静电场冷冻雾霾供热装置
技术领域
本发明型涉及的静电场冷冻雾霾供热装置涉及到我国环境保护与资源新能源节能技术两大领域。
环境保护与资源:在冬季,我国北方建筑物依赖化石能源燃煤和天然气供热,产生并排放了大量的黑碳和二氧化碳,其中,二氧化碳在水汽里释放出的碳酸根离子和氢离子凝结核,是导致冬季气候温和期形成雾霾天气主要因素。应用负离子冷冻净雾霾化供暖装置通过对雾霾空气的驱动循环,大量带有正电荷的PM2.5微颗粒菌类进入雷电负离子发生区、离子碰撞杀菌折射沉积腔,使细菌病毒产生结构的改变或能量的转移,导致细菌病毒死亡达到深度的净化,再经冷冻除雾表冷器翅片层降焓减湿处理过程除去湿空气中可凝结水分,两级净化降低了循环空气中PM2.5细菌病毒含量和含湿量后排入大气,改善居住环境空气质量。
新能源节能技术:在北半球雾霾天气是由于冬季赤道暖湿气流北上与南下冷空气对流水蒸汽交汇混合,达到饱和状态而形成。雾霾空气中含有大量的可再生的低温位热源,通过进入冷冻除雾表冷器翅片层、除去雾霾空气中凝结水分的同时,将低温位能量释放给冷冻除雾表冷器翅片管循环介质,经热泵做功提升为建筑物供热,经济环保替代化石能源可有效地减少雾霾凝结核的生成。冬季对比传统空气源热泵利用雾霾空气中的湿冷热源能力提高了90%以上,可在空气温度-15℃以下地区全部高效地替代化石能源供热并减少由此产生的碳排放,可在空气温度-15℃以上地区30—50%高效地替代化石能源供热并减少由此产生的碳排放。
背景技术
在北半球,雾霾天气是由于冬季赤道暖湿气流北上与南下冷空气对流水蒸汽交汇混合达到饱和状态,离子凝结核和微颗粒凝结核依附在大气中,产生了雾化凝结,阻止了空气中污染物扩散,从而形成雾霾天气、危害人类健康。究其原因是建筑物的供暖技术方式----依赖化石能源进行燃煤和天然气供热产生了大量的黑碳和二氧化碳排放。虽然国家推广天然气减少了粉尘等排放污染,但碳排放并没有减少,仍是雾霾主要凝结核来源之一。大气中离子凝结核和微颗粒凝结是大雾成因的主要条件,形成大雾后微颗粒污染物扩散困难、浓度明显增加,成为雾霾污染物,这主要是因为雾的形成过程是空气中的水汽在悬浮于空气中的微粒上凝结成水汽微粒。当空气污染严重时悬浮颗粒物增加,雾霾空气中存在大量的正离子,越是空气污浊的地方正离子浓度越高,飘浮在空气中的细菌周围附着很多正离子,如果空气中同时有负离子,且含量不少,在每个细菌周围就会同时附着正离子和负离子,正负离子产生电场、放电使细菌失活。在城市大气中微颗粒物中大部分具有吸湿性,是水汽凝结核的主要来源,有利于雾的生成和发展,并使雾成为浓度较大复杂的气溶胶污染物系统,部分有害元素和化合物富集在水汽微颗粒物上,加重了对人体呼吸道感染等健康的影响。
随着人们生活水平的提高,人们对建筑环境的要求也越来越高。各种治理雾霾技术在应用,相比之下既能进行区域性大气环境雾霾净化处理又能为建筑物热泵供热提供低温位热源的技术成为国际性的科技公关的难题。在当前节能低碳,减少雾霾天气,创建生态城市、绿色生态小区、绿色低碳建筑的大形势下,急需一种在净化雾霾的同时获取低温位能作为热泵热源来源的低碳环保节能供热技术方式,其将在人们生产生活的发展中将要扮演着重要角色。
发明内容
本发明型静电场冷冻雾霾供热装置目的在于,对区域性雾霾大气环境进行净化,吸收提升雾霾湿冷热源从而进行环保供暖。
