本發(fā)明涉及一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置及系統(tǒng)，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

采用熱泵技術(shù)提取低品位能源為建筑物供熱具有重要的節(jié)能減排效益，是治理霧霾的有效途徑之一。低品位能源包括地下水、土壤、江河湖水、城市污水、工業(yè)污廢水等。但這些低品位能源在應(yīng)用方面有一定的局限性，很多需要供熱的建筑物附近沒有地下水或湖水或污水，或者水量不足，或者距離較遠(yuǎn)，這就限制了熱泵供熱系統(tǒng)的應(yīng)用。而開發(fā)利用冷水的凝固潛熱或者相變能(水結(jié)冰時釋放出的能量)，則可以大幅度減少用水量，因為冷水的相變能相當(dāng)于水溫降低80℃釋放出的能量，按現(xiàn)在一般技術(shù)提取地下水或污水5℃的熱量計算，用水量只需十六分之一。由于用水量較小，即使這些水源離建筑物距離較遠(yuǎn)，也具備了輸送的條件。另外，也可以調(diào)用城市中水或污水處理廠處理的污水。因此，開發(fā)利用冷水的相變能，顯著擴(kuò)大了熱泵供熱的應(yīng)用范圍，具有重大的實際意義。

然而，冷水相變能熱泵供熱制冰取熱時存在兩大技術(shù)難題，一方面是如何實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定和高效的制冰取熱過程，另一方面是冰的流動性較差，如何實現(xiàn)排冰過程。

本發(fā)明的申請人申請的專利，申請?zhí)枮椤?01610312053.6”，名稱為“一種利用凝固潛熱的熱泵系統(tǒng)”的專利，僅實現(xiàn)了制冰取熱過程，沒有涉及到具體的排冰過程。

專利申請?zhí)枮椤?01611267872.x”，名稱為“一種凝固潛熱采集裝置及系統(tǒng)”的專利也只涉及到機(jī)械刮冰的制冰取熱過程。申請?zhí)枮椤?01611267862.6”，名稱為“一種冷水凝固熱的采集方法”的專利也只涉及到制冰取熱過程，沒有解決排冰問題。

上述專利以及一些其他相關(guān)專利不僅沒有解決排冰問題，而且對外排冰時，更無法控制冰和水的比例問題。

本發(fā)明專利申請是在發(fā)明人前有專利申請技術(shù)基礎(chǔ)上，采用水泵抽送、固液分離方案，實現(xiàn)對外強(qiáng)制排冰，并控制冰和水的排放比例。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置及系統(tǒng)，以解決制冰取熱后冰的排出問題，以及控制冰和水的排放比例問題，實現(xiàn)有效排冰和控制冰和水的排放比例，減少用水量。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題，所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提出的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，它由冷水箱、排冰水泵、過濾器、隔離板、排冰吸水管、排冰供水管、排冰返水管、排冰管、冰水混合物進(jìn)口組成，排冰水泵設(shè)置在冷水箱內(nèi)；隔離板將冷水箱分割成儲冰箱和集冰箱兩部分；排冰吸水管的一端與集冰箱相連通，另一端與排冰水泵相連通；排冰供水管的一端與排冰水泵相連通，另一端與過濾器進(jìn)水口相連通；排冰返水管的一端與過濾器出水口相連通，另一端與儲冰箱相連通或設(shè)置在儲冰箱上部返水；排冰管的一端與過濾器排冰口相連通，另一端排冰；冰水混合物進(jìn)口與儲冰箱相連通；所述的過濾器由過濾器圓桶殼體、圓桶濾面、過濾器進(jìn)水口、過濾器出水口和過濾器排冰口組成，過濾器進(jìn)水口和過濾器排冰口分別與過濾器圓桶殼體的兩端相連通，過濾器出水口與過濾器圓桶殼體相連通，過濾器圓桶濾面設(shè)置在過濾器圓桶殼體內(nèi)部。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，它還包括回水控制閥和排冰控制閥，回水控制閥設(shè)置在排冰返水管上，排冰控制閥設(shè)置在排冰管上。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，所述的排冰管在垂直方向上為倒u型彎。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，所述的隔離板將集冰箱隔離成漏斗狀。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，設(shè)置多臺排冰水泵并聯(lián)連接，相互備用，或聯(lián)合運行。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，所述的排冰水泵為帶絞刀水泵。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，它還包括二次過濾器、二次排冰返水管和二次排冰管，二次過濾器的二次過濾器進(jìn)水口與排冰管相連通，二次過濾器的二次過濾器出水口與二次排冰返水管相連通，二次排冰返水管與排冰返水管相連通，二次過濾器的二次過濾器排冰口與二次排冰管相連通。

