專利名稱：太陽能次生源熱源塔熱泵集成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能次生源熱源塔熱泵集成裝置，尤其是涉及一種適用于 夏季“高溫高濕”和冬季“低溫高濕”氣候環(huán)境下使用的戶式區(qū)域空調(diào)的太陽能次生源熱源 塔熱泵集成裝置。
背景技術(shù)：
在中國南方地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬季北方冷空氣南下與暖濕氣流匯合，使南 方的廣大地區(qū)成為冷暖氣流對峙區(qū)，“低溫高濕”成為中國長江流域以南地區(qū)特定的氣候條 件。正是由于這種特殊的氣候條件，濕空氣中蘊藏了無限的由太陽能轉(zhuǎn)化的次生源低溫位 能。濕空氣狀態(tài)下潛熱能含量高，由于傳統(tǒng)空氣源熱泵空調(diào)延用的是空調(diào)行業(yè)大溫差傳熱 技術(shù)，遇低溫高濕氣候，蒸發(fā)溫度低，導(dǎo)致過早結(jié)霜，無法正常運行供熱，需要直接采用電加 熱供熱，能耗高成為幾十年難以解決的技術(shù)難題，空氣中濕熱能成為空氣源熱泵有害的可 再生能源。目前，國外開發(fā)了一種利用大溫差開式冷卻塔+鹽溶液+反滲透膜直接曝氣循環(huán) 吸收空氣中低溫位熱源的裝置，所要求的循環(huán)溶液濃度高，超過了反滲透膜技術(shù)二倍的濃 縮濃度，導(dǎo)致鹽溶液吸收了空氣中的凝結(jié)水分無法利用反滲透膜將溶液中的水分有效加以 分離，排放污染環(huán)境，且溶液損耗大。利用鹽溶液曝氣循環(huán)吸收空氣中低溫位熱源，另一個 致命的問題是，鹽溶液溶解氧增加，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，且開式冷卻塔飄霧現(xiàn)象十分嚴(yán)重，這 種鹽霧對周圍環(huán)境的鋼結(jié)構(gòu)也有嚴(yán)重腐蝕。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種效率高，能耗低，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用范圍廣 泛的太陽能次生源熱源塔熱泵集成裝置。本實用新型的技術(shù)方案是其由閉式工質(zhì)冷熱源塔，熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)和濕熱 源凝結(jié)水分離裝置組成；所述閉式工質(zhì)冷熱源塔包括機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵、冷熱源換熱器、變風(fēng)量循環(huán)裝置、 菱形汽霧分離器；所述機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵位于機(jī)殼外維護(hù)結(jié)構(gòu)上，冷熱源換熱器位于機(jī) 殼內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)中上部，上端與變風(fēng)量循環(huán)裝置相通，下端與機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵、噴淋器組 件、接水盤裝置相通，變風(fēng)量循環(huán)裝置位于機(jī)殼內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)上部，頂端與菱形汽霧分離器相 通，下端與冷熱源換熱器相通，菱形汽霧分離器位于機(jī)殼外維護(hù)結(jié)構(gòu)頂部，其頂端與大氣相 通，下端與變風(fēng)量循環(huán)裝置相通；所述熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)包括熱泵壓縮機(jī)、熱水加熱器、介質(zhì)加熱器、四通換向 閥、空調(diào)加熱器、分離冷卻器、制熱膨脹閥、盤管蒸發(fā)器，所述熱泵壓縮機(jī)排氣口通過管道與 