本實用新型涉及熱泵系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用接近冰點水體相變潛熱的一種冰源熱泵供能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國為了節(jié)能減排，近幾年建造了大量的利用地下水的水源熱泵，取得了一定的節(jié)能減排效果。而利用地下水的水源熱泵，隨著各地對地下水的監(jiān)管越來越嚴(yán)和地下水資源的限制，推廣起來有一定的困難。為解決上述問題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員研發(fā)了用于地表水的水源熱泵，但地表水水源熱泵容易受到地表水水源溫度的影響，過低的地表水溫會導(dǎo)致水源熱泵的蒸發(fā)器結(jié)冰，水源熱泵難以工作。如中國北部沿海地帶，由于冬季海水水溫過低，使得海水水源熱泵應(yīng)用存在技術(shù)困難。對于長江沿線，由于長江水水體較大，冬季水溫不是很低，作為地表水水源熱泵的低溫?zé)嵩瓷锌?，但是在此流域?qū)τ谝恍w量較小、流動性不佳的湖水、河水等溫度則比較低，使得利用這些地表水作為水源熱泵的低溫?zé)嵩幢容^困難，項目不能實施。再比如黃河流域及以北，在冬季地表水許多水系是凍結(jié)的，不光流動河水凍結(jié)，其他靜止的湖水、水庫也極容易凍結(jié)，因此在此區(qū)域內(nèi)很少使用地表水水源熱泵。但是這些區(qū)域的許多水體不是全部凍結(jié)，而是表面凍結(jié)，冰蓋下面是不凍結(jié)的。

科學(xué)研究表明，0度水變成0度冰放出的相變潛熱的熱量為80kcal/kg，而一般進出水源熱泵蒸發(fā)器的水溫差為△t＝5℃(熱量為5kcal/kg)，故同樣水量，低溫的水相較于正常溫度的水，可以多提供15倍的熱量?，F(xiàn)有的水源熱泵不能使用低溫水，也就不能合理利用低溫水在結(jié)冰過程中釋放的相變潛熱，導(dǎo)致低溫水資源的利用率低，浪費資源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中，水源熱泵存在的低溫水資源利用率低的技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下：

本實用新型中的一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，包括冷凝器、冰水混合物制備裝置；所述冰水混合物制備裝置與所述冷凝器通過熱量輸送裝置連接，使所述冰水混合物制備裝置得到的相變潛熱熱量傳輸給冷凝器。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括水源泵；所述水源泵的出水口與所述冰水混合物制備裝置的進水管連接，所述冰水混合物制備裝置的出水管的排出口通入水源地。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括供熱泵，所述供熱泵出水口與所述冷凝器進水管連接，所述冷凝器出水管與冷熱末端進水口管連接，所述冷熱末端出水管與所述供熱泵進水口連接，使冷熱末端輸出的溫度較低的水泵入冷凝器進行循環(huán)利用。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括沉淀懸浮分離裝置，所述沉淀懸浮分離裝置的出水管與所述水源泵的進水口連接，所述沉淀懸浮分離裝置的進水管與水源地接通。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括蒸發(fā)器及中介水泵；所述蒸發(fā)器通過熱量輸送裝置與所述冷凝器連接，所述蒸發(fā)器的出水管與所述冰水混合物制備裝置的進水管連接，所述冰水混合物制備裝置的出水管與所述蒸發(fā)器的進水管連接，所述冰水混合物制備裝置的出水管與所述蒸發(fā)器的進水管連接管路上設(shè)置所述中介水泵，所述冰水混合物制備裝置內(nèi)含有冷凍液，使從冰水混合物制備裝置出來的溫度升高的冷凍液泵入蒸發(fā)器。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括冰水分離裝置；所述冰水分離裝置的進水管與所述冰水混合物制備裝置的出水管連接，所述冰水分離裝置的出水管與所述水源泵的進水口連接，所述冰水分離裝置的出水管還與水源地接通。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括跨季節(jié)儲能槽，所述跨季節(jié)儲能槽的進水管與所述冰水混合物制備裝置的出水管連接，使冰水混合物制備裝置制備得到的冰水混合物存儲于所述跨季節(jié)儲能槽中。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括供冷換熱器，所述供冷換熱器進水管與所述跨季節(jié)儲能槽的出水管連接，供冷換熱器進水管與所述跨季節(jié)儲能槽的出水管連接的管路上設(shè)置放冷泵，所述供冷換熱器的出水管與所述冷熱末端的進水管連接，所述冷熱末端的出水管與所述供冷換熱器進水管連接，所述冷熱末端的出水管與所述供冷換熱器進水管連接管路上設(shè)置循環(huán)泵，所述循環(huán)泵將所述冷熱末端升溫的水泵入所述供冷換熱器。

