CN208269456U - 一种江、河、湖或海水水源热泵 - Google Patents

一种江、河、湖或海水水源热泵 Download PDF

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本实用新型涉及水源热泵技术领域,具体公开了一种江、河、湖或海水水源热泵,该江、河、湖或海水水源热泵包括无折流板式蒸发器,流入所述无折流板式蒸发器的冷媒水温度大于等于1℃且小于等于5℃,所述冷媒水为江、河、湖或海水。本实施例提供的江、河、湖或海水水源热泵,该水源热泵的蒸发器去掉了传统蒸发器上的折流板,可以使蒸发器冷媒水在1~5℃范围正常运行,采用该蒸发器制造出的水源热泵,可以确保水源热泵在世界绝大部分地区的江、河、湖或海水中稳定、可靠、安全的运行,为人类利用江、河、湖或海水再生能源采暖供热成为现实,具有重大的能源和社会意义。

Description

一种江、河、湖或海水水源热泵
技术领域
本实用新型涉及技术领域,尤其涉及一种江、河、湖或海水水源热泵。
背景技术
冬季在寒冷的北方,气温虽然低至零下30℃左右,但是江、河、湖或海水的温度依然高于0℃,一般最低都在2℃以上,是水源热泵较好的热源水。江、河、湖或海水蕰藏着巨大的低温热能,如果利用江、河、湖或海水作为水源热泵的再生能源采暖供热,是制冷领域的重大技术突破,对节约化石能源意义巨大,是可再生能源领域对人类的又一重大贡献。
现有技术,瑞典国家在海水水源热泵应用方面走在世界前列,但要提取深海且水温≥7℃的海水,否则不能正常运行。我国大连、山东(黄岛)等诸多地区曾也有过海水水源热泵的应用,但都以失败告终。究其原因,都因冬季寒冷时段海水温度低于7℃,导致水源热泵无法可靠安全运行,这就是海水水源热泵未能广泛推广应用的原因。因此,研发1~7℃低温水源热泵乃是国内外制冷领域的前沿科技。
经长期研究发现,现有技术生产制造的水源热泵机组,其蒸发器都是按冷媒水≥5℃设计生产制造的,且冷媒水≤2℃机内防冻结保护停机。也就是说,现有技术水源热泵所使用的常规蒸发器不能在≤5℃的水源下正常工作运行。众所周知,现有技术壳管式蒸发器为了提高蒸发器的换热效率,均在冷媒水侧设置折流板,冷媒水在折流板的作用下绕折流板设计的水道流动,其目的是为了节省水流量,降低水泵的功率。绕流还促使冷媒水充分与换热管换热,提高换热效率。上述技术应用在制冷空调冷媒水≥7℃的蒸发器,是非常理想的技术措施和结构。然而,针对小于5℃,特别是1~3℃左右的冷媒水就不适用了,且成为水温≤5℃海水水源热泵失败的元凶。因为,冬季最寒冷时段的江、河、湖或海水温大都在1~3℃左右,特别是海边的海水温度在1~2℃左右,如此低的冷媒水经折流板多次绕流后,导致冷媒水在换热管表面冻结,丧失换热能力。因此,这是现有技术蒸发器不能运行在冷媒水≤5℃的关键所在,这也是瑞典国家采用常规蒸发器制造的水源热泵,必须将取水点管道修建几十公里以外深海处,提取≥7℃海水的原因。然而,将取水点管道修建几十公里以外深海处,为了抵御海面大风大浪和管道的安全性,修建这样的管道造价昂贵,因此,现有技术的海水水源热泵没有广泛推广应用价值。为了降低海水水源热泵取水管道系统的投资,必须在海边浅水处设置取水点,冬季严寒气温时提取海边浅滩1~3℃的海水,为水源热泵供应热源水确保水源热泵可靠、稳定运行。
因此,亟需一种江、河、湖或海水水源热泵以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于:提供一种江、河、湖或海水水源热泵,以解决现有技术中的水源热泵的蒸发器,在当流入的冷媒水温度小于5℃时无法正常工作的问题。
本实用新型提供一种江、河、湖或海水水源热泵,包括无折流板式蒸发器,流入所述无折流板式蒸发器的冷媒水温度大于等于1℃且小于等于5℃,所述冷媒水为江、河、湖或海水。
作为优选,所述无折流板式蒸发器包括蒸发器壳体、蒸发换热管、载冷剂入口、载冷剂出口、制冷剂入口以及制冷剂蒸汽出口,所述载冷剂入口以及所述载冷剂出口的数量均至少为一个,所述无折流板式蒸发器为无折流板壳管式蒸发器。
作为优选,所述无折流板式蒸发器包括蒸发器壳体、蒸发换热管、载冷剂入口、载冷剂出口、制冷剂入口以及制冷剂蒸汽出口,所述蒸发换热管呈U形,所述无折流板式蒸发器为无折流板U形管式蒸发器。
作为优选,所述无折流板式蒸发器包括蒸发器壳体、蒸发换热管、载冷剂入口、载冷剂出口、制冷剂入口以及制冷剂蒸汽出口,所述无折流板式蒸发器为无折流板立管满液式蒸发器。
作为优选,所述无折流板式蒸发器包括蒸发器壳体、蒸发换热管、载冷剂入口、载冷剂出口、制冷剂入口以及制冷剂蒸汽出口,所述无折流板式蒸发器为无折流板卧式满液式蒸发器。
