[發明專利]主動結冰式熱泵系統及節能方法

無效

• 申請號: 200810022792.7
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101329121A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 夏文慶;崔高偉;李文新
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 魏學成

技術領域

本發明的主動結冰式熱泵系統，屬于空調制冷的節能增效技術領域。

背景技術

中國政府提出，2010年主要污染物排放總量要比2005年減少10％。這是中國政府全面落實科學發展觀的重大舉措，得到了國際社會的高度贊賞。研究認為，由于中國經濟的高速增長和污染減排政策實施機制比較薄弱，SO₂減排過分倚重火電廠脫硫工程，城鎮污水管網建設嚴重滯后，工業COD減排缺乏有效方案，因此，實現減排目標有希望但難度非常大，取得環境質量的同步改善十分困難，持續穩定減排更是一個長期的任務。

熱泵具有可以將環境或其他熱源的能量通過制冷技術由低溫泵入到高溫空間或物體，其制熱系數總是大于1，與直接將電能、化學能等轉化為熱能相比具有很高的優勢，比如鍋爐中燃料燃燒放熱，放出的熱能通過受熱面傳遞給水，使水汽化產生蒸汽，實際上，鍋爐中的燃料并不能完全燃燒，且燃燒后所放出的熱能也不能全部得到利用，所以鍋爐的熱效率總是低于100％。目前利用熱泵技術可將熱效率提高至1以上，在某些工況下據稱可高達6以上。由于熱泵技術的熱源主要來自于環境的水的顯熱、濕空氣的顯熱或全熱，受環境溫度的影響特大，隨著環境溫度的降低，熱效率大大降低，一方面熱泵系統的壓縮機的效率降低，另一方面低于零度水熱源由于相變結冰已不能使用，空氣熱源由于水的凝華由水蒸氣固化成冰聚于空氣換熱器的管壁及翅片上，使其不能正常工作，需要除冰，除冰期間，熱泵系統不能正常供熱，因此一般而言低于零下10℃，空氣源熱泵的熱效率很低，再加上除冰時間無法供熱，綜合效率與直接燃燒的加熱器相比，已無多大優勢，低溫下甚至采用輔助電加熱的方式來供熱，此時已非熱泵，這是能源效率利用很低的一種方式。另外，熱泵系統的制冷劑多為鹵化烴，盡管有些已不含氯原子，對大氣臭氧層沒有破壞作用，但對溫室效應的貢獻卻不小，且由石油煉制而成，價格高，節能環保壓力仍然不小。

發明內容

本發明的目的在于提供一種節能高效的主動結冰式熱泵系統。

一種主動結冰式熱泵系統及節能方法，其特征在于：

使用空氣水作為混合工質制冷劑，依靠環境空氣、水蒸氣、水在低溫條件下放熱，進而液化、凝固放出大量潛熱，且這些熱量通過膨脹做功轉化為機械功，抵消系統輸入的壓縮功，從而提高熱泵效率。

一種主動結冰式熱泵系統，其特征在于組成如下：

第一霧化噴嘴空氣入口與環境空氣相通，水入口與儲水箱相連，出口與壓縮膨脹器壓縮器進口相連，壓縮器出口部分工質與冷凝熱交換器的熱邊相連；冷邊為載熱劑，載熱劑吸收冷凝熱交換器的熱邊制冷劑空氣、水的能量后，供熱于用戶；另一部分工質與儲水箱上部相連，為儲水箱加壓。冷凝熱交換器的冷邊出口連接用于收集冷凝熱交換器熱邊的混合工質制冷劑相變凝結水的收集器，收集器的制冷劑出口與第二霧化噴嘴空氣入口相連所述收集器排水口與儲水箱連接或直接與外界相連；儲水箱另一出水口經壓力泵與第二霧化噴嘴水入口相連，第二霧化噴嘴的出口與壓縮膨脹器膨脹器進口相連，膨脹器出口與冰水分離器相連，冰水分離器出口與外界相通。

本技術采用空氣水作為制冷劑，利用干空氣的顯熱以及水的顯熱與潛熱，顛覆傳統熱泵對冰的處理方式，采用主動結冰的方式利用同時吸收環境空氣水的所有能量，由于水相變蘊藏很大能量，因此本熱泵于傳統熱泵相比具有很大優勢。

附圖說明

圖1是本發明的系統示意圖。

圖2是熱力循環流程原理圖

圖中標號名稱：1、環境空氣，2、霧化噴嘴，3、壓縮膨脹器，4、冷凝熱交換器，5、載熱劑，6、收集器，7、冰水分離器，8、水，9、閥門，10、儲水箱，11、壓力泵

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。