專(zhuān)利名稱(chēng)：直接式海水源熱泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱泵技術(shù)，特別是涉及直接式海水源熱泵。
背景技術(shù)：
利用海水作為冷熱源，通過(guò)海水源熱泵對(duì)建筑進(jìn)行采暖空調(diào)，可以直接減少其他短缺能源的消耗，同時(shí)還可以達(dá)到廢物利用的目的，是資源再生利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、友好環(huán)境的重要措施。海水源熱泵實(shí)現(xiàn)了廢熱的回收利用，變廢為寶，是新型的可再生清潔能源利用技術(shù)，符合可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的要求。將水源熱泵系統(tǒng)技術(shù)與城市海水結(jié)合，在擴(kuò)大城市海水利用范圍、拓展城市海水治理效益方面具有深遠(yuǎn)意義。海水源熱泵是依靠熱泵機(jī)組內(nèi)部制冷劑的物態(tài)循環(huán)變化，冬季從海水中吸收熱量，經(jīng)熱泵機(jī)組升溫后對(duì)建筑供熱，夏季通過(guò)熱泵機(jī)組，把建筑物中的熱量傳遞給海水，從而實(shí)現(xiàn)供冷。海水替代了鍋爐和冷卻塔，具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、安全可靠、一機(jī)多用等突出優(yōu)點(diǎn)。目前，海水源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)的部分沿海城市得到了應(yīng)用，但還沒(méi)有大面積推廣，主要在于海水換熱器的可靠性方面，還有待于解決。隨著整個(gè)社會(huì)節(jié)約能源、環(huán)保意識(shí)的提高，海水源熱泵的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展。除了在城市供暖制冷、制取生活熱水應(yīng)用外，還在食品、生化、制藥工業(yè)、種植養(yǎng)殖及農(nóng)副產(chǎn)品加工儲(chǔ)藏領(lǐng)域均得到應(yīng)用。應(yīng)該進(jìn)一步挖掘利用各類(lèi)可再生的低溫?zé)嵩椿驈U熱熱源，完善和推廣海水源熱泵技術(shù)，向著建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)展。海水源熱泵可分為直接式海水源熱泵與間接式海水源熱泵兩類(lèi)。直接式系統(tǒng)中，與海水換熱的介質(zhì)為制冷劑，間接式系統(tǒng)中，與海水換熱的介質(zhì)為中介水或防凍液。前者海水與制冷劑之間經(jīng)換熱器壁面直接換熱；后者則存在中介媒質(zhì)，從而傳熱熱阻增加，導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)效率隨之下降。實(shí)現(xiàn)無(wú)腐蝕堵塞連續(xù)換熱，是利用海水作為熱泵冷熱源的技術(shù)關(guān)鍵，尤其是對(duì)于直接式海水源熱泵系統(tǒng)。解決海水對(duì)換熱設(shè)備及管路的腐蝕、堵塞與污染，實(shí)現(xiàn)無(wú)腐蝕與無(wú)污染換熱，是一個(gè)世界性技術(shù)難題。海水對(duì)換熱器的影響主要有腐蝕、結(jié)垢及堵塞，熱泵中的海水流通管路，經(jīng)常被腐蝕和堵塞，以至于熱泵完全不能工作。 直接式系統(tǒng)是目前海水源熱泵研究的前沿領(lǐng)域和發(fā)展方向，直接式系統(tǒng)與間接式系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)點(diǎn)，主要是:1，在同樣的水源條件下供出同樣多的熱量，蒸發(fā)溫度可提高5°C左右，熱泵機(jī)組效率得以很大提高，系統(tǒng)總的耗電量可降低15%以上。2，省去了中介水循環(huán)水泵，機(jī)房占地面積減少，降低了土建和設(shè)備初投資，減少水泵能耗。3，獲取同樣多的熱量，所需的海水量可減小一半左右。間接式系統(tǒng)需要考慮中間換熱的溫差損失，這就限制了海水的降溫幅度。采用直接式海水源熱泵遇到的主要問(wèn)題是，I，直接海水源熱泵系統(tǒng)，要求熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器/冷凝器能夠“一器兩用”，對(duì)蒸發(fā)器/冷凝器提出了特殊要求。