复叠式热泵采暖系统及复叠式热泵采暖方法

文档序号:10650181
复叠式热泵采暖系统及复叠式热泵采暖方法
【专利摘要】本发明公开了一种复叠式热泵采暖系统及复叠式热泵采暖方法,属于热泵制热循环技术,现有单级压缩热泵产品在极低环境温度下运行效率低下,本发明包括是由以R417A为冷媒的制热循环和以CO2为冷媒的制热循环组成的可根据环境温度而切换成两种不同运行方式的热泵系统;当环境温度高于?5℃时,使系统以单R417A制热循环方式运行,为用户提供40~60℃的采暖热水,而在低于?5℃的环境温度下,使系统成为由低温级的CO2制热循环和高温级的R417A制热循环复叠而成的热泵系统,从而实现极低环境温度下以较高效率为用户提供同样温度水平的采暖热水。本发明可显著提高极低环境温度下热泵系统的制热效率,扩大热泵系统的应用范围。
【专利说明】
复叠式热泵采暖系统及复叠式热泵采暖方法
技术领域
[0001]本发明属于热栗制热循环技术,尤其涉及实现一种应用于极低环境温度下的复叠式热栗采暖系统及复叠式热栗采暖方法。
【背景技术】
[0002]在制冷剂替代研究方面,合成制冷剂R417A和自然工质CO2作为新型环保制冷剂,已成为制冷空调行业的研究热门。其中,R417A的操作压力和效能与传统R22制冷剂十分接近,对R 2 2系统做很小的改动就可以使用R417 A制冷剂,因而R417 A被业内广泛认为是替代R22的长远方案之一。利用CO2流体的低沸点和高临界压力特性,CO2制冷技术已应用于低温制冷领域,如复叠式热栗系统的低温级;另一方面,利用超临界CO2流体的温度滑移特性,业界已开展了跨临界CO2系统在高温制热领域的应用,如制取温度高于60°C的热水。
[0003]燃煤采暖锅炉的替代已成为国家强制性的能源政策,热栗采暖作为一个优选的技术方案,其技术的应用推广对于以节能减排为向导的国家能源结构转型具有重要的战略意义。然而在中国北方地区,特别是气温低于-30°C的极寒地区,单级热栗系统运行效率极其低下,甚至无法正常运行。针对这一技术难题,提供一种即能维持常环境温度下热栗运行效率,又能提高极低环境温度下热栗运行效率的技术方案显得尤为重要。

【发明内容】

[0004]本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有单级压缩热栗产品在极低环境温度下运行效率低下的缺陷,提供一种应用于极低环境温度下的复叠式热栗采暖系统及复叠式热栗采暖方法。
[0005]为达到上述目的,本发明的复叠式热栗采暖系统,其特征是包括:第一压缩机、冷凝器、第一截止阀、第二截止阀、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、蒸发冷凝器、第二压缩机、蒸发器,所述的冷凝器具有R417A通道、热水通道,所述的蒸发冷凝器具有R417A通道、CO2通道,所述的蒸发器具有R417A通道、0)2通道;
所述的第一压缩机、冷凝器的R417A通道、第二节流阀、蒸发器的R417A通道依次经管路连接以形成R417A制热循环回路,所述的第二截止阀设于所述蒸发器的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发器的R417A通道;
所述的第二压缩机、蒸发冷凝器的CO2通道、第三节流阀、蒸发器的CO2通道依次经管路连接;
所述蒸发冷凝器的R417A通道的两端分别经管路与所述的第一压缩机、冷凝器的R417A通道连接,所述蒸发冷凝器的R417A通道与冷凝器的R417A通道之间的管路上设有第一节流阀,所述的第一截止阀设于所述蒸发冷凝器的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发冷凝器的R417A通道。
[0006]优选的,所述的第二压缩机为低温型亚临界压缩机。所述的蒸发器为具有空气源管翅式换热器。
[0007]为达到上述目的,本发明的复叠式热栗采暖方法,所述的复叠式热栗包括:
第一压缩机、冷凝器、第一截止阀、第二截止阀、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、
蒸发冷凝器、第二压缩机、蒸发器,所述的冷凝器具有R417A通道、热水通道,所述的蒸发冷凝器具有R417A通道、CO2通道,所述的蒸发器具有R417A通道、CO2通道;
所述的第一压缩机、冷凝器的R417A通道、第二节流阀、蒸发器的R417A通道依次经管路连接以形成R417A制热循环回路,所述的第二截止阀设于所述蒸发器的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发器的R417A通道;
所述的第二压缩机、蒸发冷凝器的CO2通道、第三节流阀、蒸发器的CO2通道依次经管路连接形成CO2制热循环回路;
所述蒸发冷凝器的R417A通道的两端分别经管路与所述的第一压缩机、冷凝器的R417A通道连接,所述蒸发冷凝器的R417A通道与冷凝器的R417A通道之间的管路上设有第一节流阀,所述的第一截止阀设于所述蒸发冷凝器的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发冷凝器的R417A通道;
其特征是:
