[发明专利]CO2

说明书

本发明涉及一种COsubgt;2/subgt;热泵用相变载冷剂自驱供暖系统，包括压缩机、气体冷却器、蒸发器和用户端；所述压缩机的制冷剂出口与气体冷却器的制冷剂进口连通，气体冷却器的制冷剂出口与蒸发器的制冷剂进口连通，蒸发器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂进口连通；气体冷却器的相变载冷剂进口与用户端的出口连通，气体冷却器的相变载冷剂出口与用户端的进口连通。供暖系统用户侧采用无外动力驱动循环的形式，不设置水泵，利用相变载冷剂吸热放热发生的相态变化所产生的推动力，推动其在用户端与气体冷却器之间循环；这种供暖方式去掉了水泵的功耗部分，大大减少了供热系统的总功耗，提高了能源利用率。

技术领域

本发明涉及供暖领域，具体涉及一种CO₂热泵用相变载冷剂自驱供暖系统。

背景技术

进入2016年，北京、河北、山西等北方省市全面加速了“煤改电”进程，清洁采暖改造步入了深层次阶段，不仅为空气能采暖产业全面崛起带来新机遇，也为国内热泵企业进军北方采暖市场迎来发展新契机。但是，空气源热泵受外界环境温度波动的影响较大，尤其是低温环境。中国辐射制冷供暖委员会专家委员会邓有源曾直言：“技术壁垒是阻碍空气能北方市场发展的一大难题，首当其冲的就是产品的耐寒性，与传统的家用或商用热水不同，采暖对于技术指标的要求更为严格，需要满足超低温环境工况下的强效制热、超低温环境工况下的高效化除冻霜以及超低温环境下的管路畅通等条件。”

CO₂本身优越的物理特性使其很适合作为制冷工质，其跨临界循环中温度滑移很大，能将冷水加热到很高的温度，但随着进水温度的升高，气体冷却器换热效果急剧衰减，换热器出口制冷剂温度升高，节流损失增大，热泵性能也急剧下降。同时，用户侧水泵的功耗也一直在热泵系统能耗中占有不少比重，供热输配循环水泵能耗约占供热系统总耗电量的40％，大大降低了供热热源效率。

近些年出现的直膨式跨临界CO₂热泵采暖系统，直接采用制冷剂为传热介质，利用从压缩机排放的高温制冷剂与室内空气通过换热器交换热量或直接向室内辐射供热，传递热量为水的10倍，系统无需二次热源，减少了一个能量传递环节和传热热阻，也不需要循环泵等输送系统，大大减少了输送能耗和能量损失。然而，直膨式热泵由于一次侧和二次侧使用一种工质，如需单独调控二次侧工质流量较为困难，不便于控制，且由于系统管道压力大，制冷剂分子极易从不良接缝处泄露。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以独立调控一次侧与二次侧的流量，避免制冷剂分子泄露的CO₂热泵用相变载冷剂自驱供暖系统。

本发明的具体技术方案如下：

一种CO₂热泵用相变载冷剂自驱供暖系统，包括压缩机、气体冷却器、蒸发器和用户端；所述气体冷却器包括换热管，所述换热管为同心设置的内管和外管，内管的两端分别为制冷剂出口和制冷剂进口，内管和外管形成的环形空腔的两端分别为相变载冷剂进口、相变载冷剂出口，所述制冷剂进口与相变载冷剂出口位于换热管的同一端；所述压缩机的制冷剂出口与气体冷却器的制冷剂进口连通，气体冷却器的制冷剂出口与蒸发器的制冷剂进口连通，蒸发器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂进口连通；气体冷却器的相变载冷剂进口与用户端的出口连通，气体冷却器的相变载冷剂出口与用户端的进口连通。

作为本发明的进一步改进所述换热管包括细径段、粗径段，所述细径段的内管直径等于粗径段的内管直径，细径段的外管直径小于粗径段的外管直径，所述细径段设在相变载冷剂出口处、粗径段设在相变载冷剂进口处，细径段与粗径段之间具有外管直径由细径段至粗径段逐渐增大的渐变段。

作为本发明的进一步改进，所述粗径段的外管直径与细径段的外管直径比为1.2～1.5。

作为本发明的进一步改进，所述粗径段的长度占换热管总长的1/4～1/3，渐变段的长度为4～6cm。

作为本发明的进一步改进，所述气体冷却器和蒸发器之间设有电子膨胀阀。