一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组制造技术

一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组，涉及一种热泵机组。压缩机、第一气体冷却器的制冷剂通道、第二气体冷却器的制冷剂通道、节流机构及蒸发器的制冷剂通道组成CO2跨临界循环回路，热泵机组的制冷剂采用CO2工质，进风口、第二气体冷却器的空气通道、蒸发器的空气通道、风机及出风口通过风道依次连接组成空气预热通道，温度传感器检测第二气体冷却器出口的CO2工质温度，通过控制系统调节风机的转速改变风道内空气流量从而维持第二气体冷却器的制冷剂出口温度。有效降低气体冷却器出口的工质温度，提高蒸发器的蒸发压力和温度，减少节流损失，降低压缩机的压缩比，提升系统整体能效。统整体能效。统整体能效。

【技术实现步骤摘要】
一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组


[0001]本专利技术涉及一种热泵机组，尤其是一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组，属于热泵设计


技术介绍

[0002]随着节能减排工作的推进，高效节能的热泵技术受到了广泛关注。基于环保、安全、经济及能效转换能力等多目标约束，天然工质CO2由于具有来源广泛、无毒、不可燃、ODP(臭氧破坏指数)为0、GWP(温室效应指数)极低、流动和换热性能俱佳等优势，成为一种极具潜力的热泵替代工质。
[0003]但是CO2跨临界热泵循环的效率在很大程度上受到气体冷却器出口温度的约束，温度越高，循环的节流损失越大，系统COP越低。因此CO2跨临界热泵多用于热水供应，而在用于供暖时为了维持室内适宜的温度，供暖系统的回水温度较高，导致气体冷却器出口的CO2蒸汽温度较高，压缩机排气压力和排气温度升高，压缩机效率降低，同时节流损失增大，系统循环效率明显衰减，也影响了机组的使用寿命，严重掣肘了该技术的推广。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
存在的不足，本专利技术提供一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组，它能够有效降低气体冷却器出口的工质温度，提高蒸发器的蒸发压力和温度，减少节流损失，降低压缩机的压缩比，提升系统整体能效。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组，包括压缩机、第一气体冷却器、第二气体冷却器、节流机构、蒸发器、温度传感器、进风口、风道、风机以及出风口，所述压缩机出口通过管线与第一气体冷却器的制冷剂入口相连，所述第一气体冷却器的制冷剂出口、所述第二气体冷却器的制冷剂通道、所述节流机构及蒸发器的制冷剂入口通过管线依次相连，所述蒸发器的制冷剂出口通过管线与压缩机入口相连，压缩机、第一气体冷却器的制冷剂通道、第二气体冷却器的制冷剂通道、节流机构及蒸发器的制冷剂通道组成CO2跨临界循环回路，所述热泵机组的制冷剂采用CO2工质，所述进风口、第二气体冷却器的空气通道、蒸发器的空气通道、所述风机及所述出风口通过所述风道依次连接组成空气预热通道，所述温度传感器检测第二气体冷却器出口的CO2工质温度并将检测信号发送给控制系统，风机与所述控制系统连接，通过控制系统调节风机的转速改变风道内空气流量从而维持第二气体冷却器的制冷剂出口温度。
[0006]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过增设辅助过冷设备有效降低气体冷却器出口的工质温度，降低系统最佳排气压力，减少系统循环过程的节流损失，同时回收热能用以预热与蒸发器换热的空气，从而提高蒸发器的蒸发压力和温度，降低压缩机的压缩比以提高其效率，改善系统整体性能，提升能效比，具有良好的低温适应性，扩大了跨临界CO2空气源热泵的适用范围。
附图说明
[0007]图1是本专利技术的跨临界CO2空气源热泵机组的结构流程示意图；
[0008]图2是本专利技术与常规单级压缩跨临界CO2热泵循环的压焓对比图。
具体实施方式
[0009]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0010]如图1所示，一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组，包括压缩机1、第一气体冷却器2、第二气体冷却器3、节流机构4、蒸发器5、温度传感器6、进风口7、风道8、风机9以及出风口10。
