一種利用凝固潛熱的熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種利用凝固潛熱的熱泵系統(tǒng)。本發(fā)明屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是將水源中所蘊(yùn)含的水的凝固潛熱有效利用，最大限度的減少系統(tǒng)用水量，在特定溫度條件下通過另外設(shè)置冷卻塔進(jìn)行融冰，進(jìn)一步解決水量不足的問題。本發(fā)明由熱泵機(jī)組、換熱設(shè)備、旋流除砂器、引射器組成，并通過末端供水管、末端回水管、中介水供水管、中介水回水管、水源供水管、水源回水管、水源排水管和水源進(jìn)水管連接相通，利用水變?yōu)楸鶗r(shí)釋放凝固熱這一特性，使用低溫?fù)Q熱介質(zhì)使換熱器管內(nèi)壁結(jié)冰，同時(shí)利用砂水混合物的沖擊碰撞作用對(duì)換熱管內(nèi)壁進(jìn)行除冰，周而復(fù)始，不間斷釋放熱量。本發(fā)明適用于水源熱泵系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】
一種利用凝固潛熱的熱泵系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]采用熱栗技術(shù)從水源中提取低品位冷熱量為建筑物供熱供冷具有重要節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我國(guó)部分地區(qū)水資源十分匱乏，即使水資源豐富的地區(qū)也存在分布不均的狀況。常規(guī)水源熱栗系統(tǒng)是提取水中顯熱，但是冬季當(dāng)水溫接近(TC時(shí)，已經(jīng)沒有取熱的空間。相對(duì)于有限的顯熱，水源中還存在著巨大的凝固潛熱。將水源中的凝固潛熱充分開發(fā)利用對(duì)整個(gè)水源熱栗行業(yè)具有重要意義。
[0003]利用水的凝固潛熱時(shí)，一方面可大幅度減少水的用量，另一方面可解決空氣源熱栗系統(tǒng)夜間溫度降低時(shí)的效率問題，即夜間提取凝固熱，白天利用空氣進(jìn)行融冰。
[0004]然而利用水的凝固潛熱時(shí)，其關(guān)鍵難題是不斷結(jié)冰和及時(shí)有效的除冰問題。雖然冰蓄冷技術(shù)已經(jīng)成熟，但冰蓄冷通常是夜間蓄冰而白天用冷融冰，結(jié)冰后很快被利用，是蓄冷過程，與凝固熱熱栗系統(tǒng)形式上類似，但本質(zhì)不同，凝固熱熱栗系統(tǒng)是以用熱為主。
[0005]另外，此領(lǐng)域一直處于理論研究階段，所涉及的裝置及專利較少，且都未能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。例如發(fā)明人以前發(fā)明的專利:專利號(hào)為“ZL200610009740.7”，名稱為“地表水源熱栗系統(tǒng)凝固熱利用及防污染裝置”的專利，該專利其主要問題是螺桿的驅(qū)動(dòng)和除冰的可靠性問題，另外造價(jià)較高;專利號(hào)為“ZL200610009617.5”，名稱為“利用低位熱源供水顯熱進(jìn)行除霜的凝固潛熱型熱栗”的專利，該專利的主要問題是利用供水來(lái)進(jìn)行除霜，本質(zhì)上還是主要利用了水的顯熱，另外只適合小型系統(tǒng)；專利申請(qǐng)?zhí)枮椤癦L200610009616.0”，名稱為“冷水凝固熱的采集裝置”的專利，該專利通過絞龍刮板除冰，也是一個(gè)機(jī)械問題，空間大、成本高，另外無(wú)法保證換熱管內(nèi)壁均勻，有絞龍被卡死問題。另外還有壁面彈性剝冰、熱隔等工藝，都缺乏實(shí)用性。本發(fā)明通過采用固液流化床和旋流除砂工藝進(jìn)行在線結(jié)冰和除冰，保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水的連續(xù)結(jié)冰、除冰和再結(jié)冰的不間斷循環(huán)，從而保證利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱栗系統(tǒng)中水的連續(xù)結(jié)冰、除冰和再結(jié)冰的不間斷循環(huán)，從而保證利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)效率，進(jìn)一步節(jié)省水源。
[0007]本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題，所采取的技術(shù)方案是:
