CN106091467B - 一种风管式co2空调热泵机组 - Google Patents

一种风管式co2空调热泵机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风管式CO2空调热泵机组，包括第一气体冷却器、第二气体冷却器、液体四通换向阀、气液分离器、回热器、压缩机、喷射器、气体四通换向阀、蒸发器和风阀；本发明通过合理设置***流程，实现通过控制机组的电磁阀，可以进行制冷、制热、除霜、除湿的模式转换。使得机组功能全面，满足了日常需要；本发明利用风阀和第二气体冷却器组合，代替了传统***中的电加热器，减少了电加热这一能耗，提升了***的性能；本发明采用CO2作为***的工质，CO2属于惰性气体，无毒无刺激。

Description

一种风管式CO2空调热泵机组
技术领域
本发明属于空调热泵技术领域，特别涉及一种风管式CO2空调热泵机组。
背景技术
风管机组是将一个室外机和一个室内机之间用铜管相连，从室内机产生的冷风(暖风)引出送风管通向各个房间，再经过回风管送回室内机，经冷却(加热)并混合部分新风后再送出，是一种全新空气***的中央空调。节能效果明显，风管空调热泵机组属于直冷式***，蒸发温度较高，在其他条件一定的情况下，提高蒸发温度可以提高机组的效率和能效比。风管式单元空调机组容量较大，能够满足一户多居室的制冷(热)要求，补充新风很方便，送回风口的布置可以根据装修需要灵活进行，室内冷热风的分布均匀，空气环境舒适度较高。风管式单元空调机组的送风***的使用在美国极为普遍，适合于美国居室高大宽敞、粗放的个性化需求。近些年，此种空调机组在一些经济发达的大城市如北京、上海等也有不少的使用实例，特别是一些高档的别墅建筑。但其缺点主要是噪音较大，有时需要考虑消音措施。***安装较复杂，送回风管的布置既要占用一定的室内空间，又要室内吊项与之相配合，室内机也需要占用一定的室内面积或空间来放置，不大适合于中国的国情。各个房间送回风在提高室内环境舒适度的同时，也带来了各房间室内温、湿度不易调节的问题，当然也可以采用电动调节风阀，这又一方面增加了***造价，另外也增加了***调节和控制的难度和复杂性，对家庭使用来说终归是多花钱而又不便。
风管式单元空调机组根据其制热方式的不同主要有两种典型的安装方式：一种方式是采用风冷热泵型分体柜式空调机组，室内机箱辅助以插进式加热装置，可提供5kw-20kw的电热增量，通过四通阀的换向来实现冬夏工况的转换；另一种典型的安装方式是室内机组合进高效燃气加热炉、***加湿器和电子过滤器，室外机则为风冷单冷型，随冬夏季节的转换实现供冷或供热。电子过滤器安装在回风总管上，而加湿器安装于送风总管上，用来在供热模式时向送风空气中添加水蒸汽，提高室内空气的湿度。
传统的风管式空调热泵机组，大多使用R22，R134a等传统工质，环保性较差，面临逐渐被淘汰的趋势。***在运行除湿模式时，需要开启辅助加热装置，对除湿后的空气进行加热，以达到舒适的温度。这样的辅助加热装置一方面使***变得复杂，增加了设备成本，另一方面，提高了***运行时的能耗，使***制热效率降低。另外，传统的风管式空调热泵机组工作压力较低，使用喷射器的节能效果不明显，大量的膨胀功被浪费，***性能较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风管式CO2空调热泵机组，利用CO2热泵型式进行制热，通过改变气体四通换向阀和液体四通换向阀，可以直接转变为制冷模式。除湿模式下不需要电加热，风阀打开，第二气体冷却器接入室内风路，对除湿后的空气进行加热，使其达到适宜的温度。