在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括冷卻塔；所述冷卻塔的輸入端與所述冷凝器的出水管連接，所述冷卻塔的輸出端與所述冷凝器的進水管連接，且連接管路上設(shè)置供熱泵。

本實用新型中的一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

首先，冰源熱泵中包括冰水混合物制備裝置，通過水源泵將低溫水源水泵送至冰水混合物制備裝置中按可控部分比例結(jié)冰，冰水混合制冰技術(shù)可以保證低溫水源水只是部分凍結(jié)且不會堵塞熱泵機組通道及管道，因此可以用于低溫地表水中。然后提取低溫水結(jié)冰的相變潛熱為蒸發(fā)器或者冷凝器提供低溫?zé)嵩矗撓嘧儩摕岬臒崃亢艽?，可以合理利用資源、節(jié)約能源。

其次，包括沉淀懸浮分離裝置及冰水分離裝置，沉淀懸浮裝置可以將水源的水進行過濾，防止水中的雜物影響冰水混合物制備裝置的運行。冰水分離裝置將冰水混合物制備裝置所得的冰水混合物中的冰和水分離，并可以將所得冰存儲于跨季節(jié)儲能槽之中，冰水混合物中的水回到冰水混合物制備裝置，進行循環(huán)利用。

再次，跨季節(jié)儲能槽中所存儲的冰，可以在夏季時使用，通過供冷換熱器將冷凍水傳輸給冷熱末端進行供冷，提高能源綜合利用效率。

本實用新型中的一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，可以利用江河湖海等地表水、地下水、城市中水、污水以及建筑內(nèi)蓄存水的相變潛熱作為熱泵的低溫?zé)嵩礊橛脩籼峁┥顭崴?、采暖用熱源以及供冷用冷源。不但解決了冬天地表水溫度過低易造成常規(guī)熱泵機組蒸發(fā)器結(jié)冰而無法使用的問題，同時可以大大減少冬季熱泵供熱所需的低溫?zé)嵩此?，保護了環(huán)境。且將冬季制熱時產(chǎn)生的冰進行跨季節(jié)蓄存，供建筑夏季空調(diào)供冷，達到在制熱的時候進行冷回收，提高了系統(tǒng)綜合能效，節(jié)約能源。

附圖說明

圖1是直排低濃度冰地表水直接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖；

圖2是直排低濃度冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖；

圖3是直排高濃度冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖；

圖4是機械外運純冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖；

圖5是跨季節(jié)儲能槽冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：

系統(tǒng)設(shè)備包括：沉淀懸浮分離裝置1、水源泵2、冰水混合物制備裝置3、冷凝器4、供熱泵5、冷熱末端6、水源地7、蒸發(fā)器8、中介水泵9、冰水分離設(shè)備10、清潔水源11、跨季儲能槽12、放冷泵13、供冷換熱器14、循環(huán)泵15、冷卻塔16。

1、實施方式1：

參見圖1直排低濃度冰地表水直接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖。

一種直排低濃度冰地表水直接冰源熱泵供能系統(tǒng)，由沉淀懸浮分離裝置1、水源泵2、冰水混合物制備裝置3、冷凝器4、供熱泵5、冷熱末端6組成。

其中，流體介質(zhì)類型及流體流動方向見圖1所示。

一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，包括沉淀懸浮分離裝置1，沉淀懸浮分離裝置1的進水管與水源地7接通，沉淀懸浮分離裝置1的出水管與水源泵2的進水口連接。水源泵2的出水口與冰水混合物制備裝置3的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的出水管的排出口通入水源地7。使得經(jīng)由沉淀懸浮分離裝置1及冰水混合物制備裝置3的水進行循環(huán)。冰水混合物制備裝置3中的水變成冰釋放的相變潛熱熱量通過熱量輸送裝置傳輸給冷凝器4，冷凝器4進水管與供熱泵5出水口連接，冷凝器4出水管與冷熱末端6進水口管連接，冷熱末端6出水管與供熱泵5進水口連接，使冷熱末端6進行供熱后，輸出的溫度較低的水泵入冷凝器4進行循環(huán)利用，不斷進行加熱、供熱的循環(huán)利用。

