一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统的制作方法
【专利摘要】一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，高压级有依次循环连接的中间换热器、跨临界二氧化碳压缩机、高温水冷换热器、中温水冷换热器和跨临界二氧化碳膨胀阀，中温水冷换热器还通过管路并联连接有高压风冷换热器；低压级有依次循环连接的亚临界二氧化碳压缩机、低温水冷换热器、超低温风冷盘管换热器和亚临界二氧化碳膨胀阀，亚临界二氧化碳压缩机和亚临界二氧化碳膨胀阀之间的管路连通高压级的中间换热器，低温水冷换热器并联有低压风冷换热器。本实用新型将家用能源整合在一个系统内，提供了舒适便捷的使用环境，而且将零散的耗能系统整合，更加节能，可以在环境温度较低的地域使用，而且效率更高，使用二氧化碳工质相比于含氟工质更加环保。
【专利说明】
一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种家用能源综合利用系统。特别是涉及一种基于二氧化碳跨临界热栗技术以及二氧化碳亚临界热栗技术的利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统。
【背景技术】
[0002]二氧化碳跨临界热栗技术，主要由跨临界压缩机，膨胀阀，气冷器，蒸发器组成，在跨临界系统中，低压部分，压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的吸热过程仍在亚临界条件下进行，换热过程主要是依靠潜热来完成。但是压缩机的排气压力高于临界压力，在超临界区域，没有相变，压力和温度是各自独立的参数，克服了亚临界循环受环境影响的限制。所以，C02跨临界制冷循环具有在一定范围内可连续调节冷量的优点，受环境影响不大。这一技术主要应用于室内供暖制冷领域。
[0003]二氧化碳亚临界热栗技术，二氧化碳亚临界制冷循环的流程与普通的蒸汽压缩式制冷循环完全一样，其循环过程都是在临界点以下进行的。由于，二氧化碳临界温度为31.30C，相对较低，现主要应用于冰柜计，冷冻机等冷冻领域。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种方便舒适，高效节能的利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，包括有相互进行换热的高压级和低压级，所述的高压级包括有通过流有制冷剂的管路依次循环连接的中间换热器、跨临界二氧化碳压缩机、高温水冷换热器、中温水冷换热器和跨临界二氧化碳膨胀阀，所述的中温水冷换热器还通过管路并联连接有高压风冷换热器，其中，所述的中温水冷换热器的制冷剂流入口和流出口分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的高压球阀，所述高压风冷换热器的制冷剂流入口和流出口也分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的高压球阀;所述的低压级包括有通过流有制冷剂的管路依次循环连接的亚临界二氧化碳压缩机、低温水冷换热器、超低温风冷盘管换热器和亚临界二氧化碳膨胀阀，所述亚临界二氧化碳压缩机和亚临界二氧化碳膨胀阀之间的管路连通高压级的中间换热器，并与从高压级流过中间换热器的制冷剂进行换热，所述低温水冷换热器还通过管路并联连接有低压风冷换热器，其中，所述低温水冷换热器的制冷剂流入口和流出口分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的低压球阀，所述低压风冷换热器的制冷剂流入口和流出口也分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的低压球阀。
[0006]所述的制冷剂为二氧化碳。
[0007]所述的高温水冷换热器内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内热水箱的出水口和进水口。
[0008]所述的中温水冷换热器内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内空调中风机盘管的出水口和进水口。
[0009]所述的低温水冷换热器内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内空调中风机盘管的出水口和进水口。
[0010]所述的超低温风冷盘管换热器作为冰箱的冷源设置在冰箱内部。
[0011]本实用新型的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，将家用能源整合在一个系统内，不仅提供了舒适便捷的使用环境，而且将零散的耗能系统整合，更加节能，同时使用二氧化碳作为制冷制热工质，不仅可以在环境温度较低的地域使用，而且效率更高，使用二氧化碳工质相比于含氟工质更加环保。具有如下有益效果:
[0012]1、通过多级压缩(改成复叠式压缩)，降低压缩机压比，减少压缩机做工，提高系统效率，节约能源。
[0013]2、在冬季较冷的环境下可以更稳定的运行，冬季时，低压侧蒸发器的蒸发温度最低可降至_35°C，能满足大部分地区冬季供暖需求。
[0014 ] 3、集成控制，便于调节，方便舒适，更加节能。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的整体结构示意图。
