复合热泵系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及热栗系统技术领域，涉及一种0)2复合热栗系统。
【【背景技术】】
[0002]机械压缩式热栗技术利用少量高品位的机械能，利用压缩机完成制冷剂在系统中的循环，将热量从较低温度的热源中提取后加热其它介质，即通过消耗少量的高品位能量，将低品位能量提升为高品位能量。空气源热栗以室外空气为热源进行供暖或供应热水，其安装使用方便，对环境污染较小，其节能效果要明显高于电加热等采暖方式。但是由于空气源热栗在低温环境下运行存在着一些不足，如随着环境温度的降低，室内热负荷需求增大，而空气源热栗的制热量会减小，不能满足室内需求；同时由于环境温度降低，蒸发压力也随之降低，压缩机压比增大，排气温度升高，容易引起压缩机过热保护而停机，空气源热栗在我国北方大部分地区尚未得到普遍应用。
[0003]0)2属于惰性气体，无毒无刺激，良好的安全性和化学稳定性，安全无毒，不可燃，即便在高温下也不分解产生有害气体；其对全球变暖潜力指数GWP为1，CO2不需要工业合成，只需要在大气中提取就可以，使用方便；同时，它对大气臭氧层无任何破环作用，ODP为Oo并且，CO2本身优越的热物理特性以及良好的迀移特性也适合其作为制冷工质，导热系数以及定压比热高，蒸汽密度小，动力粘度小，表面张力小，这些特点为机组的小型化以及成本节省提供了前提。CO2临界温度为30.980C，临界压力为7.38MPa，在跨临界区与外部介质换热时不发生相变，因此跨临界COJf环不存在潜热交换和冷凝过程。考虑到0)2较高的临界压力，在相同的条件下，跨临界CO2热栗能够将水加热到更高的温度。
[0004]跨临界CO2热栗可以把水温升到更高的温度，适应于将冷水(10°C -15°C )直接加热到80°C以上的直热式热栗，随着气体冷却器进水温度的升高，机组性能变差，特别是在低环境温度，进出水温度为50°C /75°C采暖工况下，跨临界CO2热栗制热能效比较低，跨临界CO2热栗系统气体冷却器进水温度对系统性能的影响如图1、图2所示。
[0005]当气体冷却器回水温度较低(10?20°C )时，如图1所示，气体冷却器出口处CO2温度较低，焓值较小，0)2在蒸发器中的蒸发吸热的焓差h i较大，系统制热性能良好；当气体冷却器回水温度较高(40?50°C )时，如图2所示，气体冷却器出口处CO2温度较高，焓值较大，CO2在蒸发器中的蒸发吸热的焓差Ill较小。在相同的输入功率下(h2)，随着气体冷却器进水温度的升高，气体冷却器出口处0)2温度升高，热栗系统从环境中吸收热量急剧减小，气体冷却器制热能力下降，热栗性能急剧衰减，该趋势随环境温度的降低愈加严重，极大的限制了低环境温度，跨临界0)2热栗高回水温度(即冬季供暖需求)时的应用。
【
【发明内容】
】
[0006]本发明的目的在于提供一种跨临界0)2复合热栗系统，以解决现有供暖热栗系统采用CO2工质时存在的问题，并考虑环境温度变化对系统性能的影响，使跨临界CO 2热栗系统能够高效稳定的应用于暖气片形式供暖。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]一种跨临界CO2复合热栗系统，包括第一热栗系统和第二热栗系统；
[0009]第一热栗系统包括第一气体冷却器、回热器、第一膨胀阀、气液分离器、第一蒸发器和第一压缩机；第一压缩机的出口连接第一气体冷却器的制冷剂入口，第一气体冷却器的制冷剂出口通过回热器的第一管路连接第一蒸发器的入口，第一蒸发器的出口通过回热器的第二管路连接气液分离器的入口 ；气液分离器的气体出口连接第一压缩机的入口 ；回热器的第一管路出口与第一蒸发器的入口之间设置第一膨胀阀；
[0010]第二热栗系统包括第二气体冷却器、第二压缩机、第二膨胀阀和第二蒸发器；第二压缩机的出口连接第二气体冷却器的制冷剂入口，第二气体冷却器的制冷剂出口通过第二膨胀阀连接第二蒸发器的第二制冷剂入口，第二蒸发器的第二制冷剂出口连接第二压缩机的入口 ；第二蒸发器的第一制冷剂入口连接第一气体冷却器的制冷剂出口，第二蒸发器的第一制冷剂出口连接回热器的第一管路。
[0011]进一步的，进水管路分为两路，一路连接第一气体冷却器的入水口，第一气体冷却器的出水口连接电动三通阀；另一路连接第二气体冷却器的入水口，第二气体冷却器的出水口连接电动三通阀。
[0012]进一步的，第一热栗系统和第二热栗系统均为采用CO2工质的CO2热栗系统。
[0013]进一步的，所述第一热栗系统还包括第三膨胀阀，第三膨胀阀与第一膨胀阀并联。
[0014]进一步的，所述第一热栗系统还包括与第一膨胀阀并联设置的电磁阀。
[0015]进一步的，第一蒸发器用于吸收环境中的热量，第一气体冷却器加热进水并将其温度提升至所需出水温度；第二蒸发器吸收来自第一气体冷却器出口 CO2的热量，通过第二气体冷却器将进水温度提升至所需出水温度。
[0016]进一步的，所述所需出水温度为60?80 °C，进水温度为40?50°C。
[0017]进一步的，所述回热器用于进一步降低第一气体冷却器(3)出口 CO2的温度，增加第一热栗系统运行能效比。
[0018]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:本发明通过合理设置系统流程，将跨临界CO2热栗系统应用于暖气片形式供暖，极大的提升了热栗系统循环效率，使得新型环保工质能应用于房间供暖，对于冬季需供暖基础设施节能减排改造具有极大的实际意义。
[0019]本发明通过在第一气体冷却器后设置第二蒸发器，降低第一气体冷却器出口 CO2温度，同时在第一热栗系统中设置回热器，进一步降低气体冷却器出口 CO2温度，保证跨临界CO2热栗系统始终在制热能效最大运行，在保证供暖需求下系统能耗最小。
[0020]本发明在第一热栗系统中设置了气液分离器，以调节跨临界CO2热栗系统中0)2的充注量，保证系统可以在较宽工况下运行，拓宽了该复合系统的使用范围。
[0021]本发明在第一热栗系统中设置膨胀阀，与第一膨胀阀并联使用，扩大了膨胀阀的调节范围，保证了系统在工况改变时性能的稳定性。
[0022]本发明在第一热栗系统中设置了电磁阀，解决热栗系统在工作时第一蒸发器的结霜问题。通过控制电磁阀的开关，实现系统除霜目的，同时降低除霜过程中CO2对第一压缩机的冲击。
[0023]本发明在通过在水路设置电动三通阀，改变两个热栗系统中水流量分配关系，在确保系统出水温度达到60?80°C的同时，维持热栗系统整体制热高能效。【【附图说明】】
[0024]图1为气体冷却器10°C进水系统T-h图；
[0025]图2为气体冷却器40 °C进水系统T-h图；
[0026]图3为本发明一种跨临界0)2复合热栗系统的结构示意图。