本發(fā)明涉及一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組及其系統(tǒng)，該熱泵機(jī)組及其系統(tǒng)是將環(huán)境中不能連續(xù)應(yīng)用的清潔能源或溫度較低的地表水源作為熱泵的冷熱源，通過蒸汽壓縮機(jī)消耗少量的電能，為建筑物供熱的一種熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，尋找和利用清潔和可再生能源是解決能源緊張的一種有效途徑，開發(fā)清潔和可再生能源作為熱泵的冷熱源，為建筑物供暖具有重要的節(jié)能與環(huán)保價(jià)值，對緩解能源消耗緊張、減輕環(huán)境污染具有重要意義。

但是，冬季供熱時(shí)，建筑物需要可連續(xù)運(yùn)行的供熱系統(tǒng)，而清潔能源如太陽能和風(fēng)能的利用，受一定應(yīng)用條件的限制，太陽能夜間或陰天時(shí)不能提供供暖所需要的熱量，風(fēng)能在無風(fēng)或風(fēng)速很小時(shí)也不能正常工作，而供暖需要連續(xù)的供熱系統(tǒng)，如直接將太陽能和風(fēng)能作為供熱的熱源，無法滿足正常的供暖要求。

冬季，室外的環(huán)境溫度比較低，如利用地表水源作為熱泵冷熱源很容易結(jié)冰，無法正常使用；另外，建筑物附近有很少的水源，無法滿足熱泵系統(tǒng)正常的流量要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決冬季供熱時(shí)，清潔能源如太陽能、風(fēng)能不能連續(xù)提供熱量；地表水源溫度較低，無法作為熱泵的熱源；水源較少，無法滿足熱泵對流量的要求，本發(fā)明提供了一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組及其系統(tǒng)。

應(yīng)用原理：

1、如圖1所示，本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組，由蒸汽壓縮機(jī)、集氣罐、真空泵、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、噴淋泵、融冰換熱管、噴淋裝置、過濾器、輔助電加熱器、末端水出水口、末端水進(jìn)水口、熱源水進(jìn)水口、熱源水出水口、接線端口組成，過濾器將蒸發(fā)器上、下分隔成兩部分，上部分設(shè)有融冰換熱管，下部分設(shè)有輔助電加熱器，噴淋泵進(jìn)水口與蒸發(fā)器底部相通，出水口與噴淋裝置相通，蒸汽壓縮機(jī)吸汽口與蒸發(fā)器頂部相通，排汽口與集氣罐相通，集氣罐頂部與真空泵相連，下端與冷凝器相通，冷凝器與蒸發(fā)器相通，中間設(shè)有節(jié)流閥，蒸發(fā)器設(shè)有熱源水進(jìn)水口、熱源水出水口和接線端口，冷凝器設(shè)有末端水出水口和末端水進(jìn)水口。

2、如圖1所示，取熱原理：在低壓的條件下，水蒸發(fā)的同時(shí)自身冷卻，水即作為制冷劑又作為蓄熱的載體；清潔能源不能提供熱量時(shí)，噴淋泵吸入蒸發(fā)器底部的液態(tài)水，加壓送入噴淋裝置，由噴淋裝置噴淋霧化；蒸汽壓縮機(jī)吸氣使蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，噴淋裝置噴淋霧化內(nèi)的水滴分為二部分，一部分蒸發(fā)吸熱變?yōu)榈蜏氐蛪旱乃羝?，另一部分被冷卻變?yōu)樗c冰漿的混合物，水與冰漿的混合物經(jīng)過過濾器過濾，冰漿留在蒸發(fā)器的上部分，液態(tài)水通過過濾器流入蒸發(fā)器的下部分，再由噴淋泵加壓送入噴淋裝置循環(huán)使用，更多的液態(tài)水逐漸變?yōu)楸鶟{存于蒸發(fā)器的上部分，蓄熱原理：熱源水通過熱源水進(jìn)水口進(jìn)入融冰換熱管，與積聚在融冰換熱管管與管之間的冰漿進(jìn)行換熱，冰漿吸熱后變?yōu)橐簯B(tài)水流入蒸發(fā)器的底部，熱源水放熱后由熱源水出水口流出；蒸發(fā)器底部的輔助電加熱器，通過接線端口與電源連接，接通后，輔助電加熱器加熱底部的液態(tài)水，通過噴淋泵循環(huán)融冰。