***利用喷射器作为增压泵，***性能较高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种风管式CO2空调热泵机组，包括第一气体冷却器、第二气体冷却器、液体四通换向阀、气液分离器、回热器、压缩机、喷射器，气体四通换向阀、蒸发器和风阀；液体四通换向阀包括m端口、n端口、p端口和q端口四个端口；气体四通换向阀包括a端口、b端口、c 端口和d端口四个端口；压缩机的出口连接气体四通换向阀的c端口，a端口连接第二气体冷却器的入口；第二气体冷却器的出口连接第一气体冷却器的入口，第一气体冷却器的出口连接液体四通换向阀的p端口；q端口连接回热器的第二入口，然后连接到喷射器的喷嘴；喷射器的出口连接气液分离器的入口，气液分离器的液体出口连接液体四通换向阀的m端口，液体四通换向阀的n端口连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接气体四通换向阀的b端口，气体四通换向阀的d端口连接喷射器的引射口；气液分离器的气体出口连接回热器的第一入口，然后连接到压缩机的入口；风阀用于控制第二气体冷却器是否接入风管中。
进一步的，风阀能够左右拨动，在左边时为关闭，在右边时为打开；风阀打开，第二气体冷却器接入风管中；风阀关闭，第二气体冷却器不接入风管中。
进一步的，包括制冷模式：气体四通换向阀的c端口接通a端口，b端口接通d端口；液体四通换向阀的p端口接通q端口，m端口接通n端口；风阀处于左边。
进一步的，工质经过压缩机的压缩后，通过气体四通换向阀的c端口到a端口的路径进入第二气体冷却器，然后通过第一气体冷却器，经过液体四通换向阀的p端口到q端口的路径，流向回热器的第二入口，然后进入喷射器的喷嘴，在喷射器内部和引射流体混合后进入气液分离器；液体工质从气液分离器的液体出口流出，然后进入蒸发器，工质经过蒸发器后变成引射流体，进入喷射器的引射口；气体工质从气液分离器的气体出口流出，从回热器的第一入口流入，通过回热器，最后回到压缩机的入口。
进一步的，包括制热模式：气体四通换向阀的a端口连接d端口，c端口连接b端口；液体四通换向阀的m端口连接p端口，n端口连接q端口；风阀处于左边。
进一步的，工质经过压缩机的压缩后，通过气体四通换向阀的c端口到b端口的路径进入蒸发器，然后通过液体四通换向阀的n端口-q端口路径，从回热器的第二入口进入回热器，然后工质进入喷射器的喷嘴，混合被引射流体，进入气液分离器；液体工质从气液分离器的液体出口流出，然后依次流入第一气体冷却器和第二气体冷却器，工质变成引射流体，通过气体四通换向阀的a端口到d端口的路径进入喷射器的引射口；气体工质从气液分离器的气体出口流出，从回热器的第一入口流入，通过回热器，最后回到压缩机的入口。
进一步的，包括除湿模式：气体四通换向阀的c端口接通a端口，b端口接通d端口；液体四通换向阀的p端口接通q端口，m端口接通n端口；风阀处于右边。
进一步的，工质经过压缩机的压缩后，通过气体四通换向阀的c端口到a端口的路径进入第二气体冷却器，然后通过第一气体冷却器，经过液体四通换向阀的p端口到q端口的路径，流向回热器的第二入口，然后进入喷射器的喷嘴，在喷射器内部和引射流体混合后进入气液分离器；液体工质从气液分离器的液体出口流出，然后进入蒸发器，工质经过蒸发器后变成引射流体，进入喷射器的引射口；气体工质从气液分离器的气体出口流出，从回热器的第一入口流入，通过回热器，最后回到压缩机的入口。
进一步的，气液分离器的液体出口通过节流阀连接液体四通换向阀的m端口。
进一步的，采用CO2作为工质。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
