了两种运行模式:
[0035]1、第一热栗系统与第二热栗系统均为制热运行模式，运行流程如图1中实线所示，此时，第一电磁阀5、第二电磁阀6开启，第三电磁阀7、第四电磁阀8关闭，蒸发冷凝器9中风机开启，第一压缩机2经第一电磁阀5连接第一蒸发器3，第一蒸发器3经第二电磁阀6和第一膨胀阀4连接第一蒸发器I，第一蒸发器I连接第一压缩机2。
[0036]2、除霜工况下，第二热栗系统仍然保持制热运行模式，第一热栗系统循环如图1中虚线所示。此时，第一电磁阀5、第二电磁阀6关闭，第三电磁阀7、第四电磁阀8开启，蒸发冷凝器9中风机关闭，第一压缩机2经第三电磁阀7连接蒸发冷凝器9第一工质入口，在蒸发冷凝器9中将热量传递给CO2融化霜层，蒸发冷凝器9第一工质出口经第四电磁阀8和第一膨胀阀4连接第一蒸发器I，第一蒸发器I连接第一压缩机2。
[0037]为解决跨临界CO2热栗供暖系统在冬季低环境温度下容易结霜的问题，本发明跨临界CO2热栗系统蒸发器设计采用带风机式蒸发冷凝器9，通过设置四个电磁阀(5、6、7、8)保证热栗系统在环境温度改变时均能满足使用要求。在正常制热运行中，风机开启，控制电磁阀开启/关闭，蒸发冷凝器中第一工质停止运行，CO2从空气中吸收热量;在低环境温度下运行需要除霜时，风机关闭，控制电磁阀开启/关闭，第一冷凝器停用，CO2在蒸发冷凝器中与第一工质进行换热，快速融化翅片上的霜层，吸热后的过热CO2蒸气进入压缩机，被压缩后进入气体冷却器中，加热被第一蒸发器冷凝的供暖回水，在保证快速除霜的情况下能够有效地对供暖回水进行加热，不会对供暖用户产生不利影响。本发明能够在满足供暖需求的条件下，实现对跨临界CO2热栗系统蒸发器翅片的快速除霜功能，能够有效提高跨临界CO2热栗系统制热能效比，在低环境温度下效果更为显著。
[0038]请参阅图2及图3所示，蒸发冷凝器9内部布管方式为第一工质与第二工质逆向交叉布置，第一工质运行时，与第二工质逆向换热;第一工质停止运行时，第二工质通过风机与空气换热。
【主权项】
1.一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于，包括第一蒸发器(1)、第一压缩机(2)、第一冷凝器(3)、第一膨胀阀(4)、蒸发冷凝器(9)、第二压缩机(10)、气体冷却器(11)和第二膨胀阀(12);第一蒸发器(1)、第一压缩机(2)、第一冷凝器(3)和第一膨胀阀(4)组成第一热栗系统，蒸发冷凝器(9)、第二压缩机(10)、气体冷却器(11)和第二膨胀阀(12)组成第二热栗系统，第二热栗系统为跨临界CO2热栗系统； 暖气片的回水管路分为两路，一路连接第一冷凝器(3)的回水入口，另一路连接第一蒸发器(I)的回水入口；第一冷凝器(3)的回水出口连接混合器(13)的第一入口，第一蒸发器(I)的回水出口连接气体冷却器(II)的回水入口，气体冷却器(II)的回水出口连接混合器(13)的第二入口，混合器(13)的出口连接暖气片供暖系统的供水管路； 第一压缩机(2)的工质出口分为两路，一路连接第一冷凝器(3)的工质入口，第一冷凝器(3)的工质出口通过第一膨胀阀(4)连接第一蒸发器(I)的工质入口，第一蒸发器(I)的工质出口连接第一压缩机(2)的工质入口；另一路连接蒸发冷凝器(9)的第一工质入口，蒸发冷凝器(9)的第一工质出口通过第一膨胀阀(4)连接第一蒸发器(I)的工质入口； 第二压缩机(10)的出口连接气体冷却器(11)的工质入口，气体冷却器(11)的工质出口通过第二膨胀阀(12)连接蒸发冷凝器(9)的第二工质入口，蒸发冷凝器(9)的第二工质出口连接第二压缩机(10)的工质入口。2.根据权利要求1所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于:第一冷凝器(3)的工质入口设有第一电磁阀(5)，第一冷凝器(3)的工质出口设有第二电磁阀(6);蒸发冷凝器(9)的第一工质入口设有第三电磁阀(7)，蒸发冷凝器(9)的第一工质出口设有第四电磁阀(8)。3.根据权利要求1所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于:来自暖气片的回水分为两部分后，一部分进入第一冷凝器(3)中升温，另一部分进入第一蒸发器(I)中降温，第一冷凝器(3)升温后的热水进入混合器(13)中，第一蒸发器(I)中被冷却的冷水进入气体冷却器(11)中被加热后进入混合器(13)，热水在混合器(13)中混合后进入暖气片供暖系统的供水管路。4.