当环境温度高于_5°C时,关闭第二压缩机、第一截止阀,开启第一压缩机、打开第二截止阀,仅由所述的第一压缩机、冷凝器的R417A通道、第二节流阀、蒸发器的R417A通道构成R417A制热循环回路运行,所述的复叠式热栗运行于单R417A制热循环;
当环境温度低于_5°C时,关闭第二截止阀,打开第一截止阀,同时开启第二压缩机和第一压缩机,由所述的第一压缩机、冷凝器的R417A通道、第一节流阀、蒸发冷凝器的R417A通道构成R417A制热循环回路运行,由所述的第二压缩机、蒸发冷凝器的CO2通道、第三节流阀、蒸发器的CO2通道构成CO2制热循环回路运行,所述的复叠式热栗运行于R417A制热循环回路与CO2制热循环回路复叠的制热循环。
[0008]本发明可根据环境温度而切换成单R417A制热循环或者R417A制热循环回路与CO2制热循环回路复叠的制热循环两种不同运行方式,显著提高了极低环境温度下热栗系统的制热效率,拓展了热栗制热技术的应用范围。
【附图说明】
[0009]图1为本发明复叠式热栗采暖系统的原理图;
图中标号说明:1_第一压缩机、2-冷凝器、31-第一截止阀、32-第二截止阀、41-第一节流阀、42-第二节流阀、43-第三节流阀、5-蒸发冷凝器、6-第二压缩机、7-蒸发器。
【具体实施方式】
[0010]以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。
[0011]如图1所示,本发明复叠式热栗采暖系统包括:第一压缩机1、冷凝器2、第一截止阀31、第二截止阀32、第一节流阀41、第二节流阀42、第三节流阀43、蒸发冷凝器5、第二压缩机
6、蒸发器7,冷凝器2具有R417A通道、热水通道,蒸发冷凝器5具有R417A通道、CO2通道,蒸发器7具有R417A通道、CO2通道;
第一压缩机1、冷凝器2的R417A通道、第二节流阀42、蒸发器7的R417A通道依次经管路连接以形成R417A制热循环回路,第二截止阀32设于蒸发器7的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发器7的R417A通道(具体的,第二截止阀32位于冷凝器2的R417A通道与蒸发器7的R417A通道之间);
第二压缩机6、蒸发冷凝器5的⑶2通道、第三节流阀43、蒸发器7的CO2通道依次经管路连接;
蒸发冷凝器5的R417A通道的两端分别经管路与第一压缩机1、冷凝器2的R417A通道连接,蒸发冷凝器5的R417A通道与冷凝器2的R417A通道之间的管路上设有第一节流阀41,第一截止阀31设于蒸发冷凝器5的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启蒸发冷凝器5的R417A通道。
[0012]优选的,第二压缩机6为低温型亚临界压缩机。蒸发器7为具有空气源管翅式换热器,其中的R417A通道为低压级通道、CO2通道为高压级通道。
[0013]鉴于上述复叠式热栗采暖系统,本发明的复叠式热栗采暖方法是:
当环境温度高于_5°C时(通过系统检测),关闭第二压缩机6、第一截止阀31,开启第一压缩机1、打开第二截止阀32,仅由第一压缩机1、冷凝器2的R417A通道、第二节流阀42、蒸发器7的R417A通道构成R417A制热循环回路运行,复叠式热栗运行于单R417A制热循环;
单R417A制热循环的过程是:R417A制冷剂经蒸发器7的R417A通道从环境中吸热蒸发,由第一压缩机I缩成高温高压气体,再经冷凝器2的R417A通道放热给热水通道对采暖用户所需的载热介质(水)加热,然后由第二节流阀42节流成低温低压气体,再次回到蒸发器7的R417A通道,如此循环形成单R417A制热循环;
当环境温度低于_5°C时(通过系统检测),关闭第二截止阀32,打开第一截止阀31,同时开启第二压缩机6和第一压缩机I,由第一压缩机1、冷凝器2的R417A通道、第一节流阀41、蒸发冷凝器5的R417A通道构成R417A制热循环回路运行,由第二压缩机6、蒸发冷凝器5的⑶2通道、第三节流阀43、蒸发器7的⑶2通道构成⑶2制热循环回路运行,复叠式热栗运行于R417A制热循环回路与CO2制热循环回路复叠的制热循环;
复叠式制热循环的过程是:C02制冷剂经蒸发器7的CO2通道从环境中吸热蒸发,由第二压缩机6压缩成高温高压气体,经蒸发冷凝器5的⑶2通道放热给R417A通道中的R417A制冷剂,再由第三节流阀43节流成低温低压气体,重回蒸发器7的CO2通道,如此循环形成低温级的CO2制热循环;
而R417A制冷剂经蒸发冷凝器5的R417A通道吸热蒸发,由第一压缩机I缩成高温高压气体,再经冷凝器2的R417A通道放热给热水通道对采暖用户所需的载热介质(水)加热,然后由第一节流阀41节流成低温低压气体,再次回到蒸发冷凝器5的R417A通道,如此循环形成高温级的R417A制热循环。
[0014]本发明当系统运行于单R417A制热循环时,热栗系统的运行工况由第二节流阀42调节,而当系统以复叠式制热循环方式运行时,热栗系统的运行工况由第一节流阀41和第三节流阀43同时调节。冷凝器2用于制取40?60°C的采暖热水并经热水通道供应给用户。CO2制热循环回路仅当环境温度低于-5 °C时开启。
[0015]本发明使得热栗系统既能在常环境温度下,以简单的单级R417A制热循环方式满足40?60°C热水的采暖需求,又能在极低环境温度下,以复叠的方式高效地满足同样温度水平的米暖需求。
