二氧化碳冷媒增压循环制热系统及其方法和空调制热器技术方案

本发明专利技术公开了一种二氧化碳冷媒增压循环制热系统及其方法和空调制热器，该制热系统包括：冷媒循环罐，冷媒循环罐用于为系统提供液态高压常温二氧化碳冷媒；室外蒸发器，室外蒸发器通过膨胀阀及换向阀与冷媒循环罐连接；气态二氧化碳冷媒增压机，气态二氧化碳冷媒增压机连接室外蒸发器；以及室内冷凝器，室内冷凝器连接气态二氧化碳冷媒增压机，用于完成气态高温高压二氧化碳冷媒的液化，同时实现载冷剂的升温制热。本发明专利技术利用气态二氧化碳冷媒增压机在二氧化碳为气态的温度和压力下进行气体增压升温，同时通过室内冷凝器实现气态高温高压二氧化碳冷媒的降温液化，液化过程中释放热量，载冷剂吸热升温完成制热目的，且其运行费用低，节能环保。节能环保。节能环保。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳冷媒增压循环制热系统及其方法和空调制热器


[0001]本专利技术涉及空调制热
，尤其涉及一种二氧化碳冷媒增压循环制热系统及其方法和空调制热器。

技术介绍

[0002]人工制热方式主要有四种，相变制热、气体膨胀制热、涡流管制热和热电制热。每种制热方法各有其特点。选择合理的制热方法，满足制热的要求，实现制热中的节能，达到良好的经济效益，同时制热系统应符合环保要求。空气能相变制热技术是吸收环境热量使液态冷媒气化成为具有一定过热度的气态冷媒，将气态低温冷媒增压为高压高温冷媒，高压高温的气态冷媒释放显热及潜热后液化，载冷剂吸收气态冷媒液化时释放的热量而升温，从而完成载冷剂的制热。
[0003]二氧化碳是一种新兴的自然工质。液态二氧化碳蒸发点是温度为
‑
56.6℃，压力为520kPa。二氧化碳作为制热工质有许多独特的优势：从对环境的影响来看，除水和空气以外，二氧化碳是与环境最为友善的制热工质。二氧化碳具备有良好的安全性和化学稳定性，二氧化碳安全无毒，即便在高温下也不产生有害气体，具有与制热循环和设备相适应的热物理性质，单位容积制热量相当高，运动黏度低。
[0004]因此，通过二氧化碳由气态向液态相变时需释放潜热及显热进行载冷剂的制热，在室外由液态向气态相变时需吸收环境热量转变为中压低温冷媒，中压低温冷媒经增压机加压后成为高压高温气态或超临界态的冷媒通过液态向气态的相变吸收环境热量，再通过气态向液态的相变释放热量由载冷剂吸收，载冷剂吸热后升温，较好地利用了自然界的热源达到载冷剂温度和温升需要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种二氧化碳冷媒增压循环制热系统及其方法和空调制热器，通过充分利用空气能相变制热技术，将二氧化碳冷媒吸收的自然界环境热量转换至载冷剂，实现载冷剂的升温需要。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面是提供一种二氧化碳冷媒增压循环制热系统，包括：
[0008]冷媒循环罐，所述冷媒循环罐用于为系统提供液态高压常温二氧化碳冷媒；
[0009]室外蒸发器，所述室外蒸发器的入口通过膨胀阀及换向阀与所述冷媒循环罐的出口连接，用于接收所述冷媒循环罐或室内冷凝器排出液态高压常温二氧化碳冷媒，并吸收室外环境热量后完全汽化转换为气态中压低温二氧化碳；
[0010]气态二氧化碳冷媒增压机，所述气态二氧化碳冷媒增压机的入口连接所述室外蒸发器的出口，用于接收所述室外蒸发器排出的中压低温的气态二氧化冷媒，并将其增压转换为气态高温高压二氧化碳冷媒；以及
[0011]室内冷凝器，所述室内冷凝器的入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机的出口，
用于接收所述气态二氧化碳冷媒增压机排出的气态或超临界态的高温高压二氧化碳冷媒，并向流经其表面的载冷剂释放显热及潜热完成所述气态或超临界态的高温高压二氧化碳冷媒的液化，同时实现载冷剂的升温制热。
[0012]进一步地，所述气态二氧化碳冷媒增压机采用单级增压机或双级串联增压机或多级增压机串联形式增压