3、如圖1所示，供熱原理：低溫低壓水蒸汽進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)，被蒸汽壓縮機(jī)壓縮，壓縮可分為單級壓縮和多級壓縮，壓縮后的水蒸汽變?yōu)楦邷馗邏旱乃羝?，?jīng)集氣罐排入冷凝器與由末端水進(jìn)水口進(jìn)入冷凝器的末端水進(jìn)行換熱，換熱后，末端水由末端水出水口排出，高溫高壓的水蒸汽冷凝變?yōu)橐簯B(tài)水，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后，流入蒸發(fā)器循環(huán)取熱、放熱；真空泵抽取集氣罐內(nèi)不凝性氣體。

4、如圖2所示，本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組實(shí)施例二，由蒸汽壓縮機(jī)、集氣罐、真空泵、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、噴淋裝置、過濾器、末端水出水口、末端水進(jìn)水口、低溫水進(jìn)水口、低溫水出水口、冰漿泵組成，過濾器將蒸發(fā)器分隔成上下兩部分，上部與蒸汽壓縮機(jī)吸氣口連通，噴淋裝置位于過濾器的下方，過濾器主要過濾進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)的水蒸汽中的雜質(zhì)，低溫水由低溫水進(jìn)水口送入噴淋裝置，由噴淋裝置噴淋霧化，噴淋裝置噴淋霧化內(nèi)的水滴分為二部分，一部分蒸發(fā)吸熱變?yōu)榈蜏氐蛪旱乃羝?，進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)，另一部分被冷卻變?yōu)樗c冰漿的混合物，由冰漿泵經(jīng)低溫水出水口直接排出。

5、如圖3所示，一種提取凝固熱的熱泵系統(tǒng)，由末端水循環(huán)泵、末端散熱系統(tǒng)、電網(wǎng)接線箱、轉(zhuǎn)換箱、熱源水循環(huán)泵、太陽能集熱器、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、提取凝固熱的熱泵機(jī)組組成，太陽能、風(fēng)能均為不可連續(xù)利用能源，太陽能集熱器采集熱量，通過熱源水循環(huán)泵將太陽能集熱器的熱量輸送至提取凝固熱的熱泵機(jī)組，通過融冰換熱管與換熱管外的冰漿進(jìn)行換熱，換熱后的水回到太陽能集熱器吸收太陽能循環(huán)換熱；小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，轉(zhuǎn)換箱與小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接通，轉(zhuǎn)換箱與輔助電加熱器接通，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能通過輔助電加熱器變?yōu)闊崮芗訜嵋簯B(tài)水，通過噴淋泵循環(huán)融冰進(jìn)行蓄能；太陽能集熱器、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均不工作時(shí)，提取凝固熱的熱泵機(jī)組提取蒸發(fā)器中液態(tài)水中的凝固熱，循環(huán)換熱，蒸發(fā)器內(nèi)的冰漿占冰漿與液態(tài)水總質(zhì)量的50％以上時(shí)，轉(zhuǎn)換箱與電力接線箱接通，利用電網(wǎng)的電能通過輔助電加熱器加熱蒸發(fā)器底部的液態(tài)水，通過噴淋泵循環(huán)融冰漿；末端水通過末端水循環(huán)泵進(jìn)入冷凝器，與高溫高壓的水蒸汽換熱，吸熱后進(jìn)入末端散熱系統(tǒng)進(jìn)行放熱，放熱后的末端水通過末端水循環(huán)泵再進(jìn)入冷凝器循環(huán)換熱。

6、如圖4所示，一種提取凝固熱的熱泵系統(tǒng)，由末端水循環(huán)泵、末端散熱系統(tǒng)、提取凝固熱的閉式熱泵機(jī)組、地表水源、低溫水引水泵組成，地表水源通過低溫水引水泵進(jìn)入提取凝固熱的熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，經(jīng)噴淋裝置噴淋霧化，通過蒸汽壓縮機(jī)吸收水蒸汽，部分蒸發(fā)，同時(shí)未蒸發(fā)的液態(tài)水自身冷卻，部分形成冰漿，冰漿的比例由低溫水引水泵進(jìn)水量控制，最終形成冰水混合物，由冰漿泵排出系統(tǒng)，排入地表水源。

附圖說明

圖1-本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組(閉式系統(tǒng))結(jié)構(gòu)示意圖

圖2-本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組(開式系統(tǒng))結(jié)構(gòu)示意圖

圖3-本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵系統(tǒng)(一)

圖4-本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵系統(tǒng)(二)

