專利名稱：：自然工質(zhì)制冷熱泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種提供熱源的同時提供冷源的制冷熱泵裝置。
背景技術(shù)：
：當(dāng)代環(huán)境危機(jī)和自然資源危機(jī)，嚴(yán)重危害著人類健康和生態(tài)環(huán)境，回歸自然，開發(fā)高效、綠色環(huán)?？照{(diào)制冷工質(zhì)已成為當(dāng)前國際社會共同關(guān)注的問題。開展自然工質(zhì)替代的理論和應(yīng)用研究，不僅是全球環(huán)境保護(hù)的需要，同時，也是我國制冷和空調(diào)行業(yè)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在制冷熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用中，都是分別進(jìn)行制冷和制熱，即由單一的系統(tǒng)制熱，提供熱源和由單一的系統(tǒng)制冷，提供冷源；如果供冷溫度較低(如石油氣的液化)或供熱溫度較高(如物品的干燥)，系統(tǒng)的性能隨著供冷溫度的降低和供熱溫度的提高相應(yīng)的減少。如果使用一個系統(tǒng)，同時供冷和供熱，系統(tǒng)的性能將會大大提高，但目前尚找不到一種合適的制冷劑，既滿足冷凝壓力不太高同時又滿足蒸發(fā)壓力不太低的要求，對此可以采用復(fù)疊式系統(tǒng)。目前，有關(guān)人員曾提出同時制冷與供熱的(:02/仰3復(fù)疊式制冷熱泵系統(tǒng)和C(yR290復(fù)疊式制冷熱泵系統(tǒng)。上述人員提出的制冷熱泵系統(tǒng)，只是從理論上進(jìn)行熱力性能分析，并沒有提出具體實施的技術(shù)方案。
實用新型內(nèi)容本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種提供熱源的同時提供冷源，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的制冷熱泵裝置本實用新型通過下述:J支術(shù)方案實現(xiàn)一種自然工質(zhì)制冷熱泵裝置，其特征是，包括由C02壓縮機(jī)、C02油分離器、C02氣體冷卻器、C02內(nèi)部熱交換器、C02干燥過濾器、COJ彭脹閥、冷凝蒸發(fā)器組成的高溫循環(huán)側(cè)和由R290壓縮機(jī)、R290油分離器、R290內(nèi)部熱交換器、R290干燥過濾器、R290膨脹閥、蒸發(fā)器組成的低溫循環(huán)側(cè)的兩個單級壓縮制冷循環(huán)構(gòu)成，高溫循環(huán)為跨臨界循環(huán)，采用C02為制冷工質(zhì)，低溫循環(huán)為亞臨界循環(huán)，采用R290為制冷工質(zhì)；在高溫循環(huán)側(cè)，C02壓縮機(jī)的出口與C02油分離器連接，C02油分離器的C02氣體出口與COz氣體冷卻器的管側(cè)入口連接，C02氣體冷卻器的管側(cè)出口與C02內(nèi)部熱交換器的管側(cè)入口連接，C02內(nèi)部熱交換器的管側(cè)出口經(jīng)C02干燥過濾器和C02膨脹閥與冷凝蒸發(fā)器的管側(cè)入口連接，冷凝蒸發(fā)器的管側(cè)出口與C02內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)入口相接，C02內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)出口與C02壓縮機(jī)的入口相接；冷卻水的進(jìn)水管通過水泵和截止閥與0)2氣體冷卻器殼側(cè)的入口相接，C02氣體冷卻器殼側(cè)的出口與熱水箱的入口連接；在低溫循環(huán)側(cè)R290壓縮機(jī)的出口與R290油分離器的入口連接，R290油分離器的R290氣體出口與冷凝蒸發(fā)器的殼側(cè)入口相接，冷凝蒸發(fā)器殼側(cè)的出口與R290內(nèi)部熱交換器的管側(cè)入口連接，R290內(nèi)部熱交換器的管側(cè)出口經(jīng)R290干燥過濾器和R290膨脹閥與蒸發(fā)器的入口連接，蒸發(fā)器的出口與R290內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)入口連接，R290內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)出口與R290壓縮機(jī)的入口相接，蒸發(fā)器放置在冷凍箱內(nèi)。為保證壓縮機(jī)的潤滑油量，C02油分離器的潤滑油出口與C02壓縮機(jī)的潤滑油入口連接。