CN108458512A - 一种二氧化碳空气源热泵*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二氧化碳空气源热泵***，包括R744压缩机、第一类吸收式换热器、电磁膨胀阀、室外蒸发器和R744气液分离器，所述R744压缩机、第一类吸收式换热器、电磁膨胀阀、室外蒸发器和R744气液分离器沿二氧化碳流向依次相连，所述第一类吸收式换热器包括吸收式热泵机组和换热器。本发明采用第一类吸收式换热器代替传统的气体冷却器，有效解决了单级二氧化碳***跨临界循环***运行时冷凝温度受制于水侧入口温度的技术难题。

Description

一种二氧化碳空气源热泵***
技术领域
本发明涉及暖通空调领域，具体涉及一种二氧化碳空气源热泵***。
背景技术
臭氧层的破坏和气候变暖是目前全球所面临的主要环境问题。由于制冷、空调、热泵等行业广泛采用的CFC及HCFC类制冷剂具有破坏臭氧层和引起温室效应等问题，加上人们生活水平的提高，各国对制冷、空调、热泵等***的需求量不断增加，工质替代成为人们越来越关心的问题。
在CFC、FCHC的替代品研究中，自然工质由于其良好的环境友好性，引起了各国学者的注意，CO2作为一种自然工质，由于其良好的热物理特性，是传统制冷剂的理想替代品之一。CO2的全球变暖指数(GWP＝1)很小，同时不破坏臭氧层(ODP＝0)、安全、低毒、不燃烧。此外，CO2化学性质稳定，不与润滑油和金属及非金属等材料反应、高温下也不会分解为有害气体，比较适合用于汽车空调、家用热泵热水器等制冷剂易泄露的装置。此外，CO2临界温度较低，易于实现跨临界操作，又由于其单位容积的制冷量大，可以减少压缩机和换热器的尺寸，应用于制冷压缩循环中有着一定的优势。此外，二氧化碳热泵***在跨临界状态下运行时，二氧化碳放热过程中的温度滑移可与变温热源较好匹配、缩小传热温差，因此其跨临界循环所具有的高排气温度和温度滑移非常适合用来进行水温加热。
现有技术(如CN104061704A)公开的二氧化碳热泵***主要包括储液器、压缩机、气体冷却器和蒸发器等，由于供暖***中回水温度往往较高，而常规的气体冷却器出口温度一般略高于冷却介质的入口温度(即气体冷却器的出口温度受制于水侧入口温度)，无法将二氧化碳冷却至临界温度以下，因此无法实现跨临界循环，从而限制二氧化碳跨临界循环的应用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明采用第一类吸收式换热器代替传统的气体冷却器，用于二氧化碳空气源热泵***，以实现供暖循环***中二氧化碳的跨临界循环。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种二氧化碳空气源热泵***，包括R744压缩机、第一类吸收式换热器、电磁膨胀阀、室外蒸发器和R744气液分离器，所述R744压缩机、第一类吸收式换热器、电磁膨胀阀、室外蒸发器和R744气液分离器沿二氧化碳流向依次相连，其中，
所述第一类吸收式换热器包括吸收式热泵机组和换热器，经R744压缩机压缩后的超临界二氧化碳气体依次经过吸收式热泵机组的发生器，换热器，吸收式热泵机组的蒸发器，冷却为低温高压的二氧化碳液体，流向电磁膨胀阀，而水侧一端的供暖回水先后经吸收式热泵机的吸收器和冷凝器以及换热器加热后流出。
进一步地，所述第一类吸收式换热器的进口端与出口端分别设有第一温度压力一体表和第二温度压力一体表。
进一步地，所述第一类吸收式换热器中二氧化碳的出口温度低于水侧管路中的回水温度。
进一步地，所述室外蒸发器包括电热除霜装置，当所述室外蒸发器检测到壁面温度低于1℃时，R744压缩机停止运行，电热除霜装置开启，同时室外风扇保持运行以加快除霜速率。
本发明的有益效果：本发明采用第一类吸收式换热器代替普通的气体冷却器，用于二氧化碳空气源热泵***，使得在水侧循环***中回水温度较高的情况下，超临界的二氧化碳气体经过第一类吸收式换热器后仍能被冷却为低温高压的二氧化碳液体，实现二氧化碳的跨临界循环。同时，本发明中水侧循环***的回水温度大于经过第一类吸收式换热器后的制冷剂出口温度，有效解决了单级二氧化碳***跨临界循环***运行时冷凝温度受制于水侧入口温度的技术难题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种二氧化碳空气源热泵***的结构示意图；
