CN211601182U - 一种分体式co2空气源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种分体式CO₂空气源热泵机组,包括设置在室内的CO₂压缩冷凝机组、设置在室外的空气侧蒸发器；CO₂压缩冷凝机组包括压缩机、气体冷却器、回热器、膨胀阀、经济器、制冷剂泵、加热装置、吸气电磁阀；压缩机、气体冷却器、回热器、膨胀阀、经济器、制冷剂泵、加热装置、空气侧蒸发器、回热器、吸气电磁阀顺次连接，形成循环回路；循环回路中充注CO₂制冷剂；循环回路包括制热循环回路、除霜循环回路；通过膨胀阀和吸气电磁阀的开启和关闭来控制两循环回路的切换。本实用新型加热及除霜效率高，损耗低，且实现了压缩冷凝机组与空气侧蒸发器的分离，极大降低了压缩机噪声对室外环境的影响,同时，降低了机组冻坏的风险。

Description

一种分体式CO2空气源热泵机组

技术领域

本实用新型涉及热泵技术领域，特别是涉及一种分体式CO₂空气源热泵机组。

背景技术

节能和环保是实现可持续发展的关键。近年来，自然工质CO₂因其无毒、不可燃、臭氧破坏潜值ODP为0、全球变暖潜值GWP为1、单位体积制热量大、输送性质优良等优势越来越多的受到热泵行业的重视，二氧化碳被认为是热泵系统工质替代中最有潜力的天然工质之一，临界温度31℃。二氧化碳热泵系统凭借其独特的跨临界性能，即使在低温的空气环境下，也能够实现60℃以上的热水供热并可达到较高的能效比，如台湾高力公司生产的CO₂空气源热泵热水器能够制取60℃以上的热水，日本的DENSO公司生产的二氧化碳热泵热水器可以将生活热水从30℃一次性加热到90℃。

目前以CO₂为制冷剂的空气源热泵相比常规制冷剂的空气源热泵，因其制冷剂环保特性好，系统能效比更高，已逐步应用于生活热水加热及严寒地区的供暖系统。但因为CO₂空气源热泵机组主要安装在室外，空气侧蒸发器在低温环境下除霜困难且能耗高，目前缺少有效的除霜手段，另外机组运行时，室外环境噪声高，主要为压缩机噪声，导致机组容量及安装位置受限，也是制约CO₂空气源热泵机组推广的一个原因所在。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种分体式CO₂空气源热泵机组，以解决上述现有技术存在的问题，能够快速有效地除霜，还能实现压缩冷凝机组与空气侧蒸发器的分离，极大降低机组的压缩机噪声对室外环境的影响。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种分体式CO₂空气源热泵机组，包括CO₂压缩冷凝机组、空气侧蒸发器；所述CO₂压缩冷凝机组包括压缩机、气体冷却器、回热器、膨胀阀、经济器、制冷剂泵、加热装置、吸气电磁阀；所述压缩机、气体冷却器、回热器、膨胀阀、经济器、制冷剂泵、加热装置、空气侧蒸发器、回热器、吸气电磁阀顺次连接，形成循环回路；所述循环回路中充注CO₂制冷剂；

所述循环回路包括制热循环回路、除霜循环回路；通过所述膨胀阀和所述吸气电磁阀的开启和关闭来控制所述制热循环回路和所述除霜循环回路的切换；

所述空气侧蒸发器设置在室外，所述CO₂压缩冷凝机组设置在室内。

优选地，所述回热器包括第一端和第二端，所述回热器的第一端包括第一进口和第一出口，所述回热器的第二端包括第二进口和第二出口；所述回热器的第一进口与所述气体冷却器的出口相连，所述回热器的第一出口与所述膨胀阀的进口相连；所述回热器的第二进口与所述空气侧蒸发器的出口相连；所述回热器的第二出口与所述吸气电磁阀的进口相连。

优选地，所述回热器的一端用于进行冷却，所述回热器的另一端用于加热。

优选地，所述经济器包括液体出口和气体出口；所述经济器的液体出口与所述制冷剂泵的进口相连，所述经济器的气体出口与所述回热器的第二出口相连后连接所述吸气电磁阀的进口。

