一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统及其加热方法技术方案

本发明专利技术公开了一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统及其加热方法，包括翅片管式蒸发器、回热器、压缩机、冷媒—水套管式换热器、节流阀、翅片管式换热器、保温水箱和供水泵；所述翅片管式蒸发器出口通过管路与所述回热器第一入口连接，所述回热器第一出口通过管路与所述压缩机入口连接，所述压缩机出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器第一入口连接，所述冷媒—水套管式换热器第一出口通过管路与所述回热器第二入口连接，所述回热器第二出口通过管路与所述节流阀入口连接，所述节流阀出口通过管路与所述翅片管式蒸发器入口连接。本发明专利技术能减少地铁排热对周围环境的不良影响，提供能源的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热泵型热水系统及加热方法，特别涉及一种可利用地铁排热制备生活热水的二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统及其加热方法，属于热交换领域。
技术介绍
地铁作为城市重要的公共交通工具，每天承载着巨大的客流量。列车、空调、照明、电梯和其他设备的运行每天消耗巨大电能，而我国的发电主要靠燃烧煤炭发电，发电效率不高而且燃烧煤炭、石油等化石燃料发电必然会加剧环境问题和增加碳的排放。然而现行地铁运营中能源的利用率并不高，地铁的散热被白白排放到周围环境进一步加剧热岛效应。地铁站周围有发达的服务业和商业，因而每天需要大量热水，然而传统热水制备主要通过直接电加热、燃煤、燃气加热。这种方式用高品位的能源去加热低品位的热水方式是对能源的极大浪费，同时大量燃烧煤炭会造成严重的环境问题。地铁站的运营过程中，冷却塔和排热风口不断将热空气排放到周围。在轨行区通过专用的排热风机，将隧道内温度达33℃左右的热风通过排热风口排放到室外空气。地铁运营期间冷却塔和排热风口将热负荷排放到周围环境，这既造成能源的浪费，也加剧了城市热岛效应，对城市居民的生活造成了困扰。因此如果对地铁站排热加以利用，就能减少制备热水需要的能量，将会实现良好的经济、环境效益和社会效益。二氧化碳作为一种自然制冷工质，从对环境的影响来看(ODP＝0，GPD＝1)，是环境友善的制冷工质，还具有许多独特的优势。由于二氧化碳具有不危害环境、来源广泛等许多优良的特性，受到人们越来越多的关注，并被誉为“21世纪最具前景的制冷剂”。二氧化碳跨临界循环热泵与氟利昂为工质的热泵不同的是，冷凝器被称为气体冷却器，二氧化碳跨临界放热过程中温度滑移很大而释放大量的热量，与变温热源相适应，是特殊的劳伦兹循环，这个特征适合用于提供较高温度的热水。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，以减少地铁排热对周围环境的不良影响，提供能源的利用率。本专利技术所采用的技术方案：一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，包括翅片管式蒸发器、回热器、压缩机、冷媒—水套管式换热器、节流阀、翅片管式换热器、保温水箱和供水泵；所述翅片管式蒸发器出口通过管路与所述回热器第一入口连接，所述回热器第一出口通过管路与所述压缩机入口连接，所述压缩机出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器第一入口连接，所述冷媒—水套管式换热器第一出口通过管路与所述回热器第二入口连接，所述回热器第二出口通过管路与所述节流阀入口连接，所述节流阀出口通过管路与所述翅片管式蒸发器入口连接；所述翅片管式换热器出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器第二入口连接，所述冷媒—水套管式换热器第二出口通过管路与所述保温水箱入口连接，所述保温水箱出口通过管路与所述供水泵连接。优选的，所述保温水箱内设置有电加热器。优选的，所述翅片管式蒸发器设置在地铁排热风口处。优选的，所述翅片管式换热器设置在地铁冷却塔排风口处。优选的，所述供水泵通过管道与用户热水器具连接。优选的，所述翅片管式蒸发器、翅片管式换热器和冷媒—水套管式换热器均采用逆流式换热。优选的，所述管路外表面包裹有保温材料。一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统的加热方法，所述翅片管式蒸发器从地铁排热风口中吸收热量并将热量传输至回热器后，通过压缩机将热量气体做功压缩,使其变为高温高压的气体,并于冷媒—水套管式换热器进行热传递，放热后通过回流至回热器，并经过节流阀返液至翅片管式蒸发器；同时，翅片管式换热器通过吸收冷却塔排热风的热量，实现对市政供水的预热，预热后的市政供水流经冷媒—水套管式换热器，利用压缩机将热量气体做功压缩,变成高温高压的气体进行热传递对市政供水加热到预定的温度，加热后的热水被输送到保温水箱中并通过供水泵输送到用户热水器具。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，本系统的翅片管式蒸发器设置在地铁排热风口处，吸收地铁排热的热量，降低了排热温度；所述翅片管式换热器设置在市政供水地铁冷却塔排风口处，吸收冷却塔排热空气的热量，降低空气温度，预热后的市政供水通过冷媒—水套管式换热器，在冷媒—水套管式换热器内市政供水被加热到需求的温度；本系统采用二氧化碳作为制冷剂，环保无污染；本系统吸收了地铁排热，提高了能源的利用率，同时降低排热温度，减缓城市热岛效应。