[实用新型]太阳能补热蒸发结冰多级水轮机除冰冰源热泵

摘要

太阳能补热蒸发结冰多级水轮机除冰冰源热泵：集成满液式蒸发结冰、多级水轮机除冰、太阳能高效集热低温融冰等技术，实现冬季采暖、夏季冰蓄冷、春秋季海水淡化。其中由盐水循环中的水流动能驱动满液式蒸发器水平蒸发结冰圆管内的多级水轮机切向冰刀自旋，既可大量、高效、直接提取盐水结冰潜热，又可在线除冰，低成本、连续性制取盐水流态冰；再由淡水循环实现太阳能与地热能补热融冰，平衡盐水结冰潜热，为冰源热泵提供间接热源。

主权项

1.一种太阳能补热蒸发结冰多级水轮机除冰冰源热泵，其由压缩机(1)；油分离器(2)；油冷却器(2‑1)；油过滤器(2‑2)；流量开关(2‑3)；电磁阀(2‑4)；手动阀(2‑5)；冷凝器(3)；干燥过滤器(4)；膨胀阀(5)；满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器(6)；旋转轴(6‑1)；轴承(6‑2)；管端支架(6‑3)；水轮叶片(6‑4)；圆环刀架(6‑5)；切向冰刀(6‑6)；水平蒸发结冰圆管(6‑7)；冰水重力分离桶(6‑8)；盐水液位计(6‑9)；淡水流量调节阀(6‑10)；重力输冰管道(6‑11)；循环盐水出口(6‑12)；保温层(6‑13)；电源(6‑14)；高频微波发射板(6‑15)；盐水过滤器(6‑16)；盐水循环泵(6‑17)；盐水止回阀(6‑18)；透光罩(7)；太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)；融冰盘管(8‑1)；热管(8‑2)；循环淡水出口(8‑3)；淡水液位计(8‑4)；补充淡水调节阀(8‑5)；淡水过滤器(8‑6)；淡水循环泵(8‑7)；淡水止回阀(8‑8)；过滤器(9)；循环泵(10)；止回阀(11)；浓盐水排放口(12)；浓盐水排放阀(12‑1)；闭式循环冷却塔(13)；闭式循环换热器(13‑1)；冷却风机(13‑2)；喷嘴(13‑3)；集水盘(13‑4)；冷却水循环泵(13‑5)；切换阀(13‑6)；采暖末端(14)；浓盐水(15)；空调末端(16)；盐水(17)；盐水流量调节阀(17‑1)；淡水(18)；供淡水阀(18‑1)组成，其特征在于：压缩机(1)出口通过管道连接油分离器(2)、冷凝器(3)、干燥过滤器(4)、膨胀阀(5)、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器(6)、压缩机(1)进口，组成热泵循环回路；油分离器(2)的底部出油口通过管道连接油冷却器(2‑1)、油过滤器(2‑2)、流量开关(2‑3)、电磁阀(2‑4)、手动阀(2‑5)，组成油冷却回路；冰水重力分离桶(6‑8)底部的循环盐水出口(6‑12)通过管道连接盐水过滤器(6‑16)、盐水循环泵(6‑17)、盐水止回阀(6‑18)、浓盐水排放口(12)、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器(6)进口、轴承(6‑2)、管端支架(6‑3)、旋转轴(6‑1)、水轮叶片(6‑4)、圆环刀架(6‑5)、切向冰刀(6‑6)、水平蒸发结冰圆管(6‑7)、冰水重力分离桶(6‑8)中部的盐水流态冰出口、冰水重力分离桶(6‑8)，组成盐水放热结冰循环回路；冰水重力分离桶(6‑8)底部的循环盐水出口(6‑12)通过管道连接盐水过滤器(6‑16)、盐水循环泵(6‑17)、盐水止回阀(6‑18)、浓盐水排放口(12)、浓盐水排放阀(12‑1)，组成春秋季浓盐水排放回路；冰水重力分离桶(6‑8)顶部累积的冰片通过淡水补热循环所维持的水位浮力、冰水重力分离桶(6‑8)顶部朝向重力输冰管道(6‑11)的倾斜板推力、重力输冰管道(6‑11)，而被无动力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)的一侧进冰口，组成冰片的浮力、推力、重力输送回路；太