R290油分離器的潤滑油出口與R290壓縮機(jī)的潤滑油入口連接。本實用新型具有下述技術(shù)效果本實用新型的制冷熱泵裝置采用綠色自然工質(zhì)C02和R290為制冷劑，C02是一種對環(huán)境無害的自然界天然存在的物質(zhì)(ODP-0，GWP-1);具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性，良好的安全性和化學(xué)穩(wěn)定性；無毒、不燃，適應(yīng)各種潤滑油及常用機(jī)械零部件材料，高溫下不會分解產(chǎn)生有害氣體；具有與制冷循環(huán)和設(shè)備相適應(yīng)的熱物理性質(zhì)；C02的蒸發(fā)潛熱較大，單位容積制冷量高。C02跨臨界循環(huán)的氣體冷卻器所具有的較高的排氣溫度和較大的溫度滑移與冷卻介質(zhì)的溫升過程相匹配，使其在熱泵循環(huán)方面具有其它工質(zhì)的亞臨界循環(huán)等溫冷凝過程無法比擬的優(yōu)勢。R290(丙烷)具有優(yōu)良的熱力性能，價格低廉，與普通潤滑油和機(jī)械結(jié)構(gòu)材料具有兼容性，ODP=0，GWP很小，不需要合成，不改變自然界碳?xì)浠衔锏暮?，對溫室效?yīng)沒有直接影響；R290的主要物理性質(zhì)與R"極其相近，可以不對R22原機(jī)和生產(chǎn)線進(jìn)行改造，直接灌裝丙烷，屬于直接替代物。本實用新型的制冷熱泵裝置在制冷的同時具有制熱功能，而且，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，高效節(jié)能，方便控制，安全可靠。圖1為本實用新型自然工質(zhì)制冷熱泵裝置的示意圖。其中l(wèi)-C02壓縮機(jī)；2-C02油分離器；3-C02氣體冷卻器；4-C02內(nèi)部熱交換；5-C02干燥過濾器；6-0)2膨脹閥；7-冷凝蒸發(fā)器；8-R290壓縮機(jī)；9-R290油分離器；10-R290內(nèi)部熱交換器；11-R290干燥過濾器；12-R290膨脹閥；13-蒸發(fā)器；14-冷凍箱；15-熱水箱；16-截止閥；17-水泵；18-截止閥。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型詳細(xì)說明。圖1為本實用新型自然工質(zhì)制冷熱泵裝置的示意圖，包括由0)2壓縮機(jī)1、C02油分離器2、C02氣體冷卻器3、C02內(nèi)部熱交換器4、C02干燥過濾器5、C(U彭脹閥6、冷凝蒸發(fā)器7組成的高溫循環(huán)側(cè)和由R290壓縮機(jī)8、R290油分離器9、R290內(nèi)部熱交換器10、R290干燥過濾器11、R290膨脹閥12、蒸發(fā)器13組成的低溫循環(huán)側(cè)的兩個單級壓縮制冷循環(huán)構(gòu)成，高溫循環(huán)為跨臨界循環(huán)，采用C02為制冷工質(zhì)，低溫循環(huán)為亞臨界循環(huán)，采用R290為制冷工質(zhì)，0)2與R290在冷凝蒸發(fā)器7內(nèi)進(jìn)行熱交換，組成復(fù)疊式自然工質(zhì)制冷熱泵裝置。在高溫循環(huán)側(cè)，C02壓縮機(jī)1的出口與C02油分離器2連接，C02油分離器2的COz氣體出口與C02氣體冷卻器3的管側(cè)入口連接，0)2氣體冷卻器的管側(cè)出口與C02內(nèi)部熱交換器4的管側(cè)入口連接，C02內(nèi)部熱交換器的管側(cè)出口經(jīng)C02干燥過濾器5和C(U彭脹閥6與冷凝蒸發(fā)器7的管側(cè)入口連接，冷凝蒸發(fā)器的管側(cè)出口與C02內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)入口相接，0)2內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)出口與C02壓縮機(jī)的入口相接。冷卻水的ii水管通過水泵17和截止閥16與C02氣體冷卻器3殼側(cè)的入口相接，C02氣體冷卻器殼側(cè)的出口與熱水箱15的入口連^J妄。在^f氐溫循環(huán)側(cè)R290壓縮4幾8的出口與R290油分離器9的入口連接，R290油分離器9的R290氣體出口與冷凝蒸發(fā)器7的殼側(cè)入口相接，冷凝蒸發(fā)器殼側(cè)的出口與R290內(nèi)部熱交換器10的管側(cè)入口連接，R290內(nèi)部熱交換器的管側(cè)出口經(jīng)R290干燥過濾器11和R290膨脹閥12與蒸發(fā)器13的入口連接，蒸發(fā)器的出口與R290內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)入口連接，R290內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)出口與R290壓縮機(jī)的入口相接，蒸發(fā)器13放置在冷凍箱14內(nèi)。