CN106595142A - 膨胀装置及用于极寒天气下带喷气增焓回路的co2热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膨胀装置以及一种用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，涉及热泵技术领域，所述膨胀装置包括第一辅助毛细管、第二辅助毛细管和控制毛细管电磁阀；用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵包括室内换热器和压缩机，室内换热器的出口和压缩机之间并联的设置有主回路和增焓回路；所述的膨胀装置串联在所述主回路上；膨胀装置和压缩机之间依次连接有主毛细管和室外换热器；本申请的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，所述的膨胀装置串联在所述主回路上，解决了现有技术中传统空气源热泵随着室外温度的不断下降、室内采暖负荷不断增加所产生的供热不足、压缩机比增大、***性能系数急剧下降的技术问题。

Description

膨胀装置及用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO2热泵

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，尤其是涉及一种膨胀装置及用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵。

背景技术

根据热能定律，热量在不受外部因素控制时，是从温度高的地方转移到温度低的地方，而热泵是用于将热量从温度低的地方向温度高的地方转移的机器，空调器就是一种常见的热泵式。

现有的空调的制冷剂大部分使用氟利昂，以氟利昂制冷剂空调为例，其工作原理是：

(1)用压缩机压缩低温低压的气态氟利昂，使其成为高温高压的气态氟利昂；然后再用冷凝器(即室外机)使其放热，最后高温高压的气态氟利昂成为常温高压的液态氟利昂。即，此时室外机吹出来的是热风。

(2)冷凝器中的高压的液态氟利昂到毛细管后急剧膨胀，成为低温低压的液态氟利昂。

(3)低温低压的液态氟利昂进入蒸发器(室内机)，由于氟利昂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大，压力减小，液态的氟利昂就会汽化，变成气态低温的氟利昂，从而吸收大量的热量。蒸发器内的空气的热量被吸收后，蒸发器里的空气变成了冷空气，所以室内机吹出来的就是冷风。

循环上述过程，通过冷凝器和蒸发器热量的进出，从而实现能量的转换。

但是上述循环随着室外温度的不断下降，室内采暖负荷不断增加，会出现供热不足、压缩机比增大，***性能系数急剧下降等问题。因此，如何提供一种热泵，使其能够在低温地区以及极寒仍然有足够的制热能力，并能够稳定运行，是本领域技术人员亟待解决的问题。

基于此，本发明提供了一种用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膨胀装置，以缓解现有技术中存在的膨胀装置在低温极寒条件下稳定运行的技术问题。

本发明提供的膨胀装置，包括第一辅助毛细管、第二辅助毛细管和控制毛细管电磁阀；

所述第一辅助毛细管的第二端和所述第二辅助毛细管的第一端连接；所述第一辅助毛细管的第一端和所述第二辅助毛细管的第二端连接，在所述第一辅助毛细管的第二端和所述第二辅助毛细管的第二端之间设置有支路，所述支路上设置有控制毛细管电磁阀。

本发明提供的膨胀装置，包括第一辅助毛细管、第二辅助毛细管和控制毛细管电磁阀。在制热时，如果环境温度低于一定数值，通过开启毛细管电磁阀，第一辅助毛细管和第二辅助毛细管同时接入循环回路，从而增加了循环回路中毛细管的数量。毛细管的数量增加能够导致毛细管的入口和出口的压力差增加，使得毛细管的降压节流作用更明显。因此本申请所述的膨胀装置在热泵循环中最终能够实现热泵的制热量的增加。

本发明的目的还在于提供一种用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，以缓解现有技术中存在的传统空气源热泵随着室外温度的不断下降、室内采暖负荷不断增加所产生的供热不足、压缩机比增大、***性能系数急剧下降的技术问题。

本发明提供的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO2热泵，包括室内换热器和压缩机，所述室内换热器的进口与所述压缩机的出口连接，所述室内换热器的出口和所述压缩机之间并联的设置有主回路和增焓回路；所述的膨胀装置串联在所述主回路上；所述膨胀装置和所述压缩机之间依次连接有主毛细管和室外换热器。

进一步的，还包括回热器，所述回热器包括第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述主回路由所述第一进口流入，由所述第一出口流出，所述增焓回路由所述第二进口流入，由所述第二出口流出；所述第二进口和所述第一辅助毛细管的第一端连接，所述第二辅助毛细管的第二端和所述压缩机连接。

