基于二氧化碳热泵冷热联用设备

技术领域

本发明涉及二氧化碳热泵技术领域，特别涉及一种基于二氧化碳热泵冷热联用设备。

背景技术

二氧化碳作为一种绿色环保的制冷剂，其散热过程为一种超临界过程，利用二氧化碳作为制冷剂的热泵应用较为广泛，能够为用户提供热源，例如给用户端的供水管路进行供热，为用户提供全天候的热水需要。

公开号为CN101576283B的中国发明专利申请公开了一种“跨临界二氧化碳热泵供暖热水器”，其包括跨临界二氧化碳热泵系统、热水供应系统和供暖循环系统；其中，跨临界二氧化碳热泵系统包括依次位于第一循环管路上的压缩机、第一气冷器、第二气冷器、回热器、膨胀阀、蒸发器，其中，热水供应系统包括水箱、第一水泵、热水出水阀，水箱上设有进水管，水箱包括高温区A、中温区B和低温区C，水箱低温区C、第一水泵、第一气冷器、水箱高温区A依次通过管路相连接；热水出水阀通过三管路分别与水箱高温区A、中温区B和进水管相连接；其中，供暖循环系统包括位于第二循环管路上的第二气冷器、第二水泵和末端设备。

然而，上述结构中，水箱内的热水在用户利用过后一般是直接被排放掉，较为浪费水资源，而且排放的热水里仍有一部分余热可以加以利用，直接被排放掉的热水造成这部分热量的损失，不利于能源的高效利用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够对用户端排放的热水进行余热回收、能源利用率较高的基于二氧化碳热泵冷热联用设备。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于二氧化碳热泵冷热联用设备，包括：

二氧化碳热泵系统，包括以二氧化碳制冷剂为冷媒并通过制冷剂管路依次连接的压缩机、第一换热器、膨胀阀和第二换热器；

热水供应管路，与一外部水源相连通，所述的热水供应管路和所述的制冷剂管路在所述的第一换热器内进行换热；其特征在于，所述的基于二氧化碳热泵冷热联用设备还包括，

第三换热器，通过所述的制冷剂管路连接在所述的膨胀阀和所述的第二换热器之间；

余热回收管路，与所述的热水供应管路流体连通且用于回收热水供应管路排放的热水，所述的余热回收管路与所述的制冷剂管路在所述的第三换热器内进行换热。

上述技术方案中，优选的，所述的第一换热器为微通道气冷器。

上述技术方案中，优选的，还包括水箱，所述的第二换热器为盘管换热器，所述的盘管换热器设置在所述的水箱内且与所述的水箱进行换热。

上述技术方案中，优选的，所述的第二换热器为蒸发器。

上述技术方案中，优选的，还包括一制冷装置，所述的制冷装置与所述的水箱通过水循环管路相连通并与所述的水循环管路进行换热，所述的水循环管路上设置有泵、出水阀和补水阀，所述的补水阀和所述的外部水源相连通。

上述技术方案中，优选的，所述的制冷装置为冷藏柜。

上述技术方案中，优选的，所述的外部水源为自来水。

本发明通过设置第三换热器和余热回收管路，通过余热回收管路来回收热水供应管路排放的热水，通过余热回收管路和制冷剂管路在第三换热器内进行换热，从而将热水供应管路排放后的热水的余热传递给制冷剂，并参与热泵系统的循环，能够在一定程度上提高能源的利用率。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

其中：1、二氧化碳热泵系统；11、压缩机；12、第一换热器；13、膨胀阀；14、第二换热器；15、制冷剂管路；2、热水供应管路；3、第三换热器；4、余热回收管路；5、水箱；51、水循环管路；52、泵；53、出水阀；54、补水阀；6、制冷装置。

具体实施方式

为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

如图1所示，基于二氧化碳热泵冷热联用设备包括二氧化碳热泵系统1、热水供应管路2、第三换热器3、余热回收管路4、水箱5以及制冷装置6。

二氧化碳热泵系统1包括以二氧化碳制冷剂为冷媒并通过制冷剂管路15依次连接的压缩机11、第一换热器12、膨胀阀13、第三换热器3以及第二换热器14。其中，第一换热器12为微通道气冷器，第二换热器14为设置在水箱5内的盘管换热器，其与水箱5内的水进行换热，并吸收水箱内的水的热量。当然，第二换热器14也可是蒸发器，其通过对流式散热方式，与外界环境中的空气进行换热，吸收外界环境中的空气的热量。膨胀阀13为电子膨胀阀。

热水供应管路2与一外部水源相连通，例如自来水。热水供应管路2和制冷剂管路15在第一换热器12内进行换热，外部水源输出的水经过热水供应管路2内时，与制冷剂管路15中的二氧化碳制冷剂进行换热，从而吸收二氧化碳制冷剂中的热量，得以升温变为热水。

余热回收管路4与热水供应管路2流体连通且用于回收热水供应管路2排放的热水，余热回收管路4与制冷剂管路15在第三换热器3内进行换热。即用户在使用热水供应管路2输出的热水后，该部分的热水被余热回收管路4回收。回收的热水在第三换热器3内与制冷剂管路15内的制冷剂进行换热，从而将该部分回收的热水的热量传递至制冷剂，吸收热水热量的制冷剂将参与二氧化碳热泵系统1的制冷循环。

制冷装置6与水箱5通过水循环管路51相连通并与水循环管路51进行换热，即水箱5内的水吸收制冷装置6排出的热量，从而给水箱5供热。水循环管路51上设置有用于水循环和补水的必要组件，例如泵52、出水阀53和补水阀54，补水阀54和自来水等外部水源相连通。制冷装置可以是冷藏柜，其在制冷过程中放出的热量传递至水循环管路51内，从而给水箱5供热。

本发明的工作原理如下：二氧化碳制冷剂在二氧化碳热泵系统1内参与制冷循环，其具体为，二氧化碳制冷剂经压缩机11压缩做功后变为高温高压的制冷剂，该高温高压的制冷剂通过制冷剂管路15进入第一换热器12内，在第一换热器12内，制冷剂管路15和热水供应管路2进行换热，从而给热水供应管路15内的水进行供热，热水供应管路15输出热水供给用户使用，用户使用后的热水被余热回收管路4回收；接着二氧化碳制冷剂经过膨胀阀节流，变为低温低压的制冷剂，该低温低压的制冷剂在经过第三换热器3时，在第三换热器3内吸收热水供应管路2内回收的热水的热量，开始升温，接着进入第二换热器14内，通过第二换热器14吸收水箱5内的水的热量，进一步升温，最后返回至压缩机11内；期间，经过水箱5内的水经过换热后，温度降低，可通过出水阀53直接排出，作为冷水使用，也可参与水循环管路51内制冷循环，从而吸收制冷装置6排出的热量再次升温，返回至水箱5内，以供第二换热器14内的制冷剂供给热能。上述过程中，由于排放的热水的余热被制冷剂吸收，并再次参与到二氧化碳热泵系统1内的制冷循环，因此，能源的利用率和二氧化碳热泵系统的能效比均有一定程度上的提升。另外，相比空气对流式的蒸发器，采用盘管换热器和水箱进行换热，其换热效果更好。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。