本實用新型涉及供熱系統(tǒng)技術領域，尤其是涉及二氧化碳熱泵技術領域。

背景技術：

二氧化碳熱泵系統(tǒng)以二氧化碳作為熱泵工質跨臨界循環(huán)實現(xiàn)供熱。一般由壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器四大部件構成，根據(jù)具體效能，還可以設有氣液分離器、自動控制器等。在循環(huán)水供熱技術領域，高溫水經(jīng)采熱降溫后經(jīng)熱源加熱再循環(huán)，實際應用中，采熱后的低溫回水溫度一般高于30℃，比如地暖供熱回水，其進入冷凝器與高溫高壓二氧化碳換熱，會使二氧化碳熱泵系統(tǒng)效率大大降低，甚至是造成二氧化碳熱泵系統(tǒng)無法正常使用。

同時，在寒冷地區(qū)，空氣溫度低，二氧化碳熱泵系統(tǒng)中的蒸發(fā)器在室外低溫環(huán)境下工作效率極低，熱泵系統(tǒng)中低溫回流二氧化碳不能有效氣化，進入壓縮機后，造成壓縮機壓縮效率降低。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于二氧化碳熱泵的循環(huán)水供熱系統(tǒng)，利用循環(huán)回水的余熱對二氧化碳熱泵系統(tǒng)中的低溫二氧化碳加熱，既提高二氧化碳的蒸發(fā)效率，又降低循環(huán)回水的溫度，節(jié)能環(huán)保，保證高的供熱效率。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種基于二氧化碳熱泵的循環(huán)水供熱系統(tǒng)，包括由壓縮機制熱的二氧化碳跨臨界循環(huán)系統(tǒng)和用供熱換熱器向外供熱的水循環(huán)系統(tǒng)，所述二氧化碳跨臨界循環(huán)系統(tǒng)和水循環(huán)系統(tǒng)通過熱交換器實現(xiàn)熱交換，所述熱交換器為兩個，分別為第一熱交換器和第二熱交換器，所述第二熱交換器的高溫水出口與所述第一熱交換器的低溫水進口連通，所述第一熱交換器的熱媒出口與所述第二熱交換器的冷媒進口連通，所述壓縮機設于所述第二熱交換器的冷媒出口與所述第一熱交換器的熱媒進口之間，用于將第二熱交換器流出的低溫二氧化碳制熱后變?yōu)楦邷囟趸妓腿氲谝粺峤粨Q器，所述供熱換熱器設于所述第一熱交換器的低溫水出口與所述第二熱交換器的高溫水進口之間，用于將第一熱交換器流出的高溫水采熱后變?yōu)榈蜏厮腿氲诙峤粨Q器。

所述供熱換熱器為地暖加熱水管，所述地暖加熱水管串聯(lián)在所述水循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水管道上。

所述二氧化碳跨臨界循環(huán)系統(tǒng)包括依次連通的壓縮機、第一熱交換器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、第二熱交換器，所述第二熱交換器為間壁式換熱器，包括氣液分離器和設于氣液分離器外壁上的夾層板，所述夾層板與氣液分離器外壁構成夾層，所述夾層設有進水口和出水口，分別作為所述第二熱交換器的高溫水進口與高溫水出口；所述氣液分離器包括罐體以及罐體上開設的氣液兩相進口、氣體出口和位于所述罐體底部的回油口，所述氣液兩相進口和氣體出口分別作為所述第二熱交換器的冷媒進口和冷媒出口；所述回油口與所述壓縮機的油路連通。

所述夾層為環(huán)形，環(huán)繞所述罐體。

所述氣液兩相進口位于所述罐體頂部，所述罐體內在氣液兩相進口下方設有折流板，所述罐體內還設有與所述氣體出口連通的氣體管道，所述氣體管道的進氣口位于所述折流板下方。

所述罐體由筒體、上蓋和下蓋密閉連接構成，所述夾層位于所述筒體上且靠近上蓋。

采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本實用新型基于二氧化碳熱泵的循環(huán)水供熱系統(tǒng)在現(xiàn)有技術的基礎上增設了第二熱交換器，利用循環(huán)回水的余熱對二氧化碳熱泵系統(tǒng)中的低溫二氧化碳加熱，以提高二氧化碳的蒸發(fā)效率，進而保證壓縮機穩(wěn)定的壓縮效率，同時又能夠降低循環(huán)回水的溫度，使熱能充分利用，保證在第一熱交換器中發(fā)生持續(xù)穩(wěn)定高效率的熱交換，使整個供熱系統(tǒng)更加節(jié)能穩(wěn)定，具有高的供熱效率。

附圖說明

圖1是本實用新型系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2是本實用新型一種實施例的示意圖；

圖3是圖2中第二熱交換器的結構示意圖。

其中，1、壓縮機；2、供熱換熱器；3、第一熱交換器；4、第二熱交換器；5、節(jié)流裝置；6、蒸發(fā)器；7、水泵；41、氣液兩相進口；42、安全閥口；43、夾層板；44、回油口；45、進水口；46、出水口；47、氣體出口；48、折流板；49、 氣體管道。