本發(fā)明提出的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰系統(tǒng)，它由所述的分離式排冰裝置、相變換熱器、冷水泵、冷水吸水管、冷水供水管、冰水混合物排水管和補(bǔ)水管組成，冷水吸水管的一端與分離式排冰裝置的儲冰箱相連通，另一端與冷水泵相連通；冷水供水管的一端與冷水泵相連通，另一端與相變換熱器相連通；冰水混合物排冰管的一端與相變換熱器相連通，另一端與分離式排冰裝置的冰水混合物進(jìn)口相連通。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰系統(tǒng)，所述的儲冰箱連接有補(bǔ)水管，二者相連通。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰系統(tǒng)，所述的冷水供水管上連接有補(bǔ)水管，二者相連通。

本發(fā)明裝置的運行原理為：冰水混合物從分離式排冰裝置的冰水混合物進(jìn)口進(jìn)入冷水箱的儲冰箱，當(dāng)水位高于隔離板高度時，冰水混合物流入集冰箱，排冰水泵從集冰箱抽取冰水混合物，冰水混合物經(jīng)排冰吸水管和排冰供水管進(jìn)入過濾器，在過濾器的過濾作用下，冰從排冰管排出，水經(jīng)排冰返水管返回儲冰箱，這部分水進(jìn)一步推動冰向集冰箱流動，同時隨著冰水混合物量的不斷增加，儲冰箱中冰在浮力作用下浮在上層，隨著集冰箱中水位降低而不斷流往集冰箱。

本發(fā)明系統(tǒng)的運行原理為：在冷水泵的作用下，分離式排冰裝置中儲冰箱中的冷水經(jīng)冷水吸水管和冷水供水管進(jìn)入相變換熱器，一部分冷水在相變換熱器中釋放出相變潛熱而結(jié)冰，冰水混合物從相變換熱器流出，經(jīng)冰水混合物排水管進(jìn)入儲冰箱。當(dāng)冰從排冰管排出時，冷水箱水位降低，補(bǔ)水管開始對系統(tǒng)補(bǔ)水。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下特點及有益效果：

(1)申請?zhí)枮椤?01610312053.6”，名稱為“一種利用凝固潛熱的熱泵系統(tǒng)”的專利，僅實現(xiàn)了制冰取熱過程，沒有涉及到排冰過程。申請?zhí)枮椤?01611267872.x”，名稱為“一種凝固潛熱采集裝置及系統(tǒng)”的專利也只涉及到機(jī)械刮冰的取熱過程，申請?zhí)枮椤?01611267862.6”，名稱為“一種冷水凝固熱的采集方法”的專利只涉及到制冰過程。上述專利和其他相關(guān)專利均未給出對外排冰方案和如何控制冰水混合物的排放比例。

(2)本發(fā)明采用水泵抽送和固液分離方案實現(xiàn)對外強(qiáng)制排冰，并控制冰水混合物的排放比例，排冰效率高，節(jié)約用水量可達(dá)50％以上。

(3)本發(fā)明還可以通過增加二次過濾器或管路等方案，進(jìn)一步保證控制冰水混合物的排放比例。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的主視剖面圖；

圖2是本發(fā)明裝置的俯視圖；

圖3是具體實施方式二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是具體實施方式三的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是具體實施方式四的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是具體實施方式五的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是具體實施方式七的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是具體實施方式九的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是具體實施方式十的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：冷水箱1、排冰水泵2、過濾器3、隔離板4、排冰吸水管5、排冰供水管6、排冰返水管7、排冰管8、冰水混合物進(jìn)口9、儲冰箱10、集冰箱11、過濾器圓桶殼體12、圓桶濾面13、過濾器進(jìn)水口14、過濾器出水口15、過濾器排冰口16、回水控制閥17、排冰控制閥18、二次過濾器19、二次排冰返水管20、二次排冰管21、分離式排冰裝置22、相變換熱器23、冷水泵24、冷水吸水管25、冷水供水管26、冰水混合物排水管27、補(bǔ)水管28、二次過濾器進(jìn)水口29、二次過濾器出水口30、二次過濾器排冰口31。

具體實施方式

具體實施方式一，如圖1～2所示，本實施方式的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，它由冷水箱1、排冰水泵2、過濾器3、隔離板4、排冰吸水管5、排冰供水管6、排冰返水管7、排冰管8、冰水混合物進(jìn)口9組成，排冰水泵2設(shè)置在冷水箱1內(nèi)；隔離板4將冷水箱1分割成儲冰箱10和集冰箱11兩部分；排冰吸水管5的一端與集冰箱11相連通，另一端與排冰水泵2相連通；排冰供水管6的一端與排冰水泵2相連通，另一端與過濾器進(jìn)水口14相連通；排冰返水管7的一端與過濾器出水口15相連通，另一端與儲冰箱10相連通或設(shè)置在儲冰箱10上部返水；排冰管8的一端與過濾器排冰口16相連通，另一端排冰；冰水混合物進(jìn)口9與儲冰箱10相連通；所述的過濾器3由過濾器圓桶殼體12、圓桶濾面13、過濾器進(jìn)水口14、過濾器出水口15和過濾器排冰口16組成，過濾器進(jìn)水口14和過濾器排冰口16分別與過濾器圓桶殼體12的兩端相連通，過濾器出水口15與過濾器圓桶殼體12相連通，過濾器圓桶濾面13設(shè)置在過濾器圓桶殼體12內(nèi)部。

