[发明专利]直接式海水源热泵

说明书

技术领域

本发明涉及热泵技术，特别是涉及直接式海水源热泵。

背景技术

利用海水作为冷热源，通过海水源热泵对建筑进行采暖空调，可以直接减少其他短缺能源的消耗，同时还可以达到废物利用的目的，是资源再生利用、发展循环经济、建设节约型社会、友好环境的重要措施。

海水源热泵实现了废热的回收利用，变废为宝，是新型的可再生清洁能源利用技术，符合可持续发展、建设资源节约型社会的要求。将水源热泵系统技术与城市海水结合，在扩大城市海水利用范围、拓展城市海水治理效益方面具有深远意义。

海水源热泵是依靠热泵机组内部制冷剂的物态循环变化，冬季从海水中吸收热量，经热泵机组升温后对建筑供热，夏季通过热泵机组，把建筑物中的热量传递给海水，从而实现供冷。海水替代了锅炉和冷却塔，具有高效节能、绿色环保、安全可靠、一机多用等突出优点。

目前，海水源热泵系统在我国的部分沿海城市得到了应用，但还没有大面积推广，主要在于海水换热器的可靠性方面，还有待于解决。

随着整个社会节约能源、环保意识的提高，海水源热泵的应用领域也在不断的扩展。除了在城市供暖制冷、制取生活热水应用外，还在食品、生化、制药工业、种植养殖及农副产品加工储藏领域均得到应用。应该进一步挖掘利用各类可再生的低温热源或废热热源，完善和推广海水源热泵技术，向着建立节约型社会发展。

海水源热泵可分为直接式海水源热泵与间接式海水源热泵两类。直接式系统中，与海水换热的介质为制冷剂，间接式系统中，与海水换热的介质为中介水或防冻液。

前者海水与制冷剂之间经换热器壁面直接换热；后者则存在中介媒质，从而传热热阻增加，导致热泵系统效率随之下降。

实现无腐蚀堵塞连续换热，是利用海水作为热泵冷热源的技术关键，尤其是对于直接式海水源热泵系统。

解决海水对换热设备及管路的腐蚀、堵塞与污染，实现无腐蚀与无污染换热，是一个世界性技术难题。海水对换热器的影响主要有腐蚀、结垢及堵塞，热泵中的海水流通管路，经常被腐蚀和堵塞，以至于热泵完全不能工作。

直接式系统是目前海水源热泵研究的前沿领域和发展方向，直接式系统与间接式系统相比有很大的优点，主要是：

1，在同样的水源条件下供出同样多的热量，蒸发温度可提高5℃左右，热泵机组效率得以很大提高，系统总的耗电量可降低15％以上。

2，省去了中介水循环水泵，机房占地面积减少，降低了土建和设备初投资，减少水泵能耗。

3，获取同样多的热量，所需的海水量可减小一半左右。间接式系统需要考虑中间换热的温差损失，这就限制了海水的降温幅度。

采用直接式海水源热泵遇到的主要问题是，

1，直接海水源热泵系统，要求热泵机组的蒸发器/冷凝器能够“一器两用”，对蒸发器/冷凝器提出了特殊要求。

2，直接式海水源热泵机组，采用海水为热源，容易腐蚀，污染和堵塞，使海水源热泵效率下降，甚至不能工作。对海水和换热器，需经过特殊处理，技术难度较大。虽然人们有很多设想和试验，但都存在不足。

到目前为止，还没有广泛地普及直接式海水源热泵系统；海水源热泵技术诞生以来，基本采用间接式系统，这是从可靠性角度考虑而采取的保守措施。

直接式海水源热泵与普通换热器工作条件有很大的区别，普通换热器的设计方法，使用经验，不能简单用于直接式海水源热泵，尤其是海水-制冷剂换热器。

尽管普通换热器的设计方法与制造工艺，都很成熟，但是，直接式海水源热泵科学设计方法，至今，还没有很好解决。

上述有关直接式海水源热泵的背景技术，在以下专著中有详细描述：

1、赵军，戴传山主编，地源热泵技术与建筑节能应用，北京：中国建筑工业出版社，2009。

2、(美)沙拉，塞库利克著，程林译，换热器设计技术，北京：机械工业出版社，2010。

3、陈东，谢继红编，热泵技术手册，北京：化学工业出版社，2012。

发明内容

本发明的目的是给出直接式海水源热泵，它主要由以下几部分组成：海水-制冷剂换热器、循环水-制冷剂换热器、四通阀、压缩机、膨胀阀、几个阀门和几条管路。

在海水-制冷剂换热器上，有下制冷剂管引出并与膨胀阀的一端相接，另有上制冷剂管引出到四通阀；压缩机与四通阀并联；四通阀的另一端，通过上制冷剂管，连接到循环水-制冷剂换热器的筒体上部；循环水-制冷剂换热器底部的下制冷剂管，连接到膨胀阀的一端，其特征在于：所述海水-制冷剂换热器是直接接触式换热器。