本發(fā)明涉及的一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)涉及到我國(guó)空調(diào)技術(shù)應(yīng)用與節(jié)能兩大領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在我國(guó)目前的冬季供暖系統(tǒng)中，主要有化石能源燃燒類型、各類熱泵空調(diào)系統(tǒng)類型、城市熱力管網(wǎng)供暖類型等。其中，化石能源燃燒類型主要是指各類燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐燃燒化石能源，從而產(chǎn)生熱量提供給用戶；熱泵空調(diào)系統(tǒng)類型是指水源熱泵、地源熱泵、污水源熱泵、空氣源熱泵等利用熱泵吸收各類低品位熱量進(jìn)行提升進(jìn)而提供熱量給用戶；城市熱力管網(wǎng)供暖是指具有大型熱力廠及熱力站、火電站等熱源，利用其余熱或者廢熱作為供給用戶的熱源。

在這幾類供熱方式中，采用燃燒化石能源的方法既污染環(huán)境又減少了不可再生能源，是最不可取的方式；采用城市熱力管網(wǎng)供暖的方式要求附近有大型的熱力站或熱電廠，從而對(duì)使用條件進(jìn)行了限制；采用各類熱泵方式供暖是目前最節(jié)能也是最環(huán)保的方式。而各類熱泵都有其局限性，如水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)需要靠近水源、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)需要向地下打井、空氣源熱泵容易結(jié)霜等，熱泵在使用地域及使用時(shí)間上都有一定的局限性。

目前廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)江中下游地區(qū)的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)對(duì)冬冷夏熱地區(qū)的供暖及制冷具有明顯的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，其系統(tǒng)主要采用類似于原冷卻塔裝置的水汽能收集器在夏季向空氣中進(jìn)行高效散熱、冬季吸收空氣中的低品位熱量，從而為水源熱泵主機(jī)提供冷熱源，其系統(tǒng)占地面積小、適應(yīng)性好、使用范圍廣泛，但由于在冬季水汽能收集器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度較低（低于-7℃情況較多），相應(yīng)進(jìn)入及流出水源熱泵主機(jī)的介質(zhì)溫度更低，而熱泵主機(jī)的出水溫度仍要求保持在45℃以上，從而導(dǎo)致水源熱泵主機(jī)啟動(dòng)困難、能效比降低、主機(jī)工作不正常等情況發(fā)生。

為避免此類情況發(fā)生，同時(shí)使水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)能夠在寒冷地區(qū)、冬季工況、低溫高濕情況下高效運(yùn)行，尤其是在超低溫情況下正常運(yùn)行，特提出一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)的目的在于采用水汽能收集器、低溫冷水主機(jī)作為一級(jí)熱源為水水熱泵主機(jī)提供熱量，水水熱泵主機(jī)作為二級(jí)熱源為用戶系統(tǒng)提供熱量，從而通過(guò)梯級(jí)提升空氣中的低品位熱源為用戶提供熱量進(jìn)行供暖，提高系統(tǒng)能效、保證在低溫情況下正常運(yùn)行，避免現(xiàn)有各類空調(diào)系統(tǒng)的缺陷，更加節(jié)能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：該系統(tǒng)由水汽能收集器1、低溫冷水主機(jī)2、換熱器3、水水熱泵主機(jī)4、用戶系統(tǒng)5組成。

水汽能收集器1由塔體1-1、風(fēng)機(jī)1-2、噴淋組件1-3、集水盤1-4組成，塔體1-1開有空氣入口1-5、空氣出口1-6；

水汽能收集器1的噴淋組件1-3通過(guò)管道與低溫冷水主機(jī)2的蒸發(fā)器出口相連；集水盤1-4通過(guò)管道與低溫冷水主機(jī)2的蒸發(fā)器入口相連；在集水盤1-4和低溫冷水主機(jī)2的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B1；

低溫冷水主機(jī)2的冷凝器出口通過(guò)管道與換熱器3的高溫側(cè)入口相連，在低溫冷水主機(jī)2的冷凝器出口和換熱器3的高溫側(cè)入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B2；低溫冷水主機(jī)2的冷凝器入口通過(guò)管道與換熱器3的高溫側(cè)出口相連；

