[发明专利]一种双极耦合冰源热泵供能系统

说明书

本发明属于热泵系统领域，更具体地，涉及一种双极耦合冰源热泵供能系统。包括构成循环回路的超声波过冷解除装置、冰水混合物分离装置、空气源热泵系统和过冷水热交换器；该冰源热泵供能系统还包括热泵主机；工作时，过冷水在所述超声波过冷解除装置中利用超声波作用产生晶核，解除过冷状态，实现部分结冰，生成冰水混合物，并在所述冰水混合物分离装置中实现固液分离，固液分离得到的液态水从所述结冰过程中获得热量，并进一步在所述空气源热泵系统中吸收热量，吸收热量的液态水将热量传递给热泵主机，由热泵主机为建筑末端提供热能。

技术领域

本发明属于热泵系统领域，更具体地，涉及一种双极耦合冰源热泵供能系统。

背景技术

近些年来，化石能源的不断消耗，造成了诸如全球变暖、空气污染等环境问题，使得人们渐渐意识到必须减少化石能源的使用，转而发展清洁的新能源技术。基于这个背景，我国积极发展水源热泵技术，并建造了大量的水源热泵，也取得了一定的节能减排效果。但是，随着地下水资源的限制，以及政府对地下水的保护和监管日益加强，利用地下水的水源热泵的推广遇到了较大的阻碍。此外，利用如江水、湖水等地表水的水源热泵，其蒸发器在热泵进口水温低于4℃时，容易结冰，进而自动停机。而且，冬季存在结冰现象或流量较小的河流，一般不适合作为低温热源。

基于这些原因，提出了一种冰源热泵供能系统。比如中国专利CN110345665A公开的一种含冰率可控的冰源热泵系统，该系统包括冰水混合物制备循环模块，所述冰水混合物制备循环模块包括过冷水热交换器、超声波过冷解除装置和冰水混合物分离装置，该系统在工作时，通过控制超声波过冷解除装置的工作参数来控制生成的冰水混合物中的含冰率，实现可控结冰；该专利技术使过冷水可控结冰，利用乙二醇溶液将过冷水的相变潜热和温差显热传输给热泵主机，再通过热泵主机将热量传输给建筑末端。该技术利用超声波过冷解除装置，使过冷水实现可控结冰，实际运行时能够最大程度地利用相变潜热。但是该技术在所述过冷水热交换器和所述冰水混合物分离装置之间设置有预热器，所述预热器通过电能驱动，能耗较大，故该技术仍存在节能潜力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双极耦合冰源热泵供能系统，其通过在现有的冰源热泵供能系统中设置空气源热泵系统，利用空气源热泵系统为过冷液态水预热，由此解决现有技术采用电能驱动的预热器能耗较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种双极耦合冰源热泵供能系统，包括构成水介质循环回路的超声波过冷解除装置、冰水混合物分离装置、空气源热泵系统和过冷水热交换器；该冰源热泵供能系统还包括热泵主机；

所述超声波过冷解除装置用于使过冷水利用超声波作用产生晶核，解除过冷状态，实现部分结冰，生成冰水混合物；所述过冷水包括经所述过冷水热交换器(5)完成热交换的过冷水，也包括水源处提供的过冷水；

所述冰水混合物分离装置用于对所述超声波过冷解除装置中生成的冰水混合物进行固态冰晶和液态水的分离；

所述空气源热泵系统用于对所述冰水混合物分离装置获得的液态水进行预热，获得预热的液态水；

所述过冷水热交换器用于将所述空气源热泵系统获得的预热的液态水与热泵主机的循环工质进行热交换，使得所述热泵主机从所述过冷水热交换器中获得热量；

所述热泵主机用于将从所述过冷水热交换器中获得的热量通过循环工质进一步传递给外界，实现对外界的供能。

优选地，所述空气源热泵系统包括构成循环回路的冷凝器、节流装置、蒸发器和压缩机，还包括用于为所述蒸发器提供空气源的风机；