一种二氧化碳复叠式热泵供热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种二氧化碳复叠式热泵供热系统。供热系统包括低温级循环回路、高温级循环回路和供热循环回路。低温级循环回路内的制冷剂为二氧化碳。高温级循环回路内的制冷剂为氟利昂。供热循环回路内的介质为循环水。蒸发冷凝器具有第一换热管路和第二换热管路，第一换热管路连接在低温级循环回路中，第二换热管路连接在高温级循环回路中。冷凝器具有第三换热管路和第四换热管路，第三换热管路连接在高温级循环回路中，第四换热管路连接在供热循环回路中。采用低温级循环回路与高温级循环回路复叠的结构，即实现了供热系统在超低温环境中的稳定运行，而且能够满足高出水温度和高回水温度工况下的供暖。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳复叠式热泵供热系统
本专利技术属于供热设备领域，具体涉及一种用于超低温环境中的供热系统。
技术介绍
目前，在超低温的环境中，比如在-35℃的极端寒冷的天气环境下，为了给室内等地方供热需要能够适应环境需求的供热系统。常规的供热系统中，比如以氟利昂作为制冷剂的供热系统，根本无法在-35℃的极寒天气下运行。而且伴随着环境温度的降低，这种供热系统的制热量衰减得非常厉害。而现有的二氧化碳作为制冷剂的热泵系统虽然能够在这种超低温环境中使用。但现有的二氧化碳热泵系统的应用大多数局限于供应热水，在供暖和循环制热上很少使用。即便采用二氧化碳热泵系统也多数是在二氧化碳热泵进水温度不超过40℃左右的工况下运行。这是因为二氧化碳热泵比较适合进出水温差大的加热模式而不适合进出水温差小的加热模式。当进水温度过高会导致二氧化碳热泵系统中的压缩机排气压力、温度和气冷器出口温度过高，对二氧化碳热泵系统的可靠性和寿命有很大影响。在实际采暖或烘干的应用场合，与供热循环系统换热的循环热水的进出水温差较小，比如在5-10℃，这样的高温回水是不适合再进入二氧化碳热泵重新加热的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够在超低温环境中稳定对外界供热的二氧化碳复叠式热泵供热系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的一种技术方案是：一种二氧化碳复叠式热泵供热系统。所述供热系统包括低温级循环回路、高温级循环回路和供热循环回路，所述低温级循环回路内循环流通的制冷剂为二氧化碳，所述低温级循环回路用于向高温级循环回路供热；所述高温级循环回路内循环流通的制冷剂为氟利昂，所述高温级循环回路用于向供热循环回路供热；所述供热循环回路内循环流通的介质为循环水，所述供热循环回路用于向外界供热；所述低温级循环回路和高温级循环回路之间设置有蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器用于低温级循环回路和高温级循环回路之间的换热，所述蒸发冷凝器具有相邻设置的第一换热管路和第二换热管路，所述第一换热管路连接在所述低温级循环回路中，所述第二换热管路连接在所述的高温级循环回路中；所述高温级循环回路和供热循环回路之间设置有冷凝器，所述冷凝器用于连接高温级循环回路和供热循环回路并用于高温级循环回路和供热循环回路之间的换热，所述冷凝器具有相邻设置的第三换热管路和第四换热管路，所述第三换热管路连接在所述高温级循环回路中，所述第四换热管路连接在所述供热循环回路中。具体的，所述低温级循环回路中设置有低温级压缩机和低温级蒸发器，所述低温级压缩机的排气口与所述第一换热管路的进口连接，所述第一换热管路的出口与所述低温级蒸发器的进口连接，所述低温级蒸发器的出口与所述低温级压缩机的吸气口连接，所述低温级蒸发器内流通的制冷剂能够吸收外界的热量。具体的，所述高温级循环回路中设置有高温级压缩机，所述高温级压缩机的排气口与所述第三换热管路的进口连接，所述第三换热管路的出口与所述第二换热管路的进口连接，所述第二换热管路的出口与所述高温级压缩机的吸气口连接。