本發(fā)明涉及的一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)涉及到我國空調(diào)技術(shù)應(yīng)用與節(jié)能兩大領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在我國目前的冬季供暖系統(tǒng)中，主要有化石能源燃燒類型、各類熱泵空調(diào)系統(tǒng)類型、城市熱力管網(wǎng)供暖類型等。其中，化石能源燃燒類型主要是指各類燃煤、燃氣、燃油鍋爐燃燒化石能源，從而產(chǎn)生熱量提供給用戶；熱泵空調(diào)系統(tǒng)類型是指水源熱泵、地源熱泵、污水源熱泵、空氣源熱泵等利用熱泵吸收各類低品位熱量進行提升進而提供熱量給用戶；城市熱力管網(wǎng)供暖是指具有大型熱力廠及熱力站、火電站等熱源，利用其余熱或者廢熱作為供給用戶的熱源。

在這幾類供熱方式中，采用燃燒化石能源的方法既污染環(huán)境又減少了不可再生能源，是最不可取的方式；采用城市熱力管網(wǎng)供暖的方式要求附近有大型的熱力站或熱電廠，從而對使用條件進行了限制；采用各類熱泵方式供暖是目前最節(jié)能也是最環(huán)保的方式。而各類熱泵都有其局限性，如水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)需要靠近水源、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)需要向地下打井、空氣源熱泵容易結(jié)霜等，熱泵在使用地域及使用時間上都有一定的局限性。

目前廣泛應(yīng)用于長江中下游地區(qū)的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)對冬冷夏熱地區(qū)的供暖及制冷具有明顯的系統(tǒng)優(yōu)勢，其系統(tǒng)主要采用類似于原冷卻塔裝置的水汽能收集器在夏季向空氣中進行高效散熱、冬季吸收空氣中的低品位熱量，從而為水源熱泵主機提供冷熱源，其系統(tǒng)占地面積小、適應(yīng)性好、使用范圍廣泛，但由于在冬季水汽能收集器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度較低（低于-7℃情況較多），相應(yīng)進入及流出水源熱泵主機的介質(zhì)溫度更低，而熱泵主機的出水溫度仍要求保持在45℃以上，從而導致水源熱泵主機啟動困難、能效比降低、主機工作不正常等情況發(fā)生。

為避免此類情況發(fā)生，同時使水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)能夠在寒冷地區(qū)、冬季工況、低溫高濕情況下高效運行，尤其是在超低溫情況下正常運行，特提出一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)的目的在于采用水汽能收集器、低溫冷水主機作為一級熱源為水水熱泵主機提供熱量，水水熱泵主機作為二級熱源為用戶系統(tǒng)提供熱量，從而通過梯級提升空氣中的低品位熱源為用戶提供熱量進行供暖，提高系統(tǒng)能效、保證在低溫情況下正常運行，避免現(xiàn)有各類空調(diào)系統(tǒng)的缺陷，更加節(jié)能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：該系統(tǒng)由水汽能收集器1、低溫冷水主機2、換熱器3、水水熱泵主機4、用戶系統(tǒng)5組成。

水汽能收集器1由塔體1-1、風機1-2、噴淋組件1-3、集水盤1-4組成，塔體1-1開有空氣入口1-5、空氣出口1-6；

水汽能收集器1的噴淋組件1-3通過管道與低溫冷水主機2的蒸發(fā)器出口相連；集水盤1-4通過管道與低溫冷水主機2的蒸發(fā)器入口相連；在集水盤1-4和低溫冷水主機2的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B1；

低溫冷水主機2的冷凝器出口通過管道與換熱器3的高溫側(cè)入口相連，在低溫冷水主機2的冷凝器出口和換熱器3的高溫側(cè)入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B2；低溫冷水主機2的冷凝器入口通過管道與換熱器3的高溫側(cè)出口相連；

換熱器3的低溫側(cè)出口通過管道與水水熱泵主機4的蒸發(fā)器入口相連接，在換熱器3的低溫側(cè)出口與水水熱泵主機4的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B3；換熱器3的低溫側(cè)入口通過管道與水水熱泵主機4的蒸發(fā)器出口相連接；

水水熱泵主機4的冷凝器出口通過管道與用戶系統(tǒng)5的入口相連接，在水水熱泵主機4的冷凝器出口與用戶系統(tǒng)5的入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B4；水水熱泵主機4的冷凝器入口通過管道與用戶系統(tǒng)5的出口相連接。

所采用的低溫冷水主機可以為螺桿式冷水主機，也可以為渦旋式冷水主機、活塞式冷水主機。

所采用的水水熱泵主機可以為離心式水源熱泵、螺桿式水源熱泵、磁懸浮式水水熱泵主機。

所采用的換熱器可以為板式換熱器，也可以采用夾管式換熱器、套管式換熱器等各類水水間壁式換熱器。

所采用的低溫防凍循環(huán)介質(zhì)要求其溶液在-50℃以內(nèi)不發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。

本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其特征主要有：

1.采用水汽能收集器將空氣中低品位熱量提取出來作為低溫冷水主機的熱源；

2.采用低溫冷水主機提升低品位熱量作為換熱器的熱源；

3.采用換熱器作為低溫冷水主機與水水熱泵主機之間的換熱裝置；

4.采用換熱器換取的熱量作為水水熱泵主機的熱源；

5.水水熱泵主機提升熱量品味，作為熱源向用戶系統(tǒng)供暖。

該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

1．低溫冷水主機、水水熱泵主機串聯(lián)式工作作為空調(diào)系統(tǒng)的熱源，更加適應(yīng)氣候條件，具有適應(yīng)性強、供熱能力調(diào)節(jié)范圍大、整機能效比高的特點；