优选地，所述加热装置用于对CO₂制冷剂进行加热，通过加热后的CO₂制冷剂为所述空气侧蒸发器除霜提供热源；所述制热循环回路运行时关闭所述加热装置。

优选地，所述加热装置采用介质加热装置，采用所述气体冷却器中的回水对所述介质加热装置中的介质进行加热。

优选地，所述CO₂压缩冷凝机组采用封闭式箱体，所述封闭式箱体内部进行降噪处理。

本实用新型公开了以下技术效果：

(1)本实用新型通过制冷剂泵为CO₂制冷剂提供动力，有效克服了管道输送阻力以及空气侧蒸发器的压降，提高了热泵机组的吸气压力，从而有效提高了加热及除霜效率，降低了加热及除霜损耗；

(2)本实用新型具有自动融霜功能，关闭压缩机吸气电磁阀及膨胀阀，采用外部加热装置对CO₂制冷剂进行加热，即可实现蒸发器的管内融霜，加热装置中的介质通过气体冷却器中的回水进行加热，融霜能耗低；

(3)本实用新型能够实现压缩冷凝机组与空气侧蒸发器的分离，压缩冷凝机组安装在机房内，空气侧蒸发器安装在现场，机组压缩机噪声对室外环境的影响大大降低；极大降低了机组的压缩机噪声对室外环境的影响,同时，降低了机组冻坏的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型分体式CO₂空气源热泵机组整体结构示意图；

图2为本实用新型分体式CO₂空气源热泵机组制热循环回路结构示意图；

图3为本实用新型分体式CO₂空气源热泵机组除霜循环回路结构示意图；

其中，1、压缩机；2、气体冷却器；3、回热器；4、膨胀阀；5、经济器；6、制冷剂泵；7、加热装置；8、空气侧蒸发器；9、吸气电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-3所示，本实施例提供一种分体式CO₂空气源热泵机组，包括CO₂压缩冷凝机组、空气侧蒸发器8；所述CO₂压缩冷凝机组包括压缩机1、气体冷却器2、回热器3、膨胀阀4、经济器5、制冷剂泵6、加热装置7、吸气电磁阀9；所述回热器3包括第一端和第二端，所述回热器3的第一端包括第一进口和第一出口，所述回热器3的第二端包括第二进口和第二出口；所述经济器5包括液体出口和气体出口；所述压缩机1、气体冷却器2、回热器3的第一端、膨胀阀4、经济器5、制冷剂泵6、加热装置7、空气侧蒸发器8、回热器3的第二端、吸气电磁阀9顺次连接，形成循环回路；所述循环回路中充注CO₂制冷剂。

所述循环回路包括制热循环回路、除霜循环回路；通过所述膨胀阀4和所述吸气电磁阀9的开启和关闭来控制所述制热循环回路和所述除霜循环回路的切换。

所述加热装置7用于对CO₂制冷剂进行加热，通过加热后的CO₂制冷剂为所述空气侧蒸发器8除霜提供热源；所述制热循环回路运行时关闭所述加热装置7。

所述空气侧蒸发器8设置在室外，所述CO₂压缩冷凝机组设置在室内；由于系统管路长、阻力大，通过制冷剂泵6为CO₂制冷剂提供循环动力。

具体连接关系为：

所述压缩机1的排气端与所述气体冷却器2的进口相连，所述气体冷却器2的出口与所述回热器3的第一进口相连，所述回热器3的第一出口与所述膨胀阀4的进口相连，所述膨胀阀4的出口与所述经济器5的进口相连，所述经济器5的液体出口与所述制冷剂泵6的进口相连，所述制冷剂泵6的出口与所述加热装置7的进口相连，所述加热装置7的出口与所述空气侧蒸发器8的进口相连，所述空气侧蒸发器8的出口与所述回热器3的第二进口相连，所述回热器3的第二出口、所述经济器5的气体出口相连后连接所述吸气电磁阀9的进口，所述吸气电磁阀9的出口与所述压缩机1的回气端相连。

进一步地优化方案，所述加热装置7采用介质加热装置，所述介质加热装置为板换式换热器或壳管换热器；采用所述气体冷却器2中的回水对所述介质加热装置中的介质进行加热。

进一步地优化方案，所述加热装置7还能够采用电热加热装置。

进一步地优化方案，所述膨胀阀4采用电子膨胀阀，能够进行蒸发压力和吸气过热度的调节，用于满足不同的工况要求。

进一步地优化方案，所述CO₂压缩冷凝机组采用封闭式箱体，所述封闭式箱体内部进行降噪处理，降低机组的压缩机噪声对室内环境的影响。

所述分体式CO₂空气源热泵机组的具体工作原理为：

开启吸气电磁阀9、膨胀阀4，关闭加热装置7，制热循环回路工作，如图2所示，具体原理为：

压缩机1将高温高压的CO₂制冷剂排出，进入气体冷却器2；高温高压的CO₂制冷剂经气体冷却器2进行冷却后，通过回热器3的第一进口进入回热器3；回热器3对CO₂制冷剂进行进一步地冷却，并通过回热器3的第一出口进入膨胀阀4；通过膨胀阀4的节流降压，形成CO₂气液混合物；CO₂气液混合物经过经济器5分离成CO₂饱和液体和CO₂饱和气体；CO₂饱和液体从经济器5的液体出口流出，CO₂饱和气体从经济器5的气体出口流出。

