CN207163017U - 利用水‑冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种利用水‑冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其中，所述能源塔包括能源塔外壳，所述循环液池用于储存溶液，在所述能源塔外壳内、并位于所述排风口的下侧设置有喷淋管，自所述喷头朝向所述循环液池形成有喷淋升温通路，在所述喷淋升温通路内设置有吸热盘管；所述压缩冷凝机组包括压缩机和冷凝器，所述压缩机与所述吸热盘管的输出端连接，所述冷凝器与所述吸热盘管的输入端连接，在所述冷凝器中制冷剂气体将热/冷量传递给介质，经加热/制冷的介质流入所述用户末端设备；所述热泵机组包括毛细管换热器。以空气为热源，通过能源塔的热交换和热泵机组作用，实现制冷、供暖以及提供卫生热水等多种功能的节能产品。

Description

利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统

技术领域

本实用新型涉及热泵供暖设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统。

背景技术

空气源热泵和地(水)源热泵是普遍采用的两种热泵供暖形式，空气源热泵是以空气中的温差来工作，所以有制冷、制热系数随室外温度的降低(冬季)或升高(夏季)衰减的缺点，且存在需要辅助电加热和冬季融霜,单机功率范围大等问题；地源热泵是以大地来作为储能介质，它可以在夏天将热量转移到地下中并储存起来，冬天再取出来用。所以地源热泵的能量利用效率至少要比空气源热泵高出40％以上，但地源热泵存在地源侧冬夏季冷热负荷不均衡。

鉴于这两种型式的热泵机组存在的缺点，本专利推出一种利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，可有效的克服上述两种机组的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，用以解决现有空气源热泵和地源热泵中存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，包括能源塔、热泵机组、压缩冷凝机组和用户末端设备，其中，所述能源塔包括能源塔外壳，在所述能源塔外壳的顶部开设有排风口，在所述能源塔外壳的底部设置有循环液池，所述循环液池用于储存溶液，在所述能源塔外壳内、并位于所述排风口的下侧设置有喷淋管，在所述喷淋管上设置有喷头，在所述能源塔外壳的外部设置有溶液泵，所述溶液泵包括有进液口以及出液口，所述进液口与所述循环液池连通，所述出液口与所述喷淋管对接，自所述喷头朝向所述循环液池形成有喷淋升温通路，在所述喷淋升温通路内设置有吸热盘管；所述压缩冷凝机组包括压缩机和冷凝器，所述压缩机与所述吸热盘管的输出端连接，所述冷凝器与所述吸热盘管的输入端连接，所述吸热盘管、所述压缩机、所述冷凝器依次连接形成用于制冷剂循环流通的一个回路，在所述冷凝器中制冷剂气体将热/冷量传递给介质，经加热/制冷的介质流入所述用户末端设备；所述热泵机组包括毛细管换热器，所述毛细管换热器的入口通过地源侧输入管与所述吸热盘管的输入端连接，所述毛细管换热器的出口通过地源侧输出管与所述吸热盘管的输出端连接。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，所述压缩机为螺杆压缩机；在所述压缩机与所述冷凝器之间设置有用于润滑油油液分离的油分离器，在所述油分离器的顶部开设有分离出口、在所述油分离器的中部开设有分离进口、在所述油分离器的底部开设有油液出口，所述压缩机与所述分离进口对接，所述冷凝器与所述分离出口对接，所述油液出口与所述压缩机的供油系统对接。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，在所述压缩机与所述油分离器之间设置有关断阀，所述压缩机通过所述关断阀与所述分离进口对接。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，所述冷凝器为水冷式冷凝器；所述冷凝器通过输入端管与所述吸热盘管的输入端连接，在所述输入端管上靠近所述吸热盘管的位置设置有第二球阀，在所述第二球阀与所述冷凝器之间设置有膨胀阀，所述膨胀阀为电子膨胀阀，在所述冷凝器与所述膨胀阀之间设置有干燥过滤器，在所述冷凝器与所述膨胀阀之间设置的制冷剂流通管路上设置有视液镜，在所述冷凝器与所述膨胀阀之间还设置有供液阀以及电磁阀。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，所述压缩机通过输出端管与所述吸热盘管的输出端连接，在所述输出端管上靠近所述吸热盘管的位置设置有第一球阀，还包括有高低压控制器，所述高低压控制器包括有高压检测支路以及低压检测支路，所述高压检测支路安装于所述压缩机与所述油分离器之间，所述低压检测支路安装于所述吸热盘管的输出端与所述压缩机之间。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，在所述能源塔外壳的中部开设有进风口，于所述进风口上设置有进风百叶；在所述排风口上设置有轴流风机。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，在所述循环液池靠近其顶部边缘的位置设置有浮球阀补液组件，通过所述浮球阀补液组件与外置供液设备连接。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，所述吸热盘管在竖直方向上成迂回盘管式结构，所述吸热盘管外套有翅片结构。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，还包括有挡液板，所述挡液板设置于所述排风口的下方、并位于所述喷淋管的上侧，所述挡液板设置有多个，全部的所述挡液板于水平方向上相互之间具有一定间隔地排列设置；

