高效环保二氧化碳空气源热泵装置制造方法
【专利摘要】本发明属于一种热泵装置，具体是一种高效环保二氧化碳空气源热泵装置。本发明包括储液器、压缩机、三通阀、气体冷却器、可逆膨胀阀、蒸发器，其中储液器与压缩机连接，气体冷却器安装在气源热泵装置的右侧，蒸发器安装在气源热泵装置的左侧，可逆膨胀阀设置在气体冷却器和蒸发器的中间位置。所述的蒸发器有两组，采用并联方式。本发明是以CO2作为冷媒，基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保的制冷制热技术。系统利用压缩机做功，从自然界的空气中获取热能，提供可被人们所用的高品质热能装置。
【专利说明】高效环保二氧化碳空气源热泵装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种热泵装置，具体是一种高效环保二氧化碳空气源热泵装置。
【背景技术】
[0002] 中国是世界上最大的发展中国家，重视节约能源和提高能源效率是我国一贯的国 策。随着经济和社会的发展，我国对能源的需求不断增长。由于我国能源结构以煤炭为主， 石油资源短缺，能源发展与环保问题的矛盾日益突出。为此，国家提出发展循环经济、使用 可再生能源、建立节约型社会，走可持续发展的道路。
[0003] 另一方面，温室效应和全球极端天气频发已经从各个方面影响了世界各地人民的 生产生活。2008年经济危机推动能源价格快速上涨，俄罗斯与乌克兰的天然气之争更使人 们深刻认识到寻找替代能源和发展可再生能源的重要性。国际能源署研究表明：即使全球 完成了到2050年减排50%的目标，可能依然无法阻止气候的剧烈变化，所以必须更大规 模、更快速地推进可再生能源的应用。
[0004] 普通的空气能热泵和地源热泵等制冷/供热设备都曾先后使用氟利昂作为制冷 齐[J，如R12、R22、R407A、R407C等。氟利昂制冷剂被证明对环境有破坏作用，一个是对大气臭 氧层的破坏，一个是具有温室效应。根据《京都议定书》要求，R12已经停止使用，其它氟利 昂类制冷剂到2020年也要停止使用。因此，C02制冷剂的应用显得十分及时和重要。C02 制冷剂在热泵系统中作为工质其优点为：
[0005] 1. C02制冷剂是地球本身就有的气体，是一种天然物质，绿色环保，无回收问题；
[0006] 2.良好的安全性和化学稳定性，高温下不分解；
[0007] 3.具有良好的热力学特性，导热系数高；
[0008] 4.单位容积制冷量高，设备尺寸可显著减小，节省材料；
[0009] 5.在低温环境条件下，也可以拥有很高的效率；
[0010] 6.可以很轻松的获得70°C?90°C的高温热水。
[0011] C02热泵由于改变了传统的燃煤、燃油供热模式，电能利用率较高，因此，它与常 规热泵相比，除了制冷工质更加环保以外，C02热泵可以制取高温热水，比普通空气能热泵 适用范围宽，可以在较低的环境温度下工作，扩大了热泵的应用领域；比地源热泵应用范围 广，与当地地质条件无关，减少了施工风险和工期，扩展了热泵的应用范围。它充分利用了 可再生资源-空气的能量，替代现有的燃煤、燃气、燃油或电锅炉等传统的供热方式。减少 矿物能源的消耗，杜绝了温室气体、污染物的直接排放，具有显著的节能环保效果和经济效 益。尤其对我国工业、供热具有重大意义，其应用潜力十分巨大，发展前景非常可观。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种高效环保二氧化碳空气源 热泵装置。
[0013] 本发明包括储液器、压缩机、三通阀、气体冷却器、可逆膨胀阀、蒸发器，其中储液 器与压缩机连接，气体冷却器安装在气源热泵装置的右侧，蒸发器安装在气源热泵装置的 左侧，可逆膨胀阀设置在气体冷却器和蒸发器的中间位置。
[0014] 优选的，所述的蒸发器有两组，采用并联方式。
[0015] 优选的，采用可逆膨胀阀与毛细管并联的连接方式控制可逆膨胀阀流量的调节。
[0016] 本发明的储液器是由不锈钢材料制成。
[0017] 本发明是一种高效环保二氧化碳空气源热泵装置，二氧化碳空气源热泵是以C02 作为冷媒，基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保的制冷制热技术。系统利用压缩 机做功，从自然界的空气中获取热能，提供可被人们所用的高品质热能装置。空气中的热量 通过冷媒搬运到水中，用以冬季供暖、夏季制冷，同时可提供生活热水。整套系统集热效率 高，能耗低、安全性好、智能化程度高、环保性强等特点于一体。可广泛应用于工厂、宾馆、医 院、学校、住宅、印染等有温度调节及热水需求的场所。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的结构示意图；