从经济器5流出的CO₂饱和液体经过制冷剂泵6的输送，流经加热装置7并进入空气侧蒸发器8，CO₂饱和液体从空气侧蒸发器8吸热后变成CO₂气体；CO₂气体通过回热器3的第二进口进入回热器3，经过回热器3的加热形成过热CO₂气体，过热CO₂气体从回热器3的第二出口流出。

从经济器5气体出口流出的CO₂饱和气体、从回热器3的第二出口流出的过热CO₂气体混合后经吸气电磁阀9进入压缩机1，完成一个制热循环。

关闭吸气电磁阀9、膨胀阀4，开启加热装置7，除霜循环回路工作，如图3所示，具体原理为：

从经济器5流出的CO₂饱和液体经过制冷剂泵6的输送进入加热装置7，CO₂饱和液体经过加热装置7的加热后，进入空气侧蒸发器8并放热，空气侧霜层被加热去除；从空气侧蒸发器8流出的CO₂制冷剂通过回热器3的第二进口进入回热器3，经回热器3加热后通过回热器3的第二出口流出，并通过经济器5的气体出口流入经济器5，完成一个除霜循环。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种分体式CO₂空气源热泵机组，其特征在于，包括CO₂压缩冷凝机组、空气侧蒸发器(8)；所述CO₂压缩冷凝机组包括压缩机(1)、气体冷却器(2)、回热器(3)、膨胀阀(4)、经济器(5)、制冷剂泵(6)、加热装置(7)、吸气电磁阀(9)；所述压缩机(1)、气体冷却器(2)、回热器(3)、膨胀阀(4)、经济器(5)、制冷剂泵(6)、加热装置(7)、空气侧蒸发器(8)、回热器(3)、吸气电磁阀(9)顺次连接，形成循环回路；所述循环回路中充注CO₂制冷剂；

所述循环回路包括制热循环回路、除霜循环回路；通过所述膨胀阀(4)和所述吸气电磁阀(9)的开启和关闭来控制所述制热循环回路和所述除霜循环回路的切换；

所述空气侧蒸发器(8)设置在室外，所述CO₂压缩冷凝机组设置在室内。

2.根据权利要求1所述的分体式CO₂空气源热泵机组，其特征在于，所述回热器(3)包括第一端和第二端，所述回热器(3)的第一端包括第一进口和第一出口，所述回热器(3)的第二端包括第二进口和第二出口；所述回热器(3)的第一进口与所述气体冷却器(2)的出口相连，所述回热器(3)的第一出口与所述膨胀阀(4)的进口相连；所述回热器(3)的第二进口与所述空气侧蒸发器(8)的出口相连；所述回热器(3)的第二出口与所述吸气电磁阀(9)的进口相连。

3.根据权利要求2所述的分体式CO₂空气源热泵机组，其特征在于，所述回热器(3)的一端用于进行冷却，所述回热器(3)的另一端用于加热。

4.根据权利要求2所述的分体式CO₂空气源热泵机组，其特征在于，所述经济器(5)包括液体出口和气体出口；所述经济器(5)的液体出口与所述制冷剂泵(6)的进口相连，所述经济器(5)的气体出口与所述回热器(3)的第二出口相连后连接所述吸气电磁阀(9)的进口。

5.根据权利要求1所述的分体式CO₂空气源热泵机组，其特征在于，所述加热装置(7)用于对CO₂制冷剂进行加热，通过加热后的CO₂制冷剂为所述空气侧蒸发器(8)除霜提供热源；所述制热循环回路运行时关闭所述加热装置(7)。

6.根据权利要求5所述的分体式CO₂空气源热泵机组，其特征在于，所述加热装置(7)采用介质加热装置，采用所述气体冷却器(2)中的回水对所述介质加热装置中的介质进行加热。

7.根据权利要求1所述的分体式CO₂空气源热泵机组，其特征在于，所述CO₂压缩冷凝机组采用封闭式箱体，所述封闭式箱体内部进行降噪处理。

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