CN2723914Y - 海水源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海水源热泵机组，特点是，它是由制冷压缩机、满液式蒸发器、水冷壳管式冷凝器通过管路连通组成的制冷(热)循环系统，机组的换热器结构安排为管程走水、壳程走制冷剂，换热器采用特殊防腐蚀材料制成，海水直接进入热泵机组与制冷剂进行热量交换，取消了传统中间换热系统，缩小了传热温差，提高了机组效率，既降低了生产成本，又能充分利用海水中蕴藏的巨大能量，更好地保护环境。

Description

海水源热泵机组

技术领域

本实用新型涉及的海水源热泵机组，是直接利用海水作为冷热源进行制冷/制热的一种设备。

背景技术

由于海水对黑色金属和有色金属存在严重腐蚀，因此传统制冷空调领域对海水能源利用甚少，目前还没有海水源冷水(热泵)机组。如果要利用海水作为冷热源，需要增加一套中间换热器进行二次换热(参见图4)，该方式存在以下几个弊端：

一、增加了空调系统造价：需增加价格昂贵的耐腐蚀换热器(如：钛合金板换热器)以及中间循环系统；

二、增加了系统运行费用：由于二次循环水泵耗电、机组运行效率下降，导致生产成本增加；

三、海水温度较低时无法使用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的缺陷，提供一种海水可以直接进入水源热泵机组与制冷剂进行热量交换的海水源热泵机组。

本实用新型的技术方案是，一种海水源热泵机组，它具有制冷压缩机，制冷压缩机通过管路分别与满液式蒸发器、水冷壳管式冷凝器连通，满液式蒸发器通过管路、节流装置与水冷壳管式冷凝器连通，组成制冷(热)循环系统；

所述满液式蒸发器具有一个筒体，筒体内设有耐腐蚀换热管，筒体的端部设有耐腐蚀管板，耐腐蚀换热管固定在耐腐蚀管板上，在筒体的一端连接有水箱，水箱上设有进水口、出水口，水箱与耐腐蚀换热管的管腔连通，在筒体的另一端连接有回水水室，回水水室与耐腐蚀换热管的管腔连通，在筒体的顶端设有均气板；

所述水冷壳管式冷凝器与满液式蒸发器的结构基本相同，不同点是水冷壳管式冷凝器的筒体的顶端不设均气板。

与已有技术相比，本实用新型使用了海水专用满液式蒸发器和水冷壳管式冷凝器，机组的换热器结构安排为管程走水、壳程走制冷剂，换热器采用特殊防腐蚀材料做成，海水直接进入热泵机组与制冷剂进行热量交换，取消了传统中间换热系统，缩小了传热温差，提高了机组效率，既降低了生产成本，又能充分利用海水中蕴藏的巨大能量，更好地保护环境。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步地解释说明。

附图说明

图1—本实用新型的结构示意图；

图2—本实用新型的满液式蒸发器的结构示意图；

图3—本实用新型的水冷壳管式冷凝器的结构示意图；

图4—传统二次换热水源热泵系统的工作流程图。

附图图面说明：

1满液式蒸发器，2水冷壳管式冷凝器，3制冷压缩机，4筒体，5水箱，6回水水室，7耐腐蚀管板，8耐腐蚀换热管，9支撑板，10均气板，11锌棒，12进水口，13出水口，14筒体，15水箱，16回水水室，17耐腐蚀管板，18耐腐蚀换热管，19支撑板，20进水口，21出水口，22锌棒，23温度传感器，24节流装置。

具体实施方案

参见图2，满液式蒸发器1的筒体4可采用普通钢板或者无缝钢管材料制作，筒体4内安装若干根耐腐蚀换热管8，耐腐蚀换热管8可采用白铜(BFe30-1-1或者BFe10-1-1材料)制作，在筒体4的端部固定安装带孔的耐腐蚀管板7，耐腐蚀管板7可采用铝青铜或铝黄铜制作，将耐腐蚀换热管8固定在耐腐蚀管板7的孔中，在筒体4内还架设几个支撑板9，用来稳固耐腐蚀换热管8，筒体4的一端连接水箱5，将水箱5隔为两部分(也可并列设置两个水箱)，分别设置进水口12、出水口13，在筒体4的另一端连接回水水室6，回水水室6、水箱5与耐腐蚀换热管8的管腔都是连通的，在筒体4的顶端安装均气板10，均气板10的作用是防止工作时筒体4内的制冷剂液体被压缩机吸入；

水冷壳管式冷凝器2的结构与满液式蒸发器1基本相同，参见图3，它也具有筒体14、耐腐蚀换热管18、耐腐蚀管板17、支撑板19、带进水口20和出水口21的水箱15、回水水室16等，不同之处在于水冷壳管式冷凝器筒体14的顶端不设均气板；