作为优选,所述无折流板式蒸发器包括蒸发器壳体、蒸发换热管、载冷剂入口、载冷剂出口、制冷剂入口以及制冷剂蒸汽出口,所述无折流板式蒸发器为无折流板淋降式蒸发器。
作为优选,所述无折流板式蒸发器包括蒸发器壳体、蒸发换热管、载冷剂入口、载冷剂出口、制冷剂入口以及制冷剂蒸汽出口,所述蒸发换热管包括至少一组蒸发换热盘管,所述无折流板式蒸发器为无折流板盘管式蒸发器。
作为优选,所述江、河、湖或海水水源热泵还包括变频载冷剂循环泵,所述变频载冷剂循环泵的一端与所述载冷剂入口连接,另一端与江、河、湖或海水水源输入端连接。
作为优选,所述江、河、湖或海水水源热泵还包括制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀以及变频载冷剂循环泵;
所述无折流板式蒸发器包括蒸发器壳体、蒸发换热管、载冷剂入口、载冷剂出口、制冷剂入口和制冷剂蒸汽出口;
所述载冷剂入口通过载冷剂循环泵与江、河、湖或海水水源输入端连接,所述载冷剂出口与江、河、湖或海水水源输出端连接,所述制冷压缩机的吸气端与制冷剂蒸汽出口连接,其排气端与所述冷凝器制冷剂侧一端相连接,所述膨胀阀一端连接制冷剂入口,其另一端与所述冷凝器制冷剂侧的另一端相连接,所述冷凝器水侧设有两个热泵输出端,通过两个热泵输出端与热泵末端相连接。
本实用新型的有益效果为:
去掉传统水源热泵系统中蒸发器上的折流板;并且为防止冷媒水在极低水温时易在换热管表面冻结,进一步将冷媒水换热路途设计的尽量短,以缩短水流在换热管表面的停留时间,为保证蒸发器的换热效率;同时合理提高冷媒水的流速,减小冷媒水进、出水温差,可以使蒸发器冷媒水在1~5℃范围正常运行。
采用该蒸发器制造出的水源热泵,可以确保水源热泵在世界绝大部分地区的江、河、湖或海水中稳定、可靠、安全的运行,为人类利用江、河、湖或海水再生能源采暖供热成为现实,具有重大的能源和社会意义。
附图说明
图1是本实用新型实施例中由无折流板壳管式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图;
图2是本实用新型实施例中由无折流板U形管式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图;
图3是本实用新型实施例中由无折流板立管满液式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图;
图4是本实用新型实施例中由无折流板卧式满液式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图;
图5是本实用新型实施例中由无折流板淋降式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图;
图6是本实用新型实施例中由无折流板盘管式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图;
图7是本实用新型实施例中由无折流板式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵机组结构示意图。
图中:
1、蒸发器壳体;2、蒸发换热管;3、载冷剂入口;4、载冷剂出口;5、制冷剂入口;6、制冷剂蒸汽出口;7、制冷剂喷淋装置;8、载冷剂喷淋装置;9、变频载冷剂循环泵;10、无折流板式蒸发器;11、制冷压缩机;12、冷凝器;13、膨胀阀;14、江、河、湖或海水水源输入端;15、江、河、湖或海水水源输出端;16、热泵输出端;17、热泵输出端。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实施例提供一种江、河、湖或海水水源热泵,该水源热泵的蒸发器去掉了传统蒸发器上的折流板;并且为防止冷媒水在极低水温时易在换热管表面冻结,进一步将冷媒水换热路途设计的尽量短,以缩短水流在换热管表面的停留时间,为保证蒸发器的换热效率;同时合理提高冷媒水的流速,减小冷媒水进、出水温差,可以使蒸发器冷媒水在1~5℃范围正常运行。
如图1所示,是本实用新型实施例提供的由无折流板壳管式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵实施例。其无折流板壳管式蒸发器由蒸发器壳体1、蒸发换热管2、载冷剂入口3、载冷剂出口4、制冷剂入口5、制冷剂蒸汽出口6构成。在本实施例中,无折流板壳管式蒸发器由于没有配置折流板,因此,江、河、湖或海水经载冷剂入口3进入后,直接快速流过并与蒸发换热管2换热,江、河、湖或海水尚未冻结前,过冷的江、河、湖或海水由载冷剂出口4迅速流回江、河、湖或海水水源。为了进一步增加江、河、湖或海水在蒸发器内的流速和均衡性,载冷剂入口3可以配置多个,确保江、河、湖或海水均匀通过蒸发换热管2换热并不至于发生冻结现象。
