一种迷你空气源热泵挂烫装置及方法与流程

本发明涉及一种迷你空气源热泵挂烫装置及方法，属于制冷技术领域。

背景技术：

随着经济的发展，人民的生活水平普遍得到了提高。据调查人们现在不仅仅局限于物质上的生活，如今更加追求完美细致的生活。各种高功率家用产品出现在生活中。挂烫机属于就一种家用常备的高功率产品。因此得出如此频繁的使用挂烫机，产生的能量的损耗是非常巨大的，所以产生了，使用热泵，来代替传统挂烫机中用电使电阻发热从而达到升高水温的目的。

目前热泵的制冷剂多为氟利昂，而化学合成的氟利昂的odp值和gwp值较高是引起臭氧层破坏和全球气候变暖的关键影响因素之一。根据蒙特利尔协议和基加利会议的要求，采用天然制冷剂已成为制冷和热泵行业未来的发展趋势。天然工质二氧化碳以其低odp值和gwp值，单位容积制冷量大，绝热指数大，易获取等优点，可作为良好的制冷剂。

20世纪90年代以来，国际上对co2的研究越来越多，值得注意的是，co作为空调/热泵系统的制冷剂，其系统性能可与现有的合成工质系统性能相当，被作为热泵系统现有的合成工质中最有潜力的替代品。90年代初期，挪威科学家lorentzen重新提出了co2热泵热水器的跨临界热泵循环原理，将co2用作热泵系统的制冷剂，开发出一台50kw的co2热泵热水器，把水温从9℃加热到65℃，其能效比可以达到4.1，比燃气热水器节约能耗达到75％左右，从而验证在高温热泵领域co2作为制冷剂与传统的合成工质做制冷剂的循环效率相当。

在国内，对与co2热泵的研究起步稍晚，近几年，随着国外的技术和产品逐渐流入国内市场，促动国内co2热泵的发展，使得越来越多的研究者对co2热泵系统进行了多方面深入的研究。天津大学于0000年组建我国第一台co2跨临界热泵实验台。此外，国内的相关领域专家对co界循环系统及在热泵热水器应用等多方面做了理论分析与试验研究。但是，国内对co2热泵技术的研究始终还处于理论分析及试验阶段，少数进行仿真分析。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种迷你空气源热泵挂烫装置及方法。

一种迷你空气源热泵挂烫装置，板换分别通过管道连接压缩机、水泵，水泵通过管道连接蒸发器，压缩机、水泵分别连接水箱，电源连接水泵及压缩机，压力表通过管道连接压缩机。

一种迷你空气源热泵挂烫方法,含有以下步骤；二氧化碳空气源热泵部分是以二氧化碳作为制冷剂，低温低压的二氧化碳气液混合物在微通道蒸发器中定压吸收环境中空气的热量蒸发成气态制冷剂，并通过微型压缩机吸气口进入压缩机，被绝热压缩变成高温高压制冷剂气体经排气口排出，进入板换冷凝器进行等压放热后变成气液混合物，流经节流阀被绝热膨胀成低温低压气液混合物，再回到蒸发器进行蒸发，完成一个循环过程。

水泵从水箱里抽出的冷水送到板换冷凝器，经板换冷凝器与高温高压二氧化碳气体热交换出来的热水再流回到水箱中，实现水温的升高，在低压高温的环境下产生蒸汽，通过蒸汽经挂烫机喷头喷出，完成挂烫机部分的功能。

本发明的优点是:

基于二氧化碳制冷剂跨临界循环特点和逆卡诺循环原理，结合空气源热泵节能的优势，创新性发明了一种基于二氧化碳跨临界循环的迷你空气源热泵挂烫装置。本发明以二氧化碳作为制冷剂，利用电动热泵提取空气中的热量加热水箱中的水产生蒸汽，进行工作。

本发明充分利用了二氧化碳单位容积制冷量大，绝热指数大，易获取等优点，具有绿色环保的价值。也充分利用了空气源热泵节能环保和小巧灵活等特点。同时，本发明提出利用微型压缩机满足现代挂烫机需要节省空间利用率的实际情况。这有助于推动二氧化碳压缩机小型化的进程。与电源直驱型挂烫机相比，在满足相同的制热量下，本发明用电量仅为普通挂烫机用电量的三分之一，具有良好的节能效果。从而实现节能减排，以小见大的对社会环保做出贡献。

本发明将空气源热泵技术应用到挂烫机中，代替电加热的加热方式，实现了系统性的创新；以自然工质二氧化碳作为制冷剂，利用二氧化碳跨临界循环过程制冷量高的特点，并通过微型板式热交换器对水进行加热；首次提出利用二氧化碳为制冷剂的微型压缩机技术，实现了系统结构的小型化；以小见大对社会节能减排做贡献。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的俯视结构示意图。

图2为本发明的侧面结构示意图。

图3为本发明的立体结构示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对实施例的理解，下面做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。