高压工作流体进入喷射器喷嘴，膨胀降压加速，将压力能转化为动能。同时，低压饱和蒸气作为被引射流体通过喷射器引射口，和工作流体一起在混合室内混合，降压加速，然后在扩压室内升压减速，动能转化为压力能，从而提升压力，提高机组性能的同时更加节能。
进一步的，利用风阀和第二气体冷却器组合，代替了传统***中的电加热器，减少了电加热这一能耗，节约了***造价，提升了***的性能；通过对风阀开度的调节，可以更好的调节室温，使环境更加舒适。
进一步的，通过控制机组的电磁阀，可以进行制冷、制热、除霜、除湿的模式转换，使得机组功能全面，满足了日常需要。
进一步的，CO2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0。并且，CO2本身优越的热物理特性以及良好的迁移特性也适合其作为制冷工质。
进一步的，本发明制热方式采用CO2热泵型式，能源利用率更高，更加节能。CO2蒸发潜热较大，单位容积制冷量高，具有优良的流动和传热特性，可显著减小***的尺寸，使整个***非常紧凑，一定程度上解决了风管式空调占地较大的问题。利用喷射器作为增压泵具有明显的优势，能将高压工质的膨胀功转化为动能，然后再将动能转成压力能加以回收，以提高制冷***性能。喷射器具有结构简单、成本低、无运动部件、适应两相流工况等优点。CO2空调热泵***的工作压力较高，喷射器节能效果更加明显。本发明将CO2热泵的优秀环保性能和喷射器的高效节能效果结合在一起，符合目前对风管式空调热泵的要求，具有重要的节能环保意义，而且应用范围广。
附图说明
图1是本发明一种风管式CO2空调热泵机组的结构示意图；
图2是本发明一种风管式CO2空调热泵机组制冷模式下的结构示意图；
图3是本发明一种风管式CO2空调热泵机组制热模式下的结构示意图；
图4是本发明一种风管式CO2空调热泵机组制除霜(除湿)模式下的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1，一种风管式CO2空调热泵机组，包括第一气体冷却器1、第二气体冷却器2、液体四通换向阀3、气液分离器4、回热器5、压缩机6、喷射器7、气体四通换向阀8、蒸发器9、风阀10和节流阀11；液体四通换向阀3包括m端口16、n端口17、p端口18和q端口19四个端口；气体四通换向阀8包括a端口12、b端口13、c端口14和d端口15四个端口；压缩机6的出口连接气体四通换向阀8的c端口，a端口连接第二气体冷却器2的入口；第二气体冷却器2的出口连接第一气体冷却器1的入口，第一气体冷却器1的出口连接液体四通换向阀3的p端口；q端口连接回热器5的第二入口，回热器5的第二出口连接到喷射器7 的喷嘴；喷射器7的出口连接气液分离器4的入口，气液分离器4的液体出口通过节流阀11 连接液体四通换向阀3的m端口，液体四通换向阀的n端口连接蒸发器9的入口，蒸发器9 的出口连接气体四通换向阀8的b端口，气体四通换向阀8的d端口连接喷射器7的引射口；气液分离器4的气体出口连接回热器5的第一入口，回热器5的第一出口连接到压缩机6的入口；风阀10、蒸发器9和第二气体冷却器设置于风管20中，风阀10用于控制第二气体冷却器2是否接入风管20中。
风阀10能够左右拨动，在左边时为关闭，在右边时为打开；风阀10打开，第二气体冷却器2接入风管中；风阀10关闭，第二气体冷却器2不接入风管中。
为了保证机组在环境温度改变时满足供冷、供热的需求，解决了除湿和除霜的问题，本发明设置了三种运行模式：