換熱器3的低溫側(cè)出口通過(guò)管道與水水熱泵主機(jī)4的蒸發(fā)器入口相連接，在換熱器3的低溫側(cè)出口與水水熱泵主機(jī)4的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B3；換熱器3的低溫側(cè)入口通過(guò)管道與水水熱泵主機(jī)4的蒸發(fā)器出口相連接；

水水熱泵主機(jī)4的冷凝器出口通過(guò)管道與用戶系統(tǒng)5的入口相連接，在水水熱泵主機(jī)4的冷凝器出口與用戶系統(tǒng)5的入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B4；水水熱泵主機(jī)4的冷凝器入口通過(guò)管道與用戶系統(tǒng)5的出口相連接。

所采用的低溫冷水主機(jī)可以為螺桿式冷水主機(jī)，也可以為渦旋式冷水主機(jī)、活塞式冷水主機(jī)。

所采用的水水熱泵主機(jī)可以為離心式水源熱泵、螺桿式水源熱泵、磁懸浮式水水熱泵主機(jī)。

所采用的換熱器可以為板式換熱器，也可以采用夾管式換熱器、套管式換熱器等各類水水間壁式換熱器。

所采用的低溫防凍循環(huán)介質(zhì)要求其溶液在-50℃以內(nèi)不發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。

本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其特征主要有：

1.采用水汽能收集器將空氣中低品位熱量提取出來(lái)作為低溫冷水主機(jī)的熱源；

2.采用低溫冷水主機(jī)提升低品位熱量作為換熱器的熱源；

3.采用換熱器作為低溫冷水主機(jī)與水水熱泵主機(jī)之間的換熱裝置；

4.采用換熱器換取的熱量作為水水熱泵主機(jī)的熱源；

5.水水熱泵主機(jī)提升熱量品味，作為熱源向用戶系統(tǒng)供暖。

該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1．低溫冷水主機(jī)、水水熱泵主機(jī)串聯(lián)式工作作為空調(diào)系統(tǒng)的熱源，更加適應(yīng)氣候條件，具有適應(yīng)性強(qiáng)、供熱能力調(diào)節(jié)范圍大、整機(jī)能效比高的特點(diǎn)；

2．本發(fā)明運(yùn)行費(fèi)用低、初投資低；

3．能夠適應(yīng)冬季低溫工況，在低溫工況下穩(wěn)定運(yùn)行，提供較高系統(tǒng)效率。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明示意圖：

圖中，水汽能收集器1、低溫冷水主機(jī)2、換熱器3、水水熱泵主機(jī)4、用戶系統(tǒng)5。

圖中單線箭頭表示管道內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)方向。

圖2為水汽能收集器結(jié)構(gòu)示意圖：

圖中，水汽能收集器1、塔體1-1、風(fēng)機(jī)1-2、噴淋組件1-3、集水盤1-4、空氣入口1-5、空氣出口1-6。

圖中單線箭頭表示管道內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)方向，雙線箭頭表示空氣流動(dòng)方向。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)由水汽能收集器1、低溫冷水主機(jī)2、換熱器3、水水熱泵主機(jī)4、用戶系統(tǒng)5組成。

如圖2所示，水汽能收集器1由塔體1-1、風(fēng)機(jī)1-2、噴淋組件1-3、集水盤1-4組成，塔體1-1開有空氣入口1-5、空氣出口1-6；

所述的水汽能收集器1的所述的噴淋組件1-3通過(guò)管道與所述的低溫冷水主機(jī)2的蒸發(fā)器出口相連；所述的集水盤1-4通過(guò)管道與所述的低溫冷水主機(jī)2的蒸發(fā)器入口相連；在所述的集水盤1-4和所述的低溫冷水主機(jī)2的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B1；

