[發(fā)明專利]直接式海水源熱泵

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310090483.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN103185421A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚德敏;李金峰;李偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工大金濤科技股份有限公司
• 主分類號(hào): F25B30/06
• 分類號(hào): F25B30/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱泵技術(shù)，特別是涉及直接式海水源熱泵。

背景技術(shù)

利用海水作為冷熱源，通過海水源熱泵對(duì)建筑進(jìn)行采暖空調(diào)，可以直接減少其他短缺能源的消耗，同時(shí)還可以達(dá)到廢物利用的目的，是資源再生利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、友好環(huán)境的重要措施。

海水源熱泵實(shí)現(xiàn)了廢熱的回收利用，變廢為寶，是新型的可再生清潔能源利用技術(shù)，符合可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的要求。將水源熱泵系統(tǒng)技術(shù)與城市海水結(jié)合，在擴(kuò)大城市海水利用范圍、拓展城市海水治理效益方面具有深遠(yuǎn)意義。

海水源熱泵是依靠熱泵機(jī)組內(nèi)部制冷劑的物態(tài)循環(huán)變化，冬季從海水中吸收熱量，經(jīng)熱泵機(jī)組升溫后對(duì)建筑供熱，夏季通過熱泵機(jī)組，把建筑物中的熱量傳遞給海水，從而實(shí)現(xiàn)供冷。海水替代了鍋爐和冷卻塔，具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、安全可靠、一機(jī)多用等突出優(yōu)點(diǎn)。

目前，海水源熱泵系統(tǒng)在我國的部分沿海城市得到了應(yīng)用，但還沒有大面積推廣，主要在于海水換熱器的可靠性方面，還有待于解決。

隨著整個(gè)社會(huì)節(jié)約能源、環(huán)保意識(shí)的提高，海水源熱泵的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展。除了在城市供暖制冷、制取生活熱水應(yīng)用外，還在食品、生化、制藥工業(yè)、種植養(yǎng)殖及農(nóng)副產(chǎn)品加工儲(chǔ)藏領(lǐng)域均得到應(yīng)用。應(yīng)該進(jìn)一步挖掘利用各類可再生的低溫?zé)嵩椿驈U熱熱源，完善和推廣海水源熱泵技術(shù)，向著建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)展。

海水源熱泵可分為直接式海水源熱泵與間接式海水源熱泵兩類。直接式系統(tǒng)中，與海水換熱的介質(zhì)為制冷劑，間接式系統(tǒng)中，與海水換熱的介質(zhì)為中介水或防凍液。

前者海水與制冷劑之間經(jīng)換熱器壁面直接換熱；后者則存在中介媒質(zhì)，從而傳熱熱阻增加，導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)效率隨之下降。

實(shí)現(xiàn)無腐蝕堵塞連續(xù)換熱，是利用海水作為熱泵冷熱源的技術(shù)關(guān)鍵，尤其是對(duì)于直接式海水源熱泵系統(tǒng)。

解決海水對(duì)換熱設(shè)備及管路的腐蝕、堵塞與污染，實(shí)現(xiàn)無腐蝕與無污染換熱，是一個(gè)世界性技術(shù)難題。海水對(duì)換熱器的影響主要有腐蝕、結(jié)垢及堵塞，熱泵中的海水流通管路，經(jīng)常被腐蝕和堵塞，以至于熱泵完全不能工作。

直接式系統(tǒng)是目前海水源熱泵研究的前沿領(lǐng)域和發(fā)展方向，直接式系統(tǒng)與間接式系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)點(diǎn)，主要是：

1，在同樣的水源條件下供出同樣多的熱量，蒸發(fā)溫度可提高5℃左右，熱泵機(jī)組效率得以很大提高，系統(tǒng)總的耗電量可降低15％以上。

2，省去了中介水循環(huán)水泵，機(jī)房占地面積減少，降低了土建和設(shè)備初投資，減少水泵能耗。

3，獲取同樣多的熱量，所需的海水量可減小一半左右。間接式系統(tǒng)需要考慮中間換熱的溫差損失，這就限制了海水的降溫幅度。

采用直接式海水源熱泵遇到的主要問題是，

1，直接海水源熱泵系統(tǒng)，要求熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器/冷凝器能夠“一器兩用”，對(duì)蒸發(fā)器/冷凝器提出了特殊要求。

2，直接式海水源熱泵機(jī)組，采用海水為熱源，容易腐蝕，污染和堵塞，使海水源熱泵效率下降，甚至不能工作。對(duì)海水和換熱器，需經(jīng)過特殊處理，技術(shù)難度較大。雖然人們有很多設(shè)想和試驗(yàn)，但都存在不足。

到目前為止，還沒有廣泛地普及直接式海水源熱泵系統(tǒng)；海水源熱泵技術(shù)誕生以來，基本采用間接式系統(tǒng)，這是從可靠性角度考慮而采取的保守措施。

直接式海水源熱泵與普通換熱器工作條件有很大的區(qū)別，普通換熱器的設(shè)計(jì)方法，使用經(jīng)驗(yàn)，不能簡單用于直接式海水源熱泵，尤其是海水-制冷劑換熱器。

盡管普通換熱器的設(shè)計(jì)方法與制造工藝，都很成熟，但是，直接式海水源熱泵科學(xué)設(shè)計(jì)方法，至今，還沒有很好解決。

上述有關(guān)直接式海水源熱泵的背景技術(shù)，在以下專著中有詳細(xì)描述：

1、趙軍，戴傳山主編，地源熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能應(yīng)用，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009。

2、(美)沙拉，塞庫利克著，程林譯，換熱器設(shè)計(jì)技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010。

3、陳東，謝繼紅編，熱泵技術(shù)手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是給出直接式海水源熱泵，它主要由以下幾部分組成：海水-制冷劑換熱器、循環(huán)水-制冷劑換熱器、四通閥、壓縮機(jī)、膨脹閥、幾個(gè)閥門和幾條管路。

在海水-制冷劑換熱器上，有下制冷劑管引出并與膨脹閥的一端相接，另有上制冷劑管引出到四通閥；壓縮機(jī)與四通閥并聯(lián)；四通閥的另一端，通過上制冷劑管，連接到循環(huán)水-制冷劑換熱器的筒體上部；循環(huán)水-制冷劑換熱器底部的下制冷劑管，連接到膨脹閥的一端，其特征在于：所述海水-制冷劑換熱器是直接接觸式換熱器。