[實用新型]一種沉箱式海水源熱泵換熱器

有效

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• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN207300002U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 由世俊;武振菁;鄭萬冬;張歡;郭晉;夏軍寶
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F21/08;F28F13/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本實用新型涉及海水源熱泵領域，具體是一種適用于海水源熱泵系統(tǒng)且能減緩結(jié)冰的沉箱式換熱器。

背景技術

海水源熱泵系統(tǒng)是利用海水吸收太陽能和地熱能而形成的低位熱能，根據(jù)熱泵運行原理，通過較少高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能的轉(zhuǎn)化，冬季為建筑物提供熱量的一種系統(tǒng)。海水源熱泵技術用于冬季供暖可替代傳統(tǒng)燃煤等供暖方式，是一種利用清潔能源供暖的方式，可大大降低污染物的排放。海水源熱泵因海水溫度常高于空氣溫度，在冬季供暖季節(jié)系統(tǒng)性能優(yōu)于空氣源熱泵，提高供暖能源利用率。

國內(nèi)外學者研究表明，海水源熱泵系統(tǒng)應用中亟需解決從海水中取熱的問題。目前，對于海水源熱泵開式系統(tǒng)或是閉式系統(tǒng)，其主要問題集中在海水側(cè)換熱器的材質(zhì)選擇和傳熱性能方面。一是由于海水具有一定的腐蝕性，常采用鈦、鎳合金等金屬材質(zhì)的換熱器造價較高，經(jīng)濟性較差；采用的聚乙烯等塑料材質(zhì)的換熱器，導熱性能不佳，換熱效果差，造成換熱器體積較大。二是由于寒冷地區(qū)冬季海水溫度較低，接近海水冰點溫度，換熱器從海水中取熱常產(chǎn)生結(jié)冰情況，導致海水源熱泵系統(tǒng)運行效率低，甚至無法正常運行。

海水源熱泵系統(tǒng)中，海水源換熱器為系統(tǒng)的關鍵設備，基于海水源換熱器現(xiàn)存在的問題，其應具備良好的傳熱性能、抗腐蝕性、良好經(jīng)濟性及應用于用寒冷地區(qū)冬季供暖時的抗結(jié)冰性能。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供一種沉箱式海水源熱泵換熱器，解決現(xiàn)有技術中海水側(cè)換熱器的材質(zhì)選擇造價高、經(jīng)濟性差及聚乙烯管傳熱性能差的問題。

本實用新型的技術方案是：一種沉箱式海水源熱泵換熱器，包括換熱管、超疏水涂層、傳熱介質(zhì)、進液聯(lián)箱、出液聯(lián)箱、隔板部分；換熱管外側(cè)表面涂有超疏水涂層，換熱管內(nèi)部為換熱介質(zhì)，外部接觸流體為海水；換熱管兩端分別與進液聯(lián)箱與出液聯(lián)箱連接，進液聯(lián)箱與出液聯(lián)箱中分別設隔板。

所述換熱管材質(zhì)為銅管或不銹鋼管，其管橫截面為圓型或橢圓型，其管束為直管管束或螺旋管束形式。

所述傳熱介質(zhì)為乙二醇或丙二醇溶液。

所述換熱管與進液聯(lián)箱、出液聯(lián)箱連接為焊接，并根據(jù)不同金屬的焊接性能，應用不同的焊接方法。

所述隔板分割形式采用豎直或根據(jù)來流方向形式設置。

本實用新型的有益效果為：1、本實用新型的沉箱式換熱器中換熱管可按照叉排式排列成管束，可靈活根據(jù)工程實際負荷及熱泵機組蒸發(fā)溫度要求確定管排數(shù)目以及換熱管的長度，沉箱式換熱器置于海水中，換熱管與海水換熱，較傳統(tǒng)拋管式換熱器冬季供暖不宜形成成片冰層而降低取熱效果，更有利于冬季從海水中取熱。

2、換熱管外側(cè)表面涂有超疏水涂層，用以冬季吸收海水熱量時降低冰層的厚度，并具有抗腐蝕效果。冬季海水源換熱器吸收海水熱量易在換熱管外側(cè)結(jié)冰，降低由海水向換熱介質(zhì)的熱量。相較于不具備超疏水材料涂層的傳統(tǒng)換熱器，一方面具備抗海水腐蝕效果，可改善換熱管的管壁材質(zhì)，提高其導熱系數(shù)；另一方面冬季吸熱情況可降低換熱管外側(cè)結(jié)冰程度，降低冰層傳熱熱阻。綜上，含有超疏水涂層海水換熱器相較于傳統(tǒng)換熱器可大大提高換熱器的換熱效率，且可縮小換熱器體積。

3、換熱器兩端的進液聯(lián)箱與出液聯(lián)箱中可設隔板，可根據(jù)實際工況要求靈活設置換熱介質(zhì)的流程。由于開始進入換熱器的換熱介質(zhì)的溫度較低，換熱介質(zhì)開始經(jīng)過的換熱管較后面經(jīng)過的換熱管易在管外形成冰層，可利用隔板將開始經(jīng)過的換熱管設置在海水來流方向最前面，利于利用海水流動的沖刷作用，減少冰層的產(chǎn)生。

本實用新型換熱器采用導熱性能良好的金屬管作為制作材質(zhì)，克服原有的鈦、鎳合金造價高、經(jīng)濟性差及聚乙烯管傳熱性能差的等缺點。換熱器表面的超疏水涂層結(jié)構(gòu)既提供寒冷地區(qū)冬季抗結(jié)冰性能，又能起到防腐蝕的作用。換熱器形式上由管束與進液聯(lián)箱和出液聯(lián)箱構(gòu)成，本實用新型專利僅對換熱器的形式及管外表層進行處理，制作方法簡單，便于工程實際中應用。

附圖說明

圖1為本實用新型提出的海水源熱泵系統(tǒng)沉箱式換熱器示意圖；

圖2為換熱器換熱管的剖面圖；

圖3為換熱器的進液聯(lián)箱的A-A剖面圖與出液聯(lián)箱的B-B剖面圖，并給出了隔板形式舉例：(a)進液聯(lián)箱豎直型；(b)出液聯(lián)箱豎直型；(c)進液聯(lián)箱順流型；(d)出液聯(lián)箱順流型；(e)進液聯(lián)箱折線型；(f)出液聯(lián)箱折線型；

圖4為換熱器的進液聯(lián)箱與出液聯(lián)箱(豎直型隔板)的C-C剖面圖；

其中：1.換熱管；2.超疏水涂層；3.傳熱介質(zhì)；4.進液聯(lián)箱；5.出液聯(lián)箱；6.隔板。