附圖圖面說明

圖1、圖2、圖3、圖4，1-蒸汽壓縮機(jī)；2-集氣罐；3-真空泵；4-冷凝器；5-節(jié)流閥；6-蒸發(fā)器；7-噴淋泵；8-融冰換熱管；9-噴淋裝置；10-過濾器；11-輔助電加熱器；12-末端水出水口；13-末端水進(jìn)水口；14-熱源水進(jìn)水口；15-熱源水出水口；16-接線端口；17-低溫水進(jìn)水口；18-低溫水出水口；19-冰漿泵；20-末端水循環(huán)泵；21-末端散熱系統(tǒng)；22-電力接線箱；23-轉(zhuǎn)換箱；24-熱源水循環(huán)泵；25-太陽能集熱器；26-小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；27-提取凝固熱的熱泵機(jī)組；28-地表水源；29-低溫水引水泵。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組及其系統(tǒng)，以解決冬季供熱時(shí)，清潔能源如太陽能、風(fēng)能不能連續(xù)提供熱量；地表水源溫度較低，無法作為熱泵的熱源；水源較少，無法滿足熱泵對流量的要求。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

1、如圖1所示，本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組，由蒸汽壓縮機(jī)(1)、集氣罐(2)、真空泵(3)、冷凝器(4)、節(jié)流閥(5)、蒸發(fā)器(6)、噴淋泵(7)、融冰換熱管(8)、噴淋裝置(9)、過濾器(10)、輔助電加熱器(11)、末端水出水口(12)、末端水進(jìn)水口(13)、熱源水進(jìn)水口(14)、熱源水出水口(15)、接線端口(16)組成，過濾器(10)將蒸發(fā)器(6)上、下分隔成兩部分，上部分設(shè)有融冰換熱管(8)，下部分設(shè)有輔助電加熱器(11)，噴淋泵(7)進(jìn)水口與蒸發(fā)器(6)底部相通，出水口與噴淋裝置(9)相通，蒸汽壓縮機(jī)(1)吸汽口與蒸發(fā)器(6)頂部相通，排汽口與集氣罐(2)相通，集氣罐(2)頂部與真空泵(3)相連，下端與冷凝器(4)相通，冷凝器(4)與蒸發(fā)器(6)相通，中間設(shè)有節(jié)流閥(5)，蒸發(fā)器(6)設(shè)有熱源水進(jìn)水口(14)、熱源水出水口(15)和接線端口(16)，冷凝器設(shè)有末端水出水口(12)和末端水進(jìn)水口(13)。

2、如圖1所示，取熱原理：在低壓的條件下，水蒸發(fā)的同時(shí)自身冷卻，水即作為制冷劑又作為蓄熱的載體；清潔能源不能提供熱量時(shí)，噴淋泵(7)吸入蒸發(fā)器(6)底部的液態(tài)水，加壓送入噴淋裝置(9)，由噴淋裝置(9)噴淋霧化；蒸汽壓縮機(jī)(1)吸氣使蒸發(fā)器(6)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，噴淋裝置(9)噴淋霧化內(nèi)的水滴分為二部分，一部分蒸發(fā)吸熱變?yōu)榈蜏氐蛪旱乃羝硪徊糠直焕鋮s變?yōu)樗c冰漿的混合物，水與冰漿的混合物經(jīng)過過濾器(10)過濾，冰漿留在蒸發(fā)器(6)的上部分，液態(tài)水通過過濾器(10)流入蒸發(fā)器(6)的下部分，再由噴淋泵(7)加壓送入噴淋裝置(9)循環(huán)使用，更多的液態(tài)水逐漸變?yōu)楸鶟{存于蒸發(fā)器(6)的上部分，蓄熱原理：熱源水通過熱源水進(jìn)水口(14)進(jìn)入融冰換熱管(8)，與積聚在融冰換熱管(8)管與管之間的冰漿進(jìn)行換熱，冰漿吸熱后變?yōu)橐簯B(tài)水流入蒸發(fā)器(6)的底部，熱源水放熱后由熱源水出水口(15)流出；蒸發(fā)器(6)底部的輔助電加熱器(11)，通過接線端口(16)與電源連接，接通后，輔助電加熱器(11)加熱底部的液態(tài)水，通過噴淋泵(7)循環(huán)融冰。

3、如圖1所示，供熱原理：低溫低壓水蒸汽進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)(1)，被蒸汽壓縮機(jī)(1)壓縮，壓縮可分為單級壓縮和多級壓縮，壓縮后的水蒸汽變?yōu)楦邷馗邏旱乃羝?jīng)集氣罐(2)排入冷凝器(4)與由末端水進(jìn)水口(13)進(jìn)入冷凝器(4)的末端水進(jìn)行換熱，換熱后，末端水由末端水出水口(12)排出，高溫高壓的水蒸汽冷凝變?yōu)橐簯B(tài)水，經(jīng)節(jié)流閥(5)節(jié)流后，流入蒸發(fā)器(6)循環(huán)取熱、放熱；真空泵(3)抽取集氣罐(2)內(nèi)不凝性氣體。

