[發(fā)明專利]一種利用相變密度差換熱的冰源熱泵系統(tǒng)及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210586222.0
• 申請(qǐng)日: 2022-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115059952B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于海龍;史成鈺;吳盼榮;胡亮;徐亞運(yùn);孫運(yùn)蘭;朱寶忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): F24D11/02
• 分類號(hào): F24D11/02;F24D19/10
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用相變密度差換熱的冰源熱泵系統(tǒng)及裝置，包括熱力網(wǎng)回水單元、相變密度差換熱單元、冰源熱泵單元、控制與運(yùn)輸單元。相變密度差換熱單元包括設(shè)置有若干個(gè)液位傳感器及溫度傳感器的換熱水箱，換熱水箱內(nèi)部設(shè)置多個(gè)復(fù)合相變工質(zhì)，上部通過(guò)管道連接冰源熱泵單元，冰源熱泵單元和控制與運(yùn)輸單元連接，控制與運(yùn)輸單元帶動(dòng)復(fù)合相變工質(zhì)進(jìn)入換熱水箱，熱力網(wǎng)回水單元設(shè)置熱源入口和熱源出口與換熱水箱組成回路，解決熱泵機(jī)組在低于工質(zhì)冰點(diǎn)的工作環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，性能降低的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用相變密度差換熱的冰源熱泵系統(tǒng)及裝置，屬于熱泵系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱泵機(jī)組作為成熟的技術(shù)，在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，現(xiàn)有的熱泵機(jī)組普遍利用氣-液相變過(guò)程，采熱化系數(shù)0.9以上，供熱系統(tǒng)供水溫度110～120℃、回水溫度60～70℃較合理；隨著熱化系數(shù)的降低，最佳供水溫度由120℃增加至150℃；采用高、低壓抽汽機(jī)組對(duì)熱力網(wǎng)水兩級(jí)加熱時(shí)，熱力網(wǎng)供水溫度150℃最佳。高回水溫度造成熱力浪費(fèi)，擴(kuò)大供回水溫差以提高熱資源利用率。

但是，當(dāng)常規(guī)熱泵機(jī)組在低于工質(zhì)冰點(diǎn)的工作環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，其性能會(huì)嚴(yán)重降低甚至損壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用相變密度差換熱的冰源熱泵系統(tǒng)及裝置，解決熱泵機(jī)組在低于工質(zhì)冰點(diǎn)的工作環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，性能降低的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種利用相變密度差換熱的冰源熱泵系統(tǒng)，包括熱力網(wǎng)回水單元、相變密度差換熱單元、冰源熱泵單元、控制與運(yùn)輸單元。

所述相變密度差換熱單元包括設(shè)置有若干個(gè)液位傳感器及溫度傳感器的換熱水箱6，所述換熱水箱6內(nèi)部設(shè)置多個(gè)復(fù)合相變工質(zhì)1006，上部連接管道9入口端，所述換熱水箱6內(nèi)還設(shè)置與管道9入口端平行的推力裝置7；

所述熱力網(wǎng)回水單元設(shè)置熱源入口和熱源出口與換熱水箱6組成回路；

所述冰源熱泵單元設(shè)置相變換熱器，所述管道9的出口端連接相變換熱器，所述相變換熱器內(nèi)部設(shè)有盤(pán)管，所述相變換熱器出口設(shè)置滑軌11和控制與運(yùn)輸單元連接；

所述控制與運(yùn)輸單元設(shè)置往復(fù)運(yùn)輸裝置13，彈性連接在相變換熱器出口處，所述往復(fù)運(yùn)輸裝置13遠(yuǎn)離滑軌11一端的方向設(shè)置匹配復(fù)合相變工質(zhì)1006體積的轉(zhuǎn)輪凹槽，帶動(dòng)復(fù)合相變工質(zhì)1006進(jìn)入換熱水箱6；所述控制與運(yùn)輸單元還設(shè)置通過(guò)監(jiān)測(cè)冰源熱泵系統(tǒng)中的液位傳感器及溫度傳感器的變化來(lái)控制系統(tǒng)各部件啟停的控制區(qū)16。

進(jìn)一步的，所述冰源熱泵系統(tǒng)還包括與換熱水箱6連接的冰源熱泵補(bǔ)熱單元，用于輔助換熱水箱進(jìn)行補(bǔ)熱，所述冰源熱泵補(bǔ)熱單元利用自來(lái)水或自然水源提取凝固熱。

進(jìn)一步的，所述復(fù)合相變工質(zhì)1006包括帶有空腔的泡沫金屬支撐材料3，所述空腔內(nèi)設(shè)置熔點(diǎn)低，吸熱后熔融為液態(tài)，密度低于水的相變儲(chǔ)熱體。所述復(fù)合相變工質(zhì)1006由所述控制與運(yùn)輸單元送入換熱水箱6底部與熱水換熱，復(fù)合相變工質(zhì)1006隨著內(nèi)能增加，整體密度逐漸減小，直至密度低于水的密度后上浮至換熱水箱6的液面，由密度差產(chǎn)生的浮力做功，不需要傳統(tǒng)泵功。

進(jìn)一步的，所述低密度相變材料的凝固點(diǎn)高于相變換熱器中液體溫度，所述低密度相變材料4選用石蠟或熔點(diǎn)低于換熱水箱6平均水溫至少10℃的烷烴。

進(jìn)一步的，所述熱力網(wǎng)回水單元設(shè)置一次側(cè)回水和二次側(cè)回水，連接一組或分別連接兩組相變密度差換熱單元。

進(jìn)一步的，所述換熱水箱6與管道9的連接處設(shè)置擋液板8，所述控制區(qū)16鏈接擋液板8，所述擋液板8與液面夾角不小于165°。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)輪凹槽與換熱水箱6連接處設(shè)置擋板5，所述控制區(qū)16鏈接擋板5，控制復(fù)合相變工質(zhì)1006進(jìn)入數(shù)量。