2．本發(fā)明運行費用低、初投資低；

3．能夠適應(yīng)冬季低溫工況，在低溫工況下穩(wěn)定運行，提供較高系統(tǒng)效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

圖1為本發(fā)明示意圖：

圖中，水汽能收集器1、低溫冷水主機2、換熱器3、水水熱泵主機4、用戶系統(tǒng)5。

圖中單線箭頭表示管道內(nèi)流動介質(zhì)的流動方向。

圖2為水汽能收集器結(jié)構(gòu)示意圖：

圖中，水汽能收集器1、塔體1-1、風機1-2、噴淋組件1-3、集水盤1-4、空氣入口1-5、空氣出口1-6。

圖中單線箭頭表示管道內(nèi)流動介質(zhì)的流動方向，雙線箭頭表示空氣流動方向。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)由水汽能收集器1、低溫冷水主機2、換熱器3、水水熱泵主機4、用戶系統(tǒng)5組成。

如圖2所示，水汽能收集器1由塔體1-1、風機1-2、噴淋組件1-3、集水盤1-4組成，塔體1-1開有空氣入口1-5、空氣出口1-6；

所述的水汽能收集器1的所述的噴淋組件1-3通過管道與所述的低溫冷水主機2的蒸發(fā)器出口相連；所述的集水盤1-4通過管道與所述的低溫冷水主機2的蒸發(fā)器入口相連；在所述的集水盤1-4和所述的低溫冷水主機2的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B1；

所述的低溫冷水主機2的冷凝器出口通過管道與所述的換熱器3的高溫側(cè)入口相連，在所述的低溫冷水主機2的冷凝器出口和所述的換熱器3的高溫側(cè)入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B2；所述的低溫冷水主機2的冷凝器入口通過管道與所述的換熱器3的高溫側(cè)出口相連；

所述的換熱器3的低溫側(cè)出口通過管道與所述的水水熱泵主機4的蒸發(fā)器入口相連接，在所述的換熱器3的低溫側(cè)出口與所述的水水熱泵主機4的蒸發(fā)器入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B3；所述的換熱器3的低溫側(cè)入口通過管道與所述的水水熱泵主機4的蒸發(fā)器出口相連接；

所述的水水熱泵主機4的冷凝器出口通過管道與所述的用戶系統(tǒng)5的入口相連接，在所述的水水熱泵主機4的冷凝器出口與所述的用戶系統(tǒng)5的入口之間的管道上裝有循環(huán)泵B4；所述的水水熱泵主機4的冷凝器入口通過管道與所述的用戶系統(tǒng)5的出口相連接。

本發(fā)明一種超低溫制熱的水汽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)工作流程如下：

低溫冬季工況：

1、風機1-2開始工作，將室外空氣由空氣入口1-5吸入到塔體1-1中，流過塔體后由空氣出口1-6排出；

2、噴淋組件1-3噴出低溫防凍循環(huán)介質(zhì)，在塔體1-1中與流過的空氣相互接觸，低溫防凍循環(huán)介質(zhì)吸收空氣中的熱量，溫度升高，換熱后的低溫防凍循環(huán)介質(zhì)落入接水盤1-4中；

3、在循環(huán)泵B1的作用下，低溫防凍循環(huán)介質(zhì)由集水盤1-4中流入到低溫冷水主機的蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器內(nèi)低溫防凍循環(huán)介質(zhì)的熱量被制冷劑吸收，低溫防凍循環(huán)介質(zhì)的溫度降低，流過蒸發(fā)器后進入到水汽能收集器1的噴淋組件1-3中再次噴淋，形成循環(huán)流動；

4、低溫冷水主機的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā)，在冷凝器內(nèi)放熱冷凝，蒸發(fā)器進出水溫度在-50℃及以上、冷凝器進出水溫度在20℃左右；

5、循環(huán)泵B2驅(qū)動循環(huán)水在低溫冷水主機的冷凝器及換熱器的高溫側(cè)之間循環(huán)流動，循環(huán)水在冷凝器內(nèi)吸熱、在換熱器內(nèi)放熱；

6、循環(huán)泵B3驅(qū)動循環(huán)水在換熱器低溫側(cè)及水水熱泵主機的蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)流動，循環(huán)水在蒸發(fā)器內(nèi)放熱、在換熱器內(nèi)吸熱；

7、水水熱泵主機的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā)，在冷凝器內(nèi)放熱冷凝，蒸發(fā)器進出水溫度在12℃及以上、冷凝器進出水溫度在45℃左右；

8、循環(huán)泵B4驅(qū)動循環(huán)水在水水熱泵主機的冷凝器及用戶系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，循環(huán)水在用戶系統(tǒng)放熱、在冷凝器內(nèi)吸熱。

由于室外空氣溫度較低，導致低溫循環(huán)介質(zhì)的溫度較低，從而進入和流出制熱主機的低溫循環(huán)介質(zhì)溫度遠遠低于0℃，如果制熱主機冷凝器側(cè)的出水仍然保持在45℃以上，則會導致低溫冷水主機效率極具降低。在本發(fā)明中采用冷水主機與水水熱泵主機兩級提升熱量品味的方式，低溫冷水主機及水水熱泵主機的工作范圍都處于最適宜范圍，故兩者的工作效率為最高，系統(tǒng)整體效率也為最高。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準。