附图说明图1为本专利技术一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例一的二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一如图1-2所示，一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，包括翅片管式蒸发器5、回热器4、压缩机1、冷媒—水套管式换热器2、节流阀3、翅片管式换热器6、保温水箱7和供水泵8；所述翅片管式蒸发器5出口通过管路与所述回热器4第一入口连接，所述回热器4第一出口通过管路与所述压缩机1入口连接，所述压缩机1出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器2第一入口连接，所述冷媒—水套管式换热器2第一出口通过管路与所述回热器4第二入口连接，所述回热器4第二出口通过管路与所述节流阀3入口连接，所述节流阀3出口通过管路与所述翅片管式蒸发器5入口连接；所述翅片管式换热器6出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器2第二入口连接，所述冷媒—水套管式换热器2第二出口通过管路与所述保温水箱7入口连接，所述保温水箱7出口通过管路与所述供水泵8连接。在本专利技术的具体技术方案中，所述保温水箱7内设置有电加热器10，所述翅片管式蒸发器5设置在地铁排热风口处，所述翅片管式换热器6设置在地铁冷却塔排风口处，所述供水泵8通过管道与用户热水器具9连接，所述翅片管式蒸发器5、翅片管式换热器6和冷媒—水套管式换热器2均采用逆流式换热，所述管路外表面包裹有保温材料。一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统的加热方法，所述翅片管式蒸发器5从地铁排热风口12中吸收热量并将热量传输至回热器4后，通过压缩机1将热量气体做功压缩变成高温高压气体并于冷媒—水套管式换热器2进行热传递，放热后通过回流至回热器4，并经过节流阀3返液至翅片管式蒸发器5；同时，翅片管式换热器6通过吸收冷却塔11排热风的热量，实现对市政供水的预热，预热后的市政供水流经冷媒—水套管式换热器2，利用压缩机1将热量气体做功压缩,变成高温高压的气体进行热传递对市政供水加热到预定的温度，加热后的热水被输送到保温水箱7中并通过供水泵8输送到用户热水器具9。本专利技术在具体使用时，在该系统的具体运行中，翅片管式蒸发器5从地铁排热风口12中吸收热量并将热量传输至回热器4后，通过压缩机1将热量气体做功压缩变成高温高压气体并于冷媒—水套管式换热器2进行热传递，放热后通过回流至内部换热器，并经过节流阀3返液至翅片管式蒸发器5；同时，翅片管式换热器6通过吸收冷却塔11排热风的热量，实现对市政供水的预热，预热后的市政供水流经冷媒—水套管式换热器2，利用压缩机1将热量气体做功压缩变成高温高压气体进行热传递对市政供水加热到预定的温度，加热后的热水被输送到保温水箱7中并通过供水泵8输送到用户热水器具9。本专利技术在具体使用时，内有二氧化碳的所述翅片管式蒸发器5的工质端入口接压缩机1的高压口，工质端出口排出的高压气态二氧化碳依次经过：(a)回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，其特征在于：包括翅片管式蒸发器、回热器、压缩机、冷媒—水套管式换热器、节流阀、翅片管式换热器、保温水箱和供水泵；所述翅片管式蒸发器出口通过管路与所述回热器第一入口连接，所述回热器第一出口通过管路与所述压缩机入口连接，所述压缩机出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器第一入口连接，所述冷媒—水套管式换热器第一出口通过管路与所述回热器第二入口连接，所述回热器第二出口通过管路与所述节流阀入口连接，所述节流阀出口通过管路与所述翅片管式蒸发器入口连接；所述翅片管式换热器出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器第二入口连接，所述冷媒—水套管式换热器第二出口通过管路与所述保温水箱入口连接，所述保温水箱出口通过管路与所述供水泵连接。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，其特征在于：包括翅片管式蒸发器、回热器、压缩机、冷媒—水套管式换热器、节流阀、翅片管式换热器、保温水箱和供水泵；所述翅片管式蒸发器出口通过管路与所述回热器第一入口连接，所述回热器第一出口通过管路与所述压缩机入口连接，所述压缩机出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器第一入口连接，所述冷媒—水套管式换热器第一出口通过管路与所述回热器第二入口连接，所述回热器第二出口通过管路与所述节流阀入口连接，所述节流阀出口通过管路与所述翅片管式蒸发器入口连接；所述翅片管式换热器出口通过管路与所述冷媒—水套管式换热器第二入口连接，所述冷媒—水套管式换热器第二出口通过管路与所述保温水箱入口连接，所述保温水箱出口通过管路与所述供水泵连接。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，其特征在于：所述保温水箱内设置有电加热器。3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，其特征在于：所述翅片管式蒸发器设置在地铁排热风口处。4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳跨临界循环热泵型热水系统，其特征在于：所述翅片管...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁曰巍，吴成赫，刘丽孺，周庆申，李蓬辉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44