熱水加熱器工質(zhì)進(jìn)氣口相連，熱水加熱器工質(zhì)出氣口通過管道與介質(zhì)加熱器工質(zhì)進(jìn)氣口相 連，介質(zhì)加熱器工質(zhì)出氣口通過管道與四通換向閥進(jìn)氣口相連，四通換向閥出氣口通過管 道與空調(diào)加熱器工質(zhì)進(jìn)氣口相連，空調(diào)加熱器工質(zhì)出液口通過安裝有單向閥I的管道與分離冷卻器進(jìn)液口連接，分離冷卻器出液口通過安裝有過濾器、單向閥II的管道與制熱膨脹 閥進(jìn)液口連接，制熱膨脹閥出液口通過管道和分液管與盤管蒸發(fā)器進(jìn)液口連接，盤管蒸發(fā) 器出汽口通過安裝有單向閥III的管道與四通換向閥進(jìn)汽口連接，四通換向閥出汽口通過管 道與分離冷卻器進(jìn)汽口連接，分離冷卻器出汽口通過管道與熱泵壓縮機(jī)吸汽口連接。濕熱源凝結(jié)水分離裝置由高壓循環(huán)泵、與所述熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)共用的介質(zhì)加 熱器、多介質(zhì)過濾器、高分子膜分離管、負(fù)溫度噴霧器、凝結(jié)水分離盤、介質(zhì)緩沖箱構(gòu)成；所 述高壓循環(huán)泵出液口通過管道與介質(zhì)加熱器介質(zhì)進(jìn)液口連接，介質(zhì)加熱器介質(zhì)出液口通過 安裝有閥門I的管道與多介質(zhì)過濾器進(jìn)液口連接，多介質(zhì)過濾器出液口通過安裝有閥門II 的管道與高分子膜分離管進(jìn)液口連接，高分子膜分離管出液口通過安裝有閥門III、電磁閥 III、單向閥IV的管道與負(fù)溫度噴霧器連接，高分子膜分離管出水口通過管道與機(jī)組排水口 連接，負(fù)溫度噴霧器下端與凝結(jié)水分離盤相通，凝結(jié)水分離盤出液口通過安裝有電磁閥II 的管道與介質(zhì)緩沖箱進(jìn)液口連接，與凝結(jié)水分離盤的出水口相連的凝結(jié)水排出管道上安裝 有電磁閥I，介質(zhì)緩沖箱出液口通過管道與高壓循環(huán)泵進(jìn)液口連接。本實用新型利用小溫差傳熱低熱源熱泵、高分子防結(jié)霜溶液與膜分離技術(shù)結(jié)合， 構(gòu)成太陽能次生源熱源塔熱泵戶式空調(diào)。在亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)域內(nèi)可實現(xiàn)戶用空調(diào)無鍋爐 無電輔終端無排碳的冷暖空調(diào)熱水三聯(lián)供。本實用新型在戶式空調(diào)中運行能耗低，節(jié)能減碳，夏季水噴淋蒸發(fā)冷卻制冷能效 比高，冬季為無霜空氣源熱泵供熱性能系數(shù)高無需輔助熱源，設(shè)備使用壽命長，高度集成， 結(jié)構(gòu)緊湊，采用高分子膜分離管分離再生防結(jié)霜溶液，循環(huán)利用，對環(huán)境無污染；利用熱源 塔熱泵小溫差傳熱向空氣要能源，將節(jié)能減碳技術(shù)擴(kuò)展到戶用空調(diào)中，取代傳統(tǒng)技術(shù)傳統(tǒng) 空氣源熱泵+電輔熱戶式空調(diào)，應(yīng)用范圍廣。

圖1為本實用新型型一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型型作進(jìn)一步說明。參照圖1，本實施例包括閉式工質(zhì)冷熱源塔、熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)和濕熱源凝結(jié)水 分離裝置組成。圖中大空心箭頭表示空氣流動方向，小實心箭頭表示制冷工質(zhì)循環(huán)流動方向，小 空心箭頭表示介質(zhì)循環(huán)流動方向；虛線表示氣態(tài)物質(zhì)流動管路，實線表示的管道液態(tài)物質(zhì) 流動管路。