跨临界CO2热泵空气加热系统及气冷器技术方案

本发明专利技术提出一种跨临界CO2热泵空气加热系统用气冷器，包括有矩形壳体，矩形壳体内为风道，矩形壳体的两端具有与风道连通的进风接口和出风接口，风道内平排间隔的设有至少4个结构形式为翅管式换热器的换热单元，用法兰将多个换热单元串接成为换热组，各换热单元依换热面积大小顺序排列，靠进风接口端的末个换热单元的换热面积最大，末个换热单元与首个换热单元的换热面积之比大于3；首个换热单元的进气接头为换热组进气端，末个换热单元的出气接头为换热组出气端，换热组进气端和换热组出气端穿出矩形壳体外。本发明专利技术具有加热效率高、升温能力强的特点，应用有本发明专利技术的热泵空气加热系统可提供高温空气，具有能耗低、应用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及跨临界CO2热泵系统领域，具体是跨临界CO2热泵空气加热系统及应用于该系统的气冷器。
技术介绍
CO2作为ー种自然界天然存在的理想制冷剂，其具有无毒、不可燃，价格低，以及对臭氧层没有破坏的优点，随着人们环保意识的增強，CO2制冷剂越来越受到人们的关注，尤 其是在跨临界状态下的CO2在放热过程中具有较大的温度滑移，一旦这种温度滑移与冷却介质的吸热特点相匹配时，就能将冷却介质加热到很高的温度，具有降低能耗的优点。对于以空气作为冷却介质的跨临界CO2热泵系统，其主要包括压缩机、气冷器、回热器、节流阀和蒸发器，回热器内设有高压通道和低压通道，压缩机的出口、气冷器、回热器的高压通道、节流阀、蒸发器、回热器的低压通道和压缩机的进ロ通过管路依次连通，其中气冷器通常为管翅式换热器，其包括有若干平行间隔的换热翅片和若干端部连通的换热管，换热翅片上开有成排排列的换热管穿孔，换热管穿过换热翅片的换热管穿孔成排穿插在换热翅片上，首层的ー排换热管的外侧管ロ集中连接于一管路上形成集成进ロ，末层的一排换热管的外侧管ロ集中连接于一管路上形成集成出口，集成进ロ与压缩机的出口连接，集成出口与回热器高压通道的进ロ连接，热泵系统运行后，低温低压的CO2气体在压缩机中压缩至超临界状态，然后流经气冷器并释放处热量将气冷器外围的空气温度升高。现有的这种热泵系统受气冷器换热能力和空气吸热特点的限制，存在换热效率低、升温能力有限的缺陷，一般可将冷却介质空气的温度升至60°c，但很难再进ー步升高，限制了以空气作为冷却介质的跨临界CO2热泵系统的应用，因此，有必要进行改迸。
技术实现思路
本专利技术根据跨临界CO2的换热特性，提出ー种跨临界C02热泵空气加热系统用气冷器和采用这种气冷器的热泵空气加热系统，气冷器具有加热效率高、升温能力强的特点，热泵空气加热系统可提供高温空气，具有能耗低、应用范围广的优点。本专利技术的目的通过以下技术方案实现 跨临界C02热泵空气加热系统用气冷器，包括有矩形壳体，矩形壳体内为风道，矩形壳体的两端具有与风道连通的进风接口和出风接ロ，风道内平排间隔的设有至少3个换热単元，每个换热单元具有进气接头和出气接头，用法兰将多个换热単元串接成为换热组，各换热单元依换热面积大小顺序排列，靠进风接ロ端的末个换热单元的换热面积最大，末个换热单元与首个换热単元的换热面积之比大于3 ;首个换热单元设置于风道内靠出风接ロ端，其进气接头为换热组进气端，末个换热单元设置于风道内靠近进风接ロ端，其出气接头为换热组出气端，换热组进气端和换热组出气端穿出矩形壳体外，所述换热单元的结构形式为翅管式换热器结构。优化方案，相邻2个换热单元的换热面积比大于或等于I. 5。应用有上述气冷器的跨临界CO2热泵空气加热系统，其包括有压缩机、气冷器、回热器、节流阀和蒸发器，回热器内设有高压通道和低压通道，压缩机的出口、气冷器、回热器的高压通道、节流阀、蒸发器、回热器的低压通道和压缩机的进ロ通过管路依次连通成制冷剂循环回路；所述气冷器为上述跨临界C02热泵空气加热系统用气冷器，气冷器的换热组进气端与压缩机的出口连接，换热组出气端连接回热器的高压通道一端。优化方案，蒸发器附近还设有蒸发器风机；气冷器的进风接口内还设有气冷器风机。本专利技术的热泵空气加热系统启动后，跨临界CO2在由管路连通的系统内循环流动，流经本专利技术的气冷器时，跨临界CO2由气冷器的进气接头端进入壳体内的换热组，依次经过多个换热面积递增的换热单元，跨临界CO2逐级释放出热量；同时，在气冷器风机的作用下，冷却介质(空气)由气冷器的进风接ロ进入气冷器内，依次经过多个换热面积递减的换热单元，每经过一换热单元后，空气温度升高，并与下一换热单元的温差逐步減少，使换热过程中的热阻减小，有效提高换热效率。这样，既充分利用了处于跨临界状态下CO2放热时温度滑移的特性，又避免了换热时温差大引起的热阻问题，以低能耗将空气加热，最高可到 100。。。本专利技术具有以下突出的实质性特点和显著的进步 1、本专利技术的气冷器依据跨临界状态下CO2在放热过程存在温度滑移的特性进行分级设计，通过逐级升温以实现高的出风空气温度； 2、本专利技术的气冷器在换热过程中热阻小，空气与跨临界CO2的热交换效率高，实现了低能耗、高出风温度的目的。附图说明图I为本专利技术的气冷器的结构示意图。图2为本专利技术的热泵空气加热系统的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进ー步说明 參考图I和图2，跨临界C02热泵空气加热系统用气冷器，包括有矩形壳体1，矩形壳体I内为风道10，矩形壳体I的两端具有与风道10连通的进风接ロ 11和出风接ロ 12，风道10内平排间隔的设有4个换热单元2，换热单元2的结构形式为翅管式换热器结构，其具有进气接头和出气接头，用法兰3将ー个换热单元2的出气接头与另ー个换热单元2的进气接头连接使4个换热単元2串接成为换热组，末个换热単元2设置于风道10内靠近进风ロ11端，其出气接头为换热组出气端22，首个换热单元2设置于风道10内靠出风接ロ 12端，其进气接头为换热组进气端21，换热组进气端21和换热组出气端22穿出矩形壳体I外，4个换热单元2依换热面积从小到大顺序排列，末个换热单元与首个换热单元的换热面积之比等式5，4个换热単元2的换热面积比为1:1.5:2. 5:5。具体參考图2，应用上述气冷器的跨临界CO2热泵空气加热系统，其包括有压缩机4、气冷器、回热器5、节流阀6和蒸发器7，回热器5内设有高压通道51和低压通道52，压缩机4的出ロ、气冷器、回热器5的高压通道51、节流阀6、蒸发器7、回热器5的低压通道52和压缩机4的进ロ通过管路依次连通成制冷剂循环回路；所述气冷器为上述跨临界C02热泵空气加热系统用气冷器，气冷器的换热组进气端21与压缩机4的出ロ连接，换热组出气端22连接于回热器5的高压通道51 —端，蒸发器7附近设有蒸发器风机70，气冷器的进风接ロ 11内设有气冷器风机100。本实施例的热泵空气加热系统启动后，跨临界CO2在由管路连通的系统内循环流动，流经本实施例的气冷器时，跨临界CO2由气冷器的进气接头端21进入矩形壳体I内的换热组，依次经过4个换热面积递增的换热单元2，换热组利用了处于跨临界状态下CO2放热时温度滑移的特性，使跨临界CO2逐级释放出热量；同时，在气冷器风机100的作用下，冷却介质——空气由气冷器的进风接ロ 11进入气冷器内的风道10，依次经过4个换热面积递减的换热单元2，每经过一换热单元2后，空气温度升高，并与下一换热单元2的温 差显著减少，有效减小换热过程中的热阻，提高换热效率，将空气的出风温度加热到100°C。本文档来自技高网...