[0008]本發(fā)明提出的一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，它由熱栗機(jī)組、換熱設(shè)備、旋流除砂器、調(diào)砂閥、引射器、水箱或水池、中介水栗、水源水栗、末端供水管、末端回水管、中介水供水管、中介水回水管、水源供水管、水源回水管、水源排水管、水源進(jìn)水管組成，所述的旋流除砂器上分別設(shè)置有旋流除砂器進(jìn)水口、旋流除砂器出水口、旋流除砂器出砂口 ；所述的引射器上設(shè)置有引射器進(jìn)砂口、引射器進(jìn)水口、引射器出水口；所述的引射器進(jìn)水口與水箱或水池通過水源進(jìn)水管相連通;所述的水源水栗設(shè)置在水源進(jìn)水管上;所述的換熱設(shè)備與引射器出水口通過水源供水管相連通;所述的換熱設(shè)備與旋流除砂器進(jìn)水口通過水源回水管相連通;所述的旋流除砂器出水口與水箱或水池通過水源排水管相連通;所述的旋流除砂器出砂口與引射器進(jìn)砂口相連通，兩者之間設(shè)置有調(diào)砂閥；所述的熱栗機(jī)組與換熱設(shè)備之間通過中介水供水管、中介水回水管組成閉合循環(huán);所述的中介水栗設(shè)置在中介水回水管上;所述的末端供水管、末端回水管分別與熱栗機(jī)組相連接。
[0009]所述一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，它還包括冷卻塔、冷卻塔供水管、冷卻塔循環(huán)栗、冷卻塔回水管，所述的冷卻塔供水管連接水箱或水池和冷卻塔;所述的冷卻塔回水管連接冷卻塔和水箱或水池;所述的冷卻塔循環(huán)栗設(shè)置在冷卻塔供水管上。
[0010]所述一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，它還包括排冰管、排冰閥、補(bǔ)水管、補(bǔ)水閥，所述的排冰管和補(bǔ)水管分別與水箱或水池相連通，排冰閥設(shè)置在排冰管上，補(bǔ)水閥設(shè)置在補(bǔ)水管上。
[0011]本發(fā)明的運(yùn)行原理為:
[0012]水箱或水池中的水經(jīng)水栗提升后進(jìn)入引射器，與引射器引射出的砂混合后進(jìn)入換熱設(shè)備，部分水在換熱設(shè)備中凝結(jié)釋放出潛熱后變成冰，冰水混合物和砂返回旋流除砂器，旋流除砂器將冰水混合物和砂分離，分離后的砂進(jìn)入引射器并被再次引射，同時(shí)冰水混合物進(jìn)入水箱或水池，繼而進(jìn)行再循環(huán)。中介換熱介質(zhì)在換熱設(shè)備中吸取水的凝固潛熱后進(jìn)入熱栗機(jī)組，機(jī)組通過制冷劑循環(huán)吸收中介換熱介質(zhì)的熱量加熱末端來(lái)水，被加熱的末端來(lái)水經(jīng)水栗輸送至用戶供熱。
[0013]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下特點(diǎn)及其有益效果:
[0014]1.本發(fā)明采用液固流床和旋流除砂與引射回砂相結(jié)合的結(jié)冰、除冰工藝，較機(jī)械除冰和熱融冰相比，無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)部件，工藝形式簡(jiǎn)單，運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定、可靠。
[0015]2.本發(fā)明采用流態(tài)化換熱，較現(xiàn)有機(jī)械除冰工藝，可顯著提高效率30%以上，且可節(jié)省初投資40%以上。
[0016]3.本發(fā)明可充分利用空氣源，當(dāng)室外氣溫的濕球溫度大于O°C時(shí)，啟動(dòng)冷卻塔，一方面提高效率，另一方面減少用水量。
[0017]4.本發(fā)明較靈活，既可利用池水或湖水熱能，也可利用空氣熱能，當(dāng)水量充足時(shí)，可僅提取顯熱，當(dāng)水量有限時(shí)，可提取不同比例的水的凝固熱，例如可提取10%_90%范圍內(nèi)的水的凝固潛熱。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】二的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】三的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]熱栗機(jī)組1、換熱設(shè)備2、旋流除砂器3、旋流除砂器進(jìn)水口4、旋流除砂器出水口5、旋流除砂器出砂口6、調(diào)砂閥7、引射器8、引射器進(jìn)砂口9、引射器進(jìn)水口 10、引射器出水口