还包括有蒸发器，所述蒸发器与所述吸热盘管的输出端和输入端均连接，在所述蒸发器与所述吸热盘管的输出端之间设置有溶液泵，所述蒸发器与所述压缩机和所述冷凝器均连接。

进一步地，在上述利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统中，所述毛细管换热器置于地表面以下的蓄水池内，所述蓄水池内设置有多根与所述蓄水池下方的土壤连通的热管换热器。

本实用新型提供的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，包括能源塔、热泵机组、压缩冷凝机组和用户末端设备。能源塔型热泵机组，是以空气为热源，通过能源塔的热交换和热泵机组作用，实现制冷、供暖以及提供卫生热水等多种功能的节能产品。冬天它利用冰点低于零度的载体介质，高效提取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到制热目的；夏天由于能源塔的特殊设计，起到高效冷却塔的作用，将热量排到大气中实现制冷。当冬季气温高于-18℃时，使用热泵机组+能源塔组合实现给用户供暖；当气温低于-18℃时，使用热泵机组+蓄水池+毛细管换热器组合实现给用户供暖；夏季使用热泵机组+能源塔为用户供冷。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例中利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统的结构示意图。

附图标记说明：1能源塔；11能源塔外壳；12循环液池；13溶液泵；14喷淋管；15喷头；16吸热盘管；17输出端管；18输入端管；19浮球阀补液组件；20挡液板；21轴流风机；22排风口；23第一球阀；24第二球阀；25翅片；26进风百叶；

3压缩冷凝机组；31压缩机；32冷凝器；33高低压控制器；34高压检测支路；35低压检测支路；36关断阀；37膨胀阀；38油分离器；39电磁阀；40角阀；41供液阀；42视液镜；43电磁阀；44干燥过滤器；45电气控制箱；46蒸发器；47溶液泵；

5用户末端设备；

6热泵机组；61蓄水池；62毛细管换热器；63热管换热器；64土壤；65地源侧输入管；66地源侧输出管；67第三球阀；68第四球阀。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本发明的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

请参考图1，图1为本实用新型一实施例中利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统的结构示意图。

