專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)熱量來(lái)自于人工液體的熱泵集成裝置，特別涉及一種間接采集 空氣能來(lái)恢復(fù)循環(huán)液體溫的人工液體熱泵裝置，是一種利用新能源的高度集成高效的熱 泵裝置。
背景技術(shù)：
熱泵是一種消耗少部分高級(jí)能量(電能、燃料燃燒能等)來(lái)做功，從低溫?zé)嵩次?大量能量，然后向高溫?zé)嵩瘁尫艧崃康难b置。目前常用的蒸氣壓縮式熱泵的制熱是通過(guò) 使用熱泵工質(zhì)的蒸發(fā)冷凝來(lái)實(shí)現(xiàn)的液態(tài)低壓工質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器與外界環(huán)境換熱，吸收環(huán) 境中的熱量后蒸發(fā)，然后經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)被壓縮，工質(zhì)溫度升高，再經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)放熱給高 溫?zé)嵩矗瑹岜霉べ|(zhì)被液化，然后經(jīng)過(guò)節(jié)流元件節(jié)流膨脹，溫度和壓力降低，再回流到蒸 發(fā)器進(jìn)入下一循環(huán)。在現(xiàn)有的熱泵裝置中，可以利用水、地源、空氣源等多種能量來(lái)源。 但是，應(yīng)用水、地源熱泵需要有合適的水體資源，開(kāi)展水中拋管、地下埋管施工，因而 水、地源熱泵受到使用場(chǎng)所地表、地下自然條件的限制。使用空氣源受空氣溫、濕度影 響比較大，在冬季濕度較高的地區(qū)運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)器結(jié)霜嚴(yán)重，從而導(dǎo)致熱泵不能長(zhǎng)時(shí)間 高效工作，嚴(yán)重時(shí)使熱泵機(jī)組停止運(yùn)行。除霜環(huán)節(jié)中，除霜耗能導(dǎo)致整個(gè)熱泵系統(tǒng)效率 的降低。隨著社會(huì)的發(fā)展及技術(shù)的進(jìn)歩，人們更加需要一種更節(jié)能、高效的熱泵能量采 集裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采熱效率更高、更加節(jié)能的、 使用更方便的間接采集空氣能的人工液體熱泵一體化裝置，該熱泵系統(tǒng)在低溫高濕的冬 季能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可靠性高，無(wú)結(jié)霜困擾，省去了除霜環(huán)節(jié)。本發(fā)明將人工液體能量采 集裝置與熱泵部件(壓縮機(jī)、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等) 一體化集成，無(wú)需顧慮使用環(huán)境的地 表、地下自然條件，應(yīng)用方便。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種間接采集空氣能的人工液體熱泵一體化裝置，包括人工液體能量采集裝置和熱 泵循環(huán)裝置，其中人工液體能量采集裝置包括液體循環(huán)單元和空氣循環(huán)單元。人工液體 能量采集裝置的液體循環(huán)單元包括液體一工質(zhì)換熱器(液側(cè))、空氣一液體換熱器(液 體側(cè))、集液體槽、液體泵、管路等；空氣循環(huán)單元包括空氣一液體換熱器(空氣側(cè))
和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等。熱泵循環(huán)裝置根據(jù)一體化裝置的集成程度，包括液體一工質(zhì)換熱器的工 質(zhì)側(cè)(熱泵循環(huán)裝置的蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè))、壓縮機(jī)、節(jié)流元件、冷凝器中的部分部件或者
全部部件，冷凝器裝進(jìn)水箱。液體一工質(zhì)換熱器21的液體側(cè)出口連接空氣一液體換熱 器42的液體側(cè)進(jìn)口，空氣一液體換熱器42的液體側(cè)出口連接集液體槽52，形成人工 液體體的循環(huán)單元。
液體循環(huán)單元中，液體泵的進(jìn)口與集液體槽連接，出口通過(guò)管道進(jìn)入液體一工質(zhì)換 熱器的液體側(cè)進(jìn)口 ，液體一工質(zhì)換熱器的液體側(cè)出口連接空氣一液體換熱器的液體側(cè)進(jìn) 口，空氣一液體換熱器的液體側(cè)出口連接集液體槽。