C02氣體在0)2壓縮機(jī)1中壓縮后壓力升高，經(jīng)C02油分離器2將潤滑油分離出來，高溫高壓的C02氣體在氣體冷卻器3中與冷卻介質(zhì)水進(jìn)行熱交換，降溫后在C02內(nèi)部熱交換器4中與從冷凝蒸發(fā)器7來的低溫低壓的COz氣體熱交換，進(jìn)一步降溫，流經(jīng)干燥過濾器5后，再經(jīng)膨脹閥6節(jié)流降壓，成為低溫低壓液體進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器7，在冷凝蒸發(fā)器7中與低溫循環(huán)的R290進(jìn)行熱交換，吸熱蒸發(fā)，變成低溫低壓的氣體，流經(jīng)C02內(nèi)部熱交換器4后進(jìn)入C02壓縮機(jī)1，完成C02高溫循環(huán)。為保證C02壓縮機(jī)1的潤滑油量，C02油分離器的潤滑油出口與C02壓縮機(jī)的潤滑油入口連接，C02油分離器2分離出的潤滑油，利用高度差及時地送回C02壓縮機(jī)的曲軸箱。R290氣體在R290壓縮機(jī)8中壓縮后壓力升高，經(jīng)R290油分離器9將R290中的潤滑油分離出，高溫高壓的R290氣體在冷凝蒸發(fā)器7中與C02進(jìn)行換熱，高溫高壓的R290氣體在冷凝蒸發(fā)器7中冷凝后，進(jìn)入R290內(nèi)部熱交換器10與從蒸發(fā)器13來的低溫低壓的R290氣體熱交換進(jìn)一步降溫，流經(jīng)R290干燥過濾器11、再經(jīng)R290膨脹閥12節(jié)流降壓，成為低溫低壓液體進(jìn)入蒸發(fā)器13，在蒸發(fā)器13中與冷凍箱14中的被冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換吸收熱量蒸發(fā)，變成低溫低壓的氣體，經(jīng)R290內(nèi)部熱交換器10，進(jìn)入R290壓縮機(jī)10,完成R290低溫循環(huán)。為保證R290壓縮^/L的潤滑油量，R290油分離器的潤滑油出口與R290壓縮機(jī)的潤滑油入口連接，R290油分離器分離出的潤滑油，利用高度差及時地送回R290壓縮機(jī)的曲軸箱。0)2氣體冷卻器3的冷卻水由截止閥16、水泵17控制，冷卻水在C02氣體冷卻器3的殼管間流動，吸熱后收集到熱水箱中，熱水箱中的熱水通過熱水出口處的截止閥18的控制流出，可以提供生活熱水或提供熱源。C02在冷凝蒸發(fā)器7的管內(nèi)流動，R290在冷凝蒸發(fā)器的殼管間流動，實現(xiàn)熱交換。放置在冷凍箱14中的蒸發(fā)器13吸收熱量，得到冷凍箱內(nèi)的冷空間，復(fù)疊式自然工質(zhì)制冷熱泵裝置，提供熱源的同時提供冷源，同時制熱制冷。由于C02循環(huán)為跨臨界循環(huán)，經(jīng)壓縮后的0)2壓力達(dá)9~12MPa，上述系統(tǒng)設(shè)計可以保證C02高溫循環(huán)在壓力升高后的強(qiáng)度和可靠性。以下是利用本實用新型所做的實施例實驗結(jié)果。C02壓縮機(jī)1選用意大利DORIN公司的半封閉C02專用壓縮機(jī)，R290壓縮才幾8選用的是美國COPELAND^^司的全封閉渦S走式制冷壓縮才幾。實施例1:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>利用本實用新型的制冷熱泵裝置可以作為商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療和化工等，同時制冷和制熱的制冷熱泵裝置。在冷凍箱內(nèi)可以提供-3(TC到-45。C的低溫溫度環(huán)境。根據(jù)不同的實驗需要，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凍箱前的閥門開啟度的大小，控制進(jìn)入冷凍箱的R290流量，來調(diào)節(jié)實驗冷凍箱內(nèi)的溫度，適應(yīng)不同的溫度需要。冷凍箱門上設(shè)有觀察窗，可以隨時觀察冷凍箱內(nèi)的情況。熱水箱可以提供60。C到IOO'C的熱水，熱水箱設(shè)有溫度計和溫度顯示，并設(shè)有連接的冷水，根據(jù)對熱源溫度的需要，通過控制加入熱水中的冷水量，來調(diào)節(jié)供應(yīng)熱水的溫度，以滿足對不同熱源溫度環(huán)境的需要。