4、如圖2所示，本發(fā)明一種提取凝固熱的熱泵機(jī)組實(shí)施例二，由蒸汽壓縮機(jī)(1)、集氣罐(2)、真空泵(3)、冷凝器(4)、節(jié)流閥(5)、蒸發(fā)器(6)、噴淋裝置(9)、過濾器(10)、末端水出水口(12)、末端水進(jìn)水口(13)、低溫水進(jìn)水口(17)、低溫水出水口(18)、冰漿泵(19)組成，過濾器(10)將蒸發(fā)器(6)分隔成上下兩部分，上部與蒸汽壓縮機(jī)(1)吸氣口連通，噴淋裝置(9)位于過濾器(10)的下方，過濾器(10)主要過濾進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)(1)的水蒸汽中的雜質(zhì)，低溫水由低溫水進(jìn)水口(17)送入噴淋裝置(9)，由噴淋裝置(9)噴淋霧化，噴淋裝置(9)噴淋霧化內(nèi)的水滴分為二部分，一部分蒸發(fā)吸熱變?yōu)榈蜏氐蛪旱乃羝?，進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)(1)，另一部分被冷卻變?yōu)樗c冰漿的混合物，由冰漿泵(19)經(jīng)低溫水出水口(18)直接排出。

5、如圖3所示，一種提取凝固熱的熱泵系統(tǒng)，由末端水循環(huán)泵(20)、末端散熱系統(tǒng)(21)、電網(wǎng)接線箱(22)、轉(zhuǎn)換箱(23)、熱源水循環(huán)泵(24)、太陽能集熱器(25)、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(26)、提取凝固熱的熱泵機(jī)組(27)組成，太陽能、風(fēng)能均為不可連續(xù)利用能源，太陽能集熱器(25)采集熱量，通過熱源水循環(huán)泵(24)將太陽能集熱器(25)的熱量輸送至提取凝固熱的熱泵機(jī)組(27)，通過融冰換熱管(8)與換熱管外的冰漿進(jìn)行換熱，換熱后的水回到太陽能集熱器(25)吸收太陽能循環(huán)換熱；小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(26)工作時(shí)，轉(zhuǎn)換箱(23)與小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(26)接通，轉(zhuǎn)換箱(23)與輔助電加熱器(11)接通，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(26)產(chǎn)生的電能通過輔助電加熱器(11)變?yōu)闊崮芗訜嵋簯B(tài)水，通過噴淋泵(7)循環(huán)融冰進(jìn)行蓄能；太陽能集熱器(25)、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(26)均不工作時(shí)，提取凝固熱的熱泵機(jī)組(27)提取蒸發(fā)器(6)中液態(tài)水中的凝固熱，循環(huán)換熱，蒸發(fā)器(6)內(nèi)的冰漿占冰漿與液態(tài)水總質(zhì)量的50％以上時(shí)，轉(zhuǎn)換箱(23)與電力接線箱(22)接通，利用電網(wǎng)的電能通過輔助電加熱器(11)加熱蒸發(fā)器(6)底部的液態(tài)水，通過噴淋泵(7)循環(huán)融冰漿；末端水通過末端水循環(huán)泵(20)進(jìn)入冷凝器(4)，與高溫高壓的水蒸汽換熱，吸熱后進(jìn)入末端散熱系統(tǒng)(21)進(jìn)行放熱，放熱后的末端水通過末端水循環(huán)泵(20)再進(jìn)入冷凝器(4)循環(huán)換熱。

6、如圖4所示，一種提取凝固熱的熱泵系統(tǒng)，由末端水循環(huán)泵(20)、末端散熱系統(tǒng)(21)、提取凝固熱的閉式熱泵機(jī)組(27)、地表水源(28)、低溫水引水泵(29)組成，地表水源(28)通過低溫水引水泵(29)進(jìn)入提取凝固熱的熱泵機(jī)組(27)的蒸發(fā)器(6)，經(jīng)噴淋裝置(9)噴淋霧化，通過蒸汽壓縮機(jī)(1)吸收水蒸汽，部分蒸發(fā)，同時(shí)未蒸發(fā)的液態(tài)水自身冷卻，部分形成冰漿，冰漿的比例由低溫水引水泵(29)進(jìn)水量控制，最終形成冰水混合物，由冰漿泵(19)排出系統(tǒng)，排入地表水源(28)。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。