二氧化碳复叠热泵系统的制作方法

1.本发明属于热泵技术领域，具体涉及一种二氧化碳复叠热泵系统，该系统尤其适用于极寒地区。


背景技术：

2.热泵是一种能将低位热源的热能转移到高位热源的装置，通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。
3.二氧化碳复叠热泵系统可以应用于供暖，其具有两套循环系统，一套是通过二氧化碳用作低温段的气体循环，另一套是通过氟利昂等用作高温段的液体循环，而且这两套循环系统可以通过蒸发冷凝器联接在一起，并在蒸发冷凝器处于制热工况下实现换热、制热的效果。
4.近年来二氧化碳热泵热水器技术发展迅速。与常规的氟里昂热泵热水器相比，二氧化碳热泵热水器能制取90℃的高温热水，而常规的氟里昂热泵热水器的热水温度一般只能达到55～65℃；同时二氧化碳热泵的制热性能系数也比常规的氟里昂热泵循环高，可达到4.0以上。
5.但是，这种热泵系统循环过程中所消耗的能源只能用来制热，无法满足部分用户制热的同时制冰的使用要求，同时缺少对能源的二级利用。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种二氧化碳复叠热泵系统，以解决现有热泵系统循环过程中所消耗的能源只能用来制热、无法实现制热的同时制冰的使用要求，同时缺少对能源的二级利用技术问题。
7.本发明的技术方案为：一种二氧化碳复叠热泵系统，包括普通热泵制冷循环和二氧化碳热泵制冷循环；所述普通热泵制冷循环包括依次设置的第一控制阀、制冰机、蒸发冷凝器和冷热水换热器，所述蒸发冷凝器通过换向阀连通有第二压缩机，该第二压缩机通过所述换向阀依次连通所述冷热水换热器和所述第一控制阀，所述制冰机与所述冷热水换热器之间设有第二膨胀阀；所述二氧化碳热泵制冷循环的回路分别连接所述蒸发冷凝器的第一接口和第二接口；所述普通热泵制冷循环的回路分别连接所述蒸发冷凝器的第三接口和第四接口。
8.进一步地，所述二氧化碳热泵制冷循环包括室外换热器、内部换热器、第一压缩机和第一膨胀阀；所述室外换热器分别设置有进气口、出气口、第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口通过所述第一膨胀阀与所述内部换热器的第一端口连通，所述内部换热器的第二端口与所述蒸发冷凝器的第一接口相连通；所述第二口、所述内部换热器的第三端口、所述内部换热器的第四端口和所述第一压缩机依次连通，所述第一压缩机与所述蒸发冷凝器的第二接口相连通；所述第三口和所述第四口分别连接两个连通管路。
9.进一步地，所述二氧化碳热泵制冷循环中的所述室外换热器通过所述两个连通管路与所述普通热泵制冷循环的回路相连通，并且每个所述连通管路上分别设有所述第一控制阀，所述第三接口和所述第四接口处分别设有第二控制阀，且其中一个所述第二控制阀设在所述制冰机与所述蒸发冷凝器之间。
10.进一步地，所述冷热水换热器与所述第二膨胀阀之间设有第一储液罐。
11.进一步地，所述冷热水换热器与所述第一储液罐之间设有单向阀组，该单向阀组与所述第二膨胀阀相连通。
12.进一步地，所述第二压缩机与所述第四接口处的第二控制阀之间设有第二储液罐。
13.优选地，所述室外换热器、所述内部换热器和所述冷热水换热器均为翅片换热器。
14.优选地，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁阀。
15.优选地，所述换向阀为四通换向阀。
16.本发明相对于现有技术具有以下有益技术效果：
17.本发明的二氧化碳复叠热泵系统，当高温段的制冷剂工质进入制冰机进行一次换热吸收热量后进入蒸发冷凝器吸收低温段(二氧化碳制冷循环系统)热量进行二次换热，再进过换向阀、第二压缩机压缩后进入冷热水换热器后回到第二膨胀阀处完成高温段循环，完成了制热又能同时制冰，满足了制热的同时制冰的需求，实现了能源的二级利用。该系统尤其适用于极寒地区。
附图说明
18.图1为本发明的二氧化碳复叠热泵系统的原理示意图；
19.图2为本发明的二氧化碳复叠热泵系统中冬季制热同时制冰的工质流向示意图；
20.图3为现有技术的一种二氧化碳复叠热泵系统的结构示意图。
21.图中：1-第一膨胀阀，2-室外换热器，3-内部换热器，4-第一压缩机，5-第一控制阀，6-第二控制阀，7-蒸发冷凝器，8-换向阀，9-第二压缩机，10-第二膨胀阀，11-单向阀组，12-冷热水换热器，13-第二储液罐，14-第一储液罐，15-制冰机，20-低温段的气体循环，30-高温段的液体循环。
