CN108844254A - 一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水源相变热泵机组，属于能源技术领域。它解决了现有热泵机组应用范围相对单一、容易受到水温的限制等技术问题。本相变热泵机组包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、冰浆发生器和热水回水管，压缩机与冷凝器相连通，冷凝器与膨胀阀相连通，膨胀阀与冰浆发生器相连通，冰浆发生器与压缩机相连通，热水回水管的两端分别连接在冷凝器上，热水回水管上连接有第一水泵，冰浆发生器上连接有低温水输入管，低温水输入管上连接第二水泵，冰浆发生器上还连接有第一冰浆输出管。本热泵机组采用冰浆发生器，适用于各种温度的水源，本发明通过增设冰蓄冷储罐和冷却塔，在夏季使用时又是一套节能环保的冰蓄冷空调设备。

Description

一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组。

背景技术

采用热泵技术开发可再生的清洁能源用于建筑物的制冷供暖，是节能减排的有效途径之一，具有巨大的节能、环保以及经济价值，现有技术中的水源热泵机组，通常是通过水的温差来提取热量的，这样热泵机组应用范围相对单一，且受到水源地和水温的限制，水温一旦低于5℃，热泵机组就无法正常使用。

可见，现有技术中的热泵机组还存在一些缺陷。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，该热泵机组适用于低温度的水源，通过水的相变提取热能，对温度的适应性更高，尤其适用于5℃以下的水源。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述水源相变热泵机组包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、冰浆发生器和热水回水管，所述压缩机与所述冷凝器相连通，所述冷凝器与所述膨胀阀相连通，所述膨胀阀与所述冰浆发生器相连通，所述冰浆发生器与所述压缩机相连通，所述热水回水管的两端分别连接在所述冷凝器上，所述热水回水管上连接有第一水泵，所述冰浆发生器上连接有低温水输入管，所述低温水输入管上连接第二水泵，所述冰浆发生器上还连接有第一冰浆输出管。

其工作原理是：本热泵机组中，第一水泵与冷凝器通过热水回水管形成回路，热水回水管用于与热水用户相连接，在冬季时，第二水泵通过低温水输入管把低温水输送到冰浆发生器中，低温水在冰浆发生器内与膨胀阀节流后的低温低压的冷媒换热后制成冰浆，之后冰浆通过第一冰浆输出管被输送至冰浆用户处使用，第一水泵则通过热水回水管把热水用户处的回水抽到冷凝器中，与压缩机排出的高温高压的冷媒换热后生成的热水再输送到热水用户处。冰浆发生器可以制取冰浆，除了通过温差提取水中的热量外，还可以通过水的相变提取水中的热量，非常适用于低温环境。

在上述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组中，所述热泵机组还包括冰蓄冷储罐和冷却塔，所述冰蓄冷储罐与冰浆发生器相连通，冰蓄冷储罐上设有能够与空调用户的空调相连接的第二冰浆输出管，所述冷却塔连接在所述热水回水管上且所述冷却塔与所述冷凝器相连通。该结构的热泵机组适用于夏季：第二冰浆输出管用于与空调用户的空调相连接，第二水泵把低温水输送到冰浆发生器中，低温水在冰浆发生器内与膨胀阀节流后的低温低压的冷媒换热后生成冰浆，冰浆被输送至冰蓄冷储罐中储存，根据空调用户处的应用情况分配使用，第一水泵将冷凝器中与压缩机排出的高温高压的冷媒换热后生成的热水输送到冷却塔中进行热交换，冷却后输送到冷凝器中，如此反复循环。该热泵机组通过增设的冰蓄冷储罐和冷却塔，能够利用谷电制取冰浆，还是一套节能环保的冰蓄冷空调设备。

在上述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组中，所述第二冰浆输出管上连接有第三水泵。

在上述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组中，所述冰浆发生器包括内部设有传动轴的套管体、与所述套管体相连接且设有冰浆出口的端盖、设置在端盖上的减速机、位于套管体的内部并与所述传动轴固定相连的刮刀架、以及设置在刮刀架上并能随刮刀架同步旋转的刮刀，所述减速机的转轴与传动轴相连接。

在上述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组中，所述套管体包括外套管和固定于外套管内部的内套管，所述外套管上设有制冷剂入口和制冷剂出口，所述内套管的一端设有溶液入口。