2，直接式海水源熱泵機(jī)組，采用海水為熱源，容易腐蝕，污染和堵塞，使海水源熱泵效率下降，甚至不能工作。對(duì)海水和換熱器，需經(jīng)過(guò)特殊處理，技術(shù)難度較大。雖然人們有很多設(shè)想和試驗(yàn)，但都存在不足。到目前為止，還沒(méi)有廣泛地普及直接式海水源熱泵系統(tǒng)；海水源熱泵技術(shù)誕生以來(lái)，基本采用間接式系統(tǒng)，這是從可靠性角度考慮而采取的保守措施。直接式海水源熱泵與普通換熱器工作條件有很大的區(qū)別，普通換熱器的設(shè)計(jì)方法，使用經(jīng)驗(yàn)，不能簡(jiǎn)單用于直接式海水源熱泵，尤其是海水-制冷劑換熱器。盡管普通換熱器的設(shè)計(jì)方法與制造工藝，都很成熟，但是，直接式海水源熱泵科學(xué)設(shè)計(jì)方法，至今，還沒(méi)有很好解決。上述有關(guān)直接式海水源熱泵的背景技術(shù)，在以下專(zhuān)著中有詳細(xì)描述:1、趙軍，戴傳山主編，地源熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能應(yīng)用，北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，
2009。2、(美)沙拉,塞庫(kù)利克著,程林譯，換熱器設(shè)計(jì)技術(shù),北京:機(jī)械工業(yè)出版社，
2010。3、陳東，謝繼紅編，熱泵技術(shù)手冊(cè)，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2012。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出直接式海水源熱泵，它主要由以下幾部分組成:海水-制冷劑換熱器、循環(huán)水-制冷劑換熱器、四通閥、壓縮機(jī)、膨脹閥、幾個(gè)閥門(mén)和幾條管路。在海水-制冷劑換熱器上，有下制冷劑管引出并與膨脹閥的一端相接，另有上制冷劑管引出到四通閥；壓縮機(jī)與四通閥并聯(lián)；四通閥的另一端，通過(guò)上制冷劑管，連接到循環(huán)水-制冷劑換熱器的筒體上部；循環(huán)水-制冷劑換熱器底部的下制冷劑管，連接到膨脹閥的一端，其特征在于:所述海水-制冷劑換熱器是直接接觸式換熱器。所述海水-制冷劑換熱器，它外形是一個(gè)豎立設(shè)置的壓力容器，有上下橢圓封頭和中間圓形的筒體，它的結(jié)構(gòu)包括:筒體、上封頭、上制冷劑管、海水進(jìn)水管、噴頭、擋水板、制冷劑層、海水室、下制冷劑管、上液位傳感器、下液位傳感器、下封頭、海水出水管、電控閥。所述海水-制冷劑換熱器，在上封頭向上方向，引出上制冷劑管，上制冷劑管的另一端連接四通閥；海水進(jìn)水管從筒體接近上封頭處，水平引入，在海水進(jìn)水管的末端，位于筒體中心線(xiàn)上，有一個(gè)開(kāi)口向下的海水噴頭，除部分海水被擋水板遮擋，大部分海水直接噴向下部筒體內(nèi)空間；筒體的中下部，是兩層不同密度液體的蓄液室，上部是制冷劑層，下部是海水室；在筒體的側(cè)壁上，有上液位傳感器、下制冷劑管和下液位傳感器，下制冷劑管的另一端與膨脹閥相接；上液位傳感器將制冷劑層液位高度信號(hào)傳遞到膨脹閥，下液位傳感器將海水室水位高度信號(hào)，傳導(dǎo)給從下封頭引出的海水出水管上的電控閥。所述循環(huán)水-制冷劑換熱器，它是一個(gè)水平設(shè)置的殼管式換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括:筒體、前封頭、后封頭、隔板、循環(huán)水進(jìn)水管、循環(huán)水出水管、管板、傳熱管、上制冷劑管、下制冷劑管。循環(huán)水-制冷劑換熱器的前封頭上，有水平設(shè)置的循環(huán)水進(jìn)水管和循環(huán)水出水管；在前封頭內(nèi)有一個(gè)隔板，它將進(jìn)水和出水分開(kāi)；從循環(huán)水進(jìn)水管進(jìn)入的循環(huán)水，進(jìn)入傳熱管，穿過(guò)管板后，進(jìn)入后封頭內(nèi)，再反向進(jìn)入傳熱管，開(kāi)始第二個(gè)流程，最后，從循環(huán)水出水管流出。在圓形的筒體的上部，有上制冷劑管，筒體內(nèi)，傳熱管外空間是制冷劑空間，筒體底部有下制冷劑管，下制冷劑管的另一頭連接到膨脹閥的一端。