[0019] 图中：1、储液器；2、压缩机；3、三通阀；4、气体冷却器；5、可逆膨胀阀；6、蒸发器。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的技术方案和特点更加清楚，下面结合实施例和附图，对本发明做进 一步的详细说明。在此，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0021] 如图1所示，本发明包括储液器1、压缩机2、三通阀3、气体冷却器4、可逆膨胀阀 5、蒸发器6,其中储液器1与压缩机2连接，气体冷却器4安装在气源热泵装置的右侧，蒸发 器6安装在气源热泵装置的左侧，可逆膨胀阀5设置在气体冷却器4和蒸发器6的中间位 置。
[0022] 冬季运行工况：二氧化碳工质经压缩机压缩成为高温高压气体，经过三通阀进入 气体冷却器，内部热交换后，二氧化碳中的热量被水带走，温度降低进入膨胀阀节流降压， 成为低温的二氧化碳气液混合物，后进入蒸发器，通过吸收空气中的热量使液态部分汽化。 然后进入储液器，回压缩机进行再循环。吸收了 C02热量的热水可用于供暖、工业、生活热 水使用。
[0023] 夏季运行工况：二氧化碳工质经压缩机压缩成为高温高压气体，经过三通阀进入 蒸发器，热量被空气带走后温度降低进入膨胀阀，经节流降压后成为低温的二氧化碳气液 混合物，然后进入气体冷却器吸收水中的热量，汽化进入储液器回压缩机进行再循环。被带 走热量的水用于夏季制冷、制冰或其他有冷量需求的场合。
[0024] 同现有技术相比，本装置具有以下特点：
[0025] 一、蒸发器回收罐一体设计
[0026] C02空气源热泵系统是由压缩机、气体冷却器、膨胀阀、蒸发器、储液器、回收罐组 成的封闭回路。低温低压的C02气体在压缩机中压缩至超临界然后进入气体冷却器中被冷 却介质（水或空气）冷却，离开气体冷却器后，经膨胀阀节流降压温度下降，部分被液化，湿 蒸汽进入蒸发器中汽化进入储液器，低压侧吸热量后成为过热蒸汽进入压缩机升压提温， 如此反复循环运动。
[0027] 由于热泵系统采取冬夏季双工况运行，两季的运行工况及冷热负荷是不同的，造 成系统中零部件的配置及工质的填充量不同。通常冬季负荷小，夏季负荷大。系统中回收 罐的设计就是为了在冬季低负荷运行时回收夏季多余的工质。
[0028] 本设计采用两组蒸发器并联设计，通过切换两组蒸发器来适应冬夏季的不同工 况。夏季负荷大，同时使用两组蒸发器。冬季负荷小，使用一组蒸发器，另一组作为回收罐 使用，这样很好的满足了冬夏季工况的差异，实现了蒸发器最大效率的使用。蒸发器和储液 器一体化设计，不但减小了占地空间，而且节约了材料成本。
[0029] 二、二、毛细管+双向可逆膨胀阀技术
[0030] 在C02空气源热泵系统中，膨胀阀是一种通过调节膨胀后压力温度来控制系统制 冷量的调节装置，传统C02热泵是通过增设管路阀门来实现冬夏两季工况切换，这种传统 的设计形式虽然能够实现热泵系统制冷和制热两种功能的切换，但是整套系统增加了阀门 及配管，这使得整机成本较高。采用双向膨胀阀，不仅结构简单，零部件较少，加工周期短， 结构可靠性好，且大大降低了设备及安装成本。同时使用膨胀阀加毛细管并联方式，将膨胀 阀调节量主要用于冬夏两季工况差异调节用途。
[0031] 三、自动融霜技术
[0032] C02空气源热泵由于其冷媒自身的特性使其可以在很低的环境温度下正常工作， 蒸发温度可达零下50°C，同时亦可产生高温热水。设备的低温运行必然导致蒸发侧结霜，结 霜导致设备的运行效率下降，能耗增加，且降低使用寿命。C02空气源热泵系统在运行过程 中蒸发侧结霜，通过停机，系统内部均压、均温使蒸发侧温度升高自动融霜。有效的解决了 系统低温结霜的问题。
[0033] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【权利要求】
1. 高效环保二氧化碳空气源热泵装置，其特征在于包括储液器、压缩机、三通阀、气体 冷却器、可逆膨胀阀、蒸发器，其中储液器与压缩机连接，气体冷却器安装在气源热泵装置 的右侧，蒸发器安装在气源热泵装置的左侧，可逆膨胀阀设置在气体冷却器和蒸发器的中 间位置。
2. 根据权利要求1所述的高效环保二氧化碳空气源热泵装置，其特征在于，所述的蒸 发器有两组，采用并联方式。
3. 根据权利要求1所述的高效环保二氧化碳空气源热泵装置，其特征在于，采用可逆 膨胀阀与毛细管并联的连接方式控制可逆膨胀阀流量的调节。
4. 根据权利要求1所述的高效环保二氧化碳空气源热泵装置，其特征在于，所述的储 液器是由不锈钢材料制成。
【文档编号】F25B30/02GK104061704SQ201410306033
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】张忠家 申请人:天津凯德实业有限公司