具體實施方式二，如圖3所示，本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，它還包括回水控制閥17和排冰控制閥18，回水控制閥17設(shè)置在排冰返水管7上，排冰控制閥18設(shè)置在排冰管8上。該實施方式的有益效果是通過閥門的開閉，調(diào)整冰水混合物的排放比例。

具體實施方式三，如圖4所示，本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，所述的排冰管8在垂直方向上為倒u型彎。該實施方式的有益效果是通過設(shè)置倒u型彎抬高排冰管8，控制冰水混合物的排放比例，與實施方式二相比，設(shè)置倒u型彎替代排冰控制閥18，防止了冰堵問題。

具體實施方式四，如圖5所示，本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，所述的隔離板4將集冰箱11隔離成漏斗狀。該實施方式的有益效果是更好的將儲冰箱中的冰聚集到集冰箱11，有利于排冰水泵抽取冰水混合物。

具體實施方式五，如圖6所示，本實施方式與具體實施方式一的不同點是:所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，其特征在于設(shè)置多臺排冰水泵2并聯(lián)連接，相互備用，或聯(lián)合運行。

具體實施方式六，本實施方式與具體實施方式一的不同點是:所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，其特征在于所述的排冰水泵2為帶絞刀水泵。該實施方式的有益效果是絞碎大的冰塊，解決了大冰塊可能帶來的堵塞問題。

具體實施方式七，如圖7所示，本實施方式與具體實施方式三的不同點是：所述的一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰裝置，它還包括二次過濾器19、二次排冰返水管20和二次排冰管21，二次過濾器19的二次過濾器進(jìn)水口29與排冰管8相連通，二次過濾器19的二次過濾器出水口30與二次排冰返水管20相連通，二次排冰返水管20與排冰返水管7相連通，二次過濾器19的二次過濾器排冰口31與二次排冰管21相連通。該實施方式的有益效果是二次過濾，進(jìn)一步減少了系統(tǒng)水量流失。

具體實施方式八，如圖8所示，本實施方式是一種冷水相變能熱泵供熱分離式排冰系統(tǒng)的實施方式，它由所述的分離式排冰裝置22、相變換熱器23、冷水泵24、冷水吸水管25、冷水供水管26、冰水混合物排水管27和補(bǔ)水管28組成，冷水吸水管25的一端與分離式排冰裝置22的儲冰箱10相連通，另一端與冷水泵24相連通；冷水供水管26的一端與冷水泵24相連通，另一端與相變換熱器23相連通；冰水混合物排冰管27的一端與相變換熱器23相連通，另一端與分離式排冰裝置22的冰水混合物進(jìn)口9相連通。

具體實施方式九，如圖9所示，本實施方式與具體實施方式八的不同點是：所述的儲冰箱10連接有補(bǔ)水管28，二者相連通。

具體實施方式十，如圖10所示，本實施方式與具體實施方式八的不同點是：于所述的冷水供水管26上連接有補(bǔ)水管28，二者相連通。

工作原理：

冰水混合物從冰水混合物進(jìn)口9進(jìn)入冷水箱1的儲冰箱10，在儲冰箱10中冰浮在上部，當(dāng)水位高于隔離板4時，浮于上層的冰及少量的水進(jìn)入集冰箱11中，排冰水泵2抽送后，集冰箱11中的冰水混合物經(jīng)排冰吸水管5和排冰供水管6到過濾器3，經(jīng)過濾器3過濾后，冰從排冰管8排出，在排冰返水管7返水作用下，水經(jīng)排冰返水管7返回儲冰箱10，對儲冰箱10中冰水混合物起到推動作用，加大流動性，使其進(jìn)入到集冰箱11中，循環(huán)往復(fù)。

一部分冷水在相變換熱器23中釋放出相變潛熱后結(jié)冰，冰水混合物沿著冰水混合物排冰管27經(jīng)過冰水混合物進(jìn)水口9進(jìn)入分離式排冰裝置22，在分離式排冰裝置22中完成排冰返水過程后，在冷水泵24的作用下，分離式排冰裝置22中的冷水經(jīng)冷水吸水管25和冷水供水管26再次進(jìn)入相變換熱器23中。