进一步的，所述增焓回路包括增焓回路电磁阀和膨胀器；所述增焓回路电磁阀的一端和所述室内换热器连接，另一端和所述膨胀器的一端连接，所述膨胀器的另一端连接与所述第一进口连接。

进一步的，在所述第一辅助毛细管的第一端和所述支路之间设置有单向阀。

进一步的，所述主毛细管和所述室外换热器之间设置有过滤器。

进一步的，还包括气液分离器，所述气液分离器设置在所述主回路上，位于所述室外换热器和所述压缩机之间；在所述气液分离器和所述室外换热器之间设置有四通阀。

进一步的，在所述主回路和所述增焓回路并联的起始点和所述室内换热器之间设置有电磁阀；所述室内换热器的进口与所述压缩机的出口之间设置有双向膨胀器。

进一步的，制冷剂为二氧化碳。

进一步的，还包括控制器，所述控制毛细管电磁阀、增焓回路电磁阀和所述电磁阀均与所述控制器连通。

由于现有的热泵，当室外温度很低时，室外机热交换能力下降，压缩机正常回气口的回气量减少，压缩机功率降低，不能发挥最好效果。本发明提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，在极寒的天气下工作时，一方面通过增焓回路补充制冷气体，从而增加压缩机排气量，室内机热交换器制热的循环制冷剂量增加，实现制热量增加。与此同时，另一方面，在主回路中接入上述的膨胀装置，通过调整毛细管的接入数量，实现制热量增加。

本发明提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，通过控制毛细管电磁阀和增焓回路的电磁阀从而控制***的运行。通过控制毛细管电磁阀实现大温度范围内的自动调节。通过增焓回路补充制冷气体，从而增加压缩机排气量。本发明提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，通过改变主回路的结构以及增加了增焓回路的方法，两者共同作用实现了制热量的增加，从而能够在极寒的天气下稳定运行。

基于此，本发明较之原有技术，具有在极寒天气下***能够稳定运行，不受低温恶劣环境的影响的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的膨胀装置的原理图；

图2为本申请所提供的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵的原理图。

标记：1－室外换热器；2－压缩机；3－四通阀；4－气液分离器；5－室内换热器；6－增焓回路电磁阀；7－膨胀器；8－第一辅助毛细管；9－第二辅助毛细管；10－回热器；11－控制毛细管电磁阀；12－单向阀；13－主毛细管；14－过滤器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，在本实施例中提供了一种膨胀装置，所述膨胀装置包括第一辅助毛细管8、第二辅助毛细管9和控制毛细管电磁阀11；

所述第一辅助毛细管8的第二端和所述第二辅助毛细管9的第一端连接；所述第一辅助毛细管8的第一端和所述第二辅助毛细管9的第二端连接，在所述第一辅助毛细管8的第二端和所述第二辅助毛细管9的第二端之间设置有支路，所述支路上设置有控制毛细管电磁阀11。

本发明提供的膨胀装置，包括第一辅助毛细管8、第二辅助毛细管9和控制毛细管电磁阀11。在制热时，如果环境温度低于一定数值，通过开启毛细管电磁阀，第一辅助毛细管8和第二辅助毛细管9同时接入循环回路，从而增加了循环回路中毛细管的数量。由于热泵的性能主要取决于毛细管入口处制冷剂的状态以及毛细管的几何尺寸，毛细管的数量增加能够导致毛细管的入口和出口的压力差增加，使得毛细管的降压节流作用更明显。因此本申请所述的膨胀装置在热泵循环中最终能够实现热泵的制热量的增加。

进一步的，在所述第一辅助毛细管8的第一端和所述支路之间设置有单向阀12。

本发明提供的膨胀装置，考虑到能够兼顾制冷和制热，而制冷所需的毛细管和制热所需的毛细管的规格一样，因此在第一辅助毛细管8的第一端和支路之间设置有单向阀12。在制冷时，制冷剂从包含单向阀12的回路中通过。

实施例二

本实施例提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的二氧化碳热泵，实施例一所描述的技术方案也属于该实施例，实施例一已经描述的技术方案不再重复描述。

