基于双四通换向阀的跨临界CO制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双四通换向阀的跨临界CO

【技术实现步骤摘要】
基于双四通换向阀的跨临界CO2三联供舒适系统
本专利技术涉及制冷热泵
，特别是涉及一种基于双四通换向阀的跨临界CO2三联供舒适系统及其控制方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，对冷热舒适度的要求也越来越高，空调、供暖普及越来越广。为了满足人的这种需求，涌现出大量使用GWP较高的空调和热泵产品。由于全球变暖、臭氧层破坏等环境问题日益凸显，2016年10月达成的《蒙特利尔议定书基加利修正案》提出要重点削减HFC类化合物。同时为治理北方地区冬季较为严重的雾霾现象，政府提出采用煤改电等措施解决北方冬季供暖问题。因此为了替代对臭氧层有破坏作用以及产生温室效应GWP较高的CFCs、HCFCs、HFCs等工质，寻找新型友好的自然工质成为热泵制冷空调领域的研究重点。CO2由于无毒不可燃、安全环保等优势，引起了人们的普遍关注。但CO2较低的临界温度和较高的临界压力，在使用过程中节流损失较大、能效较低。若采用跨临界CO2系统实现制冷和供暖的需求，可对气体冷却器出口的CO2进行过冷，可通过内部换热器、机械过冷、热电过冷等方式实现。若采用机械过冷，随着过冷度的增加，节流损失降低，在保证系统安全环保的情况下，循环制冷量增加，循环COP得以提升，而且降低压缩机排气压力，延长压缩机的使用寿命，实现系统高效的制冷和制热。但是机械过冷最优过冷度高，导致冷却蒸发器中的制冷剂与CO2流体之间有较大的温差，造成了较大的换热不可逆损失，影响系统的效率。对于目前市面上的供暖制冷设备，大多不能同时满足供暖、制冷和生活热水的同时供应，如单独进行供暖、制冷或生活热水的制取，不仅造成能源的浪费，并且设备繁多、占用空间，同时存在热量浪费的情况，制冷行业的能源消耗逐年增加，因此考虑热量的回收利用也是系统合理运行的重中之重。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于双四通换向阀的跨临界CO2三联供舒适系统。该系统使用自然工质CO2和温度滑移较大的GWP较低的非共沸工质，如R1234ze(E)/CO2、R1234ze(Z)/CO2、R1234yf/CO2、R1234ze(E)/R41、R1234ze(Z)/R41、R1234yf/R41、R1234ze(E)/R32、R1234ze(Z)/R32、R1234yf/R32等非共沸混合工质。通过非共沸工质机械过冷辅助系统对跨临界CO2系统中气体冷却器出口的CO2进行过冷，采用两个四通换向阀，分别对辅助系统和跨临界CO2系统进行切换控制，实现一套设备分别满足冬季和夏季对CO2流体的过冷，基于Lorenz循环的概念，利用非共沸制冷剂相变过程中的温度滑移，即在冷凝器和冷却蒸发器中的相变过程具有较高的温度滑移，满足降低节流损失、提高系统整体能效的要求。将系统运行过程中换热器侧产生的热量进行回收，用于加热生活热水并储存在生活热水箱中，实现空调-热泵-热水器三联供，设备高效工作，提高能源利用的灵活性。该系统可使用在同时需要供冷、供热的民用、商用建筑中，因此对家庭别墅、农村楼房、商场超市等建筑，提供了一种更好的系统，可同时实现冬季供暖、夏季制冷和提供日常生活所需的热水。本专利技术所采取的技术方案是：一种基于双四通换向阀的跨临界CO2三联供舒适系统，主要由非共沸工质机械过冷辅助系统和跨临界CO2制冷制热一体化系统组成。非共沸工质机械过冷辅助系统由压缩机、冷凝器、节流阀和冷却蒸发器组成。跨临界CO2制冷制热一体化系统由压缩机、气体冷却器、蒸发器、节流阀和冷却蒸发器组成。其中压缩机二分别连接冷却蒸发器和三通换向阀a，三通换向阀a分别连接冷凝器和翅片管换热器二，三通换向阀b分别连接节流阀一、冷凝器和翅片管换热器二，节流阀一与冷却蒸发器连接，冷却蒸发器、节流阀二与四通换向阀A依次连接，三通换向阀c分别与翅片管蒸发器一、气体冷却器二和四通换向阀A连接，三通换向阀E分别连接生活热水箱、气体冷却器一和气体冷却器二连接，三通换向阀D分别连接进水管、生活热水箱和三通换向阀F，三通换向阀F分别连接气体冷却器一和气体冷却器二，压缩机一与四通换向阀B连接，四通换向阀B分别连接气体冷却器一和三通换向阀d，三通换向阀C分别连接室内风机盘管、冷凝器和三通换向阀B，三通换向阀B分别连接地暖盘管(或者暖气片)和气体冷却器一，三通换向阀A分别连接缓存水箱、室内风机盘管和地暖盘管(或者暖气片)，膨胀水箱分别与三通换向阀B和气体冷却器一连接。其中冷却蒸发器既作为非共沸工质机械过冷辅助系统的蒸发器也作为跨临界CO2系统中的冷却器。生活热水箱可进行电加热，当热水的用量大，但热泵的供热量不足时，可通过电加热弥补。(一)冬季运行过程供暖过程：跨临界CO2系统中的四通换向阀切换至冬季运行状态。当室内风机盘管一路的三通换向阀切换至关闭状态，地暖盘管(或者暖气片)一路的三通换向阀切换至开启状态后，水流过跨临界CO2系统中的气体冷却器后被加热，流入地暖盘管(或者暖气片)后进行水循环，向室内环境提供热量；当室内风机盘管一路的三通换向阀切换至开启状态，地暖盘管(或者换热片)一路的三通换向阀切换至关闭状态后，水流过跨临界CO2系统中的气体冷却器后被加热，经缓存水箱流入室内风机盘管中进行热交换，向室内环境提供热量。之后经三通换向阀，再次回到气体冷却器中进行加热，以上完成对室内的供暖，膨胀水箱用于储存水、定压、放气。除霜过程：在冬季工况下，当使用室内风机盘管为室内提供热量时，室内的热交换器为气体冷却器，室外的热交换器为翅片管蒸发器，此蒸发器要从外界环境吸收热量，而且还要往外吹出冷风，导致在该蒸发器的外传热表面结霜，等结霜到一定程度时，四通换向阀切换至夏季工况，室外换热器变成气体冷却器，向外放热并化霜，此时流出室内风机盘管的水经三通换向阀一股流入跨临界CO2系统中的蒸发器与CO2流体进行热交换使其冷却，另一股流入机械过冷辅助系统中冷凝器与非共沸工质进行热交换使其加热，两股水再一同流入缓存水箱中进行冷热混合。缓存水箱的使用可对工况转换运行时，显著解决除霜过程中室内热舒适性差的问题，减轻室内人们对环境温度的变化产生的不舒适感。化霜完毕后，四通换向阀再切换到冬季工况进入供热状态。以上完成对换热器的除霜。供生活热水过程：自来水流入系统中分为两股，一股流入跨临界CO2系统中的气体冷却器中进行加热，另一股流入非共沸工质机械过冷辅助系统的冷凝器中进行加热，加热后的热水储存到生活热水箱中，供洗澡、洗手、洗菜等方面的生活热水。辅助系统的冷却蒸发器对跨临界CO2系统中CO2流体过冷，使得CO2流体获得较大的过冷度。以上实现冬季工况，完成室内环境的供暖，对CO2流体的过冷、对室外机组的除霜和生活用水的加热。(二)夏季运行过程供冷过程：跨临界CO2系统中的四通换向阀切换至夏季运行状态。冷却水流过跨临界CO2系统中的蒸发器侧后被冷却，流入室内风机盘管中进行热交换，向室内环境提供冷量，冷却水降低室内温度后经三通换向阀，再次回到蒸发器中进行冷却，以上完成对室内的供冷，膨胀水箱用于储存水、定压、放气。供生活热水过程：自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双四通换向阀的跨临界CO