[0013]进一步地，所述气态二氧化碳冷媒增压机的入口吸收所述室外蒸发器排出的所述气态中压低温二氧化碳，出口排出高压高温二氧化碳气体或超临界流体。
[0014]进一步优选地，所述气态二氧化碳冷媒增压机入口压力为5kg/cm2‑
30kg/cm2，出口排出压力为53kg/cm2‑
180kg/cm2，出口温度大于31℃。
[0015]进一步地，所述室内冷凝器的出口连接所述冷媒循环罐的入口，用于接收并流转所述室内冷凝器排出的所述高温高压液态二氧化碳。
[0016]进一步地，所述室外蒸发器出口处的所述气态中压低温二氧化碳的压力为5kg/cm2‑
30kg/cm2。
[0017]进一步地，所述室内冷凝器的出口连接所述冷媒循环罐的入口，用于接收并流转所述室内冷凝器排出的所述液态常温高压二氧化碳冷媒。
[0018]进一步地，所述载冷剂为气态载冷剂或液体载冷剂，所述气态载冷剂为空气、氮气或氩气，所述液体载冷剂为水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液。
[0019]进一步地，所述室外蒸发器至少为两组且呈并联布置，用于交替接收所述液态常温高压二氧化碳冷媒降压后吸收室外环境热量蒸发为中压低温的气态二氧化碳，以及交替利用常温液态对所述室内换热器的外表面进行除霜、除冰。
[0020]进一步优选地，液态二氧化碳在一组或多组所述室外蒸发器内腔吸收室外环境热量蒸发为中压低温的气态二氧化碳；另一组所述室外蒸发器的风机停止运行，利用蒸发器内腔的常温液态二氧化碳的液温将蒸发器外表面除霜、除冰。
[0021]进一步优选地，所述室外蒸发器的出口通过换向阀连接所述气态二氧化碳冷媒增压机的入口，用于交替将所述室外蒸发器排出的气态中压低温二氧化碳转送至气态二氧化碳冷媒增压机。
[0022]进一步地，还包括：
[0023]空气贮罐，所述空气贮罐入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机的出口，用于在系统启动前后由所述气态二氧化碳冷媒增压机将其内的载冷剂增压至预设压力；以及用于向系统所有管路及装置提供高压空气，用于维持系统压力以防止管路失压及产生干冰。
[0024]进一步优选地，所述空气贮罐通过管路向所述冷媒循环罐、室内冷凝器、室外蒸发器及系统所有管路提供高压空气，用于维持系统压力以防止管路失压及产生干冰。
[0025]进一步优选地，所述空气贮罐内的气体为背压用高压空气，其压力为5.3kg/cm2至90kg/cm2。
[0026]进一步地，还包括：
[0027]冷媒平衡罐，所述冷媒平衡罐通过控制阀连接所述冷媒循环罐，用于向所述冷媒循环罐补充二氧化碳冷媒，以及接收和贮存系统在固定压力下由于温度变化而自所述冷媒循环罐排出的二氧化碳冷媒。
[0028]本专利技术的第二个方面是提供一种二氧化碳冷媒增压循环制热方法，采用如上述所
述的二氧化碳冷媒增压循环制热系统，包括如下步骤：
[0029]S1，启动气态二氧化碳冷媒增压机采用高压空气对空气贮罐进行增压，当增压至90kg/cm2后，关闭气态二氧化碳冷媒增压机停止空气压缩；
[0030]S2，将调试用冷媒罐通过单向减压阀连接至冷媒平衡罐，利用压差将调试用冷媒罐内的二氧化碳冷媒经冷媒平衡罐输送至冷媒循环罐内，并保持冷媒循环罐内的压力不低于70kg/cm2，且冷媒循环罐上部安装单向排空阀并设定压力为72kg/cm2；
[0031]S3，启动调试程序，由冷媒循环罐向系统提供二氧化碳冷媒并运行一定时间后，当系统所有压力测量点同时达到设定压力后，系统停止运行，然后拆除调试用冷媒罐及冷媒循环罐上部临时安装的单向排空阀；