对区域性雾霾大气环境进行净化,在于驱动雾霾空气循环大量带有正电荷的PM2.5微颗粒菌类进入雷电负离子区、离子碰撞杀菌折射沉积腔,使细菌病毒产生结构的改变或能量的转移,导致细菌病毒死亡失去活性沉积,达到一定深度的净化,再经冷冻除雾表冷器翅片层降焓减湿处理,除去湿空气中可凝结水分,经两级净化后降低了循环空气中PM2.5细菌病毒含量和含湿量后排入大气,调节改善居住环境空气质量。
吸收提升雾霾湿冷热源环保供暖,雾霾空气中含有大量的可再生的低温位热源,通过进入冷冻除雾表冷器翅片层在除去雾霾空气中凝结水分的同时将低温位能量转移至冷冻除雾表冷器翅片管内的循环介质,经热泵做功提升为建筑物供热,经济环保替代化石能源,可有效地减少雾霾凝结核的生成。本装置主要集成了风动负离子冷冻净化系统、雾霾水汽冷冻热吸收系统、雾霾低能提升蓄供热系统、离子碰撞沉积片清洗系统等相互之间关联的最佳组合,可在空气温度-15℃以下地区全部高效地替代化石能源供热,减少其产生的碳排放,可在空气温度-15℃以上地区30—50%高效地替代化石能源供热,减少其产生的碳排放。
本发明型的技术方案是:由雾霾空气净化塔维护结构1,风动负离子冷冻净化系统2,雾霾冷冻低热源吸收系统3,低热源提升蓄能供热系统4,离子碰撞沉积片清洗系统5,霜霾清除期热泵补气循环6组成。
所述雾霾空气净化塔维护结构1包括塔体支撑桁架,清洗集液盘,塔体立柱桁架,塔体上平行桁架,风动装置桁架,塔体维护结构构成。
所述塔体支撑桁架上端通过清洗集液盘与塔体立柱桁架连接固定,塔体支撑桁架地脚与基础固定,塔体立柱桁架与塔体上平行桁架连接固定,风动装置桁架安装于塔体立柱桁架上部,塔体维护结构分别与塔体立柱桁架、上平行桁架连接固定。
所述风动负离子冷冻净化系统 2 包括雷电负离子发生区,离子碰撞杀菌折射沉积腔,冷冻除雾表冷器翅片层,雾霾空气净化循环风机构成。
所述雷电负离子发生区布置于离子碰撞杀菌折射沉积腔迎风面(位于清洗集液盘上面),冷冻除雾表冷器翅片层布置于离子碰撞杀菌折射沉积腔后面并与塔体立柱桁架结构固定(位于清洗集液盘上面),雾霾空气净化循环风机固定于塔体上平行桁架结构上面。
所述雾霾冷冻低热源吸收系统 3 包括湿冷热源吸收翅片管,内置循环介质集气罐,热泵机组蒸发器管程,取热介质直通电动阀,融霜介质直通电动阀,循环介质驱动泵,霜霾清除蓄热罐。
所述湿冷热源吸收翅片管上出口通过管路分别与热泵机组蒸发器管程上进口、霜霾清除蓄热罐进D连接,热泵机组蒸发器管程下进口通过管路与取热介质直通电动阀进口连接,取热介质直通电动阀出口分别通过管路与融霜介质直通电动阀进口、湿冷热源吸收翅片管下进口连接。
所述低热源提升蓄能供热系统4 包括热泵机组冷凝器管程,霜霾清除蓄热罐盘管,供热直通电动阀,荷侧供热空调机,负荷侧供热循环泵,负荷侧定压膨胀罐构成。
所述热泵机组冷凝器管程上出口通过管路与霜霾清除蓄热罐盘管进口连接,霜霾清除蓄热罐盘管出口通过管路与荷侧供热空调机下进水口连接,供热直通电动阀通过管路并联于霜霾清除蓄热罐盘管两端的进出水口,荷侧供热空调机上出水口通过管路与负荷侧供热循环泵进口连接,负荷侧定压膨胀罐出口通过管路与负荷侧供热循环泵进口连接,负荷侧供热循环泵出口通过管路与热泵机组冷凝器管程下进口连接。
