本实用新型涉及一种热转换领域，特别是一种能够同时提供冷水、热水和热风的多联供二氧化碳热泵系统。
背景技术：
工业锅炉是重要的热能动力设备，也是高耗能特种设备之一，每年消耗的能源约占我国能源消耗总量的1/4。我国是世界上锅炉生产和使用最多的国家，且80%以上是运行效率低、高污染的燃煤工业锅炉。近年来，国家陆续出台相关政策，加强对燃煤锅炉污染的控制。如2013年国务院发布的《大气污染防治行动计划》(简称“大气十条”)，提出全面整治燃煤小锅炉;2014年发改委印发的《能源行业加强大气污染防治工作方案》，部署“电代煤”“气代煤”工程、“散、乱、污”企业聚焦群排查、禁煤区设定、提质增效等工作。但现阶段，占在用锅炉总量15%的燃油（气）锅炉依然存在运行效率偏低的问题，相比热效率平均为60%～65%的燃煤工业锅炉，燃油（气）锅炉热效率平均为75%～85%，节能效果不甚明显；且原油、天然气也属于一次化石能源。所以，对燃煤锅炉替代的能源设备尚无明确政策指向，给宏观政策在区域和城市层面的落实带来了困难。
同时，工业生产过程中存在大量的余热资源，这些余热如果能够得到有效利用，不仅会节约大量的能源，而且减少由直接排放造成的环境污染。作为回收低品位余热的重要手段之一，热泵技术已成为了当前研究的热点。目前，冷凝温度低于50℃的常温热泵技术已经成熟并且进入市场应用阶段，为了满足工业需求，拓宽热泵在工业上的应用范围，热泵技术正在朝着高温化，高效化，绿色化的方向发展。其中，寻找环境友好、可再生利用、循环性能优良的热泵工质是拓宽热泵技术应用范围的重点和难点之一。
发展绿色环保的冷热联供能源系统不仅有利于节能、改善大气环境，更能够带动产业机构的调整，带动国家经济的发展。带余热回收功能的二氧化碳热泵供热系统改善了常规系统能耗高，能源浪费及环境污染严重问题，充分利用余热来满足部分或全部的供热需求。这种合二为一的系统方式减少了设备的二次安装费用，提高了热泵系统给的综合能源利用效率。余热利用、冷热电联产已经列入国家“十三五规划”节能重点投资领域，因此冷热联供能源系统的研究和应用必然会为能源的高效应用和转化升级提供一条新的可持续发展的道路。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种多联供二氧化碳热泵系统。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多联供二氧化碳热泵系统，包括用于供二氧化碳循环流通的二氧化碳循环回路、供水流通过的冷水通道、供水流通过的热水通道和供空气通过的热风通道，所述二氧化碳循环回路中设置有二氧化碳蒸发器、气体冷却器、二氧化碳压缩机和调节二氧化碳流量的节流机构，所述二氧化碳蒸发器内具有与所述冷水通道相邻设置的冷媒通道，所述气体冷却器内具有与所述冷媒通道相连通的二氧化碳通道，所述二氧化碳通道与所述热水通道、所述热风通道分别相邻设置，所述冷媒通道的出口与所述二氧化碳压缩机的入口相连接，所述二氧化碳压缩机的出口与所述二氧化碳通道的入口相连接，所述二氧化碳通道的出口与所述节流机构的入口相连接，所述节流机构的出口与所述冷媒通道的入口相连接；
所述冷媒通道中流过的二氧化碳液体吸收所述冷水通道中的水流的热量气化；所述二氧化碳通道中的二氧化碳气体在二氧化碳压缩机加压下液化放热，所述热水通道中的水流吸收所述二氧化碳通道中二氧化碳的热量升温、热风通道的气流吸收所述二氧化碳通道中二氧化碳的热量升温。
优选地，所述气体冷却器包括具有热风通道的第一气体冷却器和具有热水通道的第二气体冷却器，所述第一气体冷却器和第二气体冷却器共用所述二氧化碳通道而相串联设置。
进一步优选地，所述第一气体冷却器设置在所述第二气体冷却器的前方。
优选地，所述二氧化碳压缩机与所述二氧化碳通道之间设置有第一气液分离器，所述第一气液分离器具有与所述二氧化碳压缩机的出口连接的气液入口、与所述二氧化碳通道连接的液体出口和与所述二氧化碳压缩机的入口连接的气体出口。
进一步优选地，所述第一气液分离器的气液入口处设置有压力传感器和温度传感器。
优选地，所述冷媒通道与所述二氧化碳压缩机之间设置有第二气液分离器，所述第二气液分离器具有与所述冷媒通道的出口连接的气液入口和与所述二氧化碳压缩机的入口连接的气体出口。
进一步优选地，所述第二气液分离器的气液入口处设置有压力传感器和温度传感器，所述第二气液分离器的气体出口处设置有压力传感器。
优选地，所述二氧化碳压缩机相并联设置有多个，每个所述二氧化碳压缩机的入口和出口处分别设置有温度传感器。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
1、本实用新型的多联供二氧化碳热泵系统，可以同时提供热水、热风和冷冻水，其最高供热风温度可达120℃。并且制热量最高可达兆瓦级，适合大规模制冷制热使用。
2、本实用新型的多联供二氧化碳热泵系统在运行时不产生任何的污染相对现有的锅炉更为环保。
3、本实用新型可以利用工业生产的余热，对能源使用效率更为高效。
附图说明
附图1为本实用新型的结构原理图。
以上附图中：1、冷水通道；2、热水通道；3、热风通道；4、二氧化碳蒸发器；41、冷媒通道；51、二氧化碳通道；52、第一气体冷却器；53、第二气体冷却器；6、二氧化碳压缩机；7、节流机构；8、第一气液分离器；9、第二气液分离器。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述：
