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1、10申请公布号CN101957098A43申请公布日20110126CN101957098ACN101957098A21申请号201010299192222申请日20100930F25B29/00200601F25B41/04200601F24D3/0020060171申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学72发明人赵军魏晋朱强高原原74专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李素兰54发明名称可调节式CO2热泵三联供循环装置与循环方式57摘要本发明公开了一种可调节式CO2热泵三联供循环装置，包括顺次连接的一个节流阀、一个蒸发器、一个压缩机和一个冷凝。
2、器形成一循环回路，循环工质采用CO2气体；冷凝器连接到自来水系统及空调系统；蒸发器连接到一换热系统，冷凝器与换热系统之间连接有第一旁路和第二旁路；蒸发器与空调系统之间连接有第三旁路和第四旁路，第一、二、三和四旁路上分别设置阀门。通过设置各阀门的通止状态，可以实现传统空调的制冷供暖功能和加热生活热水，将自来水从环境温度加热到80。并可以减少高品质能源的消耗，最终达到节能减排的目的。选择适用的自然工质CO2，其GWP值及ODP值约为0，从而达到减少对温室效应、臭氧层破坏的影响。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图1页CN101957098A1/。
3、2页21一种可调节式CO2热泵三联供循环装置，包括由管道将一个节流阀1、一个蒸发器2、一个压缩机3和一个冷凝器4连接而构成的回路，其特征在于，所述冷凝器4通过第一进水管和第一出水管连接到一空调系统5，所述第一进水管上设有第一进水阀门41，所述第一出水管上设有第一出水阀门42；所述蒸发器2通过第二进水管和第二出水管连接到一换热系统7，所述第二进水管上设有第二进水阀门71，所述第二出水管上设有第二出水阀门72；所述第一进水管上在位于第一进水阀门41与所述冷凝器4之间的管段上连接有来自于自来水系统6的第一进水支管，所述第一进水支管上设有第三进水阀43，所述第一出水管上在位于第一出水阀门42与所述冷凝。
4、器4之间的管段上连接有来自于所述自来水系统6的第一出水支管，所述第一出水支管上设有第三出水阀44；所述冷凝器4的出水口与所述换热系统7的进水口相连形成第一旁路，所述冷凝器4的进水口与所述换热系统7的出水口相连形成第二旁路，所述第一旁路和第二旁路上分别设置第一阀门73和第二阀门74；所述蒸发器2的进水口与所述空调系统5的出水口相连形成第三旁路，所述蒸发器2的出水口与所述空调系统5的进水口相连形成第四旁路，所述第三旁路和第四旁路上分别设置第三阀门75和第四阀门76；循环工质采用CO2气体。2一种可调节式三联供CO2热泵循环方法，其特征在于，利用如权利要求1所述热泵循环装置通过控制各阀门的状态以实现。
5、供暖或制冷循环，其中实现供暖循环工况的步骤如下11开启该循环装置之前，各阀门的状态是所述第一进水阀门41、第一出水阀门42、第二进水阀门71、第二出水阀门72、第三进水阀门43以及第三出水阀门44为开启状态；所述第一阀门73、第二阀门74、第三阀门75、第四阀门76为关闭状态；开启该循环装置；12控制第三进水阀门43和第三出水阀门44将自来水从室温加热到80，并将所产生的热水存储到一水箱中；与此同时，控制第一进水阀门41和第一出水阀门42将空调系统5的循环水从室温加热到55；13当水箱满时，关闭第三进水阀门43和第三出水阀门44，并控制第一进水阀门41和第一出水阀门42将空调系统5的循环水从室。