空氣循環(huán)單元中，在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，環(huán)境中的空氣經(jīng)空氣流道后進(jìn)入空氣一液 體換熱器的空氣側(cè)進(jìn)口，再?gòu)目諝庖灰后w換熱器的空氣側(cè)出口排放至環(huán)境中，形成空氣 循環(huán)。
熱泵循環(huán)裝置中，液體一工質(zhì)換熱器的工質(zhì)側(cè)進(jìn)口與節(jié)流元件出口連接，出口與壓 縮機(jī)進(jìn)口連接，壓縮機(jī)的出口與冷凝器進(jìn)口連接，冷凝器出口與節(jié)流元件進(jìn)口連，，熱 泵工質(zhì)在裝置中循環(huán)。液體循環(huán)單元和空氣循環(huán)單元均通過(guò)液體一工質(zhì)換熱器進(jìn)行熱交換。
液體循環(huán)單元的工作過(guò)程本發(fā)明使用的液體(或其它液體介質(zhì))，進(jìn)入液體一工 質(zhì)換熱器的液體側(cè)，釋放熱量降溫(工質(zhì)側(cè)吸熱蒸發(fā))，低溫液體從液體—工質(zhì)換熱器 出來(lái)后，進(jìn)入空氣一液體換熱器液體側(cè)，和空氣進(jìn)行換熱，吸熱升溫，然后高溫液體進(jìn) 入集液體槽，再被液體泵泵入液體一工質(zhì)換熱器完成液體循環(huán)。
空氣循環(huán)裝置的工作過(guò)程環(huán)境中的空氣在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的推動(dòng)下，進(jìn)入空氣一液體換 熱器空氣側(cè)，釋放熱量(并有空氣中液體蒸汽的傳質(zhì))，然后空氣排入環(huán)境，完成空氣 的循環(huán)。
熱泵循環(huán)裝置的工作過(guò)程液態(tài)熱泵工質(zhì)通過(guò)節(jié)流元件后溫度、壓力均降低，然后 進(jìn)入液體一工質(zhì)換熱器的工質(zhì)側(cè)，吸收液體側(cè)的熱量后蒸發(fā)，氣態(tài)的工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮， 壓力和溫度都升高，高溫氣態(tài)工質(zhì)通過(guò)冷凝器進(jìn)行冷凝放熱，將熱量傳遞給高溫?zé)嵩矗?形成的液態(tài)工質(zhì)重新回到節(jié)流元件的進(jìn)口，完成熱泵工質(zhì)的循環(huán)。
本發(fā)明的熱泵工質(zhì)在液體一工質(zhì)換熱器的工質(zhì)側(cè)中和循環(huán)液體進(jìn)行熱量的交換，這 部分循環(huán)液體類(lèi)似于人工的液體體。區(qū)別與自然環(huán)境中的液體體和環(huán)境(空氣、液體底 固體巖土)在自然狀態(tài)下的換熱，這部分人工液體體采用強(qiáng)制換熱的方式和自然環(huán)境中 的空氣進(jìn)行換熱，構(gòu)成了本發(fā)明的人工液體熱泵的能量來(lái)源。由于液體可以由低冰點(diǎn)溫 度的介質(zhì)代替，實(shí)現(xiàn)在零度以下一定溫度內(nèi)不結(jié)冰；空氣一液體換熱器可以采用混合的 方式進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，使液體一工質(zhì)換熱器實(shí)現(xiàn)了液體間的間壁換熱，換熱途徑突破了空 氣源熱泵常規(guī)風(fēng)冷蒸發(fā)器的空氣一液體工質(zhì)換熱的相態(tài)模式。因此，形成結(jié)霜的基礎(chǔ)因 素發(fā)生了變化，也具有了提高換熱效率的潛力，這樣可以避免熱泵在低溫高濕氣候下使 用的結(jié)霜問(wèn)題，獲得穩(wěn)定高效的工作性能。
本發(fā)明與現(xiàn)有的產(chǎn)品相比，具有耐冷濕氣候、穩(wěn)定節(jié)能的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明提供的人工液體熱泵一體化裝置的原理圖，其空氣一液體換熱器的液 體惻采用噴淋方式和空氣進(jìn)行開(kāi)放式的自由接觸，發(fā)生傳熱傳質(zhì)。
圖2為本發(fā)明提供的人工液體熱泵一體化裝置，其空氣一液體換熱器和液體一工質(zhì) 換熱器的液體側(cè)均采用噴淋方式，并和空氣進(jìn)行開(kāi)放式的自由接觸，發(fā)生傳熱傳質(zhì)。