所述的低溫冷水主機(jī)2的冷凝器出口通過(guò)管道與所述的換熱器3的高溫側(cè)入口相連，在所述的低溫冷水主機(jī)2的冷凝器出口和所述的換熱器3的高溫側(cè)入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B2；所述的低溫冷水主機(jī)2的冷凝器入口通過(guò)管道與所述的換熱器3的高溫側(cè)出口相連；

所述的換熱器3的低溫側(cè)出口通過(guò)管道與所述的水水熱泵主機(jī)4的蒸發(fā)器入口相連接，在所述的換熱器3的低溫側(cè)出口與所述的水水熱泵主機(jī)4的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B3；所述的換熱器3的低溫側(cè)入口通過(guò)管道與所述的水水熱泵主機(jī)4的蒸發(fā)器出口相連接；

所述的水水熱泵主機(jī)4的冷凝器出口通過(guò)管道與所述的用戶系統(tǒng)5的入口相連接，在所述的水水熱泵主機(jī)4的冷凝器出口與所述的用戶系統(tǒng)5的入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B4；所述的水水熱泵主機(jī)4的冷凝器入口通過(guò)管道與所述的用戶系統(tǒng)5的出口相連接。

本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)工作流程如下：

低溫冬季工況：

1、風(fēng)機(jī)1-2開始工作，將室外空氣由空氣入口1-5吸入到塔體1-1中，流過(guò)塔體后由空氣出口1-6排出；

2、噴淋組件1-3噴出低溫防凍循環(huán)介質(zhì)，在塔體1-1中與流過(guò)的空氣相互接觸，低溫防凍循環(huán)介質(zhì)吸收空氣中的熱量，溫度升高，換熱后的低溫防凍循環(huán)介質(zhì)落入接水盤1-4中；

3、在循環(huán)泵B1的作用下，低溫防凍循環(huán)介質(zhì)由集水盤1-4中流入到低溫冷水主機(jī)的蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器內(nèi)低溫防凍循環(huán)介質(zhì)的熱量被制冷劑吸收，低溫防凍循環(huán)介質(zhì)的溫度降低，流過(guò)蒸發(fā)器后進(jìn)入到水汽能收集器1的噴淋組件1-3中再次噴淋，形成循環(huán)流動(dòng)；

4、低溫冷水主機(jī)的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā)，在冷凝器內(nèi)放熱冷凝，蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度在-50℃及以上、冷凝器進(jìn)出水溫度在20℃左右；

5、循環(huán)泵B2驅(qū)動(dòng)循環(huán)水在低溫冷水主機(jī)的冷凝器及換熱器的高溫側(cè)之間循環(huán)流動(dòng)，循環(huán)水在冷凝器內(nèi)吸熱、在換熱器內(nèi)放熱；

6、循環(huán)泵B3驅(qū)動(dòng)循環(huán)水在換熱器低溫側(cè)及水水熱泵主機(jī)的蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，循環(huán)水在蒸發(fā)器內(nèi)放熱、在換熱器內(nèi)吸熱；

7、水水熱泵主機(jī)的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā)，在冷凝器內(nèi)放熱冷凝，蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度在12℃及以上、冷凝器進(jìn)出水溫度在45℃左右；

8、循環(huán)泵B4驅(qū)動(dòng)循環(huán)水在水水熱泵主機(jī)的冷凝器及用戶系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，循環(huán)水在用戶系統(tǒng)放熱、在冷凝器內(nèi)吸熱。

由于室外空氣溫度較低，導(dǎo)致低溫循環(huán)介質(zhì)的溫度較低，從而進(jìn)入和流出制熱主機(jī)的低溫循環(huán)介質(zhì)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0℃，如果制熱主機(jī)冷凝器側(cè)的出水仍然保持在45℃以上，則會(huì)導(dǎo)致低溫冷水主機(jī)效率極具降低。在本發(fā)明中采用冷水主機(jī)與水水熱泵主機(jī)兩級(jí)提升熱量品味的方式，低溫冷水主機(jī)及水水熱泵主機(jī)的工作范圍都處于最適宜范圍，故兩者的工作效率為最高，系統(tǒng)整體效率也為最高。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。