专利名称：一种以二氧化碳为制冷工质的热泵循环多功能机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热泵制冷技术领域，特别是一种以二氧化碳为制冷工质的热泵循 环多功能机组。
技术背景CO2作为制冷工质，多年来一直没有突破性进展，仅局限于蒸汽压缩系统中的船用 制冷方面作为实验，因为CO2系统的制冷能力低，尤其在高放热温度下制冷系数COP很低 (注COP =制热效果/输入电力)，特别是在温暖的气候环境下，CO2的劣势更突出，由于当 时的技术水平较低，整个CO2系统采用亚临界循环(CO2的临界压力为7. 37MPA，临界温度为 31°C )至使CO2系统效率很低，所以CO2制冷技术没有得到进一步开发与应用，后来因为化 学合成制冷工质的不断出现，如氟里昂系列制冷工质CFCS便很快促使CO2逐渐不再作为制 冷工质使用，但是随着CFCS对于臭氧层和大气变暖的重要影响，为保护环境实现CFCS替代 已成为全世界共同关注的问题。因为任何大量人工合成的化学物质排放到自热界中，都会对环境造成形响，因此， 现在普遍认为必须采用自然工质；实践“低碳生活”，节能减排就能产生巨大的节碳效果，为 此世界各国科学家同心协力利用各种手段，一方面减少CO2产生的源头，另一方面对已经产 生的CO2采取各种有效办法进行回收并开发扩大它的利用领域
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种以C02为制冷工质的热泵循环多功能机组，采用 超临界压力的C02气体代替传统制冷系统的制冷工质，取代有毒的氨、氟里昂及各种化学 混合工质。本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现的一种以二氧化碳为制冷工质的热泵循环多功能机组，所述机组由压缩机、换热器、 节流阀或膨胀机、蒸发器通过管路连接，所述压缩机的出口通过管路和所述换热器入口相 连，该换热器出口通过管路和所述节流阀或膨胀机的入口相连，该节流阀或膨胀机的出口 通过管路和所述蒸发器的入口相连，该蒸发器置于制冷系统中，蒸发器出口通过管路和压 缩机入口相连，构成以二氧化碳为制冷工质的热泵循环回路，所述换热器产生的热量传递 给热泵系统。本实用新型设计了超临界压力CO2循环热泵系统，在该系统中通过节流阀或膨胀 机控制高压侧压力处于超临界状态，工作压力虽然较高，但压缩机压比却很低Σ = 3 (而氟 里昂Σ = 6)，压缩机效率也相对较高，超临界流体优良的传热和热力学特性使得换热器的 热效率也很高，致使整个系统能效较高，完全可与传统的制冷工质竞争，可以做到换热器的 优化设计，尤其在热泵模式下的制冷及热水器效果大大提高；本专利的最大特色是C02热 泵供应热水时的性能大大高于传统的制冷工质热泵的效果。本实用新型还具有以下有益效果[0009]1、C02回收以后，作为一种新的利用途径，即代替传统制冷系统的制冷工质，取代 有毒的氨、氟里昂及各种化学混合工质；C02因为无毒是一种天然工质。2、该机组根据CO2的物性，采用CO2超临界压缩热泵循环，可以更有效的利用能量， 使传统制冷循环的制冷系数COP由3. 6提高3. 8 ；3、该机组能更有效地同时提供制冷、制热及供应65°C的热水，做到一机多用；4、该系统为配合大型化需求，采用膨胀机制冷，一方面回收了膨胀功，另一方面大 大提高了制冷效率。
图1为本实用新型采用节流阀制冷的热泵循环多功能机组示意图；图2为本实用新型采用膨胀机制冷的热泵循环多功能机组示意图。其中1.压缩机，2.换热器，3.蒸发器，4.制冷系统，5.节流阀，6.膨胀机，7.热 泵系统。
