[发明专利]一种二氧化碳热泵装置

说明书

本发明公开了一种二氧化碳热泵装置，包括依次连接在主制热循环管路上的压缩机、气体冷却器、油换热器、第一过滤器、节流装置、蒸发器、气液分离器，该CO₂热泵装置还包括融冰循环管路以及连接在融冰循环管路上的压缩机、第三过滤器、第二电磁阀、蒸发器、气液分离器，当蒸发器底部结冰时，打开第二电磁阀，高温高压的CO₂气体从压缩机出口经过第三过滤器以及第二电磁阀，进入蒸发器内下部的独立管路，将蒸发器底部的冰层融化，然后产生的热CO₂蒸气经过气液分离器回到压缩机回气口，形成CO₂热泵装置的融冰循环。本发明的CO₂热泵装置在低环境温度下运行，可以实现快速融冰，使系统制热运行稳定。

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及CO₂热泵装置。

背景技术

CO₂热泵技术是以天然CO₂作为循环工质，采用跨临界循环方式，在超临界工况下进行放热，放热是一个较大温度滑移的变温过程，与所需的变温热源非常匹配，是一种特殊的洛伦茨(Lorenz)循环。

CO₂热泵在低温环境地区应用时，都会存在结霜的情况，特别是在极寒地区，由于气温低，蒸发器化霜后的水未能及时流走，化霜结束后会在蒸发器的底部迅速结冰，冰层会影响热泵系统的制热能力。现有技术有提出过从气体冷却器出口引入过冷段走蒸发器底部，来防结冰，但在低温环境下一般进口水温度就比较低，CO₂在气体冷却器内换热有很大的温度滑移，使得气体冷却器出口CO₂制冷剂与进水的温度接近或稍高，不像氟制冷剂有较高的出口冷凝温度，出口CO₂制冷剂与进口水进行热交换后，气体冷却器出口CO₂制冷剂与冰层的温差实际较小，融冰效果一般。

发明内容

本发明针对CO₂热泵装置在低温环境地区应用时，蒸发器的底部结冰的问题，提供一种可以快速融冰的二氧化碳热泵装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种二氧化碳热泵装置，包括依次连接在主制热循环管路上的压缩机、气体冷却器、油换热器、第一过滤器、节流装置、蒸发器、气液分离器，CO₂制冷剂被压缩机压缩成高温高压的气体，从压缩机出口通过主制热循环管路进入气体冷却器，在气体冷却器经过热交换后变成较低温度的高压气体，进入油换热器，再经过第一过滤器、节流装置，变成低温低压气体或液体，进入蒸发器，在蒸发器中与介质进行热交换后，变成过热CO₂蒸气，进入气液分离器，从气液分离器出口回到压缩机回气口，形成该CO₂热泵装置CO₂制冷剂的主制热循环，该CO₂热泵装置还包括融冰循环管路以及连接在融冰循环管路上的压缩机、第三过滤器、第二电磁阀、蒸发器、气液分离器，当蒸发器底部结冰时，打开第二电磁阀，高温高压的CO₂气体从压缩机出口经过第三过滤器以及第二电磁阀，进入蒸发器内下部的独立管路，将蒸发器底部的冰层融化，然后产生的热CO₂蒸气经过气液分离器回到压缩机回气口，形成CO₂热泵装置的融冰循环。

进一步的，该CO₂热泵装置还包括融霜循环管路以及连接在融霜循环管路上的压缩机、第二过滤器、第一电磁阀、节流装置、蒸发器、气液分离器，所述第一电磁阀与节流装置出口相连的同时与蒸发器入口相连，当该CO₂热泵装置在低环境温度运行时，蒸发器表面结霜，打开第一电磁阀，关闭节流装置，高温高压的CO₂气体从压缩机出口经过第二过滤器及第一电磁阀进入蒸发器，将蒸发器上的霜层融化，然后产生的热CO₂蒸气经过气液分离器回到压缩机回气口，形成CO₂热泵装置的融霜循环。