如图2所示,是本实用新型实施例提供的由无折流板U形管式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图。本实施例中,蒸发换热管2配置U形管式换热管,其他与附图1所示的方案一致。
如图3所示,是本实用新型实施例提供的由无折流板立管满液式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图。在本实施例中,蒸发器壳体1立式安装,蒸发换热管2采用竖直翅片管式蒸发换热管。工作时经制冷剂入口5供入制冷剂,竖直翅片管式蒸发换热管充满制冷剂,且竖直翅片管式蒸发换热管全部浸泡在载冷剂中,因此,换热效率较高。江、河、湖或海水经载冷剂入口3输入,由载冷剂出口4流回至江、河、湖或海水中。该实施例除为立管满液式蒸发器外,其他与附图1所示的方案一致。
如图4所示,是本实用新型实施例提供的由无折流板满液式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图。本实施例所配置的蒸发器是卧式满液蒸发器。制冷剂经制冷剂入口5供液,制冷剂气体由制冷剂蒸汽出口6引出,运行时,蒸发换热管2浸泡在制冷剂中。载冷剂由载冷剂入口3进入经蒸发换热管2的管内流过并与管外制冷剂换热后,由载冷剂出口4流出。其他与附图1所示的方案一致。
如图5所示,是本实用新型实施例提供的由无折流板淋降式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图。本实施例,配置淋降式制冷剂循环装置,制冷剂经上面制冷剂入口5供液,制冷剂由制冷剂喷淋装置7喷出,均匀的喷淋在蒸发换热管2表面换热,蒸汽由下面制冷剂蒸汽出口6引出。其优点是较附图4所示的满液式蒸发器节省制冷剂用量。其他与附图4所示方案一致。
如图6所示,是本实用新型实施例提供的由无折流板盘管式蒸发器构成的一种江、河、湖或海水水源热泵示意图。本实施例配置盘管式壳管蒸发器,为了防止江、河、湖或海水在盘管表面冻结,本实施例采用多个载冷剂喷淋装置8分层且分散式排布,构成分层分散式载冷剂喷淋装置,确保江、河、湖或海水不至于在盘管表面冻结。运行时制冷剂经制冷剂入口5供液,蒸汽由下面制冷剂蒸汽出口6引出。江、河、湖或海水经载冷剂入口3输入,由载冷剂出口4流回至江、河、湖或海水中。其他与附图1所示方案一致,不再重复介绍。
如图7所示,是本实用新型实施例提供的由无折流板式蒸发器10构成的一种江、河、湖或海水水源热泵机组结构示意图。本实施例的江、河、湖或海水水源热泵机组由变频载冷剂循环泵9、无折流板式蒸发器10、制冷压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13、江、河、湖或海水水源输入端14、江、河、湖或海水水源输出端15、热泵输出端16、热泵输出端17构成。运行时,江、河、湖或海水由江、河、湖或海水水源输入端14输入,经变频载冷剂循环泵9通过无折流板式蒸发器10水侧循环由江、河、湖或海水水源输出端15流回江、河、湖或海水中。流经无折流板式蒸发器10水侧循环的江、河、湖或海水,被循环在无折流板式蒸发器10制冷剂侧的制冷剂吸热蒸发成气体,其蒸汽由制冷压缩机11吸入并压缩成高温高压气体,其排气经冷凝器12制冷剂侧向由热泵输出端16、热泵输出端17循环的采暖水冷凝放热,采暖水被压缩热加热后通过采暖末端系统采暖供热。高温高压气体经冷凝放热后,形成液体制冷剂并通过膨胀阀13节流后,再次进入无折流板式蒸发器10制冷剂侧,继续吸收无折流板式蒸发器10水侧循环江、河、湖或海水水源中的热量,其蒸汽再次被制冷压缩机11压缩,重复上述制冷压缩循环,由冷凝热加热采暖水后采暖供热运行。
本实施例,除了配置无折流板式蒸发器10防止江、河、湖或海水冻结外,还配置了变频载冷剂循环泵9,根据江、河、湖或海水在蒸发器进、出水温差和出水温度自动调节循环泵9的频率,控制循环水的流量和温差,进一步防止江、河、湖或海水在蒸发换热管2表面发生冻结的危险。
显然,本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例,而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,包括无折流板式蒸发器(10),流入所述无折流板式蒸发器(10)的冷媒水温度大于等于1℃且小于等于5℃,所述冷媒水为江、河、湖或海水。