具体实施方式
实施例1 如图1所示，本实用新型所提供的热泵循环机组采用气态的纯度高达99. 8%以 上，不含水份的C02作为系统的制冷工质使用；压缩机1采用超临界高压活塞式压缩机，压 缩机1入口压力为3MPa，出口压力为超临界的12MPa(C02临界压力为7. 4MPa)，出口温度为 140°C，高压高温的CO2气体，通过管式换热器2，将热量传递给热泵系统7，通过管式换热器 2后高压气体CO2温度降至40°C，压力基本不变，然后经过节流阀5，进行气等焓节流后，发 生相变变成CO2的气液混合物(比例约各占50% )，压力由12Mpa降至3MPA，温度由40°C降 至_3°C，成为低温中压的CO2气液混合物，再经过蒸发器3进行冷热交换，将冷量传递给制 冷系统4使用，C02经过蒸发器3后温度回升全部气化变为CO2气体，压力仍维持在3MPa， 再次进入CO2压缩机系统进行下一次循环，周而复始。超临界压力的CO2气体节流效应的特 色是发生了相变，使热泵和制冷效应相当明显。实施例2:如图2所示，本机组采用气态的纯度高达99. 8%以上，不含水份的C02作为系统 的新制冷工质使用；压缩机1采用超临界高压活塞式压缩机，压缩机1入口压力为3MPa，出 口压力为超临界的12MPa，(CO2临界压力为7. 4MPa)出口温度为140°C，高压高温的CO2气 体，通过管式换热器2，将热量传递给热泵系统7，通过管式换热器2后高压气体CO2温度降 至40°C，压力基本不变，为配合大型化需求，该机组采用膨胀机6制冷，进行等熵膨胀后，发 生相变变成CO2的气液混合物(比例约各占50% )，压力由IMpa降至3MPA，温度由40°C降 至-3°C，成为低温中压的CO2气液混合物，一方面回收了膨胀功，另一方面大大提高了制冷 效率；再经过蒸发器3进行冷热交换，将冷量传递给制冷系统4使用，C02经过蒸发器3后 温度回升全部气化变为CO2气体，压力仍维持在3MPa，再次进入CO2压缩机系统进行下一次 循环，周而复始。
权利要求一种以二氧化碳为制冷工质的热泵循环多功能机组，其特征在于所述机组由压缩机、换热器、节流阀或膨胀机、蒸发器通过管路连接，所述压缩机的出口通过管路和所述换热器的入口相连，该换热器的出口通过管路和所述节流阀或膨胀机的入口相连，该节流阀或膨胀机的出口通过管路和所述蒸发器的入口相连，该蒸发器置于制冷系统中，蒸发器的出口通过管路和压缩机的入口相连，构成以二氧化碳为制冷工质的热泵循环回路，所述换热器产生的热量传递给热泵系统。
2.根据权利要求1所述的一种以二氧化碳为制冷工质的热泵循环多功能机组，其特征 在于所述的二氧化碳为超临界压力的二氧化碳气体。
专利摘要本实用新型公开一种以二氧化碳为制冷工质的热泵循环多功能机组，该机组由压缩机、换热器、节流阀或膨胀器、蒸发器通过管路连接，所述压缩机的出口通过管路和所述换热器入口相连，该换热器出口通过管路和所述节流阀或膨胀机的入口相连，该节流阀或膨胀机的出口通过管路和所述蒸发器的入口相连，该蒸发器置于制冷系统中，蒸发器出口通过管路和压缩机入口相连，构成以二氧化碳为制冷工质的热泵循环回路；利用超临界流体优良的传热和热力学特性使得换热器的热效率很高，致使整个系统能效较高，尤其在热泵模式下的制冷及热水器效果大大提高；本实用新型的最大特色是CO2热泵供应热水时的性能大大高于传统的制冷工质热泵的效果。
文档编号F25B41/06GK201621890SQ20092024599
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者刘志宏, 张鑫, 王小华, 王长森, 田桂华, 高亚民 申请人:沈阳冰川冷冻机有限公司