[发明专利]一种跨临界CO2/R22热泵空调及热水三联供方法

说明书

技术领域

本发明属于空调热泵技术领域，是一种涉及常规制冷剂(R22)制冷循环和跨临界CO₂热泵循环的联合运行方法。

背景技术

由于全球气温变暖、气候异常等环境问题日益严重，环保和节能成为目前整个国际社会的一个重大而紧迫的课题。

目前大量使用的氟利昂户式热泵空调系统，夏季室外冷凝器的放热量大，且室外气温越高制冷效率越低，能耗越高；在北方的过渡季节或南方的冬季，室外气温较低的时候，热泵供热效率很低，需要增加辅助的电加热装置来满足需求，能耗也大大增加；另外随着人们生活水平的提高，家庭生活热水的需求量也越来越大，其所需的能耗约占家庭总能耗的30％左右，一般采用电加热或燃气加热制得热水，空调系统和热水供应系统单独设立，设备利用率低，成本高。若能将热泵空调及供热水系统合二为一，既可以提高设备的的利用率，又可以实现环保、节能的效果。

R22空调系统常用于夏季制冷，其制冷效率高，能耗低，投资小，安装方便，对周围环境的影响小等优点，使其成为当前家用空调市场中应用最为广泛的装置之一，在我国的长江中下游、华南及西南等传统的非采暖地区得到了广泛的应用。但是该系统的热泵循环在冬季制热时从大气环境中吸取热量，在室外气温低、湿度大的天气条件下室外换热器表面会结霜，导致热泵性能下降，制热量不足、制热效率低和排气温度高等问题，严重时还会导致热泵不能正常工作。为解决该系统的热泵循环在寒冷地区的应用问题，除了采用辅助热源的方法，国内外很多学者进行了研究，从不同方面、不同程度地提高了空气源热泵在寒冷地区的适应性，但并没有完全解决存在的问题。

二氧化碳作为一种自然物质，是较为理想的制冷剂，其优点在于无毒、不燃、ODP值为零、温室效应较小、价格低廉、勿需回收、对环境没有副作用等。从1866年开始，至20世纪30年代，二氧化碳亚临界循环曾被广泛使用，但由于其效率较低，系统工作压力高，设备机械强度要求高等原因，被后来的氟利昂系统所取代。

跨临界二氧化碳循环的放热过程温度较高，且存在一个相当大的温度滑移(约80～100℃)，用于热泵循环具有独特的优势。研究表明，同样工况下，(1)将水从10℃加热到60℃，CO₂热泵热水器要比电热水器和燃气热水器节能75％；(2)CO₂热泵热水器可以生产出温度达90℃的热水，而传统热泵系统的热水温度一般低于55℃；(3)采用二氧化碳热泵为商用和住宅建筑供应热水，可使其总用能量减少20％；(4)CO₂热泵系统在低温环境下能够维持较高的供热量，大大节约辅助加热设备所耗费的能量。

发明内容

本发明的目的就是将热泵空调和热水器结合组成一个系统，形成一个跨临界CO₂/R22热泵空调及热水三联供方法，发挥R22系统在制冷方面的高效性以及跨临界CO₂系统在制热方面的独特优势。

所谓跨临界CO₂循环是指CO₂在亚临界和超临界条件之间运行，在低于临界压力的蒸发器内吸热，而在超临界压力的气体冷却器内放热的循环。

为实现上述发明目的，本发明采取的具体技术方案如下：

一种跨临界CO₂/R22热泵空调及热水三联供方法，该方法是通过A三通阀和B三通阀分别与跨临界二氧化碳热泵系统和R22空调制冷系统相连，再经过水泵接蓄热水箱，实现在两个系统之间进行切换，联合临界CO₂热泵循环系统、R22空调循环系统和热水循环三种运行模式。

上述的跨临界CO₂/R22热泵空调及热水三联供方法，其中跨临界二氧化碳热泵循环系统组成包括：并联的A热水换热器和室内空气换热器、A节流阀室外空气换热器、储液器及二氧化碳压缩机通过管道串联，构成跨临界二氧化碳热泵循环管路；

上述的跨临界CO₂/R22热泵空调及热水三联供方法，其中R22空调制冷循环系统的组成包括：并联的B热水换热器和室外空气换热器、R22压缩机、室内空气换热器及B节流阀通过管道串联，构成R22空调制冷循环管路；

上述的跨临界CO₂/R22热泵空调及热水三联供方法，其中热水循环的组成包括：A三通阀和B三通阀分别与跨临界二氧化碳热泵系统的A热水换热器和R22空调制冷系统的B热水换热器相连，通过这两个三通阀在两个系统之间进行切换，再经过水泵接蓄热水箱。