具体而言，如图2所示，在本实施例中提供了一种用于极寒天气下带喷气增焓回路的二氧化碳热泵，包括室内换热器5和压缩机2，所述室内换热器5的进口与所述压缩机2的出口连接，所述室内换热器5的出口和所述压缩机2之间并联的设置有主回路和增焓回路；权利要求1所述的膨胀装置串联在所述主回路上；所述膨胀装置和所述压缩机2之间依次连接有主毛细管13和室外换热器1。

由于现有的热泵，当室外温度很低时，室外机热交换能力下降，压缩机2正常回气口的回气量减少，压缩机2功率降低，不能发挥最好效果。本发明提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的二氧化碳热泵，在极寒的天气下工作时，一方面通过增焓回路补充制冷气体，从而增加压缩机2排气量，室内机热交换器制热的循环制冷剂量增加，实现制热量增加。与此同时，另一方面，在主回路中接入上述的膨胀装置，通过调整毛细管的接入数量，实现制热量增加。

本发明提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的二氧化碳热泵，通过控制毛细管电磁阀11和增焓回路的电磁阀从而控制***的运行。通过控制毛细管电磁阀11实现大温度范围内的自动调节。通过增焓回路补充制冷气体，从而增加压缩机2排气量。本发明提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的二氧化碳热泵，通过改变主回路的结构以及增加了增焓回路的方法，两者共同作用实现了制热量的增加，从而能够在极寒的天气下稳定运行。

进一步的，还包括回热器10，所述回热器10包括第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述主回路由所述第一进口流入，由所述第一出口流出，所述增焓回路由所述第二进口流入，由所述第二出口流出；所述第二进口和所述第一辅助毛细管8的第一端连接，所述第二辅助毛细管9的第二端和所述压缩机2连接。

回热器10的作用主要有三个，一是使节流前的高压液体过冷，以免在节流前汽化，同时提高压缩机2吸气温度，以减轻有害过热和改善压缩机2工作条件；二是可提高其制冷装置的制冷系数；三是抵消气体中夹带的液体汽化，既可回收冷量又可确保压缩机2正常回油。

进一步的，所述增焓回路包括增焓回路电磁阀6和膨胀器7；所述增焓回路电磁阀6的一端和所述室内换热器5连接，另一端和所述膨胀器7的一端连接，所述膨胀器7的另一端连接与所述第一进口连接。当热泵检测到外界温度应该接入增焓回路时，通过控制增焓回路电磁阀6能够控制增焓回路收否接入，从而实现热泵的自动化运行。

如图2，本实施例的可选方案中，所述主毛细管13和所述室外换热器1之间设置有过滤器14。过滤器14用于除去制冷剂液体中的杂质，

如图2，本实施例的可选方案中，还包括气液分离器4，所述气液分离器4设置在所述主回路上，位于所述室外换热器1和所述压缩机2之间；在所述气液分离器4和所述室外换热器1之间设置有四通阀3。

如图2，本实施例的可选方案中，在所述主回路和所述增焓回路并联的起始点和所述室内换热器5之间设置有电磁阀；所述室内换热器5的进口与所述压缩机2的出口之间设置有双向膨胀器7。

如图2，本实施例的可选方案中，制冷剂为二氧化碳。作为制冷剂使用时，二氧化碳和氟利昂的工作原理基本一样，但是使用二氧化碳将更加环保。

如图2，本实施例的可选方案中，还包括控制器，所述控制毛细管电磁阀11、增焓回路电磁阀6和所述电磁阀均与所述控制器连通。控制器能够自动控制各个阀门的开启和闭合。

本发明提供的所述用于极寒天气下带喷气增焓回路的二氧化碳热泵，其工作过程是：

在冬季取暖时，由压缩机2排出的高压制冷剂蒸汽，经四通阀3后流入室内换热器5(作冷凝器用)制冷剂蒸汽冷凝时放出热量，将室内空气加热，达到室内取暖目的。接着从室内换热器5出来的制冷剂将会分成两种情况：