在本实用新型的一个实施方式中，利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，包括能源塔1、热泵机组6、压缩冷凝机组3和用户末端设备5，其中，能源塔1包括能源塔外壳11，在能源塔外壳11的顶部开设有排风口22，在能源塔外壳11的底部设置有循环液池12，循环液池12用于储存溶液，在能源塔外壳内、并位于排风口22的下侧设置有喷淋管14，在喷淋管14上设置有喷头15，在能源塔外壳11的外部设置有溶液泵13，溶液泵13包括有进液口以及出液口，进液口与循环液池12连通，出液口与喷淋管14对接，自喷头15朝向循环液池12形成有喷淋升温通路，在喷淋升温通路内设置有吸热盘管16；压缩冷凝机组3包括压缩机31和冷凝器32，压缩机31与吸热盘管16的输出端连接，冷凝器32与吸热盘管16的输入端连接，吸热盘管16、压缩机31、冷凝器32依次连接形成用于制冷剂循环流通的回路，在冷凝器32中制冷剂气体将热/冷量传递给介质，经加热/制冷的介质流入用户末端设备5。热泵机组6包括毛细管换热器62，毛细管换热器62的入口通过地源侧输入管65与吸热盘管16的输入端连接，毛细管换热器62的出口通过地源侧输出管66与吸热盘管16的输出端连接。在地源侧输入管65上设置有第三球阀67，在地源侧输出管66上设置有第四球阀68，能够彻底截断制冷剂的循环回路，提高了本实用新型的可控性。

本实用新型提供的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，包括能源塔1、热泵机组6、压缩冷凝机组3和用户末端设备5。当冬季气温高于-18℃时，使用热泵机组6+能源塔1组合实现给用户供暖、当气温低于-18℃时，使用热泵机组6+蓄水池61+毛细管换热器62组合实现给用户供暖；夏季使用热泵机组6+能源塔1为用户供冷。

进一步地，压缩机31为螺杆压缩机；在压缩机31与冷凝器32之间设置有用于润滑油油液分离的油分离器38，油分离器38将制冷剂所携带的润滑油留在油分离器底部。在油分离器38的顶部开设有分离出口、在油分离器38的中部开设有分离进口、在油分离器38的底部开设有油液出口，压缩机31与分离进口对接，冷凝器32与分离出口对接，油液出口与压缩机31的供油系统对接供螺杆压缩机运行时润滑使用。

具体地，在油分离器38的底部开设有油液出口，在油液出口上安装有角阀40和电磁阀39，通过角阀40好电磁阀39连接有润滑油回流管路，通过润滑油回流管路实现与压缩机31的供油系统的对接。润滑油回流管路上可设置油过滤器对润滑油进行过滤，保证经油分离器38分离的润滑油符合压缩机31的使用标准。

油分离器38的作用是将压缩机31排出的高压蒸气中的润滑油进行分离，以保证装置安全高效地运行。根据降低气流速度和改变气流方向的分油原理，使高压蒸气中的油粒在重力作用下得以分离。

进一步地，为了提高热泵系统运行的安全性，在压缩机31与油分离器38之间设置有关断阀36，压缩机31通过关断阀36与分离进口对接。关断阀36可以实现两个不同液压回路之间的连通和切断。

压缩机31中的制冷剂经分离进口进入油分离器38。另外，压缩机31通过输出端管17与吸热盘管16的输出端连接，在输出端管17上靠近吸热盘管16的位置设置有第一球阀23，还包括有高低压控制器33，高低压控制器33包括有高压检测支路34以及低压检测支路35，高压检测支路34安装于压缩机31与油分离器38之间，低压检测支路35安装于吸热盘管16的输出端与压缩机31之间。在高压检测支路34上设置有高压表，用于对压缩机31与油分离器38之间管路内部的流体压强进行检测。在低压检测支路35上设置有低压表，用于对吸热盘管16与压缩机31之间管路内部的流体压强进行检测。本实用新型通过设置高低压控制器33，能够对热泵系统的多种运行参数进行实时监测，其不仅能够提高系统运行的稳定性，同时还能够为自动化控制提供控制依据。

本实用新型还设置了电气控制箱45，电气控制箱45与本实用新型中的电气设备实现电信号连接，这样能够通过电气控制箱45对本实用新型进行自动控制。

进一步地，冷凝器32为水冷式冷凝器；冷凝器32通过输入端管18与吸热盘管16的输入端连接，在输入端管18上靠近吸热盘管16的位置设置有第二球阀24，在第二球阀24与冷凝器32之间设置有膨胀阀37，膨胀阀37为电子膨胀阀37。