将满液式蒸发器1、水冷壳管式冷凝器2、制冷压缩机3、节流装置24(如电子膨胀阀)通过管路连通起来，如图1所示，组成本实用新型的海水源热泵机组。

工作原理，海水从满液式蒸发器/水冷壳管式冷凝器的水箱进水口进入，流经耐腐蚀换热管——→回水水室——→耐腐蚀换热管——→水箱，从出水口流出，制冷剂通入到筒体内，即换热器内为管程走水、壳程走制冷剂，制冷剂与海水直接进行热量交换(制冷运行时海水作为冷却水进入冷凝器，冷凝器内的制冷剂气体遇冷变为制冷剂液体输出，通过外置设备吸热制冷；制热运行时海水作为热源水进入蒸发器，被输入到蒸发器内的制冷剂液体吸热变为制冷剂气体输出，通过外置设备吸冷放热)。海水流量可通过外部系统调节，如海水循环量变频控制等。

在满液式蒸发器/水冷壳管式冷凝器的水箱和回水水室内还可以设置化学电池的正极，如锌棒11，锌棒22，以海水为电解质，尽量减少海水对管路的化学腐蚀。

另外，为了抑制藻类植物在换热管内滋生影响换热，在水冷壳管式冷凝器2的出水口21处还可以设置温度传感器23，使出水温度低于设定值。

本实用新型直接利用海水作为冷热源进行制冷/制热，省去了中间换热系统，该机组蒸发器和冷凝器在结构上作了特殊设计，采用直管、双流程设计，便于维护，且凡是海水接触部位均采取了有效防腐措施，具有非常好的应用效果：

一、省去了中间二次换热系统，成本降低。

传统中间二次换热系统该系统包括海水换热器(如：钛合金板换热器)、循环水泵、管路、阀门、循环液等，该部分造价加上普通制冷空调机组通常高于直接利用海水的海水源热泵机组。

二：节省运行费用，同时提高空调主机工作能力。

因为省去了中间换热过程，所以可降低冷凝温度(制冷运行时)，提高蒸发温度(制热运行时)，改善机组运行条件，这样有两个好处：

(1)提高了机组效率。以某个型号机组为例，蒸发温度的变化对机组参数和效率的影响见表一(以标准工况制冷量、耗电量、能效比作为基准值100％，表中数据为相对值)：

表一 蒸发温度对机组性能参数影响(制热运行，海水作为热源)

提高蒸发温度的度数	2℃	3℃	4℃	5℃	6℃
						制热量	106％	109％	112％	116％	119％
机组耗电	102％	103％	104％	105％	106％
						能效比(COP)	1.04	1.06	1.08	1.10	1.12

表二 冷凝温度对机组性能参数影响(制冷运行，海水作为冷源)

冷凝温度增加的度数	2℃	3℃	4℃	5℃	6℃
						制冷量	98％	97％	96％	95％	94％
机组耗电	97％	95％	93％	92％	90％
						能效比(COP)	0.95	0.92	0.89	0.87	0.84

从表一、表二可看出，在工程运用中，直接蒸发/冷凝较二次换热可将蒸发温度提高3～5℃，冷凝温度提低3～5℃。因此，可降低机组运行费用的10％左右，同时，没有二次循环水泵(二次循环水泵耗电约占机组耗电的10％)，故，可将系统的综合运行成本减少20％。

(2)因为提高了机组的制冷制热能力，所以降低了空调设备的初期投入。

从上表可知，直接采用海水的机组，可将机组制冷能力提高5％左右，制热能力提高10％以上，因此可降低设备的初期投入。

随着该技术的开发应用，必将带来巨大的社会效益和经济效益。

Claims (4)

1、一种海水源热泵机组，其特征是，它具有制冷压缩机(3)，制冷压缩机(3)通过管路分别与满液式蒸发器(1)、水冷壳管式冷凝器(2)连通，满液式蒸发器(1)通过管路、节流装置(24)与水冷壳管式冷凝器(2)连通，

所述满液式蒸发器(1)具有筒体(4)，筒体(4)内设有耐腐蚀换热管(8)，筒体(4)的端部设有耐腐蚀管板(7)，耐腐蚀换热管(8)固定在耐腐蚀管板(7)上，在筒体(4)的一端连接有水箱(5)，水箱(5)上设有进水口(12)、出水口(13)，水箱(5)与耐腐蚀换热管(8)的管腔连通，在筒体(4)的另一端连接有回水水室(6)，回水水室(6)与耐腐蚀换热管(8)的管腔连通，在筒体(4)的顶端设有均气板(10)，

所述水冷壳管式冷凝器(2)具有筒体(14)，筒体(14)内设有耐腐蚀换热管(18)，筒体(14)的端部设有耐腐蚀管板(17)，耐腐蚀换热管(18)固定在耐腐蚀管板(17)上，在筒体(14)的一端连接有水箱(15)，水箱(15)上设有进水口(20)、出水口(21)，水箱(15)与耐腐蚀换热管(18)的管腔连通，在筒体(14)的另一端连接有回水水室(16)，回水水室(16)与耐腐蚀换热管(18)的管腔连通。

2、根据权利要求1所述的海水源热泵机组，其特征是，在所述满液式蒸发器(1)的水箱(5)和回水水室(6)内设有化学电池的正极。

3、根据权利要求1所述的海水源热泵机组，其特征是，在所述水冷壳管式冷凝器(2)的水箱(15)和回水水室(16)内设有化学电池的正极。

4、根据权利要求1所述的海水源热泵机组，其特征是，在所述水冷壳管式冷凝器(2)的出水口(21)处设有温度传感器(23)。

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