本發(fā)明涉及熱泵領(lǐng)域，特別是涉及一種二氧化碳熱泵加熱裝置。

背景技術(shù)：

熱泵供暖裝置一般性可包括外機(jī)、散熱裝置、水循環(huán)管路和循環(huán)泵，其中，外機(jī)主要由壓縮機(jī)、利用外機(jī)內(nèi)的冷媒對(duì)水進(jìn)行加熱的換熱器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器等幾大部件組成，其工作原理是由壓縮機(jī)工作產(chǎn)生高壓高溫的制冷劑氣體進(jìn)入換熱器后被冷凝降溫，然后到節(jié)流裝置進(jìn)行節(jié)流膨脹，后進(jìn)入蒸發(fā)器吸收空氣的熱量蒸發(fā)成低壓蒸汽，低壓制冷劑蒸汽被吸入壓縮機(jī)重新被壓縮成高溫高壓氣體。水循環(huán)管路可配置成將散熱裝置內(nèi)的水引入換熱器內(nèi)，被換熱器內(nèi)的制冷劑加熱后引流返回散熱裝置，以使散熱裝置向室內(nèi)釋放熱量。然而，現(xiàn)有的熱泵供暖裝置在供暖時(shí)，熱泵供暖裝置的壓縮機(jī)容易出現(xiàn)停機(jī)等現(xiàn)象，顯著降低了外機(jī)的工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的旨在克服現(xiàn)有的熱泵供暖裝置的至少一個(gè)缺陷，提供一種二氧化碳熱泵加熱裝置，其能夠使壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，提高工作效率。

本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的目的是提高二氧化碳熱泵加熱裝置的蒸發(fā)器的換熱效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述至少一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種二氧化碳熱泵加熱裝置。該二氧化碳熱泵加熱裝置包括：

容裝有二氧化碳的熱泵系統(tǒng)，其具有壓縮機(jī)、利用所述熱泵系統(tǒng)內(nèi)的二氧化碳對(duì)水進(jìn)行加熱的換熱器、第一回?zé)崞?、?jié)流裝置和蒸發(fā)器以及第二回?zé)崞?，且配置成使二氧化碳從所述壓縮機(jī)流出后，依次流經(jīng)所述換熱器、所述第一回?zé)崞鳌⑺龉?jié)流裝置、所述蒸發(fā)器、所述第一回?zé)崞骱退龅诙責(zé)崞?，最后返回所述壓縮機(jī)；以及

容裝有水的水路系統(tǒng)，其具有進(jìn)水管、中間水管和出水管，且配置成使水從所述進(jìn)水管流入后，依次流經(jīng)所述第二回?zé)崞?、所述中間水管和所述換熱器， 最后從所述出水管流出。

可選地，所述水路系統(tǒng)還包括：散熱裝置，其出水口連通至所述進(jìn)水管的進(jìn)口，其進(jìn)水口連通至所述出水管的出口。

可選地，所述散熱裝置為地板輻射采暖裝置、墻體輻射采暖裝置、暖氣片或室內(nèi)機(jī)。

可選地，所述水路系統(tǒng)還包括：儲(chǔ)水水箱，所述進(jìn)水管的進(jìn)口連通至所述儲(chǔ)水水箱的下部，所述出水管的出口連通至所述儲(chǔ)水水箱的上部。

可選地，所述進(jìn)水管的進(jìn)口連通至自來(lái)水網(wǎng)。

可選地，所述進(jìn)水管上還設(shè)置有水泵。

可選地，所述第二回?zé)崞靼ǎ核鞴苈?，其沿一直線延伸；和冷媒管，配置成使其內(nèi)的二氧化碳與所述水流管路內(nèi)的水熱連接。

可選地，所述冷媒管的至少部分管段沿所述水流管路的軸線方向纏繞于所述水流管路；或

所述冷媒管的至少部分管段沿所述水流管路的軸線方向在所述水流管路內(nèi)呈直線狀延伸；或

所述冷媒管的至少部分管段沿所述水流管路的軸線方向在所述水流管路內(nèi)呈螺旋狀延伸。

可選地，所述第一回?zé)崞靼ǖ谝焕涿焦芎偷诙涿焦?，且所述第一冷媒管的至少部分管段與所述第二冷媒管的至少部分管段相互纏繞呈雙螺旋狀。

可選地，所述換熱器包括：

外管，其兩端分別具有供水流流入流出所述外管的進(jìn)水口和出水口；和

在所述外管內(nèi)延伸的多根內(nèi)管，每根所述內(nèi)管的兩端分別具有供二氧化碳流入流出該內(nèi)管的冷媒進(jìn)口和冷媒出口，其中

所述多根內(nèi)管的至少部分管段彼此相互纏繞呈螺旋狀，且

每根所述內(nèi)管的外壁與所述外管的內(nèi)壁接觸抵靠。

本發(fā)明的二氧化碳熱泵加熱裝置中因?yàn)榫哂械谝换責(zé)崞骱偷诙責(zé)崞?，以及第一回?zé)崞鳌⒌诙責(zé)崞骱瓦M(jìn)水管相互之間的特殊位置關(guān)系，其能夠防止壓縮機(jī)因排氣溫度過高而停機(jī)，也可防止由于CO2進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)溫度過高而導(dǎo)致蒸發(fā)器的換熱效果很差，顯著提高了二氧化碳熱泵加熱裝置的工作效率，且可靠性高、節(jié)能。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二氧化碳熱泵加熱裝置的示意性系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