在本发明的一个实施方式中，在冷凝器32与膨胀阀37之间设置有干燥过滤器44，在冷凝器32与膨胀阀37之间设置的制冷剂流通管路上设置有视液镜42，在冷凝器32与膨胀阀37之间还设置有供液阀41以及电磁阀43。

还包括有蒸发器46，蒸发器46与吸热盘管16的输出端和输入端均连接，在所述蒸发器46与吸热盘管16的输出端之间设置有溶液泵47，蒸发器46与压缩机31和所述冷凝器32均连接。

蒸发器46能够将低温的冷凝“液”体通过与外界的空气进行热交换，冷凝“液”体“气”化吸热，外界空气温度降低，从而实现制冷。膨胀阀37通过节流作用能够使中温高压的液体制冷剂成为低温低压的液体制冷剂，然后制冷剂在蒸发器46中吸收热量达到制冷效果。膨胀阀37与蒸发器46连接，能够组成一个制冷单元，可对用冷用户提供制冷服务。

毛细管换热器62置于地表面以下的蓄水池61内，蓄水池61内设置有多根与蓄水池61下方的土壤64连通的热管换热器63。

当北方冬季气温低于-18℃以后，能源塔1将不能正常工作，这时就需要关闭能源塔1，启用包括蓄水池61和毛细管换热器62的热泵机组。毛细管换热器62中流动的是乙二醇溶液，防止冬季气温低而冻结。冬季制热时蒸发温度通常低于0度，乙二醇溶液将这部分冷量带至蓄水池61中的毛细管换热器62，毛细管换热器62与蓄水池61中的水发生传热，水发生液-固相变会吸收乙二醇溶液的带来的大量冷量，每公斤水发生液-固相变可吸收80千卡的能量，提取水的相变能供热，0℃的水变成冰，相当于水温降低80℃释放的热量。这时蓄水池61中的水会不断结成冰，在蓄水池61底部垂直埋有热管换热器63，不断吸收土壤64中的热量，将蓄水池61中的冰再不断的融化成水，如此不断的利用水的液-固相变吸收毛细管换热器62中的乙二醇溶液从蒸发器46带来的冷量，实现高效运行。

通过设置多个不同类型的阀门组件，能够使得本发明具有多种流体控制方式。

在上述结构设计中，本实用新型采用螺杆压缩机将高温高压的制冷剂气体经排气关断阀(排气关断阀为一种安全防护装置，其能够防止气体回流)送入油分离器38(油分离器38可实现气体、油液分离，保证系统安全运行)，油分离器38将制冷剂所携带的润滑油留在油分离器38底部，制冷剂气体从油分离器38顶部出来进入水冷式冷凝器(水冷式冷凝器采用逆流式冷凝)降温凝结成制冷剂低温高压的液体，再经干燥过滤器44(干燥过滤器44可对杂质进行有效过滤，其内装有金属网)进入电子膨胀阀37(电子膨胀阀37对制冷剂进行节流，从而使得制冷剂变成低温低压的液体)节流降压进入蒸发器46，通过制冷剂相变吸热，将通过蒸发器46内的乙二醇溶液降温。降温的乙二醇溶液由溶液泵47送入能源塔1内的吸热盘管16，在能源塔1内吸收湿空气能升温后再次进入蒸发器46实现下一循环。本实用新型在冷凝器32与膨胀阀37之间设置的制冷剂流通管路上设置有视液镜42，通过视液镜42可对制冷剂的运行状态进行观察。

为了提高机组能源塔外壳11的结构强度，本实用新型中能源塔外壳11优先采用不锈钢板焊接而成。能源塔外壳11采用长方体结构设计，在使用状态下，能源塔外壳11竖直设置在稳固的平台上。在能源塔外壳11的顶部开设有排风口22，在能源塔外壳11的底部设置有循环液池12，循环液池12用于储存溶液，溶液优选为乙二醇溶液，能源塔采用防冻的乙二醇溶液为喷淋液体，可以在室外温度为零下20度以上的环境中使用。为了提高循环液池12的防腐蚀性，循环液池12可以采用塑料制成，例如采用PET塑料或者是PC塑料。循环液池12采用顶部开放式结构设计，在竖直方向上，循环液池12的顶部开口与排风口22相对。