6、温加热到55；当水箱水位到达一设定的最低极限值时，重新开启第三进水阀门43和第三出水阀门44；14是否结束工作，若F，返回上述步骤12；若T，关闭循环装置；实现制冷循环工况的步骤如下21开启该循环装置之前，各阀门的状态是所述第三进水阀门43、第三出水阀门44、第一阀门73、第二阀门74、第三阀门75和第四阀门76为开启状态，第一进水阀门41、第一出水阀门42、第二进水阀门72以及第二出水阀门71为关闭状态；开启该循环装置；22控制第三进水阀门43和第三出水阀门44将自来水从室温加热到80，并将所产生的热水存储到一水箱中；与此同时，控制第三阀门75和第四阀门76将空调系统5的循环水从室温冷却到7。
7、；权利要求书CN101957098A2/2页323当水箱满时，关闭第三进水阀门43和第三出水阀门44；当水箱水位到达一设定的最低极限值时，重新开启所述第三进水阀门43和第三出水阀门44；24是否结束工作，若F，返回上述步骤22；若T，关闭循环装置。权利要求书CN101957098A1/4页4可调节式CO2热泵三联供循环装置与循环方式技术领域0001本发明涉及一种热泵循环方式，尤其涉及一种可调节式CO2热泵三联供循环系统。背景技术0002能源和环境问题是当代人类面临的两个重大社会问题。能源是促进经济发展的动力，是人类社会发展的物质基础。但随着世界经济和人口的迅速增长，能源消耗急剧增加。能源的过度。
8、开发与消费累计的效应，产生了制约经济发展和影响人类生存的环境问题，温室气体的排放所引起的气候变化已对全球生态和人类社会发展构成了严重挑战。温室效应以及臭氧层破坏等已成为制约我国经济协调稳定发展的重要环境因素。建筑耗能对温室气体的排放有着重要的影响。以日本为例，在所有温室气体相当于CO2的排放量中，建设业占413，其中建筑业占329。在建筑能耗中，采暖和空调占主要比例，一般为5070，所以空调节能，及循环方式的改进，对能源发展和环境有着重要的影响。0003目前，所使用的空调系统中，采用传统循环方式，由一个冷凝器、一个蒸发器、一个压缩机、一个节流阀组成，仅是实现建筑的制冷与供暖功能。并且家庭用生活。
9、热水大部分均由环境温度开始采用电加热或燃气加热方式获得，大大消耗高品质能源、一次能源。此外，传统空调所使用的人工制冷剂，对温室效应以及臭氧层的破坏都有着不良的影响。发明内容0004针对上述现有技术，本发明提供一种可调节式CO2热泵三联供循环装置与循环方式，该循环系统不仅可以实现传统空调的制冷供暖功能，还可以加热生活热水，将自来水从环境温度一般为15加热到80，可以满足一般热水需求，如洗浴等。如需更高温度，可再通过其他方式如电加热、燃气加热等。可以减少高品质能源的消耗，最终达到节能减排的目的。此外，选择一种适用的自然工质CO2，替代高GWP全球变暖潜能值或高ODP臭氧潜能值人工工质，如R11、R。
10、22等氟利昂的系列卤代烃化合物，而天然工质的最大优点在于其GWP值及ODP值约为0，不会对环境造成危害，并具有优良热力性能及经济性，从而达到减少对温室效应、臭氧层破坏的影响。0005为了解决上述技术问题，本发明可调节式CO2热泵三联供循环装置予以实现的技术方案是该循环装置包括由管道将一个节流阀、一个蒸发器、一个压缩机和一个冷凝器连接而构成的回路，所述冷凝器通过第一进水管和第一出水管连接到一空调系统，所述第一进水管上设有第一进水阀门，所述第一出水管上设有第一出水阀门；所述蒸发器通过第二进水管和第二出水管连接到一换热系统，所述第二进水管上设有第二进水阀门，所述第二出水管上设有第二出水阀门；所述第一。