對(duì)于現(xiàn)有的熱泵供暖裝置在供暖時(shí)，熱泵供暖裝置的壓縮機(jī)容易出現(xiàn)停機(jī)等現(xiàn)象，發(fā)明人經(jīng)過研究分析，發(fā)現(xiàn)了引起壓縮機(jī)容易停機(jī)的原因是：由于流出熱泵供暖裝置的散熱裝置的水的溫度較高，該水在進(jìn)入利用外機(jī)內(nèi)的冷媒對(duì)水進(jìn)行加熱的換熱器后，使換熱器的效率降低，進(jìn)而引起了壓縮機(jī)的排氣溫度較高，引起了壓縮機(jī)的停機(jī)；且不能夠?qū)Q熱器進(jìn)行有效的冷卻，使冷媒進(jìn)入蒸發(fā)器的溫度偏高，降低蒸發(fā)器的換熱效率。因此，發(fā)明人提出了一種新的二氧化碳熱泵加熱裝置100。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二氧化碳熱泵加熱裝置100的示意性系統(tǒng)圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種二氧化碳熱泵加熱裝置100。該二氧化碳熱泵加熱裝置100可包括熱泵系統(tǒng)20和水路系統(tǒng)30。熱泵系統(tǒng)20內(nèi)容裝有二氧化碳，也就是說，該熱泵系統(tǒng)20采用二氧化碳作為冷媒介質(zhì)，以充分利用二氧化碳的加熱溫度高等優(yōu)點(diǎn)。

該二氧化碳熱泵加熱裝置100的熱泵系統(tǒng)20可包括壓縮機(jī)21、利用熱泵系統(tǒng)20內(nèi)的二氧化碳對(duì)水進(jìn)行加熱的換熱器22、第一回?zé)崞?3、節(jié)流裝置24和蒸發(fā)器25以及第二回?zé)崞?6。該熱泵系統(tǒng)20可配置成使二氧化碳從壓縮機(jī)21流出后，依次流經(jīng)換熱器22、第一回?zé)崞?3、節(jié)流裝置24、蒸發(fā)器25、第一回?zé)崞?3和第二回?zé)崞?6，最后返回壓縮機(jī)21。具體地，壓縮機(jī)21的冷媒出口與換熱器22的冷媒進(jìn)口相連通。節(jié)流裝置24的冷媒出口與蒸發(fā)器25的冷媒進(jìn)口相連通。特別地，第一回?zé)崞?3的兩個(gè)冷媒進(jìn)口分別與換熱器22的冷媒出口和蒸發(fā)器25的冷媒出口相連通，第一回?zé)崞?3的兩個(gè)冷媒出口分別與節(jié)流裝置24的冷媒進(jìn)口和第二回?zé)崞?6的冷媒進(jìn)口相連通，以使流出換熱器22的二氧化碳與流出蒸發(fā)器25的二氧化碳進(jìn)行熱交換。第二回?zé)崞?6的冷媒出口與壓縮機(jī)21的冷媒進(jìn)口相連通。

該二氧化碳熱泵加熱裝置100的水路系統(tǒng)30可具有進(jìn)水管31、中間水管 32和出水管33。特別地，水路系統(tǒng)30可配置成使水從進(jìn)水管31流入后，依次流經(jīng)第二回?zé)崞?6、中間水管32和換熱器22，最后從出水管33流出。具體地，進(jìn)水管31的出口連通至第二回?zé)崞?6的進(jìn)水口，中間水管32的兩端分別連通至第二回?zé)崞?6的出水口和換熱器22的進(jìn)水口，出水管33的進(jìn)口連通至換熱器22的出水口。