根据权利要求1所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于:第二压缩机(10)将高温高压的跨临界状态CO2排入气体冷却器(11)中，加热暖气片回水后温度降低，通过第二膨胀阀(12)进入蒸发冷凝器(9)的第二工质入口，在蒸发冷凝器(9)中蒸发吸热，产生的气体通过蒸发冷凝器(9)的第二工质出口进入第二压缩机(10)。5.根据权利要求2所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于: 第一电磁阀(5)、第二电磁阀(6)开启，第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)关闭时，第一热栗系统和第二热栗系统正常制热运行； 第一电磁阀(5)、第二电磁阀(6)关闭，第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)开启时，第一热栗系统中第一冷凝器(3)停用，第一压缩机(2)经第三电磁阀(7)连接蒸发冷凝器(9)的第一工质入口，蒸发冷凝器(9)的第一工质出口经第四电磁阀(8)、第一膨胀阀(4)连接第一蒸发器(I)的工质入口，第一蒸发器(I)的工质出口连接第一压缩机(2)。6.根据权利要求2所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于:第一电磁阀(5)、第二电磁阀(6)关闭，第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)开启时，来自第一压缩机(2)的高温高压气体经第三电磁阀(7)进入蒸发冷凝器(9)的第一工质入口，在蒸发冷凝器(9)中与第二工质进行换热，完成对第二热栗系统的除霜，温度降低后，经第四电磁阀(8)和第一膨胀阀(4)进入第一蒸发器(I)中，在第一蒸发器(I)中吸收暖气片回水中的热量，进入第一压缩机(2)。7.根据权利要求1所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于:所述跨临界CO2热栗系统中选用的工质为天然工质C02。8.根据权利要求2所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于:所述蒸发冷凝器(9)为带风机式蒸发冷凝器； 在正常制热运行中，风机开启，控制第一电磁阀(5 )、第二电磁阀(6 )、第三电磁阀(7)和第四电磁阀(8)的开启/关闭，蒸发冷凝器中第一工质停止运行，CO2从空气中吸收热量； 在低环境温度下运行进行除霜时，风机关闭，控制第一电磁阀(5)、第二电磁阀(6)、第三电磁阀(7)和第四电磁阀(8)的开启/关闭，第一冷凝器停用，CO2在蒸发冷凝器中与第一工质进行换热，快速融化翅片上的霜层，吸热后的过热CO2蒸气进入第二压缩机，被压缩后进入气体冷却器中，加热被第一蒸发器冷凝的供暖回水。9.根据权利要求1所述的一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热栗供暖系统，其特征在于:蒸发冷凝器(9)内部布管方式为第一工质与第二工质逆向交叉布置，第一工质运行时，与第二工质逆向换热;第一工质停止运行时，第二工质通过风机与空气换热。
【专利摘要】本发明公开一种带有快速除霜功能的跨临界CO2热泵供暖系统，包括第一蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀阀、蒸发冷凝器、第二压缩机、气体冷却器和第二膨胀阀；运用两组独立热泵系统，采用跨临界CO2热泵系统将来自暖气片的低温回水加热值暖气片供暖蓄热温度；本发明通过调节跨临界CO2热泵中气体冷却器进口水温，保证热泵系统以制热能效比最大运行；本发明采用蒸发冷凝器，设置四个电磁阀，通过调节电磁阀的开启/关闭，改变系统流程，实现跨临界CO2热泵供暖系统的快速除霜功能，同时能够有效地对供暖回水进行加热，不会对供暖用户产生不利影响，提高了跨临界CO2热泵供暖系统在低环境温度下的能效比。
【IPC分类】F25B9/00, F25B41/04, F24D3/18, F25B47/02
【公开号】CN105509125
【申请号】CN201610032116
【发明人】曹锋, 金磊, 何永宁, 杨东方, 宋昱龙
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月18日