11、进水管上在位于第一进水阀门与所述冷凝器之间的管段上连接有来自于自来水系统的第一进水支管，所述第一进水支管上设有第三进水阀，所述第一出水管上在位于第一出水阀门与所述冷凝器之间的管段上连接有来自于所述自来水系统的第一出水支管，所述第一出水支管上设有第三出水阀；所述冷凝器的出水口与所述换热系统的进水口相连形成第一旁路，所述冷凝器的进水口与所述换热系统的出水口说明书CN101957098A2/4页5相连形成第二旁路，所述第一旁路和第二旁路上分别设置第一阀门和第二阀门；所述蒸发器的进水口与所述空调系统的出水口相连形成第三旁路，所述蒸发器的出水口与所述空调系统的进水口相连形成第四旁路，所述第三旁路和第四旁。
12、路上分别设置第三阀门和第四阀门；循环工质采用CO2气体。0006利用上述热泵循环装置通过控制各阀门的状态以实现供暖或制冷循环，其中0007实现供暖循环工况的步骤如下实现供暖循环工况的步骤如下000811开启该循环装置之前，各阀门的状态是所述第一进水阀门、第一出水阀门、第二进水阀门、第二出水阀门、第三进水阀门以及第三出水阀门为开启状态；所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门为关闭状态；开启该循环装置；12控制第三进水阀门和第三出水阀门将自来水从室温加热到80，并将所产生的热水存储到一水箱中；与此同时，控制第一进水阀门和第一出水阀门将空调系统的循环水从室温加热到55；13当水箱满时，关闭第三进。
13、水阀门和第三出水阀门，并控制第一进水阀门和第一出水阀门将空调系统的循环水从室温加热到55；当水箱水位到达一设定的最低极限值时，重新开启第三进水阀门和第三出水阀门；14是否结束工作，若F，返回上述步骤12；若T，关闭循环装置。0009实现制冷循环工况的步骤如下21开启该循环装置之前，各阀门的状态是所述第三进水阀门、第三出水阀门44、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门为开启状态，第一进水阀门、第一出水阀门、第二进水阀门以及第二出水阀门为关闭状态；开启该循环装置；22控制第三进水阀门和第三出水阀门将自来水从室温加热到80，并将所产生的热水存储到一水箱中；与此同时，控制第三阀门和第四阀门将空调系统。
14、的循环水从室温冷却到7；23当水箱满时，关闭第三进水阀门和第三出水阀门；当水箱水位到达一设定的最低极限值时，重新开启所述第三进水阀门和第三出水阀门；24是否结束工作，若F，返回上述步骤22；若T，关闭循环装置。0010与现有技术相比，本发明的有益效果是00111由本发明循环装置与循环方式构成的循环系统既可满足自来水供水系统中生活热水的需要，又可实现空调系统的制冷供暖功能。在供暖工况下，冷凝器不仅负责将自来水从室温如15加热到80，产生的热水可以储存在水箱供生活热水，同时向室内供暖，并可以将循环水从室温如15加热到55；在制冷工况下，冷凝器仅负责将自来水从室温如15加热到80，产生的热水可以储存。
15、在水箱供生活热水，蒸发器则与空调系统相连，将空调系统的循环水从室温冷却到7。00122本发明循环系统中采用自然工质CO2作为循环工质，该工质易于获得，使用方便，安全可靠。而且可以回收再利用工厂排放的CO2，从而达到减少对温室效应、臭氧层破坏的影响。00133本发明循环系统能广泛应用于目前的空调系统中。附图说明0014附图是本发明可调节式串联CO2热泵循环系统的示意图。0015图中00161节流阀2蒸发器3压缩机说明书CN101957098A3/4页600174令凝器5空调系统6自来水系统00187换热系统41第一进水阀门42第一出水阀门001971第二出水阀门72第二进水阀门43第三进水阀门0。