[0016]图中
[0017]1:高压风冷换热器2:高温水冷换热器
[0018]3:中温水冷换热器4:中间换热器
[0019]5:跨临界二氧化碳压缩机6:跨临界二氧化碳膨胀阀
[0020]7:亚临界二氧化碳压缩机8:超低温风冷盘管换热器
[0021]9:低温水冷换热器10:低压风冷换热器
[0022]11:亚临界二氧化碳膨胀阀12、13:高压球阀
[0023]14、15:高压球阀16、17:低压球阀
[0024]18、19:低压球阀
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例和附图对本实用新型的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统做出详细说明。
[0026]本实用新型的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，包括有相互进行换热的高压级和低压级，利用二氧化碳跨临界与亚临界热栗系统可以提供不同温度的热能，应用在家庭能源系统中实现家庭的冷热暖冷高效集成四联供。如图1所示，所述的高压级包括有通过流有制冷剂的管路依次循环连接的中间换热器4、跨临界二氧化碳压缩机5、高温水冷换热器2、中温水冷换热器3和跨临界二氧化碳膨胀阀6，所述的中温水冷换热器3还通过管路并联连接有高压风冷换热器I，所述的制冷剂为二氧化碳。其中，所述的中温水冷换热器3的制冷剂流入口和流出口分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的高压球阀12、13，所述高压风冷换热器I的制冷剂流入口和流出口也分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的高压球阀14、15;所述的低压级包括有通过流有制冷剂的管路依次循环连接的亚临界二氧化碳压缩机7、低温水冷换热器9、超低温风冷盘管换热器8和亚临界二氧化碳膨胀阀11，所述亚临界二氧化碳压缩机7和亚临界二氧化碳膨胀阀11之间的管路连通高压级的中间换热器4，并与从高压级流过中间换热器4的制冷剂进行换热，所述低温水冷换热器9还通过管路并联连接有低压风冷换热器10，所述的制冷剂为二氧化碳。其中，所述低温水冷换热器9的制冷剂流入口和流出口分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的低压球阀16、17，所述低压风冷换热器10的制冷剂流入口和流出口也分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的低压球阀18、19，所述的超低温风冷盘管换热器8可以作为冰箱的冷源设置在冰箱内部。
[0027]所述的高温水冷换热器2内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内热水箱的出水口和进水口。
[0028]所述的中温水冷换热器3内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内空调中风机盘管的出水口和进水口。
[0029]所述的低温水冷换热器9内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内空调中风机盘管的出水口和进水口。
[0030]本实用新型的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，安装时，首先根据系统的换热规模确定所有部件的大小，然后将高压风冷换热器1，高温水冷换热器2，中温水冷换热器3，中间换热器4，跨临界二氧化碳压缩机5，跨临界二氧化碳膨胀阀6，亚临界二氧化碳压缩机7，超低温风冷盘管换热器8，低温水冷换热器9，低压风冷换热器10，亚临界二氧化碳膨胀阀11，分别按照图1所示的相对位置焊接起来，最后再用水管路将中温水冷换热器3与低温水冷换热器9的水侧连接至室内空调风机盘管，高温水冷换热器2连接至热水箱，超低温风冷盘管换热器8外加装冰箱外壳，这样就构成完整的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统。
[0031]本实用新型的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统的工作原理是:冬季时，中温水冷换热器3两端的高压球阀12、13打开，高压风冷换热器I两侧的高压球阀14、15关闭，低温水冷换热器两侧的低压球阀16、17关闭，低压风冷换热器两侧的低压球阀18、19打开。中温水冷换热器3通过水路换向阀与室内风机盘管接通，高压级二氧化碳通过跨临界二氧化碳压缩机5压缩至12MPa，经过高温水冷换热器2换热后，高温水冷换热器2出水温度为60 0C，流入室内热水箱提供家庭洗浴用水，流过高温水冷换热器2的高压二氧化碳蒸汽通过中温换热器3和风机盘管，加热室内供暖用水，室内供暖用水吸热后温度达到45°C，通过循环栗为室内供暖，流过中温换热器3的二氧化碳经过跨临界二氧化碳膨胀阀6减压，降压至7MPa，进入中间换热器4与低压侧二氧化碳换热，形成一定干度的过热蒸汽，回到高压侧的跨临界二氧化碳压缩机5，完成高压侧循环。低压侧高温的二氧化碳在中间换热器4中冷凝，进入亚临界膨胀阀11膨胀减压至2.4MPa，后进入超低温风冷盘管换热器8，风冷盘管换热器8设置在冰箱内部，作为冰箱的冷源，此时蒸发温度为-13°C，蒸发温度可通过膨胀阀进行调节，经过超低温风冷盘管蒸发后，低压二氧化碳进入低压风冷换热器10，低压风冷换热器10置于室外，重要(主要)用于平衡及调节供暖与制冷间不同的热量，经过与室外空气换热，形成一定干度的过热蒸汽，进入亚临界二氧化碳压缩机7完成低压级循环。