在上述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组中，所述刮刀架包括与传动轴相固连的旋转轴、设置在旋转轴周边并通过肋板固定连接的若干圆钢和刮刀，所述刮刀与圆钢相连接并通过弹性压紧件紧贴内套管的内壁。作为一种实施方式，刮刀与圆钢相铰接，弹性压紧件为弹簧，弹簧的一端与旋转轴的外侧面相固连，弹簧的另一端与刮刀相抵靠且弹簧处于受压缩状态，在弹簧的弹力作用下，刮刀紧贴内套管的内壁。

在上述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组中，所述外套管、内套管和刮刀均由不锈钢材料制成。本实施例中的冰浆发生器是一种壁面刮削法冰浆发生器，这种发生器的外套管、内套管和刮刀均采用不锈钢材料制作，它克服了目前壁面刮削法由于其制取设备加工精度要求高、安装拆卸不方便及制造成本较高等缺陷，其结构和制造工艺简单，维护极为方便。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、该热泵机组可以同时生产热水和冰浆，在冬季，不仅冷凝器端制取热水，冰浆发生器端同时制取冰浆可供多个领域应用。

2、该热泵机组采用的冰浆发生器是刮削式的冰浆发生器，适用于各种温度的水源，包括海水和淡水，而且对水质要求也不高。

3、在冬季，该热泵机组提取热量不仅是通过水的温差，而且主要是通过水的相变，因此不受水源温度的限制，即使水源温度低至0℃，也不影响该热泵机组从水中提取热量。

4、在夏季，该热泵机组通过增设的冰蓄冷储罐和冷却塔，利用谷电制取冰浆，是一套节能环保的冰蓄冷空调设备。

5、在冬季，该热泵机组在-10℃/+25℃的运行工况下，制取热水端的COP值(COP值是指热泵系统所能实现的制冷量(制热量)和输入功率的比值)可达3.5，制取冰浆端的COP值可到2.5，综合COP值可达6.0，远高于市面上的任何一种水源热泵机组。

附图说明

图1是实施例一中热泵机组的结构示意图。

图2是实施例二中热泵机组的结构示意图。

图3是冰浆发生器的结构示意图。

图4是图3中的A-A剖示意。

图中，1、压缩机；2、冷凝器；3、膨胀阀；4、冰浆发生器；5、第一水泵；6、热水回水管；7、第二冰浆输出管；8、热水用户；9、第二水泵；10、低温水输入管；11、第一冰浆输出管；12、冰浆用户；13、冰蓄冷储罐；14、第三水泵；15、空调用户；16、冷却塔；17、传动轴；18、套管体；19、外套管；20、内套管；21、制冷剂入口；22、制冷剂出口；23、溶液入口；24、制冷剂腔；25、冰浆发生腔；26、冰浆出口；27、端盖；28、减速机；29、刮刀架；30、刮刀；31、旋转轴；32、肋板；33、圆钢；34、弹性压紧件。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本水源相变热泵机组包括压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、冰浆发生器4和热水回水管6，压缩机1与冷凝器2相连通，冷凝器2与膨胀阀3相连通，膨胀阀3与冰浆发生器4相连通，冰浆发生器4与压缩机1相连通，热水回水管6上连接有第一水泵5，冰浆发生器4上连接有低温水输入管10，低温水输入管10上连接第二水泵9，冰浆发生器4上还连接有第一冰浆输出管11。

在冬季时，第二水泵9通过低温水输入管10将低温水输送到冰浆发生器4中，在冰浆发生器4内与膨胀阀3节流后的低温低压的冷媒换热后生成冰浆，之后冰浆被输送至冰浆用户12处使用，第一水泵5则把热水用户8处的热水回水管6抽到冷凝器2中，与压缩机1排出的高温高压的冷媒换热后生成的热水7再输送到热水用户8处。因为冰浆发生器4可以制取冰浆，除了通过温差提取水中的热量外，还可以通过水的相变提取水中的热量，非常适用于低温环境。

如图3所示，本实施例中，冰浆发生器包括内部设有传动轴17的套管体18、与套管体18相连接且设有冰浆出口26的端盖27、设置在端盖27上的减速机28、位于套管体18的内部并与传动轴17固定相连的刮刀架29、以及设置在刮刀架29上并能随刮刀架29同步旋转的刮刀30，减速机28的转轴与传动轴17相连接。

如图3所示，套管体18包括外套管19、以及固定于外套管19内部的内套管20，外套管19上设有制冷剂入口21和制冷剂出口22，内套管20的一端设有溶液入口23。外套管19与内套管20之间形成一个用于制冷剂流通的制冷剂腔24，而在内套管20的内部则形成一个冰浆发生腔25。