所述壓縮機(jī)是無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)，是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機(jī)，它的結(jié)構(gòu)包括:進(jìn)氣口、汽缸、陰轉(zhuǎn)子、陽(yáng)轉(zhuǎn)子、軸、油壓活塞、滑閥、同步齒輪和排氣口。所述壓縮機(jī)，在斷面為雙圓相交的汽缸內(nèi)，裝有一對(duì)轉(zhuǎn)子一陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，兩根轉(zhuǎn)子間沒(méi)有潤(rùn)滑油，兩根轉(zhuǎn)子并不直接接觸，相互間存在一定間隙，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子，陽(yáng)轉(zhuǎn)子通過(guò)同步齒輪帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來(lái)完成制冷劑蒸汽的吸人、壓縮和排氣過(guò)程。有一個(gè)由滑閥為主體的能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，移動(dòng)油壓活塞，帶動(dòng)連桿移動(dòng)滑閥，能夠改變吸氣容積，改變輸出的壓縮制冷劑量。所述膨脹閥，它是電動(dòng)式電子膨脹閥，它的結(jié)構(gòu)包括:控制器、閥桿、電機(jī)、線(xiàn)圈、閥針、入口和出口 ；膨脹閥采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，控制器根據(jù)液位傳感器傳遞來(lái)的信號(hào)，按一定的控制規(guī)律，向步進(jìn)電機(jī)的線(xiàn)圈輸出脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電機(jī)正向或反向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)閥桿上下運(yùn)動(dòng)，閥針和閥座間距離變化，從而改變閥的開(kāi)度，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。它的作用是保持海水-制冷劑換熱器中的制冷劑層的液位。當(dāng)本發(fā)明直接式海水源熱泵用作供熱時(shí)，如果制冷劑層液位偏高，電控閥的流通面積應(yīng)該調(diào)小一些；當(dāng)本發(fā)明直接式海水源熱泵用作制冷時(shí)，如果制冷劑層液位偏高，電控閥的流通面積應(yīng)該調(diào)大一些。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1，本發(fā)明的直接式海水源熱泵，不需要對(duì)海水進(jìn)行嚴(yán)格凈化。海水直接進(jìn)入直接式海水源熱泵，換熱器中的海水流通管路不會(huì)被堵塞，不會(huì)腐蝕，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。2，在直接式海水源熱泵中，海水直接與制冷劑進(jìn)行熱量交換，無(wú)論制冷劑是得到熱量，還是失去熱量，相對(duì)于有中介水換熱的情況，制冷劑在其中都可以實(shí)現(xiàn)較大的溫差，從海水得到或向海水放出較多的熱量，熱泵機(jī)組效率得以很大提高。3，省去通常海水源熱泵所設(shè)置的海水-中介水換熱器、中介水循環(huán)水泵及相應(yīng)的管路，機(jī)房占地面積減少，降低了土建和設(shè)備初投資，減少能耗。


圖1是本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的海水-制冷劑換熱器結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的循環(huán)水-制冷劑換熱器結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的膨脹閥結(jié)構(gòu)圖6是本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的總體運(yùn)行圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1給出了本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖，它主要由以下幾部分組成 海水-制冷劑換熱器100，循環(huán)水-制冷劑換熱器300，壓縮機(jī)200，四通閥500，膨脹閥400，幾個(gè)閥門(mén)和幾條管路。