[发明专利]一种制热/制冷能量平衡的CO2热泵系统及其实现方法

权利要求书

1.一种制热/制冷能量平衡的CO2热泵系统，其特征在于，该系统包括用管路连接成一制热/制冷能量平衡回路的CO2压缩机、热水换热器、膨胀装置、冷剂分配器、空气热交换器；冷水换热器，还包括控制系统、温度传感器；其中冷水换热器与空气换热器在该回路中并联；制冷剂分配器同时与空气换热器和冷水换热器的制冷剂入口相连，所述温度传感器安装在冷水换热器水侧的出口处，所述控制系统分别与温度传感器、制冷剂分配器相连；通过控制系统调节制冷剂分配器开度，以控制流入空气换热器或冷水换热器制冷剂流量来实现不同的制热、制冷量达到制热、制冷量的平衡；或通过控制系统调节制冷剂分配器只流入空气热交换器实现单制热，或只流入冷水热交换器实现单制冷。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于，该系统还包括一个CO2收集器，该CO2收集器的进气口连接在所述冷水换热器和空气换热器的共同出口端；CO2收集器的出气口与CO2压缩机的输入端口相连接。

3.如权利要求2所述系统，其特征在于，该CO2收集器为一密封圆柱壳体，在密封圆柱壳体顶部和底部设置有进气口和排气口；在密封圆柱壳体内设置有带有通孔的隔板，在密封圆柱壳体内部设置有排气管；排气管的顶部处在隔板下方，排气管的底部与排气口相连通；在排气管上开有回液孔和回油孔。

4.一种采用如权利要求1或2所述的CO2热泵系统实现制热/制冷能量平衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)预先设定冷水换热器水侧出口温度允许的温度范围；

2)CO2热泵系统工作时，控制系统时实检测冷水换热器水侧出口处的温度；

3)根据检测到的温度与预先设定的允许的温度范围的比较结果，控制制冷剂的流向和流量。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述的步骤3)具体包括：

31)如果检测到的温度高于允许的温度范围的上限值，则控制系统控制制冷剂分配器，使制冷剂全部流向冷水换热器，冷水换热器工作，而空气换热器停止；

32)如果检测到的温度在所述允许的温度范围内，则控制系统根据检测到的温度与允许的温度范围的上限值的差值的大小调控制冷剂分配器，该差值越小，则制冷剂分配器控制流向冷水换热器的流量减小，控制流向空气换热器的流量增大；

33)如果检测到的温度等于或低于允许的温度范围的下限值，则控制系统控制制冷剂分配器，使制冷剂全部流向空气换热器，即空气换热器工作，而冷水换热器停止。

6.如权利要求4所述方法，其特征在于，还包括在允许的温度范围中设置一中点温度，所述步骤3)具体包括以下步骤：

310)如果检测到的温度高于设定的允许的温度范围的上限值，则控制系统控制制冷剂分配器，使制冷剂全部流向冷水换热器，冷水换热器工作，而空气换热器停止；

320)如果检测到的温度介于中点温度和允许的温度范围的上限值之间，则控制系统根据检测到的温度与中点温度差值的大小调控制冷剂分配器，该差值越小，则制冷剂分配器控制流向冷水换热器的流量减小，控制流向空气换热器的流量增大；

330)如果检测到的温度等于或小于设定的中点温度，则控制系统控制制冷剂分配器，使制冷剂全部流向空气换热器，即空气换热器工作，而冷水换热器停止。

7.如权利要求4或5所述方法，其特征在于，所述的设定的允许的温度范围为5-17℃温度。

8.如权利要求7所述方法，其特征在于，该中点温度选取所述允许的温度范围中的任意一温度值。