进一步的，所述供热循环回路设置有用于向外界散热的散热单元，所述散热单元与所述第四换热管路连接，流经所述第四换热管路的制冷剂能够与所述第三换热管路换热并吸收流经所述第三换热管路的制冷剂的热量。进一步的，所述低温级循环回路还设置有位于第一换热管路和低温级蒸发器之间的第一节流机构，所述第一节流机构用于调节低温级循环回路中制冷剂的流量。进一步的，所述高温级循环回路还设置有位于第三换热管路和第二换热管路之间的第二节流机构，所述第二节流机构用于调节高温级循环回路中制冷剂的流量。具体的，所述散热单元为暖气片或风机盘管。具体的，所述的高温级循环回路中的氟利昂为R134a或R404a环保制冷剂。优选的，所述蒸发冷凝器为板式换热器、套管式换热器和壳管式换热器中的一种。本专利技术的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：采用低温级循环回路与高温级循环回路复叠的结构，即实现了供热系统在超低温环境中的稳定运行，而且能够满足高出水温度和高回水温度工况下的供暖。制热量衰减低，能效高。附图说明图1为本专利技术二氧化碳复叠式热泵供热系统的原理示意图；其中：1、低温级压缩机；2、第一换热管路；3、第一节流机构；4、低温级蒸发器；5、高温级压缩机；6、第三换热管路；7、第二节流机构；8、第二换热管路；9、第四换热管路；10、第四换热管路；101、低温级循环回路；102、高温级循环回路；103、供热循环回路；104、蒸发冷凝器；105、冷凝器。具体实施方式如图1所示，本专利技术所述的一种二氧化碳复叠式热泵供热系统包括低温级循环回路101、高温级循环回路102和供热循环回路103。所述低温级循环回路101和高温级循环回路102之间设置有蒸发冷凝器（104）。所述蒸发冷凝器104包括相邻设置的第一换热管路2和第二换热管路8。所述高温级循环回路102和供热循环回路103之间设置有冷凝器105所述冷凝器105包括相邻设置的第三换热管路6和第四换热管路9。所述低温级循环回路101内循环流通的制冷剂为二氧化碳，所述低温级循环回路101用于向高温级循环回路102供热。所述低温级循环回路101中还设置有低温级压缩机1、低温级蒸发器4和第一节流机构。所述低温级压缩机1的排气口与所述第一换热管路2的进口连接。所述第一换热管路2的出口通过所述第一节流机构与所述低温级蒸发器4的进口连接。所述低温级蒸发器4的出口与所述低温级压缩机1的吸气口连接。所述低温级蒸发器4内流通的制冷剂能够吸收外界的热量。所述第一节流机构3用于调节低温级循环回路101中从第一换热管路2流向低温级蒸发器4的制冷剂的流量。所述高温级循环回路102内循环流通的制冷剂为氟利昂。本实施例中的氟利昂为R134a或R404a环保制冷剂。所述高温级循环回路102用于向供热循环回路103供热。所述高温级循环回路102中还设置有高温级压缩机5和第二节流机构7。所述高温级压缩机5的排气口与所述第三换热管路6的进口连接，所述第三换热管路6的出口与所述第二换热管路8的进口连接。所述第二换热管路8的出口通过第二节流机构7与所述高温级压缩机5的吸气口连接。所述第二节流机构7用于调节高温级循环回路102中从第三换热管路8流向第二换热管路6的制冷剂的流量。所述供热循环回路103内循环流通的介质为循环水，所述供热循环回路103用于向外界供热。所述供热循环回路103包括用于向外界散热的散热单元10和所述第四换热管路9。所述散热单元10与所述第四换热管路9连接。流经所述第四换热管路9的制冷剂能够与所述第三换热管路6换热并吸收流经所述第三换热管路6的制冷剂的热量。本实施例中，所述散热单元10为暖气片或风机盘管。所述蒸发冷凝器104用于连接低温级循环回路101和高温级循环回路102并用于低温级循环回路101和高温级循环回路102之间的换热。所述蒸发冷凝器104为板式换热器、套管式换热器和壳管式换热器中的一种。