[0032]S4，打开所述高压空气贮罐的控制阀，向系统提供背压高压空气，控制气态二氧化碳冷媒增压机入口为气态二氧化碳冷媒，其压力为8kg/cm2；出口为气态或超临界二氧化碳冷媒，其压力为维持50kg/cm2‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二氧化碳冷媒增压循环制热系统，其特征在于，包括：冷媒循环罐(1)，所述冷媒循环罐(1)用于为系统提供液态高压常温二氧化碳冷媒；室外蒸发器(3)，所述室外蒸发器(3)的入口通过膨胀阀及换向阀(2)与所述冷媒循环罐(1)的出口连接，用于接收所述冷媒循环罐(1)和/或室内冷凝器(6)排出液态高压常温二氧化碳冷媒，然后吸收室外环境热量后完全汽化转换为气态中压低温二氧化碳冷媒；气态二氧化碳冷媒增压机(5)，所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)的入口连接所述室外蒸发器(3)的出口，用于接收所述室外蒸发器(3)排出的气态中压低温二氧化碳冷媒，并将其增压转换为气态或超临界态的高温高压二氧化碳冷媒；以及室内冷凝器(6)，所述室内冷凝器(6)的入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)的出口，用于接收所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)排出的气态或超临界态的高温高压二氧化碳冷媒，并向流经其表面的载冷剂释放显热及潜热完成高温高压二氧化碳冷媒的液化，同时实现载冷剂的升温制热。2.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制热系统，其特征在于，所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)采用单级增压机或双级串联增压机或多级增压机串联形式增压；所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)入口压力为5kg/cm2‑
30kg/cm2，出口排出压力为53kg/cm2‑
180kg/cm2，出口温度大于31℃。3.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制热系统，其特征在于，所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)的入口吸收所述室外蒸发器(3)排出的所述气态中压低温二氧化碳，出口排出高压高温的二氧化碳气体或超临界流体，且所述室外蒸发器(3)出口处的所述气态中压低温二氧化碳的压力为5kg/cm2‑
30kg/cm2。4.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制热系统，其特征在于，所述室内冷凝器(6)的出口连接所述冷媒循环罐(1)的入口，用于接收并流转所述室内冷凝器(6)排出的液态高压二氧化碳冷媒。5.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制热系统，其特征在于，所述载冷剂为气态载冷剂或液体载冷剂，所述气态载冷剂为空气、氮气或氩气，所述液体载冷剂为水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液。6.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制热系统，其特征在于，所述室外蒸发器(3)至少为两组且呈并联布置，用于交替接收液态高压二氧化碳冷媒并吸收室外环境热量蒸发为中压低温的气态二氧化碳，同时交替用于所述室外蒸发器(3)的外表面进行除霜、除冰。7.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增压循环制热系统，其特征在于，还包括：空气贮罐(8)，所述空气贮罐(8)入口连接所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)的出口，用于在系统启动前及停机时通过所述气态二氧化碳冷媒增压机(5)用空气将其内增压至预设压力；以及用于向系统所有管路及装置提供高压空气，用于维持系统压力以防止管路失压及产生干冰；其中，所述空气贮罐(8)内的气体为背压用高压空气，其压力为5.3kg/cm2至90kg/cm2。8.根据权利要求1所述的二氧化碳冷媒增...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景峰，
申请(专利权)人：杨景峰，
类型：发明
国别省市：