[發明專利]污水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器

無效

• 申請號: 201110103587.5
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102226606A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 潘祖棟;楊松杰;王堅;盧衷華
• 申請（專利權）人: 浙江盾安人工環境股份有限公司
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 韓洪

【技術領域】

本發明涉及污水源熱泵系統，尤其涉及污水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器。

【背景技術】

當前，能源緊缺已經成為嚴重制約我國經濟社會發展的關鍵問題，節能作為國家能源戰略的一個重要組成部分，受到了越來越多的關注，其中空調系統是電耗的重要組成部分。從降低運行費用、節省能源、減少排放CO2排放量來看，當前市場上采用電能驅動的熱泵機組。從冷(熱)源的角度來區分，當前市場熱泵機組可以分為空氣源熱泵、地源熱泵和污水源熱泵三大類。其中空氣源熱泵、地源熱泵兩種熱泵機組均存在不同方面的缺陷，致使產品應用范圍受阻：

1、風冷熱泵機組

風冷冷熱水機組是以空氣源為冷熱源，系統換熱器通常由干式殼管式換熱器(夏季當作蒸發器，為系統提供冷水；冬季當作冷凝器，為系統提供熱水)、翅片式(夏季當作冷凝器，向空氣散發熱量；冬季當作冷凝器，從空氣中吸收熱量)，機組制冷、制熱自身通過四通閥內部切換完成，可省去冷卻水系統，系統設計簡單，施工方便。但是，由于外部環境變化多端，長期以來的理論和實踐均表明，空氣源熱泵系統有以下缺點：

1.1、翅片式換熱器效率低

換熱效率低。在翅片換熱器中，通過與空氣的換熱，夏季冷媒在管內被空氣冷卻成液體，冬季則吸收空氣中的熱量將冷媒液體蒸發成氣體。由于外部熱源為氣體，管內冷媒為氣液兩相介質，故其換熱效率較低，通常在夏季環境溫度為35℃時候，機組的冷凝溫度大約為50℃左右(污水源熱泵由于夏季污水溫度在24℃左右，出水溫度約為29℃，且采用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，冷凝溫度約為32℃左右，可節能50％左右)，而冬季當環境溫度為0℃左右，機組的蒸發溫度約為-15℃左右(污水源熱泵由于冬季污水進水溫度在15℃左右，出水溫度在10℃左右，且采用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，蒸發溫度約為8℃左右，可節能60％左右)，機組效率極低。

翅片換熱器流程眾多，冷媒分液不均，換熱器面積利用效率低。通常冷媒由一個總管通過分布頭和各個換熱管進行連接，容易造成分液不均勻，部分換熱管出現干燒現象(污水源熱泵采用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，蒸發時候液體冷媒始終將換熱管淹沒，整個冷媒液面高度在重力的作用下整體高度相同。所有換熱管換熱面積利用充分。管外的液體冷媒和管內的液體水換熱效率極高)。

翅片換熱器流程長，冷媒沿程壓降大。由于翅片換熱管內流動的冷媒需要考慮將其混合的冷凍油帶走，故其冷媒氣體在其中的流動速度通常在15m/s左右，這將會給機組帶來額外的壓力損失，并將降低機組效率約5％左右(污水源熱泵蒸發冷凝兩用換熱器為池內蒸發，冷媒在管外蒸發，其氣體流速通常低于0.5m/s，無吸氣壓力損失)。

翅片式換熱器容易遭受空氣中雜物的污染，其翅片結構清洗極其不易，導致換熱器效率下降。(污水源熱泵蒸發冷凝兩用換熱器中，水在管內流動，清洗容易)

翅片式換熱器加工復雜，可靠性差。焊接節點多，容易泄漏。(污水源熱泵蒸發冷凝兩用換熱器換熱管采用與管板漲接結構，可靠耐用)

2、水(地)源熱泵機組

水地源熱泵利用地下水和土壤常年溫度可穩定在較高水平這一特性，并采用滿液式蒸發器(始終如一提供冷水)、殼管式冷凝器(始終提供熱水)解決了空氣源熱泵因采用空氣源、翅片式換熱器帶來的機組效率低、可靠性差、維護不易等問題，同時還極大的提升了機組的運行能效比(由于采用的冷源、熱源與污水源熱泵相似，故其機組的使用效率與污水源熱泵機組基本相同)。但是由于水地源熱泵采用的蒸發器、冷凝器功能單一，即蒸發器不能兼顧冷凝效果，冷凝器不能兼顧蒸發效果，故機組制冷、制熱通過外部水路閥門進行切換，水系統管路設計復雜，制冷制熱切換時候使用側、外部熱源側水質容易混淆，給使用側水路造成污染。且對地下水破壞嚴重，初投資大，極大地限制了產品的推廣與應用。

滿液式蒸發器用作冷凝時候，與標準冷凝器相比，其換熱效率將下降55％。

冷凝器用作蒸發時候，其換熱效率將大幅下降，根據數據測試，與標準滿液式蒸發器相比，其換熱系數將下降40％。

上述風冷熱泵最突出的優點是空氣免費、取之不盡、用之不竭，但空氣源熱泵因采用空氣源、翅片式換熱器帶來的機組效率低、可靠性差、維護不易等問題，成為了致命缺陷。而水源熱泵雖然在運行效率上有明顯優勢，但機組制冷、制熱通過外部水路閥門進行切換，水系統管路設計復雜，制冷制熱切換時候使用側、外部熱源側水質容易混淆，給使用側水路造成污染。且對地下水破壞嚴重，初投資大，極大地限制了產品的推廣與應用。