所述离子碰撞沉积片清洗系统5 包括溶液清洗积液池,清洗集液盘,清洗循环泵,反洗过滤器,溶液喷淋装置,离子碰撞折射沉积片构成。
所述溶液清洗积液池位于清洗集液盘下面,溶液清洗积液池出液口通过管路与清洗循环泵进口连接,清洗循环泵出口通过管路与反洗过滤器进口连接,反洗过滤器出口通过管路与溶液喷淋装置进口连接,溶液喷淋装置安装于离子碰撞折射沉积片上部,离子碰撞折射沉积片安装于清洗集液盘上面。
所述霜霾清除期热泵补气循环6 包括热泵压缩机,高压排气油分离器,高压冷凝器壳程腔,霜霾清除补气电动阀,低压蒸发器壳程腔。
所述热泵压缩机高压排气口通过管路与高压排气油分离器进口连接,高压排气油分离器出口通过管路分别与霜霾清除补气电动阀进口连接、高压冷凝器壳程腔进口连接,霜霾清除补气电动阀出口通过管路与低压蒸发器壳程腔吸汽腔连接,低压蒸发器壳程腔通过管路与热泵压缩机吸气口连接。
附图说明
图1为本发明实施例“静电场冷冻雾霾供热装置”系统结构及原理示意图;
图2为本发明实施例“风动负离子冷冻净化系统”流程示意图;
图3为本发明实施例“雾霾冷冻低热源吸收系统”流程示意图;
图4为本发明实施例“低热源提升蓄能供热系统”流程示意图;
图5为本发明实施例“离子碰撞沉积片清洗系统”流程示意图;
图6为本发明实施例“霜霾清除期热泵补气循环”流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图:图1、图2、图3、图4、图5、图6对本发明型“静电场冷冻雾霾供热装置” 分别以结构示意图作进一步说明。
参照附图,本实施例包括由雾霾空气净化塔维护结构1,风动负离子冷冻净化系统2,雾霾冷冻低热源吸收系统3,低热源提升蓄能供热系统4,离子碰撞沉积片清洗系统5,霜霾清除期热泵补气循环6组成。
说明:图中空心箭头表示空气流动方向,实心箭头表示循环介质、液体、水体循环流动方向。
所述雾霾空气净化塔维护结构1 包括塔体支撑桁架1-1;清洗集液盘1-2;塔体立柱桁架1-3;塔体上平行桁架1-4;风动装置桁架1-5;塔体维护结构1-6构成。
所述塔体支撑桁架1-1上端通过清洗集液盘1-2与塔体立柱桁架1-3连接固定;塔体支撑桁架1-1地脚与基础固定;塔体立柱桁架1-3与塔体上平行桁架1-4连接固定;风动装置桁架1-5安装于塔体立柱桁架1-3上部;塔体维护结构1-6分别与塔体立柱桁架1-3、上平行桁架1-4连接固定。
所述风动负离子冷冻净化系统2 包括雷电负离子发生区2-1;离子碰撞杀菌折射沉积腔2-2;冷冻除雾表冷器翅片层2-3;雾霾空气净化循环风机2-4构成。
所述雷电负离子发生区2-1布置于离子碰撞杀菌折射沉积腔2-2迎风面之前;冷冻除雾表冷器翅片层2-3布置于离子碰撞杀菌折射沉积腔2-2后面并与塔体立柱桁架结构固定;2-1、2-2和2-3都位于清洗集液盘1-2上面。雾霾空气净化循环风机2-4固定于塔体上平行桁架1-4结构上面。
所述雾霾冷冻低热源吸收系统3 包括湿冷热源吸收翅片管3-1;内置循环介质集气罐3-1.1;热泵机组蒸发器管程3-2;取热介质直通电动阀3-2.1;融霜介质直通电动阀3-2.2;循环介质驱动泵3-3;霜霾清除蓄热罐3-4。