16、02044第三出水阀门73第一阀门74第二阀门002175第三阀门76第四阀门具体实施方式0022下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。0023如附图所示，本发明一种可调节式CO2热泵三联供循环装置，该循环装置包括由管道将一个节流阀1、一个蒸发器2、一个压缩机3和一个冷凝器4连接而构成的回路，所述冷凝器4通过第一进水管和第一出水管连接到一空调系统5，所述第一进水管上设有第一进水阀门41，所述第一出水管上设有第一出水阀门42；所述蒸发器2通过第二进水管和第二出水管连接到一换热系统7，所述第二进水管上设有第二进水阀门71，所述第二出水管上设有第二出水阀门72；所述第一进水管上在位于。
17、第一进水阀门41与所述冷凝器4之间的管段上连接有来自于自来水系统6的第一进水支管，所述第一进水支管上设有第三进水阀43，所述第一出水管上在位于第一出水阀门42与所述冷凝器4之间的管段上连接有来自于所述自来水系统6的第一出水支管，所述第一出水支管上设有第三出水阀44；所述冷凝器4的出水口与所述换热系统7的进水口相连形成第一旁路，所述冷凝器4的进水口与所述换热系统7的出水口相连形成第二旁路，所述第一旁路和第二旁路上分别设置第一阀门73和第二阀门74；所述蒸发器2的进水口与所述空调系统5的出水口相连形成第三旁路，所述蒸发器2的出水口与所述空调系统5的进水口相连形成第四旁路，所述第三旁路和第四旁路上分。
18、别设置第三阀门75和第四阀门76；循环工质采用CO2气体。0024利用上述热泵循环装置实现可调节式CO2热泵三联供循环的步骤是0025在供暖循环工况下002611开启该循环装置之前，各阀门的状态是所述第一进水阀门41、第一出水阀门42、第二进水阀门71、第二出水阀门72、第三进水阀门43以及第三出水阀门44为开启状态；所述第一阀门73、第二阀门74、第三阀门75、第四阀门76为关闭状态；开启该循环装置；002712控制第三进水阀门43和第三出水阀门44将自来水从室温加热到80，并将所产生的热水存储到一水箱中；与此同时，控制第一进水阀门41和第一出水阀门42将空调系统5的循环水从室温加热到55；。
19、002813当水箱满时，关闭第三进水阀门43和第三出水阀门44，并控制第一进水阀门41和第一出水阀门42将空调系统5的循环水从室温加热到55；当水箱水位到达一设定的最低极限值时，重新开启第三进水阀门43和第三出水阀门44；002914是否结束工作，若F，返回上述步骤12；若T，关闭循环装置。0030在制冷循环工况下003121开启该循环装置之前，各阀门的状态是所述第三进水阀门43、第三出水阀门44、第一阀门73、第二阀门74、第三阀门75和第四阀门76为开启状态，第一进水阀门41、第一出水阀门42、第二进水阀门72以及第二出水阀门71为关闭状态；开启该循环装置；说明书CN101957098A4。
20、/4页7003222控制第三进水阀门43和第三出水阀门44将自来水从室温加热到80，并将所产生的热水存储到一水箱中；与此同时，控制第三阀门75和第四阀门76将空调系统5的循环水从室温冷却到7；003323当水箱满时，关闭第三进水阀门43和第三出水阀门44；当水箱水位到达一设定的最低极限值时，重新开启所述第三进水阀门43和第三出水阀门44；003424是否结束工作，若F，返回上述步骤22；若T，关闭循环装置。0035当然，完成上述循环过程，与循环系统配套的设有一些诸如温度传感器、水位传感器等控制部件，至于这些控制部件的选型、连接关系等是本领域内公知的常识，本领域内普通技术人员在本发明循环系统所能实现的循环方式的启发下，均无需付出创造性的劳动即可获得。还有，对于节流阀1的开启程度一般是视水压水流而定，这是毋庸置疑的。0036本发明循环系统既可满足生活热水的需要，又可实现制冷供暖功能。此外可以将企业中排放的CO2回收再利用，作为热泵的循环工质。0037尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。说明书CN101957098A1/1页8说明书附图。