[实用新型]多级压缩双机并联活塞式二氧化碳热泵系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及大型供热技术领域，更具体的说，是涉及一种应用于大型供暖工程的以二氧化碳为工质的热泵循环系统。

背景技术

京津冀地区大气污染问题相对突出，2016年优良天数比例为56.8％，比全国平均比例低22个百分点；重度及以上污染天数比例为9.2％，为全国平均水平的3.5倍；12月份发生5次大范围重污染天气过程。2016年11月15日至12月31日，京津冀区域PM2.5浓度为135ug/m3，是非供暖期浓度的2.4倍，该时期占全年时间的12.8％，对全年PM2.5贡献达到24.4％。目前研究表明，煤炭低效分散燃烧是我国雾霾形成的主要原因之一。为实现彻底治理雾霾和节能减排目标，京津冀开始了“无煤化”行动。

热泵是可再生能源的开采机械，它以一份电能或机械能开采数倍的可再生能源，是重要的节能技术和环保技术。大力发展热泵制造业，大力推广热泵技术，进行煤改电是实现无煤化的重要措施。

二氧化碳作为热泵工质可以追溯到20世纪初。二氧化碳无毒，较为安全，所以曾在船用冷藏装置中也延续应用了50年之久。由于二氧化碳的臭氧层消耗指数为0，全球变暖潜能值(GWP)仅为1。它作为热泵系统工质可以减少对环境污染。而且二氧化碳工质是许多能量反应的副产品，易制取。二氧化碳工质在高温下不分解产生有毒气体，有良好的安全性和化学稳定性。

二氧化碳的单位容积制冷量高，且有良好的流动性，可减小压缩机和系统的尺寸，可简化供热系统。二氧化碳有较高的导热率，提高了热泵系统的换热性能。二氧化碳热泵系统的压力是普通热泵系统的7-8倍，其中膨胀阀压差大，导致的节流损失较大。

为达到利用二氧化碳热泵技术实现煤改电的目的，就要提升热泵系统的热负荷。对于较大冷量的制冷机组，单台大冷量压缩机组，机组负荷具有一定局限性，制冷(制热)量较小，难以达到需求；对于大冷量(热量)机组，很多厂家在这个区间处于真空地带，于是就产生了多机头机组。多机头机组是采用多个压缩机组进行组装，其出现并非是因为系统的优越性，而是厂家对市场需求的无奈之举。机组的运转部件越多，继续的可靠性越差。多机头的机组中配置多个压缩机，一套控制器要控制多个控制元件，系统复杂，设备繁多，机组的可靠性相对要低，使用寿命相对较短，且其制冷量(制热量)仍有一定限制。

润滑油是热泵空调系统的润滑剂，起着减少机械部件磨损、降低机构摩擦温度和增强密封性等作用。在制冷机组运转时，会有一部分润滑油不可避免地随制冷剂气体进入整个制冷系统，参与制冷循环。润滑油随制冷剂进入蒸发器或冷凝器后会在其盘管内表面形成一层油膜，由于该层油膜导热系数较小，这直接导致了换热器传热热阻的增加，影响换热性能，降低换热效率，增大运行阻力。研究表明，在制冷系统的蒸发器内，当润滑油循环量超过3％时，换热能力将会恶化，压力损失将会增大；当蒸发器内的润滑油循环量达到5％时，制冷量的衰减将会达到10％以上，增大了功耗，大大降低了系统的制冷能力。

具有多级压缩中间冷却构造的压缩机，通常都是通过机构连接不同气缸。在电机驱动时，机构中的惯性力和惯性力矩将导致机构的振动，特别是在高速运转的机械装置中这种振动影响尤其严重，会造成机构振动，产生噪声等影响，阻碍了机构向高精度方向发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有热泵供暖工程功率较低，难以满足大负荷需求的技术问题，提供一种多级压缩双机并联活塞式二氧化碳热泵系统，通过多级压缩、低压级压缩单元双缸压缩机对置、高压级压缩单元与膨胀机对置，一方面大幅提升热泵系统的功率，可代替锅炉等供暖设备，功率可达1000KW，另一方面减少噪声，提升压缩机效率，达到节能减排的效果；同时降低排气温度并产生热水，减小功耗。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种多级压缩双机并联活塞式二氧化碳热泵系统，该系统包括蒸发器(1)，所述蒸发器(1)的出口连接低压级压缩单元的入口，所述低压级压缩单元由完全相同的第一压缩机(2)、第二压缩机(3)并联对置构成，所述低压级压缩单元的出口连接第一级气冷器(4)的入口，所述第一级气冷器(4)的出口连接第三压缩机(6)的入口，所述第三压缩机(6)的出口连接第二级气冷器(7)的入口，所述第二级气冷器(7)的出口连接膨胀机(9)的入口，所述膨胀机(9)的出口连接辅助节流阀(10)的入口，所述辅助节流阀(10)的出口连接所述蒸发器(1)的入口。