[发明专利]一种跨临界CO2热泵机组及其控制方法

说明书

本发明公开了一种跨临界CO₂热泵机组及其控制方法，包括第一压缩机、第二压缩机、气体冷却器、一级回热器、经济器、第一电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器、二级回热器、第一电动三通阀、第二电动三通阀、第二电子膨胀阀、水泵；本发明通过控制第一电动三通阀，第二电动三通阀来控制一级回热器和二级回热器的开关，保证压缩机工作状态良好。通过控制第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀来保证系统的稳定高效运行。通过控制压缩机的频率，来保证系统的出水温度达到70℃。

技术领域

本发明属于热泵技术领域，特别涉及一种跨临界CO₂热泵机组。

背景技术

热泵可以吸收环境空气中的热量，通过工质循环，将热量传递给循环水，起到加热的作用。传统的热泵大多使用R134a，R410a等传统工质，环保性较差，面临逐渐淘汰的趋势。

前国际制冷学会主席G Lorentzen提出了CO₂跨临界循环理论，指出其在热泵领域将具有极其广阔的发展前景。CO₂的临界温度很低，为31.1℃，故CO₂热泵系统一般采用跨临界循环。 CO₂跨临界循环压缩机排气温度较高(可达100℃以上)，且在跨临界区内，CO₂在冷却过程中存在较大的温度滑移，这种温度滑移正好与所需的变温热源相匹配，可以将水一次加热到很高的温度并保持极高的效率，尤其适合于家用生活热水领域。

CO₂跨临界循环系统与传统的亚临界循环系统之间的区别在于：在传统亚临界系统中，制冷剂在冷凝器中大部分区域内温度保持不变，而在CO₂跨临界循环系统中，超临界压力区内并无两相区存在，温度和压力为相互独立的变量，高压侧压力变化对制冷量、压缩机功耗和 COP值也会产生影响。

跨临界CO₂热泵循环具有独特的优势，其放热过程温度较高且存在一个相当大的温度滑移(约80～100℃)。研究表明：(1)在蒸发温度为0℃时，水温可以从0℃加热到60℃，其热泵COP可达到4.3，比电热水器和燃气热水器能耗降低75％上。在寒冷地区，传统空气源热泵的制热量和效率随环境温度的降低下降很快，热泵的使用受到限制。而CO₂热泵系统在低温环境下能维持较高的供热量及很高的出水温度，大大节约辅助加热设备所耗费的能量。

现有一般的CO₂热泵出水温度较低，难以满足需要，实有必要设计一种新的热泵下系统，以能够达到更高的出水温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跨临界CO₂热泵机组，保证气体冷却器出水温度达到70℃。通过对两个电动三通阀和两个电子膨胀阀的控制，保证系统的稳定高效运行。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：