圖3為本發(fā)明提供的人工液體熱泵一體化裝置，其空氣一液體換熱器采用間壁換熱 的方式傳熱。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l參見(jiàn)圖l，本發(fā)明的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，包 括壓縮機(jī)l、節(jié)流元件5、液體泵64、冷凝器31、集液體槽52、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)63、空氣一 液體換熱器42、液體一工質(zhì)換熱器21、噴淋器53、連接管道ll、 12、 13、 14、 71。液 體一工質(zhì)換熱器21工質(zhì)側(cè)的進(jìn)口通過(guò)管道12與節(jié)流元件5出口連接，出口與壓縮機(jī)1 進(jìn)口通過(guò)管道11連接，壓縮機(jī)1出口與冷凝器31進(jìn)口通過(guò)管道14連接，冷凝器31 出口與節(jié)流元件5進(jìn)口通過(guò)管道13連接，形成熱泵循環(huán)裝置。液體泵64的進(jìn)口與集液 體槽52連接，出口通過(guò)管道71與噴淋器53連接，噴淋器53的出液體進(jìn)入液體一工質(zhì) 換熱器21的液體側(cè)進(jìn)口，液體一工質(zhì)換熱器21的液體側(cè)出口連接空氣一液體換熱器 42的液體側(cè)進(jìn)口，空氣一液體換熱器42的液體側(cè)出口連接集液體槽52，形成人工液體 體的循環(huán)單元。環(huán)境中的空氣，進(jìn)入空氣一液體換熱器42，空氣一液體換熱器42的空 氣側(cè)出口連接風(fēng)機(jī)系統(tǒng)63，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)排氣進(jìn)入環(huán)境，形成空氣的開(kāi)式循環(huán)單元。
熱泵中液態(tài)工質(zhì)通過(guò)節(jié)流元件5后溫度、壓力均降低，然后進(jìn)入液體一工質(zhì)換熱器 21的工質(zhì)側(cè)，吸收液體側(cè)的熱量后蒸發(fā)，氣態(tài)的工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)1壓縮，壓力和溫度都 升高，高溫氣態(tài)工質(zhì)流入冷凝器31進(jìn)行冷凝放熱，形成的液態(tài)工質(zhì)重新回到節(jié)流元件5，完成熱泵工質(zhì)的循環(huán)。
液體循環(huán)單元的人工液體體(或其它液體介質(zhì))，經(jīng)過(guò)噴淋器53，進(jìn)入液體一工質(zhì) 換熱器21的液體側(cè)，放熱降溫，低溫液體從液體一工質(zhì)換熱器21出來(lái)后，進(jìn)入空氣一 液體換熱器42的液體側(cè)，和空氣進(jìn)行換熱，吸熱升溫，然后進(jìn)入集液體槽52，再被液 體泵64泵入噴淋器53，完成人工液體體的循環(huán)。
環(huán)境中的空氣在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的推動(dòng)下，從空氣一液體換熱器42的空氣側(cè)入口，進(jìn)入 空氣一液體換熱器42與液體進(jìn)行熱交換，釋放熱量，溫度降低，低溫空氣排入環(huán)境， 完成空氣的循環(huán)。
實(shí)施例2參見(jiàn)圖2，液體一工質(zhì)換熱器21工質(zhì)側(cè)的進(jìn)口通過(guò)管道12與節(jié)流元件 5出口連接，出口與壓縮機(jī)l進(jìn)口端通過(guò)管道ll連接，壓縮機(jī)l出口與冷凝器31進(jìn)口 通過(guò)管道14連接，冷凝器31出口與節(jié)流元件5進(jìn)口通過(guò)管道13連接，形成熱泵循環(huán) 裝置。液體泵64的進(jìn)口與集液體槽52連接，出口通過(guò)管道71與噴淋器53連接，噴淋 器53的出液體進(jìn)入液體一工質(zhì)換熱器21的液體側(cè)進(jìn)口，液體一工質(zhì)換熱器21的液體 側(cè)出口連接空氣一液體換熱器42的液體側(cè)進(jìn)口 ，空氣一液體換熱器42的液體側(cè)出口連 接集液體槽52，形成人工液體體的循環(huán)單元。環(huán)境中的空氣進(jìn)入空氣一液體換熱器42 的空氣側(cè)進(jìn)口，空氣一液體換熱器42的空氣側(cè)出口連接風(fēng)機(jī)系統(tǒng)63，在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)后排 入環(huán)境，形成空氣循環(huán)。同時(shí)，由于液體一工質(zhì)換熱器21的液體側(cè)采用噴淋方式進(jìn)液 體，開(kāi)放于環(huán)境， 一部分環(huán)境中的空氣會(huì)進(jìn)入液體一工質(zhì)換熱器21的液體側(cè)并同液體 一起流出，發(fā)生空氣和液體間的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象，這部分空氣在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下最后也 排入環(huán)境，形成空氣循環(huán)單元。