在能源塔外壳11内、并位于排风口22的下侧设置有喷淋管14，喷淋管14通过支架安装在能源塔外壳11内，喷淋管14可以采用不锈钢管，也可以采用PVC塑料管。在喷淋管14上设置有喷头15，喷头15通过螺纹连接的方式安装在喷淋管14上，喷头15沿喷淋管14的长度方向等间隔设置，这样通过喷头15能够均匀喷洒溶液。在能源塔外壳11的外部设置有溶液泵13，溶液泵13包括有进液口以及出液口，进液口与循环液池12连通，出液口与喷淋管14对接，自喷头15朝向循环液池12形成有喷淋升温通路，在喷淋升温通路内设置有吸热盘管16。

基于上述结构设计，在循环液池12内装载有乙二醇溶液，启动溶液泵13由溶液泵13将循环液池12内的乙二醇溶液泵送至喷淋管14中，之后乙二醇溶液通过喷头15向下喷洒，乙二醇溶液向下喷洒的过程中其经过的路径即为喷淋升温通路(一条虚拟路径)。

由上述可知，本实用新型中能源塔外壳11为长方体壳体结构，喷淋管14设置在能源塔外壳11内，喷淋管14的轴线与能源塔外壳11的一侧边平行，喷淋管14设置有多个，多个喷淋管14沿垂直于其轴线的方向上相互之间具有一定间隔地排列设置，优选为等间隔的排列设置，这样多个喷淋管14以及喷头15就能够形成一个有占据有一定空间的、立体的喷淋升温通路。

于喷淋升温通路内设置有吸热盘管16，吸热盘管16为铜管结构，吸热盘管16的输出端与压缩机31连接，吸热盘管16的输入端连接冷凝器32。将吸热盘管16设置在喷淋升温通路内，这样乙二醇溶液就能够喷洒到吸热盘管16上，通过热交换作用吸热盘管16吸收乙二醇溶液和空气的热/冷量，制冷剂液体(乙二醇溶液)吸收经过吸热盘管16表面的溶液和空气的热量后蒸发为气体再次进入压缩机31。吸热盘管16在竖直方向上成迂回盘管式结构，吸热盘管16外套有翅片25结构，能够更有效的吸收乙二醇溶液和空气的热/冷量。

为了进一步提吸热盘管16的吸热效率，本实用新型在基于溶液升温的技术方案上又增设了风热升温：在能源塔外壳11的中部开设有进风口，在进风口上设置有进风百叶26；在排风口22上设置有轴流风机21。设置有进风百叶26能够避免外界杂质进入到能源塔外壳11内，可以提高系统运行的稳定性。轴流风机21则用于加速能源塔外壳11内部气流的流通速度，提高风热升温的效果。

还包括有挡液板20，挡液板20设置于排风口22的下方、并位于喷淋管14的上侧，挡液板20设置有多个，全部的挡液板20于水平方向上相互之间具有一定间隔地排列设置，挡液板20将喷头15喷出的溶液中向上运行的部分挡住，滴落在循环液池12内，避免了溶液的浪费。

在循环液池12靠近其顶部边缘的位置设置有浮球阀补液组件19，通过浮球阀补液组件19与外置供液设备连接，及时补充损失的溶液。

在本实用新型的一个实施方式中，在制冷剂的循环回路上，本实用新型设置有两个球阀(第一球阀23以及第二球阀24)，其能够彻底截断制冷剂的循环回路，提高了本实用新型的可控性。