参见附图1所示，一种多联供二氧化碳热泵系统，包括用于供二氧化碳循环流通的二氧化碳循环回路、供水流通过的冷水通道1、供水流通过的热水通道2和供空气通过的热风通道3，二氧化碳循环回路中设置有二氧化碳蒸发器4、气体冷却器、二氧化碳压缩机6和调节二氧化碳流量的节流机构7，二氧化碳蒸发器4内具有与冷水通道1相邻设置的冷媒通道41，气体冷却器内具有与冷媒通道41相连通的二氧化碳通道51，二氧化碳通道51与热水通道2、热风通道3分别相邻设置，冷媒通道41的出口与二氧化碳压缩机6的入口相连接，二氧化碳压缩机6的出口与二氧化碳通道51的入口相连接，二氧化碳通道51的出口与节流机构7的入口相连接，节流机构7的出口与冷媒通道41的入口相连接。
冷媒通道41中流过的二氧化碳液体吸收冷水通道1中的水流的热量后气化；二氧化碳通道51中的二氧化碳气体在二氧化碳压缩机6加压下液化放热，热水通道2中的水流吸收二氧化碳通道51中二氧化碳的热量后升温、热风通道3的气流吸收二氧化碳通道51中二氧化碳的热量后升温。
本实施例中，气体冷却器包括具有热风通道3的第一气体冷却器52和具有热水通道2的第二气体冷却器53，第一冷气体却器52和第二气体冷却器53共用二氧化碳通道51而相串联设置。具体地，第一气体冷却器52设置在第二气体冷却器53的前方，以提高热风的的出风效率。在其他实施例中，第一气体冷却器52还可以与第二气体冷却器53相并联设置，并通过阀门控制开闭，以实现热风和热水的分别启停。
二氧化碳压缩机6与二氧化碳通道51之间设置有第一气液分离器8，第一气液分离器8具有与二氧化碳压缩机6的出口连接的气液入口、与二氧化碳通道51连接的液体出口和与二氧化碳压缩机6的入口连接的气体出口。第一气液分离器8的气液入口处设置有压力传感器和温度传感器。
冷媒通道41与二氧化碳压缩机6之间设置有第二气液分离器9，第二气液分离器9具有与冷媒通道41的出口连接的气液入口和与二氧化碳压缩机6的入口连接的气体出口。第二气液分离器9的气液入口处设置有压力传感器和温度传感器，第二气液分离器9的气体出口处设置有压力传感器。
二氧化碳压缩机6相并联设置有4个，每个二氧化碳压缩机6的入口和出口处分别设置有温度传感器。
本实施例与现有技术相比具有以下优点：
1、本实施例的多联供二氧化碳热泵系统，可以同时提供热水、热风和冷冻水，其最高供热风温度可达120℃。并且制热量最高可达兆瓦级，适合大规模制冷制热使用。
2、本实施例的多联供二氧化碳热泵系统在运行时不产生任何的污染相对现有的锅炉更为环保。
3、本实施例可以利用工业生产的余热，对能源使用效率更为高效。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：包括用于供二氧化碳循环流通的二氧化碳循环回路、供水流通过的冷水通道、供水流通过的热水通道和供空气通过的热风通道，所述二氧化碳循环回路中设置有二氧化碳蒸发器、气体冷却器、二氧化碳压缩机和调节二氧化碳流量的节流机构，所述二氧化碳蒸发器内具有与所述冷水通道相邻设置的冷媒通道，所述气体冷却器内具有与所述冷媒通道相连通的二氧化碳通道，所述二氧化碳通道与所述热水通道、所述热风通道分别相邻设置，所述冷媒通道的出口与所述二氧化碳压缩机的入口相连接，所述二氧化碳压缩机的出口与所述二氧化碳通道的入口相连接，所述二氧化碳通道的出口与所述节流机构的入口相连接，所述节流机构的出口与所述冷媒通道的入口相连接；
所述冷媒通道中流过的二氧化碳液体吸收所述冷水通道中的水流的热量后气化；所述二氧化碳通道中的二氧化碳气体在二氧化碳压缩机加压下液化放热，所述热水通道中的水流吸收所述二氧化碳通道中二氧化碳的热量后升温、热风通道的气流吸收所述二氧化碳通道中二氧化碳的热量后升温。
2.根据权利要求1所述的一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述气体冷却器包括具有热风通道的第一气体冷却器和具有热水通道的第二气体冷却器，所述第一气体冷却器和第二气体冷却器共用所述二氧化碳通道而相串联设置。
3.根据权利要求2所述的一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述第一气体冷却器设置在所述第二气体冷却器的前方。
4.根据权利要求1所述的一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述二氧化碳压缩机与所述二氧化碳通道之间设置有第一气液分离器，所述第一气液分离器具有与所述二氧化碳压缩机的出口连接的气液入口、与所述二氧化碳通道连接的液体出口和与所述二氧化碳压缩机的入口连接的气体出口。
5.根据权利要求4所述的一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述第一气液分离器的气液入口处设置有压力传感器和温度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述冷媒通道与所述二氧化碳压缩机之间设置有第二气液分离器，所述第二气液分离器具有与所述冷媒通道的出口连接的气液入口和与所述二氧化碳压缩机的入口连接的气体出口。
7.根据权利要求6所述的一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述第二气液分离器的气液入口处设置有压力传感器和温度传感器，所述第二气液分离器的气体出口处设置有压力传感器。
8.根据权利要求1所述的一种多联供二氧化碳热泵系统，其特征在于：所述二氧化碳压缩机相并联设置有多个，每个所述二氧化碳压缩机的入口和出口处分别设置有温度传感器。
技术总结