实施例1：如图1、图2及图3所示，一种迷你空气源热泵挂烫装置，其中压缩机2、板式换热器1、蒸发器4连接以此组成热泵系统，水箱5与蒸汽出口组成挂烫机，水泵3通过连接板式换热器1和水箱5将热泵系统和挂烫机系统结合。电源7与压力表6负责调节与启动系统。

实施例2：如图1、图2、图3所示，一种迷你空气源热泵挂烫装置，板换1分别通过管道连接压缩机2、水泵3，水泵3通过管道连接蒸发器4，压缩机2、水泵3分别连接水箱5，电源7连接水泵3及压缩机2，压力表6通过管道连接压缩机2。

实施例3：如图1、图2及图3所示，一种基于二氧化碳跨临界循环的迷你空气源热泵挂烫装置，基于二氧化碳制冷剂跨临界循环特点和逆卡诺循环的原理，结合空气源热泵的节能优势，根据逆卡诺循环基本原理:低温高压液态制冷剂经膨胀机构节流处理后变为低温低压的液态制冷剂，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量q2；蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂，此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分:一部分是从空气中吸收的热量q2，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量q1；被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量(q1+q2)释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃直接进入保温水箱储存起来供用户使用；放热后的制冷剂以液态形式进入膨胀机构，节流降压。如此不间断进行循环。

一种迷你空气源热泵挂烫方法,含有以下步骤；

第一过程：低温低压制冷剂二氧化碳气体在压缩机内的被压缩，此时蒸发器出口压力低于临界压力，二氧化碳经过等熵压缩，压力升至超临界压力。其他条件不变时，随着压缩机最高压力的变化，循环系统的cop存在一个峰值。与常规循环相比，二氧化碳跨临界循环压缩比约为2.5～3.0，就可以通过调节压缩功来提高系统的性能。

第二过程：二氧化碳在冷凝器中冷却。在接近或超过临界点的超临界区域进行放热过程，始终处于气态，整个过程二氧化碳的温度不断降低，换热过程依靠显热完成，产生明显的较大温度滑移。这种温度滑移正好与所需的变温热源相匹配，放出的热量用于加热挂烫机水箱；实现加热。

第三过程是节流过程。

第四过程是蒸发过程。由于二氧化碳的临界温度很低(304.21)，蒸发器内，二氧化碳处于气液共存的状态，在亚临界状态下经过气化吸取空气热量的过程，直至达到干饱和状态，防止还存在液滴，然后进入压缩机出现液击现象，同时还可以避免液滴蒸发吸热而降低压缩机效率。这样完成了一个循环，接下来就进行下一个循环，如此周而复始。

二氧化碳空气源热泵挂烫机，二氧化碳空气源热泵的结构分为两部分，一部分是热泵系统，包括压缩机，蒸发器，节流阀和冷凝器，一部分是水泵，蒸发型挂烫机以及温度控制器和压力表组成；两个单元通过板换冷凝器进行连接。

一种迷你空气源热泵挂烫方法,还含有以下步骤；二氧化碳空气源热泵部分是以二氧化碳作为制冷剂，低温低压的二氧化碳气液混合物在微通道蒸发器4中定压吸收环境中空气的热量蒸发成气态制冷剂，并通过微型压缩机吸气口进入压缩机2，被绝热压缩变成高温高压制冷剂气体经排气口排出，进入板换冷凝器1进行等压放热后变成气液混合物，流经节流阀被绝热膨胀成低温低压气液混合物，再回到蒸发器4进行蒸发，完成一个循环过程。

水泵3从水箱5里抽出的冷水送到板换冷凝器1，经板换冷凝器1与高温高压二氧化碳气体热交换出来的热水再流回到水箱5中，实现水温的升高，在低压高温的环境下产生蒸汽，通过蒸汽经挂烫机喷头喷出，完成挂烫机部分的功能。

实施例4：如图1、图2、图3所示，一种迷你空气源热泵挂烫装置，利用二氧化碳分子量小，制冷能力强，单位容积制冷量高等特点，以二氧化碳作为压缩机制冷剂，显著减小压缩机和整个系统的尺寸，结构尺寸为长200mm*宽200mm*高200mm，实现了设备的小型化。

应用的换热器分别为微通道换热器和微型板式换热器。其中，微通道换热器作为蒸发器，该微通道换热器微通道换热器作为蒸发器，该微通道换热器为排浪wts1单风扇微型蒸发器，配备有120*120mm轴流方框风机。整个蒸发器的材料为铝，铝的传热系数高，单位面积换热效率高，在同等的换热量下，该蒸发器的体积可以更小，且该蒸发器微通道为扁管设计，散热面积大，这大幅增加了换热器的传热性能；

微通道换热器作为冷凝器，该微通道换热器该冷凝器内部分为两个单元，可同时循环制冷剂和水，并且它的结构紧凑，体积小，内部的流道小，板片为波形，使制冷剂在流速很小的情况下也能有较高的传热系数，传热有效度最高可达90％以上。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。