11、水箱或水池12、中介水栗13、水源水栗14、末端供水管15、末端回水管16、中介水供水管17、中介水回水管18、水源供水管19、水源回水管20、水源排水管21、水源進(jìn)水管22、冷卻塔23、冷卻塔供水管24、冷卻塔循環(huán)栗25、冷卻塔回水管26、排冰管27、排冰閥28、補(bǔ)水管29、補(bǔ)水閥30。
【具體實(shí)施方式】
[0022]【具體實(shí)施方式】一，如圖1所示，本實(shí)施方式的一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，它由熱栗機(jī)組1、換熱設(shè)備2、旋流除砂器3、調(diào)砂閥7、引射器8、水箱或水池12、中介水栗13、水源水栗14、末端供水管15、末端回水管16、中介水供水管17、中介水回水管18、水源供水管19、水源回水管20、水源排水管21、水源進(jìn)水管22組成，所述的旋流除砂器3上分別設(shè)置有旋流除砂器進(jìn)水口 4、旋流除砂器出水口 5、旋流除砂器出砂口 6;所述的引射器8上設(shè)置有引射器進(jìn)砂口 9、引射器進(jìn)水口 10、引射器出水口 11;所述的引射器進(jìn)水口 10與水箱或水池12通過水源進(jìn)水管22相連通;所述的水源水栗14設(shè)置在水源進(jìn)水管22上;所述的換熱設(shè)備2與引射器出水口 11通過水源供水管19相連通;所述的換熱設(shè)備2與旋流除砂器進(jìn)水口 4通過水源回水管20相連通;所述的旋流除砂器出水口 5與水箱或水池12通過水源排水管21相連通;所述的旋流除砂器出砂口 6與引射器進(jìn)砂口 9相連通，兩者之間設(shè)置有調(diào)砂閥7;所述的熱栗機(jī)組I與換熱設(shè)備2之間通過中介水供水管17、中介水回水管18組成閉合循環(huán);所述的中介水栗
13設(shè)置在中介水回水管18上;所述的末端供水管15、末端回水管16分別與熱栗機(jī)組I相連接。
[0023]【具體實(shí)施方式】二，如圖2所示，本實(shí)施方式的系統(tǒng)，它與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)是，它還包括冷卻塔23、冷卻塔供水管24、冷卻塔循環(huán)栗25、冷卻塔回水管26，所述的冷卻塔供水管24連接水箱或水池12和冷卻塔23;所述的冷卻塔回水管26連接冷卻塔23和水箱或水池12;所述的冷卻塔循環(huán)栗25設(shè)置在冷卻塔供水管24上。該實(shí)施方式的有益效果是利用冷卻塔融冰，減少系統(tǒng)所需用水量，并且當(dāng)室外濕球溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，冷卻塔加熱系統(tǒng)清潔水使其溫度升高的程度較大，換熱設(shè)備中不再產(chǎn)生冰，在這種情況下，系統(tǒng)運(yùn)行效率更尚O
[0024]【具體實(shí)施方式】三，如圖3所示，本實(shí)施方式的系統(tǒng)，它與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)是，它還包括排冰管27、排冰閥28、補(bǔ)水管29、補(bǔ)水閥30，所述的排冰管27和補(bǔ)水管29分別與水箱或水池12相連通，排冰閥28設(shè)置在排冰管27上，補(bǔ)水閥30設(shè)置在補(bǔ)水管29上。該實(shí)施方式的有益效果是當(dāng)水量受限時(shí)，不足以支撐整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，開啟補(bǔ)水閥30對(duì)水箱或水池12進(jìn)行補(bǔ)水，同時(shí)開啟排冰閥28對(duì)水箱或水池12進(jìn)行排冰。
[0025]工作原理
[0026]水源水栗14抽取水箱或水池12中的水經(jīng)由水源進(jìn)水管22進(jìn)入引射器8，水在引射器8中與經(jīng)旋流除砂器3分離出的砂混合為水砂混合物，水砂混合物經(jīng)由水源供水管19進(jìn)入換熱設(shè)備2中換熱，部分水在換熱設(shè)備2中釋放出凝固潛熱后變成冰，換熱設(shè)備2中的冰水混合物和砂經(jīng)水源回水管20流入旋流除砂器3中，由于水、冰、砂的密度不同，旋流除砂器3將冰水混合物和砂分離，砂下沉并通過調(diào)砂閥7進(jìn)入引射器8中并被再次引射，冰水混合物經(jīng)由水源排水管21進(jìn)入到水箱或水池12中，繼而進(jìn)行再循環(huán)。在中介水栗13的作用下中介換熱介質(zhì)從換熱設(shè)備2中流出，并經(jīng)由中介水回水管18進(jìn)入熱栗機(jī)組I，中介換熱介質(zhì)在熱栗機(jī)組I中釋放出熱量后經(jīng)中介水供水管17流入換熱設(shè)備2中完成密閉循環(huán)。末端來(lái)水經(jīng)由末端回水管16進(jìn)入熱栗機(jī)組I加熱升溫，被加熱后的末端來(lái)水經(jīng)由末端供水管15進(jìn)入末端供暖系統(tǒng)中被用于循環(huán)供熱。