所述湿冷热源吸收翅片管3-1上出口E通过管路与热泵机组蒸发器管程3-2上进口F连接、霜霾清除蓄热罐3-4进口D连接;热泵机组蒸发器管程3-2下出口G通过管路与取热介质直通电动阀3-2.1进口连接;取热介质直通电动阀3-2.1出口通过管路分别与融霜介质直通电动阀3-2.2进口、循环介质驱动泵3-3进口连接,循环介质驱动泵3-3出口与湿冷热源吸收翅片管3-1下进口H连接。
所述低热源提升蓄能供热系统4 包括热泵机组冷凝器管程4-1;霜霾清除蓄热罐盘管4-2;供热直通电动阀4-3;荷侧供热空调机4-4;负荷侧供热循环泵4-5;负荷侧定压膨胀罐4-5.1构成。
所述热泵机组冷凝器管程4-1上出口通过管路与霜霾清除蓄热罐盘管4-2进口A连接;霜霾清除蓄热罐盘管4-2出口B通过管路与荷侧供热空调机4-4下进水口连接;供热直通电动阀4-3通过管路并联于霜霾清除蓄热罐盘管4-2两端的AB进出水口;荷侧供热空调机4-4上出水口通过管路与负荷侧供热循环泵4-5进口连接;负荷侧定压膨胀罐4-5.1出口通过管路与负荷侧供热循环泵4-5进口连接;负荷侧供热循环泵4-5出口通过管路与热泵机组冷凝器管程4-1下进口连接。
所述离子碰撞沉积片清洗系统5 包括溶液清洗积液池5-1;清洗集液盘1-2;清洗循环泵5-2;反洗过滤器5-3;溶液喷淋装置5-4;离子碰撞折射沉积片5-5构成。
所述溶液清洗积液池5-1位于清洗集液盘1-2下面;溶液清洗积液池5-1出液口通过管路与清洗循环泵5-2进口连接;清洗循环泵5-2出口通过管路与反洗过滤器5-3进口连接;反洗过滤器5-3出口通过管路与溶液喷淋装置5-4进口连接;溶液喷淋装置5-4安装于离子碰撞折射沉积片5-5上部、塔体上平行桁架1-4下部;离子碰撞折射沉积片5-5安装于清洗集液盘1-2上面、2-1的后面、2-3的前面。
所述霜霾清除期热泵补气循环6 包括热泵压缩机6-1;高压排气油分离器6-2;高压冷凝器壳程腔6-3;霜霾清除补气电动阀6-4;低压蒸发器壳程腔6-5。
所述热泵压缩机6-1高压排气口通过管路与高压排气油分离器6-2进口连接;高压排气油分离器6-2出口通过管路分别与高压冷凝器壳程腔6-3进口连接、霜霾清除补气电动阀6-4进口连接;高压冷凝器壳程腔6-3的出口与低压蒸发器壳程腔6-5的入口连接,在管路上有电子膨胀阀;霜霾清除补气电动阀6-4出口通过管路与低压蒸发器壳程腔6-5吸汽腔连接;低压蒸发器壳程腔6-5通过管路与热泵压缩机6-1吸气口连接。
静电场冷冻雾霾供热装置工作原理。
静电场冷冻雾霾供热装置由雾霾空气净化塔维护结构1,风动负离子冷冻净化系统2,雾霾冷冻低热源吸收系统3,低热源提升蓄能供热系统4,离子碰撞沉积片清洗系统5,霜霾清除期热泵补气循环6组成。
雾霾空气净化塔维护结构 1 作用原理,见图1。
所述塔体支撑桁架1-1构造作用,支撑塔体全部设备重量;所述清洗集液盘1-2构造作用,收集离子碰撞杀菌折射沉积腔2-2清洗循环液体,收集冬季负温度气候下冷冻除雾表冷器翅片层2-3霜霾融化后的凝结水;所述塔体立柱桁架1-3构造作用,支撑塔体上平行桁架1-4与其它桁架连接组成结构力组,固定冷冻除雾表冷器翅片层2-3设备;所述塔体上平行桁架1-4构造作用,支撑风动装置桁架1-5;塔体维护结构1-6构造作用,与清洗集液盘1-2共同组成外维护结构。
风动负离子冷冻净化系统2工作原理,见图2。