使用時，從水源地7抽取的水經(jīng)過沉淀懸浮分離裝置1簡單處理后，進入水源泵2，然后進入冰水混合物制備裝置3后部分凍結(jié)，最后經(jīng)管道排放至所取水的水源地7。冰水混合物制備裝置3所得相變潛熱熱量傳輸給冷凝器4、冷凝器4接收到熱量，冷凝器中的水溫度升高，從冷凝器4出來的高溫水供給冷熱末端6，冷熱末端6對外界環(huán)境加熱后，水溫降低，溫度降低后的供熱回水進入供熱泵5，然后供給冷凝器4，進行水的重復(fù)利用，水量得以循環(huán)。

2、實施方式2：

參見圖2直排低濃度冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖。

一種直排低濃度冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)，由沉淀懸浮分離裝置1、水源泵2、冰水混合物制備裝置3、冷凝器4、供熱泵5、冷熱末端6、蒸發(fā)器8、中介水泵9組成。

其中，流體介質(zhì)類型及流體流動方向見圖2所示。

其中，水源地中的水可以是井水、海水、江河湖水、污水、中水等一切可利用之水體。

一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，包括沉淀懸浮分離裝置1，沉淀懸浮分離裝置1的進水管與水源地7接通，沉淀懸浮分離裝置1的出水管與水源泵2的進水口連接，水源泵2的出水口與冰水混合物制備裝置3的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的出水管的排出口通入水源地7。使得經(jīng)由沉淀懸浮分離裝置1及冰水混合物制備裝置3的水進行循環(huán)。冰水混合物制備裝置3的出水管還與蒸發(fā)器8的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的進水管還與蒸發(fā)器8的出水管連接，在冰水混合物制備裝置3的出水管與蒸發(fā)器8的進水管連接管路上設(shè)置中介水泵9，冰水混合物制備裝置3內(nèi)含有冷凍液，使從冰水混合物制備裝置3出來的溫度升高的冷凍液泵入蒸發(fā)器8。冰水混合物制備裝置3中的水變成冰釋放的相變潛熱熱量傳給冷凍液，冷凍液的溫度升高，通過中介水泵9泵入至蒸發(fā)器8，蒸發(fā)器8溫度升高，并經(jīng)熱量輸送裝置傳輸給冷凝器4，冷凝器4進水管與供熱泵5出水口連接，冷凝器4出水管與冷熱末端6進水口管連接，冷熱末端6出水管與供熱泵5進水口連接，使冷熱末端6進行供熱后，輸出的溫度較低的水泵入冷凝器4進行循環(huán)利用，不斷進行加熱、供熱的循環(huán)利用。

使用時，從水源地7抽取的水經(jīng)過沉淀懸浮分離裝置1簡單處理后進入水源泵2，然后進入冰水混合物制備裝置3后部分凍結(jié)，最后管道排放至于所取水源地7處。冰水混合物制備裝置3所得相變潛熱熱量傳輸給冷凍液，冷凍液輸送至蒸發(fā)器8中，蒸發(fā)器8將熱量傳輸給冷凝器4，則蒸發(fā)器8內(nèi)的冷凍液溫度降低，溫度降低的防凍液進入冰水混合物制備裝置3后升溫，由中介水泵9供給蒸發(fā)器8循環(huán)放熱。冷凝器4接收到熱量，冷凝器中的水溫度升高，從冷凝器4出來的高溫水供給冷熱末端6，冷熱末端6對外界環(huán)境加熱后，水溫降低，溫度降低后的供熱回水進入供熱泵5，然后供給冷凝器4，進行水的重復(fù)利用，水量得以循環(huán)。

3、實施方式3：

參見圖3直排高濃度冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖。

一種直排高濃度冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)，由沉淀懸浮分離裝置1、水源泵2、冰水混合物制備裝置3、冷凝器4、供熱泵5、冷熱末端6、蒸發(fā)器8、中介水泵9、冰水分離裝置10組成。

其中，流體介質(zhì)類型及流體流動方向見圖3所示。

一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，包括沉淀懸浮分離裝置1，沉淀懸浮分離裝置1的進水管與水源地7接通，沉淀懸浮分離裝置1的出水管與水源泵2的進水口連接，水源泵2的出水口與冰水混合物制備裝置3的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的出水管與冰水分離裝置10的進水管連接，冰水分離裝置10的出水管分為兩個，其中一個出水管與水源泵2的進水口連接，另一個出水管通向水源地7。冰水混合物制備裝置3的出水管還與蒸發(fā)器8的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的進水管還與蒸發(fā)器8的出水管連接，在冰水混合物制備裝置3的出水管與蒸發(fā)器8的進水管連接管路上設(shè)置中介水泵9，冰水混合物制備裝置3內(nèi)含有冷凍液，使從冰水混合物制備裝置3出來的溫度升高的冷凍液泵入蒸發(fā)器8。冰水混合物制備裝置3中的水變成冰釋放的相變潛熱熱量傳給冷凍液，冷凍液的溫度升高，通過中介水泵9泵入至蒸發(fā)器8，蒸發(fā)器8溫度升高，并經(jīng)熱量輸送裝置傳輸給冷凝器4，冷凝器4進水管與供熱泵5出水口連接，冷凝器4出水管與冷熱末端6進水口管連接，冷熱末端6出水管與供熱泵5進水口連接，使冷熱末端6進行供熱后，輸出的溫度較低的水泵入冷凝器4進行循環(huán)利用，不斷進行加熱、供熱的循環(huán)利用。