在本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)入進(jìn)水管31的水首先被第二回?zé)崞?6中的二氧化碳冷卻，然后被換熱器22中的二氧化碳加熱，經(jīng)出水管33流出以被使用。熱泵系統(tǒng)20中的二氧化碳被壓縮機(jī)21壓縮后進(jìn)入換熱器22，冷卻后進(jìn)入第一回?zé)崞?3被再冷卻，通過節(jié)流裝置24降溫降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器25吸熱汽化，然后進(jìn)入第一回?zé)崞?3中吸熱，吸熱后的二氧化碳再進(jìn)入第二回?zé)崞?6中繼續(xù)吸熱，最后返回壓縮機(jī)21后進(jìn)行再次壓縮。本發(fā)明實(shí)施例的二氧化碳熱泵加熱裝置100可控制或調(diào)節(jié)換熱器22的進(jìn)水溫度，以避免壓縮機(jī)21無(wú)法工作；可控制進(jìn)入節(jié)流裝置24的二氧化碳狀態(tài)，保證進(jìn)入蒸發(fā)器25的二氧化碳狀態(tài)和換熱效果；可控制壓縮機(jī)21吸氣過熱狀態(tài)，防止壓縮機(jī)21濕壓縮及排氣溫度過高等；也可充分利用進(jìn)水中的熱能，顯著提高了二氧化碳熱泵加熱裝置100的工作效率。

此外，本發(fā)明的發(fā)明人在對(duì)現(xiàn)有的熱泵供暖裝置分析時(shí)，還提出了一些替代性技術(shù)方案。容裝有冷媒的熱泵系統(tǒng)20配置成使其內(nèi)的冷媒從壓縮機(jī)21流出后，依次流經(jīng)換熱器22、第一回?zé)崞?3、節(jié)流裝置24、蒸發(fā)器25、第二回?zé)崞?6和第一回?zé)崞?3，最后返回壓縮機(jī)21。容裝有水的水路系統(tǒng)30配置成使水從進(jìn)水管31流入后，依次流經(jīng)第二回?zé)崞?6、中間水管32和換熱器22，最后從出水管33流出。在該替代性方案中，流出蒸發(fā)器25的冷媒先吸收水中的熱量之后，再去吸收流出換熱器22的冷媒的熱量，由于進(jìn)水管31內(nèi)的水的溫度比較高，使第一回?zé)崞?3內(nèi)進(jìn)行相互換熱的冷媒的溫度比較接近，從而使第一回?zé)崞?3失去作用。進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)谝换責(zé)崞?3失去作用之后，流出換熱器22的冷媒?jīng)]有足夠的過冷度，同樣會(huì)使該替代性方案的工作效率降低。同樣地，本發(fā)明的發(fā)明人還提出了另一些替代性技術(shù)方案，方案中只有第二回?zé)崞?6，而不設(shè)計(jì)第一回?zé)崞?3，另一些替代性技術(shù)方案也不具有與本發(fā)明實(shí)施例所要保護(hù)的方案等同的技術(shù)效果。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，二氧化碳熱泵加熱裝置100的水路系統(tǒng)30還可包括散熱裝置，其出水口連通至進(jìn)水管31的進(jìn)口，其進(jìn)水口連通至出水管33的出口。例如，散熱裝置可為地板輻射采暖裝置、墻體輻射采暖裝置、 暖氣片或室內(nèi)機(jī)。在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，水路系統(tǒng)30可包括儲(chǔ)水水箱，進(jìn)水管31的進(jìn)口連通至儲(chǔ)水水箱的下部，出水管33的出口連通至儲(chǔ)水水箱的上部。在本發(fā)明的又一些實(shí)施方式中，進(jìn)水管31的進(jìn)口連通至自來(lái)水網(wǎng)。出水管33的出口可連通至散熱裝置、儲(chǔ)水水箱、浴池、洗浴噴頭或水龍頭等。進(jìn)一步地，進(jìn)水管31上還設(shè)置有水泵34。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，為了提高換熱效率，換熱器22可包括外管、在外管內(nèi)延伸的多根內(nèi)管。外管的兩端分別具有供水流流入流出外管的進(jìn)水口和出水口。每根內(nèi)管的兩端分別具有供二氧化碳流入流出該內(nèi)管的冷媒進(jìn)口和冷媒出口。特別地，多根內(nèi)管的至少部分管段彼此相互纏繞呈螺旋狀，且每根內(nèi)管的外壁與外管的內(nèi)壁接觸抵靠，可顯著提高內(nèi)管內(nèi)的二氧化碳與外管內(nèi)的水之間的進(jìn)行熱交換的換熱面積，進(jìn)而提高了兩者之間的熱交換系數(shù)。

第一回?zé)崞?3包括第一冷媒管和第二冷媒管，且第一冷媒管的至少部分管段與第二冷媒管的至少部分管段相互纏繞呈雙螺旋狀，第一回?zé)崞?3為雙螺旋結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、成本低。

第二回?zé)崞?6包括水流管路和冷媒管。水流管路沿一直線延伸，即水流管路為直管。冷媒管配置成使其內(nèi)的二氧化碳與水流管路內(nèi)的水熱連接。具體地，在一些第二回?zé)崞?6的結(jié)構(gòu)中，冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向纏繞于水流管路。在另一些第二回?zé)崞?6的結(jié)構(gòu)中，冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向在水流管路內(nèi)呈直線狀延伸。在另一些第二回?zé)崞?6的結(jié)構(gòu)中，冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向在水流管路內(nèi)呈螺旋狀延伸。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。