環(huán)境中的空氣在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的推動(dòng)下， 一部分進(jìn)入空氣一液體換熱器42的空氣側(cè)， 另一部分進(jìn)入液體一工質(zhì)換熱器21的液體側(cè)，經(jīng)過(guò)液體一工質(zhì)換熱器21然后進(jìn)入空氣 一液體換熱器42的空氣側(cè)，釋放熱量，低溫空氣排入環(huán)境。
實(shí)施例3參見(jiàn)圖3，本發(fā)明的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，包 括壓縮機(jī)l、節(jié)流元件5、液體泵64、冷凝器31、集液體槽52、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)63、空氣一 液體換熱器42、液體一工質(zhì)換熱器21、連接管道71、 11、 12、 13、 14、 15、 16。液體 一工質(zhì)換熱器21 (蒸發(fā)器)的進(jìn)口通過(guò)管道12與節(jié)流元件5出口連接，出口與壓縮機(jī) l進(jìn)口通過(guò)管道ll連接，壓縮機(jī)l出口與冷凝器31進(jìn)口通過(guò)管道14連接，冷凝器31 出口與節(jié)流元件5進(jìn)口通過(guò)管道13連接，形成熱泵循環(huán)裝置。液體泵64的進(jìn)口與集液 體槽52連接，出口通過(guò)管道71與液體一工質(zhì)換熱器21連接，液體一工質(zhì)換熱器21 的出口通過(guò)管道16與空氣一液體換熱器42的液體側(cè)進(jìn)口連接，空氣一液體換熱器42 的液體側(cè)出口與集液體槽52通過(guò)管道15，形成人工液體體的循環(huán)單元。空氣一液體換 熱器42的空氣側(cè)進(jìn)口與大氣連通，出口連接風(fēng)機(jī)系統(tǒng)63，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)63出口連接環(huán)境， 形成空氣循環(huán)單元。
集液體槽52的液體(或其它液體介質(zhì))，經(jīng)泵64后沿管道71直接進(jìn)入液體一工質(zhì) 換熱器21的液體側(cè)，放熱降溫，低溫液體從液體一工質(zhì)換熱器21出口沿管道16流進(jìn) 空氣一液體換熱器42液體惻，與空氣進(jìn)行換熱，吸熱升溫，然后沿管道15進(jìn)入集液體 槽52。
所述人工液體為水或低凍點(diǎn)液體。如乙二醇或丙三醇的水溶液，對(duì)金屬等有所保護(hù) 的乙二醇、丙三醇二甘醇單烷基醚或二縮三丙二醇單烷基醚、硼酸酯為原料復(fù)配制得的 溶液等。
權(quán)利要求
1. 一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，包括壓縮機(jī)(1)、節(jié)流元件(5)、液體泵(64)、冷凝器(31)、集液體槽(52)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(63)、空氣—液體換熱器(42)、液體—工質(zhì)換熱器(21)、噴淋器(53)、連接管道；其特征在于，液體—工質(zhì)換熱器(21)的進(jìn)口通過(guò)管道(12)與節(jié)流元件(5)出口連接，出口與壓縮機(jī)(1)進(jìn)口端通過(guò)管道(11)連接，壓縮機(jī)(1)出口與冷凝器(31)進(jìn)口通過(guò)管道(14)連接，冷凝器(31)出口與節(jié)流元件(5)進(jìn)口通過(guò)管道(13)連接；液體泵(64)的進(jìn)口與集液體槽(52)連接，出口通過(guò)管道(71)與噴淋器(53)連接，噴淋器(53)的出液體進(jìn)入液體—工質(zhì)換熱器(21)的液體側(cè)進(jìn)口，液體—工質(zhì)換熱器(21)的液體側(cè)出口連接空氣—液體換熱器(42)的液體側(cè)進(jìn)口，空氣—液體換熱器(42)的液體側(cè)出口連接集液體槽(52)；空氣—液體換熱器(42)的空氣側(cè)出口與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(63)連接，冷凝器裝進(jìn)水箱；液體—工質(zhì)換熱器(21)的液體側(cè)出口連接空氣—液體換熱器(42)的液體側(cè)進(jìn)口，空氣—液體換熱器(42)的液體側(cè)出口連接集液體槽(52)，形成人工液體的循環(huán)單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，其特征 