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)底部的循环淡水出口(8‑3)，通过管道连接淡水过滤器(8‑6)、淡水循环泵(8‑7)、淡水止回阀(8‑8)、切换阀(13‑6)、淡水流量调节阀(6‑10)、冰水重力分离桶(6‑8)顶部的补水管，组成冬季淡水补热循环回路；太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)底部的循环淡水出口(8‑3)，通过管道连接淡水过滤器(8‑6)、淡水循环泵(8‑7)、淡水止回阀(8‑8)、切换阀(13‑6)、空调末端(16)、淡水流量调节阀(6‑10)、冰水重力分离桶(6‑8)顶部的补水管，组成夏季冰蓄冷充/放冷循环回路；太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)底部的循环淡水出口(8‑3)，通过管道连接淡水过滤器(8‑6)、淡水循环泵(8‑7)、淡水止回阀(8‑8)、切换阀(13‑6)、供淡水阀(18‑1)、淡水(18)用户，组成春秋季供淡水循环回路；太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)的上部架设水平或者朝向太阳冬季高度角倾斜的透光罩(7)，及其之间的密封围板，组成冬季太阳补热融冰回路；多根均匀、垂直布置的热管(8‑2)的顶端与太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)的底部外壁通过导热硅胶紧密热接触，而其余部分则插入土壤中，组成冬季土壤补热融冰回路；盐水液位计(6‑9)通过液位信号线控制淡水流量调节阀(6‑10)，组成冬季、夏季淡水循环控制回路；盐水液位计(6‑9)通过液位信号线控制盐水流量调节阀(17‑1)，组成春秋季盐水补充控制回路；淡水液位计(8‑4)通过液位信号线控制补充淡水调节阀(8‑5)，组成冬季、夏季补充淡水控制回路；冷凝器(3)的循环水出口通过管道连接切换阀(13‑6)、并联的采暖末端(14)、过滤器(9)、循环泵(10)、止回阀(11)、冷凝器(3)的循环水进口，组成冬季采暖循环回路；冷凝器(3)的循环水出口通过管道连接切换阀(13‑6)、闭式循环冷却塔(13)中部的闭式循环换热器(13‑1)、过滤器(9)、循环泵(10)、止回阀(11)、冷凝器(3)的循环水进口，组成夏季冰蓄冷冷却回路；冷凝器(3)的循环水出口通过管道连接切换阀(13‑6)、太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)中的融冰盘管(8‑1)、过滤器(9)、循环泵(10)、止回阀(11)、冷凝器(3)的循环水进口，组成春秋季热泵融冰回路；冷凝器(3)、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器(6)、重力输冰管道(6‑11)、太阳能高效集热低温融冰恒温池(8)的外壁均须包裹保温层(6‑13)；一对水轮叶片(6‑4)呈直线、反向展开，其外端固定在圆环刀架(6‑5)内壁，其中间固定在圆孔基座外壁，以构成单级水轮机；多只单级水轮机的中间基座圆孔，被一根直线旋转轴(6‑1)贯穿并等距离固定，其中相邻两对水轮叶片(6‑4)的展开方向互呈直角布置，以构成沿水流方向串联的多级水轮机；在多级水轮机圆环刀架(6‑5)的外壁每间隔90度圆角轴向固定1把直线型切向冰刀(6‑6)，且切向冰刀(6‑6)的切向刀刃指向多级水轮机自旋方向；旋转轴(6‑1)的两端支撑于轴承(6‑2)上，两只轴承(6‑2)又固定在两只特种钢制造、耐腐蚀的管端支架(6‑3)中心圆环柱轴承座内壁，其外壁沿径向伸出3只均布、朝旋转轴(6‑1)方向90度弯曲的固定爪，且固定于水平蒸发结冰圆管(6‑7)的进出口内壁；切向冰刀(6‑6)需耐蠕变、缺口敏感度性能优异、硬度比水平蒸发结冰圆管(6‑7)的内壁保护膜低2个数量级；水平蒸发结冰圆管(6‑7)的内壁镀铬；轴承(6‑2)为旋转寿命高达50亿次的特种陶瓷耐磨轴承。