【技术保护点】
跨临界CO2热泵空气加热系统用气冷器，包括有矩形壳体（1），矩形壳体（1）内为风道（10），矩形壳体（1）的两端具有与风道（10）连通的进风接口（11）和出风接口（12），风道（10）内平排间隔的设有多于一个换热单元（2），每个换热单元（2）具有进气接头和出气接头，用法兰（3）将多个换热单元（2）串接成为换热组，首个换热单元（2）的进气接头为换热组进气端（21），末个换热单元（2）的出气接头为换热组出气端（22），换热组进气端（21）和换热组出气端（22）穿出矩形壳体（1）外，其特征在于：所述换热组至少具有4个换热单元（2），各换热单元（2）依换热面积大小顺序排列，靠进风接口（11）端的末个换热单元的换热面积最大，末个换热单元与首个换热单元的换热面积之比大于3。

【技术特征摘要】
1.跨临界C02热泵空气加热系统用气冷器，包括有矩形壳体(1)，矩形壳体(I)内为风道(10)，矩形壳体(I)的两端具有与风道(10)连通的进风接ロ( 11)和出风接ロ( 12)，风道(10)内平排间隔的设有多于ー个换热单元(2)，每个换热单元(2)具有进气接头和出气接头，用法兰(3)将多个换热单元(2)串接成为换热组，首个换热単元(2)的进气接头为换热组进气端(21)，末个换热单元(2 )的出气接头为换热组出气端(22 )，换热组进气端(21)和换热组出气端(22)穿出矩形壳体(I)タト，其特征在于所述换热组至少具有4个换热単元(2)，各换热单元(2)依换热面积大小顺序排列，靠进风接ロ(11)端的末个换热单元的换热面积最大，末个换热单元与首个换热单元的换热面积之比大于3。2.根据权利要求I所述的跨临界C02热泵空气加热系统用气冷器，其特征在于相邻2个换热单元(2)的换热面积比大于或等于I. 5。3.根据权利要求I或2所述的跨临界C02...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓龙，文光彩，陈邦通，
申请(专利权)人：广州万宝集团有限公司，
类型：发明
国别省市：