[发明专利]从冰点水取热的方法与冰点水取热器

说明书

技术领域

本发明涉及热交换技术，特别是涉及从冰点水取热的方法与冰点水取热器。

背景技术

利用江河湖海水作为热源，通过水源热泵制造热水，对建筑、工农业、水产养殖等热用户进行供热，可以减少传统能源的消耗，保护大气环境，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、维护友好环境的重要措施。

借助水源热泵，实现了废热的有效利用，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。将热泵系统技术与水利用技术相结合，在扩大水利用范围、拓展水治理效益方面具有深远意义。

水源热泵是依靠热泵机组内部制冷剂的物态循环变化，以消耗少量电能作为代价，通过热泵机组，以消耗少量电能作为代价，把水中的大量热量传递给建筑物等热用户，从而实现供热。水源热能替代了传统能源，具有高效节能、绿色环保、安全可靠等突出优点。

在水源热能利用的广阔范围内，目前已在两个温度区间获得成功的推广。一个是在40℃到100℃的中高温段，这其中主要是工业废热水，直接利用换热器进行回收，用于生产或供暖；另一个是10℃到20℃的中低温段，这其中主要是城市污水，利用热泵技术提升到40℃以上，对建筑进行供暖，已经大面积在为民造福。目前在0℃到10℃的低温段的水的利用方面，还有很大的障碍，还没有真正的开展起来。

在0℃到10℃的低温段的水的利用方面，其实有很大的市场前景，一是在一年的寒冷季节，各地都有丰富的0℃到10℃的低温段的水；二是寒冷季节有大量希望得到热量的利用的热用户，比如建筑供暖，水产养殖户加热养殖水池。

没能开展起来对0℃到10℃的低温段的水的利用，特别是没能开展起来对0℃冰点水的利用，主要的技术困难在于从0℃冰点水中吸热，导致0℃冰点水中降温后立刻结冰，固体的冰附着在换热器壁面上后，换热器换热效果大打折扣，甚至发生换热器堵塞，换热器彻底报废。

关于低温水，甚至冰点水利用，各地都有人在探索，提出了一些解决方案，从应用的实际情况来看，目前这一问题还是没彻底解决，市场还是没有真正打开。

目前，利用低温水的冰点水源热泵系统，在我国的许多城市，尤其在希望利用冰点海水热源的沿海城市，正在进行研究探索，市场潜力巨大。

随着整个社会节约能源、环保意识的提高，冰点水源换热技术引起极大重视，已经提到议事日程，一旦攻克这一个技术难关，它的应用领域很大，除了在城市空调、制取生活热水，还在食品、生化、制药工业、农林种植、水产养殖及农副产品加工储藏领域均将得到推广。应该充分挖掘利用各类可再生的低温热源或废热热源，包括冰点水资源，完善和推广冰点水源换热和热泵技术，向着建立节约型社会发展。

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

前者冰点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。利用冰点水热源的直接式冰点水源热泵，将是巨大的挑战，也是巨大的机遇。

在热泵供暖系统中，利用冰点水作热源比利用空气作热源有很大的优点，主要是：在同样的环境条件下，冰点水热容大，利用冰点水可取出更多的热量。与利用空气取热相比，热泵工质蒸发温度可提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。

这一切美好前景，都有赖于冰点水吸热器的成功开发。

上述有关背景技术，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从冰点水取热的方法与冰点水取热器。

一种从冰点水取热的方法，它由下列步骤组成：

(1)在取热器内，冰点水沿着倾斜的流道向下流淌；

(2)将第二种流体滴落到冰点水流表面；

(3)第二种流体从冰点水吸热，蒸发产生蒸汽，蒸汽流出取热器，用于对外供热；

(4)冰点水放热产生冰晶，形成冰水混合物，冰水混合物与第二种流体形成流体混合物；

(5)流体混合物流到取热器底部前，第二种流体已经全部蒸发，冰水混合物从底部流出。

该方法的特征在于：所说的第二种流体是制冷剂。