图中：
1-R744压缩机、2-第一类吸收式换热器、21-吸收式热泵机组、22-换热器、3-电磁膨胀阀、4-室外蒸发器、41-电热除霜装置、5-R744气液分离器、6-第一温度压力一体表、7-第二温度压力一体表。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种二氧化碳空气源热泵***，包括R744压缩机1、第一类吸收式换热器2、电磁膨胀3、室外蒸发器4和R744气液分离器5，所述R744压缩机1、第一类吸收式换热器2、电磁膨胀阀3、室外蒸发器4和R744气液分离器5沿二氧化碳流向依次相连，其中，
第一类吸收式换热器2包括吸收式热泵机组21和换热器22，经R744压缩机1压缩后的超临界二氧化碳气体进入吸收式热泵机组21，在其发生器中加热浓缩溴化锂溶液，降低一定温度后流出，进入换热器22作为热源，加热水侧管路中的供暖回水，降温后从换热器22流出，再次返回吸收式热泵机组21，在其蒸发器中降温为液体后流出，进入电磁膨胀阀3节流降压；而水侧循环***中的供暖回水分两路进入第一类吸收式换热器2进行加热，一路直接进入吸收式热泵机组21，在其吸收器和冷凝器中吸收热量，被加热后流出，另一路通过进入换热器22，与高温的二氧化碳换热升温后流出，两路热水汇合后送出进行供热。
低温高压的二氧化碳液体从第一类吸收式换热器2流出后，进入电磁膨胀阀3节流降压，然后进入室外蒸发器4，此时，二氧化碳液体吸收空气中的热量变为气体，进入R744气液分离器5，再次转变为低温低压的二氧化碳气体进入R744压缩机1。
运行过程中，可通过观察第一类吸收式换热器2进口端与出口端的第一温度压力一体表6和第二温度压力一体表7，确认***运行是否正常，同时还可看出该二氧化碳空气源热泵***是否实现二氧化碳跨临界循环。
所述室外蒸发器4还包括电热除霜装置41，当所述室外蒸发器4检测到壁面温度低于1℃时，R744压缩机1停止运行，电热除霜装置41开启，同时室外风扇保持运行以加快除霜速率。
本发明采用第一类吸收式换热器2代替气体冷却器，对超临界二氧化碳的热量实现梯级利用，在水侧循环***中的回水温度较高时，制冷剂二氧化碳的出口温度可低于水侧循环***中的回水温度，此时，仍能实现二氧化碳的跨临界循环。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种二氧化碳空气源热泵***，其特征在于，包括R744压缩机(1)、第一类吸收式换热器(2)、电磁膨胀阀(3)、室外蒸发器(4)和R744气液分离器(5)，所述R744压缩机(1)、第一类吸收式换热器(2)、电磁膨胀阀(3)、室外蒸发器(4)和R744气液分离器(5)沿二氧化碳流向依次相连，其中，所述第一类吸收式换热器(2)包括吸收式热泵机组(21)和换热器(22)，经R744压缩机(1)压缩后的超临界二氧化碳气体依次经过吸收式热泵机组(21)的发生器，换热器(22)，吸收式热泵机组(21)的蒸发器，冷却为低温高压的二氧化碳液体，流向电磁膨胀阀(3)，而水侧一端的供暖回水先后经吸收式热泵机组(21)的吸收器和冷凝器以及换热器(22)加热后流出。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳空气源热泵***，其特征在于，所述第一类吸收式换热器(2)的进口端与出口端分别设有第一温度压力一体表(6)和第二温度压力一体表(7)。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳空气源热泵***，其特征在于，所述第一类吸收式换热器(2)中二氧化碳的出口温度低于水侧管路中的回水温度。
4.根据权利要求3所述的一种二氧化碳空气源热泵***，其特征在于，所述室外蒸发器(4)包括电热除霜装置(41)，当所述室外蒸发器(4)检测到壁面温度低于1℃时，R744压缩机(1)停止运行，电热除霜装置(41)开启，同时室外风扇保持运行以加快除霜速率。
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