海水-制冷劑換熱器100是一個(gè)豎立設(shè)置的壓力容器，它有上下橢圓封頭和中間一個(gè)圓形的筒體，海水進(jìn)水管Iio從筒體靠上部水平引入，海水出水管140從底部封頭引出。在筒體靠下部，有下制冷劑管115引出并與膨脹閥400的一端相接。在上封頭，有上制冷劑管125連到四通閥500。螺桿壓縮機(jī)200與四通閥500并聯(lián)。四通閥500的另一端，通過(guò)上制冷劑管325，連接到循環(huán)水-制冷劑換熱器300的筒體上部。循環(huán)水-制冷劑換熱器300是一個(gè)水平設(shè)置的壓力容器，它有前后兩個(gè)橢圓封頭和一個(gè)臥式的圓形的筒體。循環(huán)水-制冷劑換熱器300的一端封頭上，有水平設(shè)置的循環(huán)水進(jìn)水管310和循環(huán)水出水管340。循環(huán)水-制冷劑換熱器300通過(guò)筒體底部的下制冷劑管315，連接到膨脹閥400的一端。圖2給出了本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的海水-制冷劑換熱器結(jié)構(gòu)圖。
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本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的海水-制冷劑換熱器100，它是一個(gè)豎立設(shè)置的壓力容器，它有上下橢圓封頭和中間豎立的一個(gè)圓形的筒體105，是一個(gè)直接接觸式換熱器。海水-制冷劑換熱器100的結(jié)構(gòu)包括:筒體105、上封頭135、上制冷劑管125、海水進(jìn)水管110、噴頭112、擋水板117、制冷劑層180、海水室120、下制冷劑管115、上液位傳感器170、下液位傳感器160、下封頭130、海水出水管140、電控閥150。在上封頭135向上方向，引出上制冷劑管125，在上制冷劑管125中，流動(dòng)的是制冷劑蒸汽。上制冷劑管125的另一端連接四通閥。海水進(jìn)水管110從筒體105靠上部，接近上封頭135處，水平引入。海水進(jìn)水管110的末端，在筒體的中心線(xiàn)上，有一個(gè)開(kāi)口向下的海水噴頭112。噴頭112將進(jìn)入的海水，發(fā)散，霧化，除部分海水被擋水板117遮擋，大部分海水直接噴向下部筒體內(nèi)空間，使之最大限度與制冷劑進(jìn)行接觸換熱。擋水板117遮擋海水噴灑的目的，是為了防止海水隨著制冷劑一起進(jìn)入下制冷劑管115。筒體105的中下部，是兩層不同密度液體的蓄液室，上部是制冷劑層180，下部是海水室120。制冷劑層180的制冷劑與海水室120的海水，兩者不僅密度不同，而且互不相溶。這樣，既保證了可以穩(wěn)定地工作，不會(huì)損失制冷劑，也不會(huì)污染海水。在筒體側(cè)壁上，有下制冷劑管115、上液位傳感器170和下液位傳感器160。下制冷劑管115的另一端與膨脹閥相接。上液位傳感器170將制冷劑層180的液位信號(hào)，傳遞到膨脹閥，控制通過(guò)膨脹閥的制冷劑流量。下液位傳感器160將海水室120中海水水位高度信號(hào)，傳導(dǎo)給從下封頭130引出的海水出水管140上的電控閥150，使后者恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整出水流量，使海水室120中海水水位保持不變。本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的海水-制冷劑換熱器100，它既可以作為蒸發(fā)器，也可以作為冷凝器。圖3給出了本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的循環(huán)水-制冷劑換熱器結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的循環(huán)水-制冷劑換熱器300，它是一個(gè)水平設(shè)置的壓力容器，它有前后兩個(gè)橢圓封頭和一個(gè)臥式的圓形的筒體305，是一個(gè)殼管式間壁換熱器。循環(huán)水-制冷劑換熱器300的結(jié)構(gòu)包括:筒體305、前封頭330、后封頭335、隔板355、循環(huán)水進(jìn)水管310、循環(huán)水出水管340、管板345、傳熱管360、上制冷劑管325、下制冷劑管 315。