本专利介绍一种供暖利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，热泵系统的供暖工作程序为：高温高压的制冷剂气体从压缩机31出口进入油分离器38，将制冷剂气体中的润滑油分离出来后进入冷凝器32(可为壳管式冷凝器或者水冷式冷凝器)，在冷凝器32中制冷剂气体经冷凝后将热量传递给水，经加热的水经管道被泵送至需要取暖的房间中的用户末端设备5，为用户取暖。在冷凝器32中制冷剂气体经冷凝后变为高压低温的制冷剂液体，进入干燥过滤器44消除水分和杂质后，再进入膨胀阀37节流降压变成低温低压的制冷剂液体进入能源塔1中的吸热盘管16，溶液泵13将乙二醇溶液传递进喷头15均匀的喷淋到吸热盘管16的表面，能源塔1顶部设有轴流风机21，从进风百叶26吸入空气，空气与吸热盘管16换热，制冷剂液体吸收经过吸热盘管16表面的溶液和空气的热量后蒸发为气体再次进入压缩机31进入下一循环。

需要说明的是：本实用新型中管路与设备、管路与管路之间可以通过螺纹连接、焊接、法兰连接或者承插连接等方式实现对接。

在本实用新型的一个实施方式中，压缩机2为螺杆压缩机。螺杆压缩机的供暖量在100～1200kW之间，可用于大中型空调﹑供暖设备中。螺杆压缩机为半封闭式压缩机，其结构紧凑，工作性能高，供暖能力大并可进行无级调节。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

节能效果显著

冬季，能源塔1提取环境低品位热能的性能比风冷热泵稳定，无结霜困扰；整个冬季机组的平均能效比在3.5以上；夏季，由于能源塔1的散热能力比冷却塔强，起到高效冷却塔的作用，主机能效比在4.5以上；同时，全热回收可免费得到卫生热水；仅空调功能，综合比风冷热泵机组节能30％以上；能源塔热泵系统针对一些缺水、少水或不具备条件打井、埋管的地区方便应用热泵技术，专门研发了适合室外环境温度-18℃以上地区使用的能源塔热泵系统。

不受地质条件与场地限制

与地源热泵比：不受地质条件的制约，占地面积小；与水源热泵比：不依赖地下水、地表水等热源；与风冷热泵比：主机放置在机房，噪音小，功率大。

运行稳定、寿命长

热泵机组6冬季使用的热源，是相对湿度较高的空气中的低品位热能，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得能源塔热泵系统有更宽的运行范围；热泵机组6夏季使用的能源塔1有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低，效率高；全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长。

系统设计简单

与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡；与风冷热泵比：不用考虑辅助电加热/制冷和冬季融霜的问题,单机功率范围大。

适用性强

既可应用于新建建筑又适用于既有建筑的节能改造。

压缩冷凝机组3将传统的蒸发器(在本实用新型中为吸热盘管16)进行改进，直接将吸热盘管16置于能源塔1内，吸热盘管16直接与溶液接触换热，提高了换热效率；

克服了空气源热泵冬季环境温度较低时COP值较低和需要反复除霜耗能的问题；

同时也不用像地源热泵那样需要打地埋孔，降低了成本，节约了占地面积；

能源塔1采用防冻的乙二醇溶液为喷淋液体，可以在室外温度为零下20度以上的环境中使用。

本实用新型提供的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，包括能源塔1、热泵机组6、压缩冷凝机组3和用户末端设备5。当冬季气温高于-18℃时，使用热泵机组6+能源塔1组合实现给用户供暖、当气温低于-18℃时，使用热泵机组6+蓄水池61+毛细管换热器62组合实现给用户供暖；夏季使用热泵机组6+能源塔1为用户供冷。

能源塔型热泵机组，是以空气为热源，通过能源塔1的热交换和热泵机组6作用，实现制冷、供暖以及提供卫生热水等多种功能的节能产品。冬天它利用冰点低于零度的载体介质，高效提取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到制热目的；夏天由于能源塔1的特殊设计，起到高效冷却塔的作用，将热量排到大气中实现制冷。

总之，本实用新型具有低成本、供暖/制冷效率高、节约了占地面积以及运行稳定性较高等优点。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，包括能源塔、热泵机组、压缩冷凝机组和用户末端设备，其中，