使用時，從水源地7抽取的水經(jīng)過沉淀懸浮分離裝置1簡單處理后進入水源泵2，然后進入冰水混合物制備裝置3后部分凍結(jié)，然后一部分冰水混合物進入冰水分離裝置10，分離出的冰存儲起來，以備后續(xù)使用；分離出來的高濃度冰水混合物一部分直接排放于所取水源地、另一部分傳輸至水源泵2進行循環(huán)利用。冰水混合物制備裝置3所得相變潛熱熱量傳輸給冷凍液，冷凍液輸送至蒸發(fā)器8中，蒸發(fā)器8將熱量傳輸給冷凝器4，則蒸發(fā)器8內(nèi)的冷凍液溫度降低，溫度降低的防凍液進入冰水混合物制備裝置3后升溫，由中介水泵9供給蒸發(fā)器8循環(huán)放熱。冷凝器4接收到熱量，冷凝器中的水溫度升高，從冷凝器4出來的高溫水供給冷熱末端6，冷熱末端6對外界環(huán)境加熱后，水溫降低，溫度降低后的供熱回水進入供熱泵5，然后供給冷凝器4，進行水的重復(fù)利用，水量得以循環(huán)。

4、實施方式4：

參見圖4機械外運純冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖。

一種機械外運純冰地表水間接冰源熱泵供能系統(tǒng)，由水源泵2、冰水混合物制備裝置3、冷凝器4、供熱泵5、冷熱末端6、蒸發(fā)器8、中介水泵9、冰水分離裝置10組成。

其中，流體介質(zhì)類型及流體流動方向見圖4所示。

一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，包括沉淀懸浮分離裝置1，沉淀懸浮分離裝置1的進水管與清潔水源11接通，沉淀懸浮分離裝置1的出水管與水源泵2的進水口連接，水源泵2的出水口與冰水混合物制備裝置3的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的出水管與冰水分離裝置10的進水管連接，冰水分離裝置10的出水管分為兩個，其中一個出水管與水源泵2的進水口連接，另一個出水管排出的水輸送至機器設(shè)備中，運輸?shù)叫枰褂玫蜏厮蛘弑鶋K的地方。冰水混合物制備裝置3的出水管還與蒸發(fā)器8的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的進水管還與蒸發(fā)器8的出水管連接，在冰水混合物制備裝置3的出水管與蒸發(fā)器8的進水管連接管路上設(shè)置中介水泵9，冰水混合物制備裝置3內(nèi)含有冷凍液，使從冰水混合物制備裝置3出來的溫度升高的冷凍液泵入蒸發(fā)器8。冰水混合物制備裝置3中的水變成冰釋放的相變潛熱熱量傳給冷凍液，冷凍液的溫度升高，通過中介水泵9泵入至蒸發(fā)器8，蒸發(fā)器8溫度升高，并經(jīng)熱量輸送裝置傳輸給冷凝器4，冷凝器4進水管與供熱泵5出水口連接，冷凝器4出水管與冷熱末端6進水口管連接，冷熱末端6出水管與供熱泵5進水口連接，使冷熱末端6進行供熱后，輸出的溫度較低的水泵入冷凝器4進行循環(huán)利用，不斷進行加熱、供熱的循環(huán)利用。

使用時，從水源地7供給的水進入水源泵2，然后進入冰水混合物制備裝置3后部分凍結(jié)，然后進入冰水分離設(shè)備10，由此分離出來的純冰由汽車或其他方式外運，分離出來的純水供系統(tǒng)回用。冰水混合物制備裝置3所得相變潛熱熱量傳輸給冷凍液，冷凍液輸送至蒸發(fā)器8中，蒸發(fā)器8將熱量傳輸給冷凝器4，則蒸發(fā)器8內(nèi)的冷凍液溫度降低，溫度降低的防凍液進入冰水混合物制備裝置3后升溫，由中介水泵9供給蒸發(fā)器8循環(huán)放熱。冷凝器4接收到熱量，冷凝器中的水溫度升高，從冷凝器4出來的高溫水供給冷熱末端6，冷熱末端6對外界環(huán)境加熱后，水溫降低，溫度降低后的供熱回水進入供熱泵5，然后供給冷凝器4，進行水的重復(fù)利用，水量得以循環(huán)。