所述閉式工質(zhì)冷熱源塔包括機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵1-1、冷熱源換熱器1-2、變風(fēng)量循 環(huán)裝置1-3、菱形汽霧分離器1-4 ；所述機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵1-1位于機(jī)殼外維護(hù)結(jié)構(gòu)上，與 冷熱源換熱器1-2相通，冷熱源換熱器1-2位于機(jī)殼內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)中上部，上端與變風(fēng)量循環(huán) 裝置1-3聯(lián)通，下端與機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵、噴淋器組件、接水盤裝置相通，變風(fēng)量循環(huán)裝置 1-3位于機(jī)殼內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)上部，頂端與菱形汽霧分離器1-4相通，下端與冷熱源換熱器1-2 相通，菱形汽霧分離器1-4位于機(jī)殼外維護(hù)結(jié)構(gòu)頂部，其頂端與大氣相通，下端與變風(fēng)量循 環(huán)裝置1-3相通；[0016]所述熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)包括熱泵壓縮機(jī)2-1、熱水加熱器2-2、介質(zhì)加熱器2-3、 四通換向閥2-4、空調(diào)加熱器2-5、分離冷卻器2-6、制熱膨脹閥2-7、盤管蒸發(fā)器2-8，所述 熱泵壓縮機(jī)2-1排氣口通過管道與熱水加熱器2-2工質(zhì)進(jìn)氣口相連，熱水加熱器2-2工質(zhì) 出氣口通過管道與介質(zhì)加熱器2-3工質(zhì)進(jìn)氣口相連，介質(zhì)加熱器2-3工質(zhì)出氣口通過管道 與四通換向閥2-4進(jìn)氣口相連，四通換向閥2-4出氣口通過管道與空調(diào)加熱器2-5工質(zhì)進(jìn) 氣口相連，空調(diào)加熱器2-5工質(zhì)出液口通安裝有單向閥I的管道與分離冷卻器2-6進(jìn)液口 連接，分離冷卻器2-6出液口通過安裝有過濾器、單向閥II的管道與制熱膨脹閥2-7進(jìn)液口 連接，制熱膨脹閥2-7出液口通過管道和分液管與盤管蒸發(fā)器2-8進(jìn)液口連接，盤管蒸發(fā)器 2-8出汽口通過安裝有單向閥III的管道與四通換向閥2-4進(jìn)汽口連接，四通換向閥2-4出汽 口通過管道與分離冷卻器2-6進(jìn)汽口連接，分離冷卻器2-6出汽口通過管道與熱泵壓縮機(jī)
2-1吸汽口連接。濕熱源凝結(jié)水分離裝置由高壓循環(huán)泵3-1、與所述熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)共用的介 質(zhì)加熱器2-3、多介質(zhì)過濾器3-2、高分子膜分離管3-3、負(fù)溫度噴霧器3-4、凝結(jié)水分離盤
3-5、介質(zhì)緩沖箱3-6構(gòu)成；所述高壓循環(huán)泵3-1出液口通過管道與介質(zhì)加熱器2-3介質(zhì)進(jìn) 液口連接，介質(zhì)加熱器2-3介質(zhì)出液口通過安裝有閥門I的管道與多介質(zhì)過濾器3-2進(jìn)液 口連接，多介質(zhì)過濾器3-2出液口通過安裝有閥門II的管道與高分子膜分離管3-3進(jìn)液口 連接，高分子膜分離管3-3出液口通過安裝有閥門III、電磁閥III、單向閥IV的管道與負(fù)溫度 噴霧器3-4連接，高分子膜分離管3-3出水口通過管道與機(jī)組排水口連接，負(fù)溫度噴霧器 3-4下端與凝結(jié)水分離盤相通，凝結(jié)水分離盤3-5出液口通過安裝有電磁閥II 3-5. 2的管 道與介質(zhì)緩沖箱3-6進(jìn)液口連接，與凝結(jié)水分離盤3-5的出水口相連的凝結(jié)水排出管道上 安裝有電磁閥I 3-5. 1，介質(zhì)緩沖箱3-6出液口通過管道與高壓循環(huán)泵3-1進(jìn)液口連接。工作原理閉式工質(zhì)冷熱源塔工作原理太陽能次生源低溫位空氣能經(jīng)機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵
1-1進(jìn)入冷熱源換熱器1-2，冷熱源換熱器1-2翅片將低溫位空氣能傳給盤管蒸發(fā)器2-8空 氣溫度下降，經(jīng)變風(fēng)量循環(huán)裝置1-3推動壓入菱形汽霧分離器1-4分離霧汽排入大氣進(jìn)行 熱交換，空氣溫度升高后再進(jìn)入機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵1-1構(gòu)成空氣低溫位熱能與盤管蒸發(fā)器
2-8的換熱循環(huán)。熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)工作原理來自盤管蒸發(fā)器2-8的低壓制冷劑蒸汽由熱泵壓 縮機(jī)2-1吸入，經(jīng)熱泵作功提升為制冷劑高壓過熱氣體進(jìn)入熱水加熱器2-2，通過循環(huán)介質(zhì) 接口 I 2-A和循環(huán)介質(zhì)接口 II 2-B向熱水循環(huán)系統(tǒng)放出部分顯熱能，略冷卻為高壓熱氣體 進(jìn)入介質(zhì)加熱器2-3向介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)放出部分顯熱能，冷卻為高壓飽和氣體經(jīng)四通換向閥 2-4進(jìn)入空調(diào)加熱器2-5，通過循環(huán)介質(zhì)接口 III 2-C和循環(huán)介質(zhì)接口 IV 2-D向空調(diào)供熱循環(huán) 系統(tǒng)釋放出全部潛熱能冷凝為高壓制冷劑飽和液體，進(jìn)入分離冷卻器2-6冷卻為高壓制冷 劑過冷液體，經(jīng)過濾器、單向閥II進(jìn)入制熱膨脹閥2-7節(jié)流降壓為低壓制冷劑汽液兩項流 體，進(jìn)入盤管蒸發(fā)器2-8吸收來自冷熱源換熱器1-2翅片傳熱的低溫位空氣能蒸發(fā)汽化為 低壓制冷劑濕蒸汽，經(jīng)單向閥、四通換向閥2-4、分離冷卻器2-6分離出液滴，低壓制冷劑蒸 汽由熱泵壓縮機(jī)吸入作功提升完成熱泵逆卡諾循環(huán)。濕熱源凝結(jié)水分離裝置工作原理環(huán)境空氣溫度高于rc以上時，凝結(jié)水分離 盤3-5、電磁閥I 3-5.1自動開啟，冷熱源換熱器1-2吸收了來自空氣中的低溫位潛熱能分離出的凝結(jié)水分， 自然落入凝結(jié)水分離盤3-5，由電磁閥I 3-5. 1自動排出；環(huán)境空氣溫 度低于1°C以下時，凝結(jié)水分離盤3-5、電磁閥I 3-5. 1自動關(guān)閉，電磁閥I 3-5. 2自動開 啟，冷熱源換熱器1-2吸收了來自空氣中的低溫位潛熱能分離出凝結(jié)水分與間歇噴射的防 霜介質(zhì)混合為稀釋溶液，自然落入凝結(jié)水分離盤3-5，由電磁閥II 3-5. 2進(jìn)入介質(zhì)緩沖箱 3-6，負(fù)溫度稀釋溶液經(jīng)介質(zhì)加熱器2-3加熱后由高壓循環(huán)泵3-1吸入提壓進(jìn)入多介質(zhì)過濾 器3-2過濾雜質(zhì)，加熱后的稀釋溶液進(jìn)入高分子膜分離管3-3后分離出符合排放標(biāo)準(zhǔn)的凝 結(jié)水分，經(jīng)3-3. 1出水口排放，分離出的濃縮溶液經(jīng)電磁閥III、單向閥IV進(jìn)入負(fù)溫度噴霧器 3-4向冷熱源換熱器1-2間歇噴霧防霜溶液，完成溶液防霜過程。