制冷模式：请参阅图2，气体四通换向阀8的c端口14接通a端口12，b端口13接通d端口15；液体四通换向阀3的p端口18接通q端口19，m端口16接通n端口17；风阀10 处于左边关闭状态，第二气体冷却器2不接入风管中。工质经过压缩机6的压缩后，通过气体四通换向阀8的c端口14到a端口12的路径进入第二气体冷却器2，然后通过第一气体冷却器1，经过液体四通换向阀3的p端口18到q端口19的路径，流向回热器5的第二入口，然后进入喷射器7的喷嘴，在喷射器内部和引射流体混合后进入气液分离器4；液体工质从气液分离器4的液体出口流出，经过节流阀11，然后进入蒸发器9，工质经过蒸发器9后变成引射流体，进入喷射器7的引射口；气体工质从气液分离器4的气体出口流出，从回热器5的第一入口流入，通过回热器5，最后回到压缩机6的入口。
制热模式：请参阅图3，气体四通换向阀8的a端口12连接d端口15，c端口14连接b端口13；液体四通换向阀3的m端口16连接p端口18，n端口17连接q端口19；风阀10 处于左边关闭状态，第二气体冷却器2不接入风管中。工质经过压缩机6的压缩后，通过气体四通换向阀8的c端口14到b端口13的路径进入蒸发器9，然后通过液体四通换向阀的n端口17-q端口19路径，从回热器5的第二入口进入回热器5，然后工质进入喷射器7的喷嘴，混合被引射流体，进入气液分离器4；液体工质从气液分离器4的液体出口流出，经过节流阀 11，然后依次流入第一气体冷却器1和第二气体冷却器2，工质变成引射流体，通过气体四通换向阀8的a端口12到d端口15的路径进入喷射器7的引射口；气体工质从气液分离器4的气体出口流出，从回热器5的第一入口流入，通过回热器5，最后回到压缩机6的入口。
除湿模式：请参阅图4，气体四通换向阀8的c端口14接通a端口12，b端口13接通d端口15；液体四通换向阀3的p端口18接通q端口19，m端口16接通n端口17；风阀处于打开状态，第二气体冷却器2接入风管中。工质经过压缩机6的压缩后，通过气体四通换向阀 8的c端口14到a端口12的路径进入第二气体冷却器2，然后通过第一气体冷却器1，经过液体四通换向阀3的p端口18到q端口19的路径，流向回热器5的第二入口，然后进入喷射器7的喷嘴，在喷射器内部和引射流体混合后进入气液分离器4；液体工质从气液分离器4的液体出口流出，经过节流阀11，然后进入蒸发器9，工质经过蒸发器9后变成引射流体，进入喷射器7的引射口；气体工质从气液分离器4的气体出口流出，从回热器5的第一入口流入，通过回热器5，最后回到压缩机6的入口。

Claims (7)

1.一种风管式CO2空调热泵机组，其特征在于，包括第一气体冷却器(1)、第二气体冷却器(2)、液体四通换向阀(3)、气液分离器(4)、回热器(5)、压缩机(6)、喷射器(7)，气体四通换向阀(8)、蒸发器(9)和风阀(10)；液体四通换向阀(3)包括m端口(16)、n端口(17)、p端口(18)和q端口(19)四个端口；气体四通换向阀(8)包括a端口(12)、b端口(13)、c端口(14)和d端口(15)四个端口；压缩机(6)的出口连接气体四通换向阀(8)的c端口，a端口连接第二气体冷却器(2)的入口；第二气体冷却器(2)的出口连接第一气体冷却器(1)的入口，第一气体冷却器(1)的出口连接液体四通换向阀(3)的p端口；q端口连接回热器(5)的第二入口，回热器(5)的第二出口连接喷射器(7)的喷嘴；喷射器(7)的出口连接气液分离器(4)的入口，气液分离器(4)的液体出口连接液体四通换向阀(3)的m端口，液体四通换向阀的n端口连接蒸发器(9)的入口，蒸发器(9)的出口连接气体四通换向阀(8)的b端口，气体四通换向阀(8)的d端口连接喷射器(7)的引射口；气液分离器(4)的气体出口连接回热器(5)的第一入口，回热器(5)的第一出口连接到压缩机(6)的入口；风阀(10)用于控制第二气体冷却器(2)是否接入风管中；
风阀(10)能够左右拨动，在左边时为关闭，在右边时为打开；风阀(10)打开，第二气体冷却器(2)接入风管中；风阀(10)关闭，第二气体冷却器(2)不接入风管中；