【技术特征摘要】
1.一种基于双四通换向阀的跨临界CO2三联供舒适系统，其特征在于，
由非共沸工质机械过冷辅助系统和跨临界CO2制冷制热一体化系统组成，非共沸工质机械过冷辅助系统包括压缩机二、冷凝器、节流阀一和冷却蒸发器；跨临界CO2制冷制热一体化系统包括压缩机一、气体冷却器一、气体冷却器二和节流阀二；
所述压缩机二分别连接冷却蒸发器和三通换向阀a，三通换向阀a分别连接冷凝器和翅片管换热器二，三通换向阀b分别连接节流阀一、冷凝器和翅片管换热器二，节流阀一与冷却蒸发器连接，冷却蒸发器、节流阀二与四通换向阀A依次连接，三通换向阀c分别与翅片管蒸发器一、气体冷却器二和四通换向阀A连接，三通换向阀E分别连接生活热水箱、气体冷却器一和气体冷却器二连接，三通换向阀D分别连接进水管、生活热水箱和三通换向阀F，三通换向阀F分别连接气体冷却器一和气体冷却器二，压缩机一与四通换向阀B连接，四通换向...

【专利技术属性】
技术研发人员：代宝民，马牧宇，郭梦迪，王璐，何小敏，杨和澄，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12