[发明专利]跨临界二氧化碳热泵热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种跨临界二氧化碳热泵热水器。

背景技术

   现有技术中，二氧化碳热泵由于采用二氧化碳作为制冷介质，其无毒、不易燃，对环境的副作用小且价格低廉，然而，采用二氧化碳通常效率较低，应用于热泵领域的技术难点多，效率远远不及常见的制冷介质的设备。二氧化碳热泵热水器的主要部件有：压缩机、气冷器、过滤器、电子膨胀阀、带有风机的蒸发器、储液罐。二氧化碳工质进入压缩机，被压缩成高温高压的二氧化碳气体进入气冷器，并被冷却，其释放的热量使通过该冷却器的冷水被加热，经过气冷器之后，二氧化碳进入过滤器而后再经过电子膨胀阀节流降温并部分气化，湿蒸汽进入蒸发器后变成气液混合物，而后进入储液罐后再次进入压缩机完成一个循环。在该循环中，压缩机排气口处的二氧化碳压力具有一个最佳排气压力，此最佳排气压力使得整个二氧化碳热泵热水器的制热能效比COP达到最佳，现有技术中可知，气冷器排气口处二氧化碳温度t_gc,o对压缩机排气口处的二氧化碳压力有重大影响，如何使得压缩机排气口处的二氧化碳压力为最佳排气压力一直是二氧化碳热泵行业的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高制热能效比COP的跨临界二氧化碳热泵热水器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种跨临界二氧化碳热泵热水器，包括二氧化碳热泵系统、热水供应系统以及控制系统，所述的二氧化碳热泵系统包括依次设置的压缩机、气冷器、过滤器、电子膨胀阀、带有风机的蒸发器、储液罐，所述的气冷器内部具有气通路和水通路，所述的热水供应系统包括供水管路，所述的供水管路具有冷水入口、水泵、热水出口，所述的冷水入口和热水出口分别与所述的气冷器的水通路的两端相连接，所述的气冷器的气通路的进气口与所述的压缩器的排气口相连通、气通路的排气口与电子膨胀阀的入口相连通，所述的过滤器位于所述的气冷器的气通路排气口与电子膨胀阀入口之间，所述的供水管路中的水在所述的气冷器中与进入气冷器的气通路内的二氧化碳进行热交换，所述的电子膨胀阀、蒸发器的风机、水泵均匀所述的控制系统相控制连接，所述的气冷器的排气口处设置有用于检测气冷器排气口处二氧化碳温度t_gc,o的温度传感器，所述的压缩机的排气口处设置有用于检测此排气口处二氧化碳压力p的压力传感器，所述的温度传感器、压力传感器分别与所述的控制系统相信号连接，所述的温度传感器与压力传感器能够将测得的温度t_gc,o、p及时传输给所述的控制系统，所述的控制系统能够根据接收到的所述的t_gc,o、p值判断其是否符合p=131.3-8.39t_gc,o +0.31t²_gc,o-27.6×10^-4 t³_gc,o，如果符合，则继续运行；如果不符合，所述的控制系统将控制调节所述的电子膨胀阀、蒸发器的风机、水泵中至少一个部件的工作参数使得所述的压缩机排气口处二氧化碳压力p符合上述关系。

上述技术方案中，优选地，所述的压缩机为半封闭往复式压缩机。

上述技术方案中，优选地，所述的压缩机的进口处设置有低压控制器、出口处设置有高压控制器。

上述技术方案中，优选地，与所述的电子膨胀阀相并列设置有截止阀。

本发明的有益效果在于：通过根据温度传感器测得的气冷器排气口处二氧化碳温度实时调节压缩机排气口处的二氧化碳压力，使其达到最佳排气压力，从而使得二氧化碳热泵热水器在工作过程中，一直能够具有较高的制热能效比。

附图说明

附图1为本发明的超临界二氧化碳热泵热水器的原理图；

附图2为本发明的超临界二氧化碳热泵热水器的运行过程图；

附图3为本发明的压缩机出气口的控制图；

附图4为本发明的跨临界二氧化碳热泵热水器的COP的实验数值和理论值的对比图；

附图中：1、二氧化碳热泵系统；11、压缩机；12、气冷器；13、过滤器；14、电子膨胀阀；15、风机；16、蒸发器；17、储液罐；18、低压控制器；19、高压控制器；110、截止阀；111、电磁阀；2、热水供应系统；21、供水管路；22、冷水入口；23、水泵；24、热水出口；112、二氧化碳旁路。 

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：