具体实施方式
22.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行清楚、完整的描述和说明。
23.图1为本发明的二氧化碳复叠热泵系统的原理示意图，图2为本发明的二氧化碳复叠热泵系统中冬季制热同时制冰的工质流向示意图。
24.参见图1和图2，本发明的二氧化碳复叠热泵系统包括普通热泵制冷循环和二氧化碳热泵制冷循环。其中，所述普通热泵制冷循环包括依次设置的第一控制阀5、制冰机15、蒸发冷凝器7和冷热水换热器12，所述蒸发冷凝器7通过换向阀8连通有第二压缩机9，所述第二压缩机9通过所述换向阀8依次连通所述冷热水换热器12和所述第一控制阀5，所述制冰机15与所述冷热水换热器12之间设有第二膨胀阀10。所述二氧化碳热泵制冷循环的回路分别连接蒸发冷凝器7的第一接口和第二接口；所述普通热泵制冷循环的回路分别连接所述蒸发冷凝器7的第三接口和第四接口。
25.本发明的二氧化碳复叠热泵系统，当高温段的制冷剂工质进入制冰机15进行一次换热，吸收热量后进入蒸发冷凝器7，吸收低温段(二氧化碳热泵制冷循环)热量进行二次换热，再经过换向阀8、第二压缩机9压缩后进入冷热水换热器12，然后回到第二膨胀阀10处完成高温段循环，既完成了制热又能同时制冰，满足了制热的同时制冰的需求，实现能源的二级利用。
26.所述二氧化碳热泵制冷循环中，室外换热器2通过两个连通管路与所述普通热泵制冷循环的回路相连通，且每个所述连通管路上分别设有所述第一控制阀5，所述第三接口和所述第四接口处分别设有第二控制阀6，且其中一个所述第二控制阀6设在所述制冰机15和所述蒸发冷凝器7之间。
27.进一步地，所述二氧化碳热泵制冷循环包括所述室外换热器2、内部换热器3、第一压缩机4和第一膨胀阀1；所述室外换热器2分别设有进气口、出气口、第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口通过所述第一膨胀阀1与所述内部换热器3的第一端口连通，所述内部换热器3的第二端口与所述蒸发冷凝器7的第一接口相连通；所述第二口、所述内部换热器3的第三端口、所述内部换热器3的第四端口和所述第一压缩机4依次连通，且所述压缩机与所述蒸发冷凝器7的第二接口相连通；所述第三口和所述第四口分别连接两个所述连通管路。
28.进一步地，所述冷热水换热器12与所述第二膨胀阀10之间设有第一储液罐14。
29.进一步地，所述冷热水换热器12与所述第一储液罐14之间设有单向阀组11，且所述单向阀组11与所述第二膨胀阀10相连通。
30.进一步地，所述第二压缩机9与所述第四接口处的第二控制阀6之间设有第二储液罐13。
31.优选地，所述室外换热器2、内部换热器3和冷热水换热器12分别为翅片换热器，以便提高换热效率。
32.优选地，所述第一控制阀5和第二控制阀6分别为电磁阀，以便实现操作方便简单，自动控制。
33.优选地，所述换向阀8为四通换向阀。
34.如图2所示，当本发明的二氧化碳复叠热泵系统处于冬季制热同时制冰工况时：
35.关闭第一控制阀5(电磁阀)，开启第二控制阀6，低温段制冷剂二氧化碳经过第一膨胀阀1进入室外换热器2吸收室外热量后，经过内部换热器3再进入第一压缩机4，经第一压缩机4压缩后进入蒸发冷凝器7，放热后再回到第一膨胀阀1完成低温段循环；高温段的制冷剂工质经第二膨胀阀10进入制冰机15进行一次换热，吸收热量后进入蒸发冷凝器7吸收低温段热量进行二次换热，然后经过四通换向阀8、第二压缩机9压缩后进入冷热水换热器12放热，然后再经单向阀组11、第一储液罐14回到第二膨胀阀10，完成高温段循环，实现制热的同时制冰，从而实现能源的二级利用。
36.上文已经对本发明的技术方案以及优选实施例进行了清楚、详细的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的较佳实施例而已，而不是全部的实施例，因此不能据此限制本发明。凡是基于本发明的发明构思和具体实施方式，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，通过修改、等同替换和/或简单变型等所获得的所有其他实施例，均应包含在本发明的保护范围之内。