所述风机驱动雾霾空气携带大量带有正电荷的PM2.5微颗粒菌类进入雷电负离子发生区2-1、离子碰撞杀菌折射沉积腔2-2,使细菌病毒产生结构的改变或能量的转移,导致细菌病毒死亡失去活性沉积,达到一定深度的净化,再经冷冻除雾表冷器翅片层2-3降焓减湿处理过程除去湿空气中可凝结水分,经两级净化后降低了循环空气中PM2.5细菌病毒含量和含湿量经雾霾空气净化循环风机2-4驱动排入大气。
雾霾冷冻低热源吸收系统 3 工作原理,见图3。
所述湿冷热源吸收翅片管3-1内置循环介质吸收了来自雾霾空气湿冷热源热量,温度升高经循环介质集气罐3-1.1进入热泵机组蒸发器管程3-2,释放低温位热能(低温位热能由热泵提升给供热系统)。循环介质焓值降低温度下降,经取热介质直通电动阀3-2.1(融霜介质直通电动阀3-2.2关闭)进入循环介质驱动泵3-3加载循环动能,进入湿冷热源吸收翅片管3-1再次与管外的湿空气进行热交换,冷凝雾霾吸收其热量,循环介质焓值增加温度上升。当雾霾空气温度低于1℃以下,系统连续运行12小时以上需要进行霜霾融化清理。工作原理为压缩机进入霜霾清除期热泵补气循环,融霜介质直通电动阀3-2.2开启(取热介质直通电动阀3-2.1关闭),霜霾清除蓄热罐3-4热循环介质(蓄热由低热源提升蓄能供热系统4完成)经循环介质驱动泵3-3加载动能,进入湿冷热源吸收翅片管3-1融化表面霜霾后温度下降,经循环介质集气罐3-1.1回到霜霾清除蓄热罐3-4换热循环。
低热源提升蓄能供热系统4 工作原理,见图4。
所述来自热泵机组吸收来自雾霾冷冻低热源吸收系统 3低温位热源,经热泵压缩机提升后进入热泵机组冷凝器壳程向热泵机组冷凝器管程4-1释放热能,加热循环介质,焓值增加温度上升,热循环介质分别经霜霾清除蓄热罐盘管4-2、供热直通电动阀4-3进入荷侧供热空调机4-4释放热能焓值降低温度下降,进入负荷侧供热循环泵4-5加载动能进入热泵机组冷凝器管程4-1继续加热。当雾霾空气温度低于1℃以下,供热直通电动阀4-3关闭,热循环介质全部经过霜霾清除蓄热罐盘管4-2进行蓄热。
离子碰撞沉积片清洗系统5 工作原理,见图5。
所述溶液清洗积液池5-1清洗溶液经清洗循环泵5-2加载动能,经进入反洗过滤器5-3进入溶液喷淋装置5-4,将清洗溶液均匀地喷洒在离子碰撞折射沉积片5-5进行垂直流动清洗,清洗溶液落入清洗集液盘1-2下面进入溶液清洗积液池5-1构成清洗循环系统。
霜霾清除期热泵补气循环6 工作原理,见图6。
所述当雾霾空气温度低于1℃以下,系统连续运行12小时以上需要进行霜霾融化清理,进入融霜程序后热泵机组进入霜霾清除期热泵补气循环,热泵压缩机6-1工质高压气体进入高压排气油分离器6-2分离油雾气,工质高压气体一路经进入高压冷凝器壳程腔6-3、一路经霜霾清除补气电动阀6-4进入低压蒸发器壳程腔6-5实现补气平衡运行,其目的是缩短霜霾化霜时间及压缩机频繁启动达到保护热泵机组正常运行。
以上所述,仅为本发明型的具体实施方式,但本发明型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明型所揭露的技术范围内,可不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明型的保护范围之内。因此,本发明型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。