第一种情况：当***在环境温度高于－5度制热时，控制毛细管电磁阀11打开，控制电磁阀是常开电磁阀，增焓回路电磁阀6关闭，它是常闭电磁阀。从室内换热器5出来的制冷剂直接进入回热器10，然后经过第一辅助毛细管8回路，接着经过主毛细管13进入过滤器14，过滤后的制冷剂进入室外换热器1(作蒸发器用)，蒸发后的蒸汽再次经过四通阀3后进入气液分离器4，最后被压缩机2吸入，完成制热循环。

第二种情况：当***在环境低于－5度制热时，控制毛细管电磁阀11关闭，增焓回路电磁阀6打开。从室内换热器5出来的制冷剂会经过膨胀器7进入回热器10，从回热器10出来的制冷剂一小部分会直接再次回到压缩机2，补充制冷气体，从而增加压缩机2排气量，室内机热交换器制热的循环制冷剂量增加，实现制热量增加；同时从回热器10出来的大部分制冷剂会经过第一辅助毛细管8和第二辅助毛细管9，即此时二个毛细管均接入回路；随后经过主毛细管13进入过滤器14，过滤后的制冷剂进入室外换热器1(作蒸发器用)，蒸发后的蒸汽再次经过四通阀3后进入气液分离器4，最后被压缩机2吸入，完成制热循环。

需要说明的是，上述过程以室外的临界温度为－5度时为例，即室外温度为低于－5度时，增焓回路会开启，经过电子膨胀阀降压后的低压低温冷媒进行适当的预热，以达到合适的中压，提供给压缩机2进行二次压缩。上述临界温度还可以为其他数值。

本申请至少具有以下优点：

1.通过本申请做提供的膨胀装置，可以实现大温度范围内的自动调节。

2.可以实现北方寒冷天气下***能够稳定运行，不受低温恶劣环境的影响。

3.节能高效，本装置可以实现大温度范围内***高COP(热泵的循环性能系数)值，让整个***高效率的运行同时也很节能。

4.本装置运行成本低，控制更加简单。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种膨胀装置，其特征在于，包括第一辅助毛细管、第二辅助毛细管和控制毛细管电磁阀；

所述第一辅助毛细管的第二端和所述第二辅助毛细管的第一端连接；所述第一辅助毛细管的第一端和所述第二辅助毛细管的第二端连接，在所述第一辅助毛细管的第二端和所述第二辅助毛细管的第二端之间设置有支路，所述支路上设置有控制毛细管电磁阀。

2.一种用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，包括室内换热器和压缩机，所述室内换热器的进口与所述压缩机的出口连接，所述室内换热器的出口和所述压缩机之间并联的设置有主回路和增焓回路；权利要求1所述的膨胀装置串联在所述主回路上；所述膨胀装置和所述压缩机之间依次连接有主毛细管和室外换热器。

3.根据权利要求2所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，还包括回热器，所述回热器包括第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述主回路由所述第一进口流入，由所述第一出口流出，所述增焓回路由所述第二进口流入，由所述第二出口流出；所述第二进口和所述第一辅助毛细管的第一端连接，所述第二辅助毛细管的第二端和所述压缩机连接。

4.根据权利要求3所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，所述增焓回路包括增焓回路电磁阀和膨胀器；所述增焓回路电磁阀的一端和所述室内换热器连接，另一端和所述膨胀器的一端连接，所述膨胀器的另一端连接与所述第一进口连接。

5.根据权利要求2所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，在所述第一辅助毛细管的第一端和所述支路之间设置有单向阀。

6.根据权利要求2所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，所述主毛细管和所述室外换热器之间设置有过滤器。

7.根据权利要求2所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，还包括气液分离器，所述气液分离器设置在所述主回路上，位于所述室外换热器和所述压缩机之间；在所述气液分离器和所述室外换热器之间设置有四通阀。

8.根据权利要求2所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，在所述主回路和所述增焓回路并联的起始点和所述室内换热器之间设置有电磁阀；所述室内换热器的进口与所述压缩机的出口之间设置有双向膨胀器。

9.根据权利要求2所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，制冷剂为二氧化碳。

10.根据权利要求2－9任一项所述的用于极寒天气下带喷气增焓回路的CO₂热泵，其特征在于，还包括控制器，所述控制毛细管电磁阀、增焓回路电磁阀和所述电磁阀均与所述控制器连通。