5、實施方式5：

參見圖5跨季節(jié)蓄能冰源熱泵供能系統(tǒng)示意圖。

一種跨季節(jié)蓄能冰源熱泵供能系統(tǒng)，由沉淀懸浮分離裝置1、水源泵2、冰水混合物制備裝置3、冷凝器4、供熱泵5、冷熱末端6、蒸發(fā)器8、中介水泵9、冰水分離裝置10、跨季節(jié)儲能槽12、放冷泵13、供冷換熱器14、循環(huán)泵15、冷卻塔16組成。

其中，流體介質(zhì)類型及流體流動方向見圖5所示。

一種冰源熱泵供能系統(tǒng)，包括水源泵2的進水口與跨季節(jié)儲能槽12連接，水源泵2的出水口與冰水混合物制備裝置3的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的出水管與跨季節(jié)儲能槽12的進水管連接，冰水混合物制備裝置3的出水管還與蒸發(fā)器8的進水管連接。冰水混合物制備裝置3的進水管還與蒸發(fā)器8的出水管連接，在冰水混合物制備裝置3的出水管與蒸發(fā)器8的進水管連接管路上設(shè)置中介水泵9。冰水混合物制備裝置3內(nèi)含有冷凍液，使從冰水混合物制備裝置3出來的溫度升高的冷凍液泵入蒸發(fā)器8。冰水混合物制備裝置3中的水變成冰釋放的相變潛熱熱量傳給冷凍液，冷凍液的溫度升高，通過中介水泵9泵入至蒸發(fā)器8。蒸發(fā)器8溫度升高，并經(jīng)熱量輸送裝置傳輸給冷凝器4，冷凝器4進水管與供熱泵5出水口連接，冷凝器4出水管與冷熱末端6進水口管連接，冷熱末端6出水管與供熱泵5進水口連接，使冷熱末端6進行供熱后，輸出的溫度較低的水泵入冷凝器4進行循環(huán)利用，不斷進行加熱、供熱的循環(huán)利用。

供冷換熱器14進水管與跨季節(jié)儲能槽12的出水管連接，供冷換熱器14進水管與跨季節(jié)儲能槽12的出水管連接的管路上設(shè)置放冷泵13，供冷換熱器14的出水管與冷熱末端6的進水管連接，冷熱末端6的出水管與供冷換熱器14進水管連接，冷熱末端6的出水管與供冷換熱器14進水管連接管路上設(shè)置循環(huán)泵15，所述循環(huán)泵15將冷熱末端升溫的水泵入所述供冷換熱器。其中跨季節(jié)儲能槽12中冰水混合物可以從冷凝器4中獲得。

其中冬季時，從跨季儲能槽12供給的水進入水源泵2，然后進入冰水混合物制備裝置3后部分凍結(jié)，然后進入跨季儲能槽12，冰水混合物在跨季儲能槽12內(nèi)進行冰水自然分離，冰上浮水下沉。冰水混合物制備裝置3所得相變潛熱熱量傳輸給冷凍液，冷凍液輸送至蒸發(fā)器8中，蒸發(fā)器8將熱量傳輸給冷凝器4，則蒸發(fā)器8內(nèi)的冷凍液溫度降低，溫度降低的防凍液進入冰水混合物制備裝置3后升溫，由中介水泵9供給蒸發(fā)器8循環(huán)放熱。冷凝器4接收到熱量，冷凝器中的水溫度升高，從冷凝器4出來的高溫水供給冷熱末端6，冷熱末端6對外界環(huán)境加熱后，水溫降低，溫度降低后的供熱回水進入供熱泵5，然后供給冷凝器4，進行水的重復(fù)利用，水量得以循環(huán)。

其中夏季時，由放冷泵13抽取跨季儲能槽12內(nèi)下部的水供給供冷換熱器14，升溫后的回水至跨季儲能槽12內(nèi)。由冷熱末端6回來的高溫水通過循環(huán)泵15送入到供冷換熱器14，溫度降低后供給冷熱末端6。系統(tǒng)也可以實現(xiàn)由水源泵2、冰水混合物制備裝置3、蒸發(fā)器8、中介水泵9、供熱泵5、冷凝器4、冷卻塔/16運行供冷。

以上所述的實施方式僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。