[0032]夏季时，中温水冷换热器3两端的高压球阀12、13关闭，高压风冷换热器I两侧的高压球阀14、15打开，低温水冷换热器两侧的低压球阀16、17打开，低压风冷换热器两侧的低压球阀18、19关闭。高压级二氧化碳通过跨临界二氧化碳压缩机5压缩至9MPa，经过高温水冷换热器2换热后，高温水冷换热器2出水温度为45°C，提供家庭洗浴用水，流过高温水冷换热器2的高压的二氧化碳蒸汽通过高压风冷换热器I，与室外空气换热，降低温度后，使温度低于40°C，经过跨临界二氧化碳膨胀阀6减压，降压至6.5MPa，进入中间换热器4与低压侧二氧化碳换热，形成一定干度的过热蒸汽，回到高压侧跨临界二氧化碳压缩机5，完成高压侧循环。低压侧高温的二氧化碳在中间换热器4中冷凝，进入亚临界膨胀阀11膨胀减压至2.4MPa，后进入超低温风冷盘管换热器，风冷盘管换热器设置在冰箱内部，作为冰箱的冷源，此时蒸发温度为_13°C，蒸发温度可通过膨胀阀进行调节，经过超低温风冷盘管蒸发后，低压二氧化碳进入低温水冷换热器9中彻底蒸发，形成过热蒸汽，吸收室内空调中风机盘管水的热量，使低温水冷换热器出水温度降低至7°C，经过循环栗为室内制冷。流过低温水冷换热器9的过热的二氧化碳蒸汽进入进入亚临界二氧化碳压缩机7完成低压级循环。
【主权项】
1.一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，包括有相互进行换热的高压级和低压级，其特征在于，所述的高压级包括有通过流有制冷剂的管路依次循环连接的中间换热器(4)、跨临界二氧化碳压缩机(5)、高温水冷换热器(2)、中温水冷换热器(3)和跨临界二氧化碳膨胀阀(6)，所述的中温水冷换热器(3)还通过管路并联连接有高压风冷换热器(I)，其中，所述的中温水冷换热器(3)的制冷剂流入口和流出口分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的高压球阀(12、13)，所述高压风冷换热器(I)的制冷剂流入口和流出口也分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的高压球阀(14、15);所述的低压级包括有通过流有制冷剂的管路依次循环连接的亚临界二氧化碳压缩机(7)、低温水冷换热器(9)、超低温风冷盘管换热器(8)和亚临界二氧化碳膨胀阀(11)，所述亚临界二氧化碳压缩机(7)和亚临界二氧化碳膨胀阀(11)之间的管路连通高压级的中间换热器(4)，并与从高压级流过中间换热器(4)的制冷剂进行换热，所述低温水冷换热器(9)还通过管路并联连接有低压风冷换热器(10)，其中，所述低温水冷换热器(9)的制冷剂流入口和流出口分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的低压球阀(16、17)，所述低压风冷换热器(10)的制冷剂流入口和流出口也分别各设置有一个根据季节选择制冷剂流向的低压球阀(18、19)。2.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，其特征在于，所述的制冷剂为二氧化碳。3.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，其特征在于，所述的高温水冷换热器(2)内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内热水箱的出水口和进水口。4.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，其特征在于，所述的中温水冷换热器(3)内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内空调中风机盘管的出水口和进水口。5.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，其特征在于，所述的低温水冷换热器(9)内的用于与所述制冷剂进行换热的水管的进水口和出水口分别对应连接室内空调中风机盘管的出水口和进水口。6.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳作为制冷剂的家用能源综合利用系统，其特征在于，所述的超低温风冷盘管换热器(8)作为冰箱的冷源设置在冰箱内部。
【文档编号】F25B41/04GK205655524SQ201620271565
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年3月31日 公开号201620271565.8, CN 201620271565, CN 205655524 U, CN 205655524U, CN-U-205655524, CN201620271565, CN201620271565.8, CN205655524 U, CN205655524U
【发明人】康喆, 王晓磊, 徐博睿
【申请人】天津众石睿哲科技有限责任公司