[0027]當(dāng)室外大氣的濕球溫度高于(TC時(shí)，冷卻塔循環(huán)栗25抽取水箱或水池12中的水經(jīng)由冷卻塔供水管24進(jìn)入冷卻塔23，水在冷卻塔23中與空氣換熱完成升溫后經(jīng)由冷卻塔回水管26流回水箱或水池12，進(jìn)而對(duì)水箱或水池12中的冰、水進(jìn)行升溫。若室外濕球溫度達(dá)到一定溫度數(shù)值，水從冷卻水塔23中吸收空氣中的熱量大于熱栗機(jī)組I所需的熱量時(shí)，此狀態(tài)下?lián)Q熱設(shè)備2中的換熱管內(nèi)壁將不再結(jié)冰。
[0028]若水箱中的水不足以支持整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，并且室外大氣的濕球溫度小于(TC時(shí)，開啟補(bǔ)水閥30對(duì)水箱或水池12進(jìn)行補(bǔ)水，同時(shí)開啟排冰閥28對(duì)水箱或水池12進(jìn)行排冰，以保證水量足以支持系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，并不用于限制，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，其特征在于它由熱栗機(jī)組(I)、換熱設(shè)備(2)、旋流除砂器(3)、調(diào)砂閥(7)、引射器(8)、水箱或水池(12)、中介水栗(13)、水源水栗(14)、末端供水管(15)、末端回水管(16)、中介水供水管(17)、中介水回水管(18)、水源供水管(19)、水源回水管(20)、水源排水管(21)、水源進(jìn)水管(22)組成，所述的旋流除砂器(3)上分別設(shè)置有旋流除砂器進(jìn)水口(4)、旋流除砂器出水口(5)、旋流除砂器出砂口(6);所述的引射器(8)上設(shè)置有引射器進(jìn)砂口(9)、引射器進(jìn)水口(10)、引射器出水口(11);所述的引射器進(jìn)水口(10)與水箱或水池(12)通過水源進(jìn)水管(22)相連通;所述的水源水栗(14)設(shè)置在水源進(jìn)水管(22)上;所述的換熱設(shè)備(2)與引射器出水口(11)通過水源供水管(19)相連通;所述的換熱設(shè)備(2)與旋流除砂器進(jìn)水口(4)通過水源回水管(20)相連通;所述的旋流除砂器出水口(5)與水箱或水池(12)通過水源排水管(21)相連通;所述的旋流除砂器出砂口(6)與引射器進(jìn)砂口(9)相連通，兩者之間設(shè)置有調(diào)砂閥(7);所述的熱栗機(jī)組(I)與換熱設(shè)備(2)之間通過中介水供水管(17)、中介水回水管(18)組成閉合循環(huán);所述的中介水栗(13)設(shè)置在中介水回水管(18)上;所述的末端供水管(15)、末端回水管(16)分別與熱栗機(jī)組(I)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，其特征在于它還包括冷卻塔(23)、冷卻塔供水管(24)、冷卻塔循環(huán)栗(25)、冷卻塔回水管(26)，所述的冷卻塔供水管(24)連接水箱或水池(12)和冷卻塔(23);所述的冷卻塔回水管(26)連接冷卻塔(23)和水箱或水池(12);所述的冷卻塔循環(huán)栗(25)設(shè)置在冷卻塔供水管(24)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用凝固潛熱的熱栗系統(tǒng)，其特征在于它還包括排冰管(27)、排冰閥(28)、補(bǔ)水管(29)、補(bǔ)水閥(30)，所述的排冰管(27)和補(bǔ)水管(29)分別與水箱或水池(12)相連通，排冰閥(28)設(shè)置在排冰管(27)上，補(bǔ)水閥(30)設(shè)置在補(bǔ)水管(29)上。
【文檔編號(hào)】F24D3/18GK105953289SQ201610312053
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】遲芳, 吳榮華, 余洋, 徐龍, 田時(shí)瑞, 趙宗輝, 李康
【申請(qǐng)人】青島科創(chuàng)藍(lán)新能源股份有限公司