在于，液體循環(huán)單元和空氣循環(huán)單元構(gòu)成一體化裝置的，對(duì)于熱泵循環(huán)裝置，裝置只集 成熱泵循環(huán)裝置的液體一工質(zhì)換熱器(21)的工質(zhì)側(cè)和熱泵裝置管路(11)、 (12);或液 體一工質(zhì)換熱器(21)的工質(zhì)側(cè)、壓縮機(jī)(l)、節(jié)流元件(5)和熱泵裝置管路(11)、 (12)、(13)、 (14);或者液體一工質(zhì)換熱器(21)的工質(zhì)側(cè)、壓縮機(jī)(l)、節(jié)流元件(5)、冷凝器 (31)和熱泵裝置管路(11)、 (12)、 (13)、 (14)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，其特征 在于，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(63)對(duì)空氣的驅(qū)動(dòng)，采用吸風(fēng)式或吹風(fēng)式，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)放置在空氣循環(huán)單 元的終點(diǎn)或者起點(diǎn)，或放置在空氣循環(huán)單元中間的某一位置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，其特征 在于，液體一工質(zhì)換熱器(21)中液體與工質(zhì)的換熱采用噴淋器(53)噴淋的開(kāi)放方式換熱， 或采用套管式、管殼式、蛇管式換熱器結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，其特征 在于，所述人工液體為水或低凍點(diǎn)液體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，其特征 在于，空氣一液體換熱器(42)釆用逆流、順流或錯(cuò)流換熱流道；換熱器采用液體在空氣 流中直接噴淋接觸，或采用填料塔、泡罩塔或篩板塔傳熱傳質(zhì)設(shè)備來(lái)強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)， 換熱器采用間壁換熱的方式來(lái)交換熱量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，其特征 在于，液體一工質(zhì)換熱器(21)與空氣一液體換熱器(42)連接為一體或者分開(kāi)。
全文摘要
利用人工液體采集能量的熱泵一體化裝置，包括壓縮機(jī)(1)、節(jié)流元件(5)、液體泵、冷凝器、集液體槽、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、空氣—液體換熱器、液體—工質(zhì)換熱器、噴淋器、連接管道，液體—工質(zhì)換熱器的進(jìn)口通過(guò)管道與節(jié)流元件(5)出口連接，出口與壓縮機(jī)(1)進(jìn)口端通過(guò)管道連接，液體泵的進(jìn)口與集液體槽連接，出口通過(guò)管道與噴淋器連接，噴淋器的出液體進(jìn)入液體—工質(zhì)換熱器的液體側(cè)進(jìn)口，液體—工質(zhì)換熱器的液體側(cè)出口連接空氣—液體換熱器的液體側(cè)進(jìn)口，空氣—液體換熱器的液體側(cè)出口連接集液體槽；液體—工質(zhì)換熱器的液體側(cè)出口連接空氣—液體換熱器的液體側(cè)進(jìn)口，空氣—液體換熱器的液體側(cè)出口連接集液體槽，形成人工液體的循環(huán)單元。
文檔編號(hào)F25B30/00GK101413737SQ200810235400
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者科 強(qiáng), 王高元, 鄧建強(qiáng), 韋幫遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:南京翠波新能源發(fā)展有限公司