CN207300002U - 一种沉箱式海水源热泵换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉箱式海水源热泵换热器，包括换热管、超疏水涂层、传热介质、进液联箱、出液联箱、隔板部分；换热管外侧表面涂有超疏水涂层，换热管内部为换热介质，外部接触流体为海水；换热管两端分别与进液联箱与出液联箱连接，进液联箱与出液联箱中分别设隔板。本实用新型换热器采用导热性能良好的金属管作为制作材质，克服原有的钛、镍合金造价高、经济性差及聚乙烯管传热性能差的等缺点。新型换热器表面的超疏水涂层结构既提供寒冷地区冬季抗结冰性能，又能起到防腐蚀的作用。新型换热器形式上由管束与进液联箱和出液联箱构成，本实用新型专利仅对换热器的形式及管外表层进行处理，制作方法简单，便于工程实际中应用。

Description

一种沉箱式海水源热泵换热器

技术领域

本实用新型涉及海水源热泵领域，具体是一种适用于海水源热泵系统且能减缓结冰的沉箱式换热器。

背景技术

海水源热泵系统是利用海水吸收太阳能和地热能而形成的低位热能，根据热泵运行原理，通过较少高位电能输入，实现低位热能向高位热能的转化，冬季为建筑物提供热量的一种系统。海水源热泵技术用于冬季供暖可替代传统燃煤等供暖方式，是一种利用清洁能源供暖的方式，可大大降低污染物的排放。海水源热泵因海水温度常高于空气温度，在冬季供暖季节系统性能优于空气源热泵，提高供暖能源利用率。

国内外学者研究表明，海水源热泵系统应用中亟需解决从海水中取热的问题。目前，对于海水源热泵开式系统或是闭式系统，其主要问题集中在海水侧换热器的材质选择和传热性能方面。一是由于海水具有一定的腐蚀性，常采用钛、镍合金等金属材质的换热器造价较高，经济性较差；采用的聚乙烯等塑料材质的换热器，导热性能不佳，换热效果差，造成换热器体积较大。二是由于寒冷地区冬季海水温度较低，接近海水冰点温度，换热器从海水中取热常产生结冰情况，导致海水源热泵系统运行效率低，甚至无法正常运行。

海水源热泵系统中，海水源换热器为系统的关键设备，基于海水源换热器现存在的问题，其应具备良好的传热性能、抗腐蚀性、良好经济性及应用于用寒冷地区冬季供暖时的抗结冰性能。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种沉箱式海水源热泵换热器，解决现有技术中海水侧换热器的材质选择造价高、经济性差及聚乙烯管传热性能差的问题。

本实用新型的技术方案是：一种沉箱式海水源热泵换热器，包括换热管、超疏水涂层、传热介质、进液联箱、出液联箱、隔板部分；换热管外侧表面涂有超疏水涂层，换热管内部为换热介质，外部接触流体为海水；换热管两端分别与进液联箱与出液联箱连接，进液联箱与出液联箱中分别设隔板。

所述换热管材质为铜管或不锈钢管，其管横截面为圆型或椭圆型，其管束为直管管束或螺旋管束形式。

所述传热介质为乙二醇或丙二醇溶液。

所述换热管与进液联箱、出液联箱连接为焊接，并根据不同金属的焊接性能，应用不同的焊接方法。

所述隔板分割形式采用竖直或根据来流方向形式设置。

本实用新型的有益效果为：1、本实用新型的沉箱式换热器中换热管可按照叉排式排列成管束，可灵活根据工程实际负荷及热泵机组蒸发温度要求确定管排数目以及换热管的长度，沉箱式换热器置于海水中，换热管与海水换热，较传统抛管式换热器冬季供暖不宜形成成片冰层而降低取热效果，更有利于冬季从海水中取热。

2、换热管外侧表面涂有超疏水涂层，用以冬季吸收海水热量时降低冰层的厚度，并具有抗腐蚀效果。冬季海水源换热器吸收海水热量易在换热管外侧结冰，降低由海水向换热介质的热量。相较于不具备超疏水材料涂层的传统换热器，一方面具备抗海水腐蚀效果，可改善换热管的管壁材质，提高其导热系数；另一方面冬季吸热情况可降低换热管外侧结冰程度，降低冰层传热热阻。综上，含有超疏水涂层海水换热器相较于传统换热器可大大提高换热器的换热效率，且可缩小换热器体积。