如图4所示，本实施例中，刮刀架29包括与传动轴17相固连的旋转轴31、设置在旋转轴31周边并通过肋板32固定连接的若干圆钢33和刮刀30，刮刀30与圆钢33相连接并通过弹性压紧件34紧贴内套管20的内壁。作为一种实施方式，刮刀30与圆钢33相铰接，弹性压紧件34为弹簧，弹簧的一端与旋转轴31的外侧面相固连，弹簧的另一端与刮刀30相抵靠且弹簧处于受压缩状态，在弹簧的弹力作用下，刮刀30紧贴内套管20的内壁。

运行时，溶液通过溶液入口23进入冰浆发生腔25，在制冷剂腔24与冰浆发生腔25之间的内套管20管壁进行热交换，溶液温度下降，并在壁面形成微小冰晶颗粒。减速机28通过传动轴17驱动刮刀架29旋转，使固定在刮刀架29上的刮刀30对内套管20的管壁进行刮削运动。在壁面形成的冰晶颗粒被刮刀30的刀刃刮离壁面，冰晶与溶液混合，形成冰浆，之后从冰浆出口26流出。

作为优选，外套管19、内套管20和刮刀30均由不锈钢材料制成。本实施例中的冰浆发生器是一种壁面刮削法冰浆发生器，这种冰浆发生器的外套管19、内套管20和刮刀30均采用不锈钢材料制作，它克服了目前壁面刮削法由于其制取设备加工精度要求高、安装拆卸不方便及制造成本较高等缺陷，其结构和制造工艺简单，维护极为方便。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的结构和原理基本相同，不一样的地方在于，热泵机组还包括冰蓄冷储罐13、第三水泵14和冷却塔16，冰蓄冷储罐13与冰浆发生器4相连通，冷蓄冷储罐13上连接有第二冰浆输出管7，第二冰浆输出管7能够与空调用户15的空调相连接，通过第三水泵14可以将冰浆供给空调用户15的空调，冷却塔16连接在热水回水管6上且冷却塔16与冷凝器2相连通。该结构的热泵机组适用于夏季：第一水泵5通过低温水输入管10把低温水输送到冰浆发生器4中，在冰浆发生器4内与膨胀阀3节流后的低温低压的冷媒换热后生成冰浆，冰浆通过第一冰浆输出管11被输送至冰蓄冷储罐13中储存，根据空调用户15处的应用情况分配使用，水泵5将冷凝器2中与压缩机1排出的高温高压的冷媒换热后生成的热水输送到冷却塔16中进行热交换，冷却后输送到冷凝器2中，如此反复循环。该热泵机组通过增设的冰蓄冷储罐13、第三水泵14和冷却塔16，能够利用谷电制取冰浆，还是一套节能环保的冰蓄冷空调设备。

本相变热泵机组适用的水源有海水、淡水和工业废水等。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述水源相变热泵机组包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、冰浆发生器和热水回水管，所述压缩机与所述冷凝器相连通，所述冷凝器与所述膨胀阀相连通，所述膨胀阀与所述冰浆发生器相连通，所述冰浆发生器与所述压缩机相连通，所述热水回水管的两端分别连接在所述冷凝器上，所述热水回水管上连接有第一水泵，所述冰浆发生器上连接有低温水输入管，所述低温水输入管上连接第二水泵，所述冰浆发生器上还连接有第一冰浆输出管。

2.根据权利要求1所述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括冰蓄冷储罐和冷却塔，所述冰蓄冷储罐与冰浆发生器相连通，冰蓄冷储罐上设有能够与空调用户的空调相连接的第二冰浆输出管，所述冷却塔连接在所述热水回水管上且所述冷却塔与所述冷凝器相连通。

3.根据权利要求2所述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述第二冰浆输出管上连接有第三水泵。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述冰浆发生器包括内部设有传动轴的套管体、与所述套管体相连接且设有冰浆出口的端盖、设置在端盖上的减速机、位于套管体的内部并与所述传动轴固定相连的刮刀架、以及设置在刮刀架上并能随刮刀架同步旋转的刮刀，所述减速机的转轴与传动轴相连接。

5.根据权利要求4所述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述套管体包括外套管和固定于外套管内部的内套管，所述外套管上设有制冷剂入口和制冷剂出口，所述内套管的一端设有溶液入口。

6.根据权利要求4所述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述刮刀架包括与传动轴相固连的旋转轴、设置在旋转轴周边并通过肋板固定连接的若干圆钢和刮刀，所述刮刀与圆钢相连接并通过弹性压紧件紧贴内套管的内壁。

7.根据权利要求5所述的一种可以同时生产热水和冰浆的水源相变热泵机组，其特征在于，所述外套管、内套管和刮刀均由不锈钢材料制成。