气液分离器(4)的液体出口通过节流阀(11)连接液体四通换向阀(3)的m端口；
所述风管式CO2空调热泵机组采用CO2作为工质。
2.根据权利要求1所述的一种风管式CO2空调热泵机组，其特征在于，风管式CO2空调热泵机组处于制冷模式时，气体四通换向阀(8)的c端口(14)接通a端口(12)，b端口(13)接通d端口(15)；液体四通换向阀(3)的p端口(18)接通q端口(19)，m端口(16)接通n端口(17)；风阀(10)处于关闭状态，第二气体冷却器(2)不接入风管中。
3.根据权利要求2所述的一种风管式CO2空调热泵机组，其特征在于，工质经过压缩机(6)的压缩后，通过气体四通换向阀(8)的c端口(14)到a端口(12)的路径进入第二气体冷却器(2)，然后通过第一气体冷却器(1)，经过液体四通换向阀(3)的p端口(18)到q端口(19)的路径，流向回热器(5)的第二入口，然后进入喷射器(7)的喷嘴，在喷射器内部和引射流体混合后进入气液分离器(4)；液体工质从气液分离器(4)的液体出口流出，然后进入蒸发器(9)，工质经过蒸发器(9)后变成引射流体，进入喷射器(7)的引射口；气体工质从气液分离器(4)的气体出口流出，从回热器(5)的第一入口流入，通过回热器(5)，最后回到压缩机(6)的入口。
4.根据权利要求1所述的一种风管式CO2空调热泵机组，其特征在于，风管式CO2空调热泵机组处于制热模式时，气体四通换向阀(8)的a端口(12)连接d端口(15)，c端口(14)连接b端口(13)；液体四通换向阀(3)的m端口(16)连接p端口(18)，n端口(17)连接q端口(19)；风阀(10)处于关闭状态，第二气体冷却器(2)不接入风管中。
5.根据权利要求4所述的一种风管式CO2空调热泵机组，其特征在于，工质经过压缩机(6)的压缩后，通过气体四通换向阀(8)的c端口(14)到b端口(13)的路径进入蒸发器(9)，然后通过液体四通换向阀的n端口(17)-q端口(19)路径，从回热器(5)的第二入口进入回热器(5)，然后工质进入喷射器(7)的喷嘴，混合被引射流体，进入气液分离器(4)；液体工质从气液分离器(4)的液体出口流出，然后依次流入第一气体冷却器(1)和第二气体冷却器(2)，工质变成引射流体，通过气体四通换向阀(8)的a端口(12)到d端口(15)的路径进入喷射器(7)的引射口；气体工质从气液分离器(4)的气体出口流出，从回热器(5)的第一入口流入，通过回热器(5)，最后回到压缩机(6)的入口。
6.根据权利要求1所述的一种风管式CO2空调热泵机组，其特征在于，风管式CO2空调热泵机组处于除湿模式时，气体四通换向阀(8)的c端口(14)接通a端口(12)，b端口(13)接通d端口(15)；液体四通换向阀(3)的p端口(18)接通q端口(19)，m端口(16)接通n端口(17)；风阀(10)处于打开状态，第二气体冷却器(2)接入风管中。
7.根据权利要求6所述的一种风管式CO2空调热泵机组，其特征在于，工质经过压缩机(6)的压缩后，通过气体四通换向阀(8)的c端口(14)到a端口(12)的路径进入第二气体冷却器(2)，然后通过第一气体冷却器(1)，经过液体四通换向阀(3)的p端口(18)到q端口(19)的路径，流向回热器(5)的第二入口，然后进入喷射器(7)的喷嘴，在喷射器内部和引射流体混合后进入气液分离器(4)；液体工质从气液分离器(4)的液体出口流出，然后进入蒸发器(9)，工质经过蒸发器(9)后变成引射流体，进入喷射器(7)的引射口；气体工质从气液分离器(4)的气体出口流出，从回热器(5)的第一入口流入，通过回热器(5)，最后回到压缩机(6)的入口。
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