3、换热器两端的进液联箱与出液联箱中可设隔板，可根据实际工况要求灵活设置换热介质的流程。由于开始进入换热器的换热介质的温度较低，换热介质开始经过的换热管较后面经过的换热管易在管外形成冰层，可利用隔板将开始经过的换热管设置在海水来流方向最前面，利于利用海水流动的冲刷作用，减少冰层的产生。

本实用新型换热器采用导热性能良好的金属管作为制作材质，克服原有的钛、镍合金造价高、经济性差及聚乙烯管传热性能差的等缺点。换热器表面的超疏水涂层结构既提供寒冷地区冬季抗结冰性能，又能起到防腐蚀的作用。换热器形式上由管束与进液联箱和出液联箱构成，本实用新型专利仅对换热器的形式及管外表层进行处理，制作方法简单，便于工程实际中应用。

附图说明

图1为本实用新型提出的海水源热泵系统沉箱式换热器示意图；

图2为换热器换热管的剖面图；

图3为换热器的进液联箱的A-A剖面图与出液联箱的B-B剖面图，并给出了隔板形式举例：(a)进液联箱竖直型；(b)出液联箱竖直型；(c)进液联箱顺流型；(d)出液联箱顺流型；(e)进液联箱折线型；(f)出液联箱折线型；

图4为换热器的进液联箱与出液联箱(竖直型隔板)的C-C剖面图；

其中：1.换热管；2.超疏水涂层；3.传热介质；4.进液联箱；5.出液联箱；6.隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做详细说明。

如图1所示，本实用新型的沉箱式海水源热泵换热器，包括换热管1、超疏水涂层2、传热介质3、进液联箱4、出液联箱5、隔板6几部分；换热管1外侧表面涂有超疏水涂层2，换热管1内部为换热介质3，外部接触流体为海水；换热管1两端分别与进液联箱4与出液联箱5连接，进液联箱4与出液联箱5中分别设隔板6。本实用新型换热器用于海水源热泵的闭式系统，直接置于海水中，传热介质3通过换热管1与海水进行换热，可防止海水进入系统腐蚀且在换热器中结垢，便于利用海水的波动进行换热，可有效吸收海水热量。

如图2所示，换热管1外表面涂有超疏水涂层2，用以防止海水对换热管1管壁的腐蚀，管壁材质可选择导热性能好的金属材料，如铜管或不锈钢管，其管横截面为圆型或椭圆型，其管束为直管管束或螺旋管束形式，可提高换热器的换热能力，减小设备的体积。超疏水涂层2还具备疏水功能，可增加海水与换热管1表面的接触角，减弱北方冬季海水源热泵供暖系统运行时换热管结冰的产生，降低管外的冰层厚度，可提高传热介质3与海水的换热。

换热管1一方面冬季可吸收海水吸收太阳热能而蕴藏的免费热量用于制热，另一方面夏季可将热量传至海水中，靠海浪的运动将热量释放。

如图3所示，进液联箱4和出液联箱5的三种隔板形式，如竖直型、顺流型、折线型，隔板的形式可改变传热介质3流过管束的顺序，换热管束冬季吸热工况下，可有效利用海水流动对换热管管壁外侧结冰的冲刷作用，降低管外壁的结冰厚度，减小冰层热阻，强化海水源热泵换热器的换热性能。

如图4所示，进液联箱4和出液联箱5的隔板设置改变传热介质3的流程，换热管1与进液联箱4和出液联箱5进行焊接。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种沉箱式海水源热泵换热器，其特征在于，包括换热管(1)、超疏水涂层(2)、传热介质(3)、进液联箱(4)、出液联箱(5)、隔板(6)部分；换热管(1)外侧表面涂有超疏水涂层(2)，换热管(1)内部为换热介质(3)，外部接触流体为海水；换热管(1)两端分别与进液联箱(4)与出液联箱(5)连接，进液联箱(4)与出液联箱(5)中分别设隔板(6)。

2.根据权利要求1所述沉箱式海水源热泵换热器，其特征在于，所述换热管(1)材质为铜管或不锈钢管，其管横截面为圆型或椭圆型，其管束为直管管束或螺旋管束形式。

3.根据权利要求1所述沉箱式海水源热泵换热器，其特征在于，所述传热介质(3)为乙二醇或丙二醇溶液。

4.根据权利要求1所述沉箱式海水源热泵换热器，其特征在于，所述换热管(1)与进液联箱(4)、出液联箱(5)连接为焊接，并根据不同金属的焊接性能，应用不同的焊接方法。

5.根据权利要求1所述沉箱式海水源热泵换热器，其特征在于，所述隔板(6)分割形式采用竖直或根据来流方向形式设置。