所述冷凝器105用于连接高温级循环回路102和供热循环回路10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳复叠式热泵供热系统，其特征在于，所述供热系统包括：低温级循环回路（101）、高温级循环回路（102）和供热循环回路（103），所述低温级循环回路（101）内循环流通的制冷剂为二氧化碳，所述低温级循环回路（101）用于向高温级循环回路（102）供热；所述高温级循环回路（102）内循环流通的制冷剂为氟利昂，所述高温级循环回路（102）用于向供热循环回路（103）供热；所述供热循环回路（103）内循环流通的介质为循环水，所述供热循环回路（103）用于向外界供热；所述低温级循环回路（101）和高温级循环回路（102）之间设置有蒸发冷凝器（104），所述蒸发冷凝器（104）用于低温级循环回路（101）和高温级循环回路（102）之间的换热，所述蒸发冷凝器（104）具有相邻设置的第一换热管路（2）和第二换热管路（8），所述第一换热管路（2）连接在所述低温级循环回路（101）中，所述第二换热管路（8）连接在所述的高温级循环回路（102）中；所述高温级循环回路（102）和供热循环回路（103）之间设置有冷凝器（105），所述冷凝器（105）用于高温级循环回路（102）和供热循环回路（103）之间的换热，所述冷凝器（105）具有相邻设置的第三换热管路（6）和第四换热管路（9），所述第三换热管路（6）连接在所述高温级循环回路（102）中，所述第四换热管路（9）连接在所述供热循环回路（103）中。...

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳复叠式热泵供热系统，其特征在于，所述供热系统包括：低温级循环回路（101）、高温级循环回路（102）和供热循环回路（103），所述低温级循环回路（101）内循环流通的制冷剂为二氧化碳，所述低温级循环回路（101）用于向高温级循环回路（102）供热；所述高温级循环回路（102）内循环流通的制冷剂为氟利昂，所述高温级循环回路（102）用于向供热循环回路（103）供热；所述供热循环回路（103）内循环流通的介质为循环水，所述供热循环回路（103）用于向外界供热；所述低温级循环回路（101）和高温级循环回路（102）之间设置有蒸发冷凝器（104），所述蒸发冷凝器（104）用于低温级循环回路（101）和高温级循环回路（102）之间的换热，所述蒸发冷凝器（104）具有相邻设置的第一换热管路（2）和第二换热管路（8），所述第一换热管路（2）连接在所述低温级循环回路（101）中，所述第二换热管路（8）连接在所述的高温级循环回路（102）中；所述高温级循环回路（102）和供热循环回路（103）之间设置有冷凝器（105），所述冷凝器（105）用于高温级循环回路（102）和供热循环回路（103）之间的换热，所述冷凝器（105）具有相邻设置的第三换热管路（6）和第四换热管路（9），所述第三换热管路（6）连接在所述高温级循环回路（102）中，所述第四换热管路（9）连接在所述供热循环回路（103）中。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳复叠式热泵供热系统，其特征在于，所述低温级循环回路（101）中设置有低温级压缩机（1）和低温级蒸发器（4），所述低温级压缩机（1）的排气口与所述第一换热管路（2）的进口连接，所述第一换热管路（2）的出口与所述低温级蒸发器（4）的进口连接，所述低温级蒸发器（4）的出口与所述低温级压缩机（1）的吸气口连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓亮，熊丹，尤军，周大农，康强，宋晓飞，
申请(专利权)人：江苏苏净集团有限公司，苏州苏净安发空调有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32