2.根据权利要求1所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述无折流板式蒸发器(10)包括蒸发器壳体(1)、蒸发换热管(2)、载冷剂入口(3)、载冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)以及制冷剂蒸汽出口(6),所述载冷剂入口(3)以及所述载冷剂出口(4)的数量均至少为一个,所述无折流板式蒸发器(10)为无折流板壳管式蒸发器。
3.根据权利要求1所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述无折流板式蒸发器(10)包括蒸发器壳体(1)、蒸发换热管(2)、载冷剂入口(3)、载冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)以及制冷剂蒸汽出口(6),所述蒸发换热管(2)呈U形,所述无折流板式蒸发器(10)为无折流板U形管式蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述无折流板式蒸发器(10)包括蒸发器壳体(1)、蒸发换热管(2)、载冷剂入口(3)、载冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)以及制冷剂蒸汽出口(6),所述无折流板式蒸发器(10)为无折流板立管满液式蒸发器。
5.根据权利要求1所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述无折流板式蒸发器(10)包括蒸发器壳体(1)、蒸发换热管(2)、载冷剂入口(3)、载冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)以及制冷剂蒸汽出口(6),所述无折流板式蒸发器(10)为无折流板卧式满液式蒸发器。
6.根据权利要求1所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述无折流板式蒸发器(10)包括蒸发器壳体(1)、蒸发换热管(2)、载冷剂入口(3)、载冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)以及制冷剂蒸汽出口(6),所述无折流板式蒸发器(10)为无折流板淋降式蒸发器。
7.根据权利要求1所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述无折流板式蒸发器(10)包括蒸发器壳体(1)、蒸发换热管(2)、载冷剂入口(3)、载冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)以及制冷剂蒸汽出口(6),所述蒸发换热管(2)包括至少一组蒸发换热盘管,所述无折流板式蒸发器(10)为无折流板盘管式蒸发器。
8.根据权利要求2-7任一项所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述江、河、湖或海水水源热泵还包括变频载冷剂循环泵(9),所述变频载冷剂循环泵(9)的一端与所述载冷剂入口(3)连接,另一端与江、河、湖或海水水源输入端(14)连接。
9.根据权利要求1所述的一种江、河、湖或海水水源热泵,其特征在于,所述江、河、湖或海水水源热泵还包括制冷压缩机(11)、冷凝器(12)、膨胀阀(13)以及变频载冷剂循环泵(9);
所述无折流板式蒸发器(10)包括蒸发器壳体(1)、蒸发换热管(2)、载冷剂入口(3)、载冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)和制冷剂蒸汽出口(6);
所述载冷剂入口(3)通过所述变频载冷剂循环泵(9)与江、河、湖或海水水源输入端(14)连接,所述载冷剂出口(4)与江、河、湖或海水水源输出端(15)连接,所述制冷压缩机(11)的吸气端与制冷剂蒸汽出口(6)连接,其排气端与所述冷凝器(12)制冷剂侧一端相连接,所述膨胀阀(13)一端连接制冷剂入口(5),其另一端与所述冷凝器(12)制冷剂侧的另一端相连接,所述冷凝器(12)水侧设有热泵输出端(16)和热泵输出端(17),通过热泵输出端(16)和热泵输出端(17)与热泵末端相连接。
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