權(quán)利要求太陽能次生源熱源塔熱泵集成裝置，其特征在于，由閉式工質(zhì)冷熱源塔、熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)和濕熱源凝結(jié)水分離裝置組成；所述閉式工質(zhì)冷熱源塔包括機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵、冷熱源換熱器、變風(fēng)量循環(huán)裝置、菱形汽霧分離器；所述機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵位于機(jī)殼外維護(hù)結(jié)構(gòu)上，冷熱源換熱器位于機(jī)殼內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)中上部，上端與變風(fēng)量循環(huán)裝置相通，下端與機(jī)殼負(fù)壓腔進(jìn)風(fēng)柵、噴淋器組件、接水盤裝置相通，變風(fēng)量循環(huán)裝置位于機(jī)殼內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)上部，頂端與菱形汽霧分離器相通，下端與冷熱源換熱器相通，菱形汽霧分離器位于機(jī)殼外維護(hù)結(jié)構(gòu)頂部，其頂端與大氣相通，下端與變風(fēng)量循環(huán)裝置相通；所述熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)包括熱泵壓縮機(jī)、熱水加熱器、介質(zhì)加熱器、四通換向閥、空調(diào)加熱器、分離冷卻器、制熱膨脹閥、盤管蒸發(fā)器，所述熱泵壓縮機(jī)排氣口通過管道與熱水加熱器工質(zhì)進(jìn)氣口相連，熱水加熱器工質(zhì)出氣口通過管道與介質(zhì)加熱器工質(zhì)進(jìn)氣口相連，介質(zhì)加熱器工質(zhì)出氣口通過管道與四通換向閥進(jìn)氣口相連，四通換向閥出氣口通過管道與空調(diào)加熱器工質(zhì)進(jìn)氣口相連，空調(diào)加熱器工質(zhì)出液口通過安裝有單向閥Ⅰ的管道與分離冷卻器進(jìn)液口連接，分離冷卻器出液口通過安裝有過濾器、單向閥Ⅱ的管道與制熱膨脹閥進(jìn)液口連接，制熱膨脹閥出液口通過管道和分液管與盤管蒸發(fā)器進(jìn)液口連接，盤管蒸發(fā)器出汽口通過安裝有單向閥Ⅲ的管道與四通換向閥進(jìn)汽口連接，四通換向閥出汽口通過管道與分離冷卻器進(jìn)汽口連接，分離冷卻器出汽口通過管道與熱泵壓縮機(jī)吸汽口連接；濕熱源凝結(jié)水分離裝置由高壓循環(huán)泵、與所述熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)共用的介質(zhì)加熱器、多介質(zhì)過濾器、高分子膜分離管、負(fù)溫度噴霧器、凝結(jié)水分離盤、介質(zhì)緩沖箱構(gòu)成；所述高壓循環(huán)泵出液口通過管道與介質(zhì)加熱器介質(zhì)進(jìn)液口連接，介質(zhì)加熱器介質(zhì)出液口通過安裝有閥門Ⅰ的管道與多介質(zhì)過濾器進(jìn)液口連接，多介質(zhì)過濾器出液口通過安裝有閥門Ⅱ的管道與高分子膜分離管進(jìn)液口連接，高分子膜分離管出液口通過安裝有閥門Ⅲ、電磁閥Ⅲ、單向閥Ⅳ的管道與負(fù)溫度噴霧器連接，高分子膜分離管出水口通過管道與機(jī)組排水口連接，負(fù)溫度噴霧器下端與凝結(jié)水分離盤相通，凝結(jié)水分離盤出液口通過安裝有電磁閥Ⅱ的管道與介質(zhì)緩沖箱進(jìn)液口連接，與凝結(jié)水分離盤的出水口相連的凝結(jié)水排出管道上安裝有電磁閥Ⅰ ，介質(zhì)緩沖箱出液口通過管道與高壓循環(huán)泵進(jìn)液口連接。
專利摘要太陽能次生源熱源塔熱泵集成裝置，其由閉式工質(zhì)冷熱源塔、熱泵逆卡諾循環(huán)系統(tǒng)和濕熱源凝結(jié)水分離裝置組成。本實用新型特別適用于夏季“高溫高濕”和冬季“低溫高濕”氣候環(huán)境下的戶用空調(diào)應(yīng)用，夏季為高效負(fù)壓蒸發(fā)水冷卻制冷機(jī)，冬季為高效無霜空氣源熱泵，實現(xiàn)戶用空調(diào)小溫差傳熱向空氣要能源，無鍋爐無電輔終端無排碳冷暖空調(diào)熱水三聯(lián)供。
文檔編號F25B41/04GK201740144SQ201020259499
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者劉秋克 申請人:劉秋克