[0016]尽管以上内容结合附图对本发明进行了描述,但本发明不仅局限于上述的【具体实施方式】,上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的,而非限制性的,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对上述实施示例的技术方案进行修改,因而凡在本发明宗旨下所作的任何修改、等同变换等,都属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.复叠式热栗采暖系统,其特征是包括:第一压缩机(I)、冷凝器(2)、第一截止阀(31)、第二截止阀(32)、第一节流阀(41)、第二节流阀(42)、第三节流阀(43)、蒸发冷凝器(5)、第二压缩机(6)、蒸发器(7),所述的冷凝器(2)具有R417A通道、热水通道,所述的蒸发冷凝器(5 )具有R417A通道、CO2通道,所述的蒸发器(7 )具有R417A通道、CO2通道; 所述的第一压缩机(I)、冷凝器(2)的R417A通道、第二节流阀(42)、蒸发器(7)的R417A通道依次经管路连接以形成R417A制热循环回路,所述的第二截止阀(32)设于所述蒸发器(7)的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发器(7)的R417A通道; 所述的第二压缩机(6)、蒸发冷凝器(5)的⑶2通道、第三节流阀(43)、蒸发器(7)的CO2通道依次经管路连接; 所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道的两端分别经管路与所述的第一压缩机(1)、冷凝器(2)的R417A通道连接,所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道与冷凝器(2)的R417A通道之间的管路上设有第一节流阀(41),所述的第一截止阀(31)设于所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道。2.根据权利要求1所述的复叠式热栗采暖系统,其特征是:所述的第二压缩机(6)为低温型亚临界压缩机。3.根据权利要求1所述的复叠式热栗采暖系统,其特征是:所述的蒸发器(7)为具有空气源管翅式换热器。4.复叠式热栗采暖方法,所述的复叠式热栗包括: 第一压缩机(I)、冷凝器(2 )、第一截止阀(31)、第二截止阀(32 )、第一节流阀(41)、第二节流阀(42)、第三节流阀(43)、蒸发冷凝器(5)、第二压缩机(6)、蒸发器(7),所述的冷凝器(2)具有R417A通道、热水通道,所述的蒸发冷凝器(5)具有R417A通道、CO2通道,所述的蒸发器(7)具有R417A通道、CO2通道; 所述的第一压缩机(I)、冷凝器(2)的R417A通道、第二节流阀(42)、蒸发器(7)的R417A通道依次经管路连接以形成R417A制热循环回路,所述的第二截止阀(32)设于所述蒸发器(7)的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发器(7)的R417A通道; 所述的第二压缩机(6)、蒸发冷凝器(5)的⑶2通道、第三节流阀(43)、蒸发器(7)的CO2通道依次经管路连接形成CO2制热循环回路; 所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道的两端分别经管路与所述的第一压缩机(1)、冷凝器(2)的R417A通道连接,所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道与冷凝器(2)的R417A通道之间的管路上设有第一节流阀(41),所述的第一截止阀(31)设于所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道所在的管路上用以关闭或者开启所述蒸发冷凝器(5)的R417A通道; 其特征是: 当环境温度高于-5°C时,关闭第二压缩机(6)、第一截止阀(31),开启第一压缩机(1)、打开第二截止阀(32),仅由所述的第一压缩机(I)、冷凝器(2)的R417A通道、第二节流阀(42)、蒸发器(7)的R417A通道构成R417A制热循环回路运行,所述的复叠式热栗运行于单R417A制热循环; 当环境温度低于_5°C时,关闭第二截止阀(32),打开第一截止阀(31),同时开启第二压缩机(6)和第一压缩机(I),由所述的第一压缩机(1)、冷凝器(2)的R417A通道、第一节流阀(41)、蒸发冷凝器(5)的R417A通道构成R417A制热循环回路运行,由所述的第二压缩机(6)、蒸发冷凝器(5)的CO2通道、第三节流阀(43)、蒸发器(7)的⑶2通道构成⑶2制热循环回路运行,所述的复叠式热栗运行于R417A制热循环回路与CO2制热循环回路复叠的制热循环。
【文档编号】F25B1/10GK106016420SQ201610504979
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】刘和成, 张存磊
【申请人】杭州佳力斯韦姆新能源科技有限公司
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