[0011]所述压缩机1出口通过管线与第一气体冷却器2的制冷剂入口相连，所述第一气体冷却器2的制冷剂出口通过管线与第二气体冷却器3的制冷剂入口相连，所述第二气体冷却器3的制冷剂出口通过管线与节流机构4入口相连，所述节流机构4出口通过管线与蒸发器5的制冷剂入口相连，所述蒸发器5的制冷剂出口通过管线与压缩机1入口相连，压缩机1、第一气体冷却器2的制冷剂通道、第二气体冷却器3的制冷剂通道、节流机构4及蒸发器5的制冷剂通道组成CO2跨临界循环回路。所述热泵机组的制冷剂采用自然工质CO2，所述CO2跨临界循环回路内部充注有制冷剂和润滑油。
[0012]其中，第一气体冷却器2采用制冷剂
‑
水换热器，具备制冷剂通道和水通道，第二气体冷却器3采用制冷剂
‑
空气换热器，具备制冷剂通道和空气通道，蒸发器5采用制冷剂
‑
空气换热器，具备制冷剂通道和空气通道。
[0013]所述进风口7、第二气体冷却器3的空气通道、蒸发器5的空气通道、所述风机9及所述出风口10通过所述风道8依次连接组成空气预热通道。
[0014]第一气体冷却器2的进水口与回水相连，第一气体冷却器2的出水口与供水相连，回水、第一气体冷却器2的水通道及供水组成加热水循环回路，供暖系统的回水在第一气体冷却器2中被加热后作为供水重新回流入供暖系统。
[0015]所述温度传感器6安装在第二气体冷却器3的制冷剂出口，用于检测第二气体冷却器3出口的CO2工质温度，温度传感器6将检测信号发送给控制系统，风机9与所述控制系统连接，在供暖运行中室外气温变化时，温度传感器6检测第二气体冷却器3出口的CO2工质温度，通过控制系统调节风机9的转速改变风道8内空气流量，从而维持第二气体冷却器3出口的CO2工质温度基本不变，保证热泵机组稳定运行。
[0016]工作原理：第一气体冷却器2出口温度较高的超临界CO2流体，在第二气体冷却器3中进一步冷却降温后经节流机构4节流降压，然后进入蒸发器5吸热蒸发，饱和或过热蒸汽被压缩机1压缩成高温高压的超临界CO2流体回到第一气体冷却器2；
[0017]室外空气通过进风口7进入风道8，在第二气体冷却器3中被预热升温后进入蒸发器5的空气通道加热低温低压的制冷剂，最后经风机9和出风口10离开空气预热通道；
[0018]供暖系统的回水与第一气体冷却器2的进水口相连，在第一气体冷却器2中被加热到供水温度后从出水口离开重新回流入供暖系统，组成加热水循环回路；
[0019]在供暖运行中室外气温上升时，温度传感器6检测第二气体冷却器3出口的CO2工质温度上升，在控制系统的反馈指令下提高风机9的转速，增大空气流量，反之，室外气温下降时，温度传感器6检测第二气体冷却器3出口的CO2工质温度下降，在控制系统的反馈指令下降低风机9的转速，减小空气流量，从而维持第二气体冷却器3出口的CO2工质温度基本不变，保证热泵机组稳定运行。
[0020]本申请从流程优化的角度，实现了以自然工质CO2为制冷剂的热泵机组制热循环，利用CO2工质制冷剂的高效制热特性，同时增设第二气体冷却器3作为辅助过冷设备有效降低第一气体冷却器2出口的CO2工质温度，降低系统最佳排气压力，减少系统循环过程的节流损失，提高热泵系统的热效率。通过空气预热通道回收第二气体冷却器3中CO2工质的热能，用以预热与蒸发器5换热的空气，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带两级气体冷却器的跨临界CO2空气源热泵机组，其特征在于：包括压缩机(1)、第一气体冷却器(2)、第二气体冷却器(3)、节流机构(4)、蒸发器(5)、温度传感器(6)、进风口(7)、风道(8)、风机(9)以及出风口(10)，所述压缩机(1)出口通过管线与第一气体冷却器(2)的制冷剂入口相连，所述第一气体冷却器(2)的制冷剂出口、所述第二气体冷却器(3)的制冷剂通道、所述节流机构(4)及蒸发器(5)的制冷剂入口通过管线依次相连，所述蒸发器(5)的制冷剂出口通过管线与压缩机(1)入口相连，压缩机(1)、第一气体冷却器(2)的制冷剂通道、第二气体冷却器(3)的制冷剂通道、节流机构(4)及蒸发器(5)的制冷剂通道组成CO2跨临界循环回路，所述热泵机组的制冷剂采用CO2工质，所述进风口(7)、第二气体冷却器(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：江辉民，陈昕卓，孙友鹏，叶安琪，倪龙，姚杨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：