具體實施方式

為了解決基于二氧化碳熱泵的循環(huán)水供熱系統(tǒng)在低溫寒冷地區(qū)系統(tǒng)效率低、熱泵系統(tǒng)性能差的問題，本實用新型公開了一種基于二氧化碳熱泵的循環(huán)水供熱系統(tǒng)，能夠利用循環(huán)水對熱泵系統(tǒng)中的低溫回流二氧化碳加熱，尤其是對氣液分離器內的二氧化碳加熱，提高和維持氣液分離器內氣壓，保障熱泵壓縮機維持在高的壓縮效率，提高供熱效率，節(jié)約能源。

為了能夠更加清楚地描述本實用新型，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。

實施例

一種基于二氧化碳熱泵的循環(huán)水供熱系統(tǒng)，見圖1和圖2（圖2中省略了各控制閥體），包括由壓縮機1制熱的二氧化碳跨臨界循環(huán)系統(tǒng)和用供熱換熱器2向外供熱的水循環(huán)系統(tǒng)，二氧化碳跨臨界循環(huán)系統(tǒng)和水循環(huán)系統(tǒng)通過熱交換器實現(xiàn)熱交換，熱交換器為兩個，分別為第一熱交換器3和第二熱交換器4，第二熱交換器4的高溫水出口與第一熱交換器3的低溫水進口連通，第一熱交換器3的熱媒出口與第二熱交換器4的冷媒進口連通，壓縮機1設于第二熱交換器4的冷媒出口與第一熱交換器3的熱媒進口之間，用于將第二熱交換器4流出的低溫二氧化碳制熱后變?yōu)楦邷囟趸妓腿氲谝粺峤粨Q器3，供熱換熱器2設于第一熱交換器3的低溫水出口與第二熱交換器4的高溫水進口之間，用于將第一熱交換器3流出的高溫水采熱后變?yōu)榈蜏厮腿氲诙峤粨Q器4。第一熱交換器3即為熱泵系統(tǒng)中的冷凝器，用于將經(jīng)壓縮機1壓縮制得的高溫高壓二氧化碳進行冷卻，其釋放的熱量對低溫循環(huán)回水加熱。

供熱換熱器2為地暖加熱水管，地暖加熱水管串聯(lián)在水循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水管道上。水循環(huán)系統(tǒng)中在回流段設有水泵7為水循環(huán)提供動力。

二氧化碳跨臨界循環(huán)系統(tǒng)包括依次連通的壓縮機1、第一熱交換器3、節(jié)流裝置5、蒸發(fā)器6、第二熱交換器4，見圖2和圖3，第二熱交換器4為間壁式換熱器，包括氣液分離器和設于氣液分離器外壁上的夾層板43，夾層板43與氣液分離器外壁構成夾層，夾層設有進水口45和出水口46，分別作為第二熱交換器4的高溫水進口與高溫水出口；氣液分離器包括罐體以及罐體上開設的氣液兩相進口41、氣體出口47和位于罐體底部的回油口44，氣液兩相進口41和氣體出口47分別作為第二熱交換器4的冷媒進口和冷媒出口；回油口44與壓縮機1的油路連通。

低溫二氧化碳進入蒸發(fā)器6氣化，產(chǎn)生的二氧化碳氣液混合物進入氣液分離器儲存，同時部分壓縮機1的潤滑油也會隨著二氧化碳流體流出壓縮機1，進入氣液分離器，氣化的二氧化碳通過氣體出口47進入壓縮機1經(jīng)壓縮升溫，再次用于取熱。潤滑油密度高于二氧化碳，沉積在氣液分離器底部，定期回收，返回壓縮機1油路系統(tǒng)。氣液分離器內應保持一定的氣壓范圍，以保證對壓縮機1供氣量穩(wěn)定，防止壓縮機1損壞或效率較低。

現(xiàn)有技術中，氣液分離器多發(fā)生結霜現(xiàn)象，低溫地區(qū)需要在氣液分離器儲罐外部設電加熱帶，保持持續(xù)加熱，耗能大，且需要單獨的控制系統(tǒng)，增加熱泵系統(tǒng)運行成本。應用本實施例中第二熱交換器4，只需要在熱泵系統(tǒng)開機時進行電加熱帶輔助加熱，正常運行狀態(tài)可以關閉電加熱帶，只利用循環(huán)回水即可，更加節(jié)能環(huán)保。

對于第二熱交換器4的進一步改進，見圖3，其為第二熱交換器4的縱剖面結構，夾層為環(huán)形，環(huán)繞罐體。氣液兩相進口41位于罐體頂部，罐體內在氣液兩相進口41下方設有折流板48，罐體內還設有與氣體出口47連通的氣體管道49，氣體管道49的進氣口位于折流板48下方。罐體由筒體、上蓋和下蓋密閉連接構成，夾層位于筒體上且靠近上蓋。氣液兩相進口41設于上蓋上，同時上蓋上還設有安全閥口42，用于設置安全閥，防止氣壓過高產(chǎn)生危險。

折流板48使進入罐體內的氣相和液相進一步實現(xiàn)熱交換，使液相汽化，提高罐體內氣液熱交換效率。折流板48設為弧形對其下方氣體具有聚攏作用，有利于二氧化碳氣體通入氣體管道49的進氣口。夾層位于筒體上部靠近上蓋，限定了夾層的位置，能夠合理控制加熱面積，有利于氣液分離器內氣壓的控制，同時避免直接對沉積在筒體下部或下蓋上的潤滑油加熱，有效實現(xiàn)潤滑油的分離。

以上對本實用新型進行了詳細介紹，本實用新型中應用具體個例對本實用新型的實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型，應當指出，對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可對本實用新型進行若干改進，這些改進也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。