盡管參照實施例對所公開的涉及一種自然工質(zhì)制冷熱泵裝置進(jìn)行了特別描述，以上描述的實施例是說明性的而不是限制性的，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，所有的變化和修改都在本實用新型的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種自然工質(zhì)制冷熱泵裝置，其特征是，包括由CO2壓縮機(jī)、CO2油分離器、CO2氣體冷卻器、CO2內(nèi)部熱交換器、CO2干燥過濾器、CO2膨脹閥、冷凝蒸發(fā)器組成的高溫循環(huán)側(cè)和由R290壓縮機(jī)、R290油分離器、R290內(nèi)部熱交換器、R290干燥過濾器、R290膨脹閥、蒸發(fā)器組成的低溫循環(huán)側(cè)的兩個單級壓縮制冷循環(huán)構(gòu)成，高溫循環(huán)為跨臨界循環(huán)，采用CO2為制冷工質(zhì)，低溫循環(huán)為亞臨界循環(huán)，采用R290為制冷工質(zhì)；在高溫循環(huán)側(cè)，CO2壓縮機(jī)的出口與CO2油分離器連接，CO2油分離器的CO2氣體出口與CO2氣體冷卻器的管側(cè)入口連接，CO2氣體冷卻器的管側(cè)出口與CO2內(nèi)部熱交換器的管側(cè)入口連接，CO2內(nèi)部熱交換器的管側(cè)出口經(jīng)CO2干燥過濾器和CO2膨脹閥與冷凝蒸發(fā)器的管側(cè)入口連接，冷凝蒸發(fā)器的管側(cè)出口與CO2內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)入口相接，CO2內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)出口與CO2壓縮機(jī)的入口相接；冷卻水的進(jìn)水管通過水泵和截止閥與CO2氣體冷卻器殼側(cè)的入口相接，CO2氣體冷卻器殼側(cè)的出口與熱水箱的入口連接；在低溫循環(huán)側(cè)R290壓縮機(jī)的出口與R290油分離器的入口連接，R290油分離器的R290氣體出口與冷凝蒸發(fā)器的殼側(cè)入口相接，冷凝蒸發(fā)器殼側(cè)的出口與R290內(nèi)部熱交換器的管側(cè)入口連接，R290內(nèi)部熱交換器的管側(cè)出口經(jīng)R290干燥過濾器和R290膨脹閥與蒸發(fā)器的入口連接，蒸發(fā)器的出口與R290內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)入口連接，R290內(nèi)部熱交換器的殼側(cè)出口與R290壓縮機(jī)的入口相接，蒸發(fā)器放置在冷凍箱內(nèi)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的自然工質(zhì)制冷熱泵裝置，其特征是，C02油分離器的潤滑油出口與C02壓縮機(jī)的潤滑油入口連接。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自然工質(zhì)制冷熱泵裝置，其特征是，R290油分離器的潤滑油出口與R290壓縮機(jī)的潤滑油入口連接。專利摘要本實用新型公開了一種自然工質(zhì)制冷熱泵裝置，旨在提供一種提供熱源的同時提供冷源，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的制冷熱泵裝置。包括由CO₂壓縮機(jī)、CO₂油分離器、CO₂氣體冷卻器、CO₂內(nèi)部熱交換器、CO₂干燥過濾器、CO₂膨脹閥、冷凝蒸發(fā)器組成的高溫循環(huán)側(cè)和由R290壓縮機(jī)、R290油分離器、R290內(nèi)部熱交換器、R290干燥過濾器、R290膨脹閥、蒸發(fā)器組成的低溫循環(huán)側(cè)的兩個單級壓縮制冷循環(huán)構(gòu)成，高溫循環(huán)為跨臨界循環(huán)，采用CO₂為制冷工質(zhì)，低溫循環(huán)為亞臨界循環(huán)，采用R290為制冷工質(zhì)，CO₂與R290在冷凝蒸發(fā)器7內(nèi)進(jìn)行熱交換。本實用新型的制冷熱泵裝置采用綠色自然工質(zhì)CO₂和R290為制冷劑，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，高效節(jié)能。文檔編號F25B30/02GK201141711SQ20072009928公開日2008年10月29日申請日期2007年12月25日優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日發(fā)明者寧靜紅,苗彭,李慧宇,江申申請人:天津商業(yè)大學(xué)