所述能源塔包括能源塔外壳，在所述能源塔外壳的顶部开设有排风口，在所述能源塔外壳的底部设置有循环液池，所述循环液池用于储存溶液，

在所述能源塔外壳内、并位于所述排风口的下侧设置有喷淋管，在所述喷淋管上设置有喷头，在所述能源塔外壳的外部设置有溶液泵，所述溶液泵包括有进液口以及出液口，所述进液口与所述循环液池连通，所述出液口与所述喷淋管对接，自所述喷头朝向所述循环液池形成有喷淋升温通路，在所述喷淋升温通路内设置有吸热盘管；

所述压缩冷凝机组包括压缩机和冷凝器，所述压缩机与所述吸热盘管的输出端连接，所述冷凝器与所述吸热盘管的输入端连接，

所述吸热盘管、所述压缩机、所述冷凝器依次连接形成用于制冷剂循环流通的一个回路，

在所述冷凝器中制冷剂气体将热/冷量传递给介质，经加热/制冷的介质流入所述用户末端设备；

所述热泵机组包括毛细管换热器，所述毛细管换热器的入口通过地源侧输入管与所述吸热盘管的输入端连接，所述毛细管换热器的出口通过地源侧输出管与所述吸热盘管的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

所述压缩机为螺杆压缩机；

在所述压缩机与所述冷凝器之间设置有用于润滑油油液分离的油分离器，在所述油分离器的顶部开设有分离出口、在所述油分离器的中部开设有分离进口、在所述油分离器的底部开设有油液出口，所述压缩机与所述分离进口对接，所述冷凝器与所述分离出口对接，所述油液出口与所述压缩机的供油系统对接。

3.根据权利要求2所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

在所述压缩机与所述油分离器之间设置有关断阀，所述压缩机通过所述关断阀与所述分离进口对接。

4.根据权利要求1所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

所述冷凝器为水冷式冷凝器；

所述冷凝器通过输入端管与所述吸热盘管的输入端连接，

在所述输入端管上靠近所述吸热盘管的位置设置有第二球阀，

在所述第二球阀与所述冷凝器之间设置有膨胀阀，所述膨胀阀为电子膨胀阀，

在所述冷凝器与所述膨胀阀之间设置有干燥过滤器，

在所述冷凝器与所述膨胀阀之间设置的制冷剂流通管路上设置有视液镜，

在所述冷凝器与所述膨胀阀之间还设置有供液阀以及电磁阀。

5.根据权利要求2所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

所述压缩机通过输出端管与所述吸热盘管的输出端连接，在所述输出端管上靠近所述吸热盘管的位置设置有第一球阀，

还包括有高低压控制器，所述高低压控制器包括有高压检测支路以及低压检测支路，所述高压检测支路安装于所述压缩机与所述油分离器之间，所述低压检测支路安装于所述吸热盘管的输出端与所述压缩机之间。

6.根据权利要求1所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

在所述能源塔外壳的中部开设有进风口，于所述进风口上设置有进风百叶；

在所述排风口上设置有轴流风机。

7.根据权利要求1所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

在所述循环液池靠近其顶部边缘的位置设置有浮球阀补液组件，通过所述浮球阀补液组件与外置供液设备连接。

8.根据权利要求1所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

所述吸热盘管在竖直方向上成迂回盘管式结构，所述吸热盘管外套有翅片结构。

9.根据权利要求1所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，

还包括有挡液板，所述挡液板设置于所述排风口的下方、并位于所述喷淋管的上侧，所述挡液板设置有多个，全部的所述挡液板于水平方向上相互之间具有一定间隔地排列设置；

还包括有蒸发器，所述蒸发器与所述吸热盘管的输出端和输入端均连接，在所述蒸发器与所述吸热盘管的输出端之间设置有溶液泵，所述蒸发器与所述压缩机和所述冷凝器均连接。

10.根据权利要求1所述的利用水-冰相变凝固热与能源塔耦合的热泵系统，其特征在于，所述毛细管换热器置于地表面以下的蓄水池内，所述蓄水池内设置有多根与所述蓄水池下方的土壤连通的热管换热器。