[發(fā)明專利]一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運的化霜方法及裝置

有效

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• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103940161A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 陳友明;劉小江;徐雨淋;劉赟;肖文瑜
• 申請（專利權）人: 湖南創(chuàng)化低碳環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: F25B47/00
• 分類號: F25B47/00;F25B41/04
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 黃純能;寧星耀

技術領域

本發(fā)明涉及一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運的化霜方法及裝置。

背景技術

隨著人口數(shù)量的不斷增長和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，加劇了礦物能源的消耗和枯竭，同時給環(huán)境也帶來了較嚴重的污染和破壞。最近幾年，環(huán)境污染尤為嚴重，許多大中城市由于冬季采暖造成霧霾天氣頻發(fā)，不僅傷害城市居民的身體健康，而且影響農(nóng)作物生產(chǎn)導致減產(chǎn)。為此，人們正以極大的努力去尋找能源的出路：一是節(jié)約能源，二是開發(fā)新能源。到目前為止，節(jié)能技術一方面以熱力學第一定律為基礎，從量的方面著手，減少各種損失與浪費；另一方面，從熱力學第二定律出發(fā)，從質的方面著手研究，利用低位能源（空氣、土地、水、太陽能、工業(yè)廢熱等）代替一部分高位能源（煤、石油、電能），以節(jié)約高位能源。因此，利用低位能源的熱泵技術已經(jīng)引起人們重視。

經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高帶來了各行業(yè)建筑物的興旺，這些行業(yè)建筑物多建設在人口稠密區(qū)域，建筑物的配套設備設施冷暖空調、生活熱水選用的能源結構是否經(jīng)濟合理，直接關系到各行業(yè)運營后經(jīng)濟性與環(huán)境保護，在不斷發(fā)展同時如不采取有效的節(jié)能環(huán)保措施，不但增加了經(jīng)營成本也直接或間接地對生態(tài)環(huán)境造成了次生污染。

我國建筑物的能源結構主要依靠礦物燃料，礦物能源在燃燒過程中會產(chǎn)生NOx酸性膠溶性氣體，是霧霾罪魁禍首，也是易致癌氣體；燃燒過程中也會產(chǎn)生二氧化硫(SO₂)氣體，人體吸入SO₂后即產(chǎn)生咳嗽、呼吸困難等。SO₂還極易與大氣中的水蒸氣結合生成亞硫酸，形成煙霧酸雨，使水土酸化，而且不斷上漲的礦物燃料價格造成企業(yè)經(jīng)營成本增加，大量燃燒礦物燃料所產(chǎn)生的次生環(huán)境問題已日益成為世界關注的焦點。

當今建筑能耗所占GDP能耗比例已越來越大，特別是在服務行業(yè)建筑物中冷暖空調、生活熱水設備設施，其能耗范圍可占到本行業(yè)成本的30～55%。能耗高低與最初選定的冷(熱)源來源是否廉價有直接關系，節(jié)能與環(huán)保正在挑戰(zhàn)我國傳統(tǒng)礦物燃料供暖帶來的環(huán)境污染。因此，尋求廉價的低品位可再生冷(熱)源是降低熱泵能耗成本的關鍵措施，熱泵低品位可再生冷(熱)源來源有多類，哪類冷(熱)源最適用最經(jīng)濟，還要從區(qū)域地質及氣候條件因地制宜對熱泵冷(熱)源來源進行優(yōu)化對比。

由于我國南方大部分地區(qū)冬季濕冷，受南北冷暖氣流對峙的影響，有近800小時氣溫多為-5～6℃之間，低溫陰雨連綿，平均濕度達85%以上，潛熱(濕空氣遇冷凝結霜)源成為熱泵有害的低品位能，造成換熱器結霜，阻塞空氣流通失去效能以及頻繁融霜導致熱泵不能正常工作，供熱性能系數(shù)(COP)下降只有1.5左右，隨之輔以高品位電熱源作為輔助熱源能耗高，無法適應在低溫高濕氣候條件下正常運行。由于成本等原因，環(huán)境溫度與制冷機工質蒸發(fā)溫度差超過Δt=10-12℃。特別是冬季經(jīng)換向后變成了效率很低的順流換熱，節(jié)流后制冷劑冷管窄帶翅片在第一通道就與濕空氣相遇結霜，阻塞空氣流通換熱，大大降低熱泵工作效率。

熱源塔熱泵是將夏季制冷機水蒸發(fā)冷卻節(jié)能的優(yōu)勢與冬季風冷熱泵部分供熱能力完美的有機結合，并有效地解決了南方風冷熱泵供熱無法在-3～5℃之間正常運行問題，取消了鍋爐、電熱等輔助熱源。

現(xiàn)行的熱源塔熱泵系統(tǒng)設備，熱源塔及熱泵機組是按照室外空氣溫度-5～6℃，85%以上空氣濕度氣候條件下設計的寬帶小溫差系統(tǒng)。熱源塔低溫循環(huán)液體直接或間接從空氣中吸收顯熱與潛熱源為熱泵提供低品位能。熱泵熱源來源性能穩(wěn)定，供熱性能系數(shù)(COP)提高達3.0以上。夏季，熱源塔有大于冷卻塔的蒸發(fā)量，能效比(EER)可達4.5～5.5，可有效地實現(xiàn)100%冷熱回收，提供免費生活熱水節(jié)能環(huán)保。

采用先進的化霜技術可以化害為利，空氣濕度越大其潛熱含量越高，其利用價值反倒越大，尤其適合采用閉式熱源塔吸收低溫環(huán)境潛熱熱能，可為熱泵提供充足的低品位熱源，熱泵效率高，供熱性能系數(shù)可達3.5以上(螺桿機組)，對比燃油供熱節(jié)能降耗達50～60%以上。

中國長江流域及以南地區(qū)氣候特征及氣象因素，是北部冷空氣及南部弱暖濕氣流的交匯處，陰雨連綿的天氣占了冬季的85%以上，潮濕陰冷的氣候使人感到不舒服。運行在環(huán)境溫度5℃以下的風冷熱泵結霜嚴重，熱泵性能系數(shù)低能耗高，無法保證正常的供熱溫度，取而代之的是電輔及礦物燃料作為冬季供熱，其能耗高及污染環(huán)境困擾著該區(qū)域。地源熱泵的推廣又受到地理區(qū)域位置的限制，又無法在稠密的市區(qū)應用。

辛普森劉秋克研發(fā)了多款熱源塔技術，在實際推廣應用過程中顯現(xiàn)出許多優(yōu)勢，從過去開式發(fā)展到如今的閉式，幾經(jīng)易改，也得到了一些市場認可，概括起來有以下技術特征內容：