循環(huán)水-制冷劑換熱器300的一端前封頭330上，有水平設(shè)置的循環(huán)水進(jìn)水管310和循環(huán)水出水管340。在前封頭330內(nèi)有一個(gè)隔板355，它將進(jìn)水和出水分開(kāi)。從循環(huán)水進(jìn)水管310進(jìn)入循環(huán)水-制冷劑換熱器300內(nèi)的循環(huán)水,進(jìn)入傳熱管，穿過(guò)管板345后,在后封頭335內(nèi)，反向進(jìn)入傳熱管360，開(kāi)始第二個(gè)流程，可以設(shè)立更多隔板，有更多的流程，最后，從循環(huán)水出水管340流出。在圓形的筒體305的上部，有上制冷劑管325，它的內(nèi)部輸送汽態(tài)制冷劑。筒體內(nèi)，傳熱管外空間是制冷劑空間，在此空間內(nèi)，上方是汽態(tài)制冷劑，下方是液態(tài)制冷劑。筒體底部有下制冷劑管315，內(nèi)部流動(dòng)的是液態(tài)制冷劑，下制冷劑管315的另一頭連接到膨脹閥的一端。本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的循環(huán)水-制冷劑換熱器300，它既可以作為蒸發(fā)器，也可以作為冷凝器。圖4給出了本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的壓縮機(jī)是無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)。無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)200是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機(jī)，它包括:進(jìn)氣口 225、汽缸220、陰轉(zhuǎn)子240、陽(yáng)轉(zhuǎn)子250、軸230、油壓活塞、滑閥、同步齒輪210和排氣口。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來(lái)完成制冷劑蒸汽的吸人、壓縮和排氣過(guò)程。螺桿式壓縮機(jī)，在斷面為雙圓相交的汽缸內(nèi)，裝有一對(duì)轉(zhuǎn)子一陽(yáng)轉(zhuǎn)子250和陰轉(zhuǎn)子240。陽(yáng)轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒，陰轉(zhuǎn)子有六個(gè)齒。無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)的兩根轉(zhuǎn)子間沒(méi)有潤(rùn)滑油，兩根轉(zhuǎn)子并不直接接觸，相互間存在一定間隙。電機(jī)270通過(guò)聯(lián)軸器260，帶動(dòng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子，陽(yáng)轉(zhuǎn)子250通過(guò)同步齒輪210帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子240高速旋轉(zhuǎn)，同步齒輪在傳遞動(dòng)力的同時(shí)，還確保了轉(zhuǎn)子之間的間隙。當(dāng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，隱轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)2/3周，或者說(shuō)，陽(yáng)子的轉(zhuǎn)速比陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速快50%。在汽缸220的吸汽的端座上，開(kāi)有吸汽口 225，當(dāng)齒槽與吸汽口相通時(shí)，吸汽就開(kāi)始，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，齒槽脫離吸汽口，一對(duì)齒槽空間吸滿(mǎn)蒸汽，螺桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，兩螺桿的齒與齒槽相互配合，由汽缸體、配合的螺桿和排汽端座組成的齒槽容積變小，而且位置向排汽端移動(dòng)，完成了對(duì)蒸汽壓縮和輸送的作用。當(dāng)這對(duì)齒槽空間與端座的排汽口相通時(shí)，壓縮終了，蒸汽被排出。每對(duì)齒槽空間都存在著吸汽、壓縮、排汽三個(gè)過(guò)程。在同一時(shí)刻存在著吸汽、壓縮、排汽三個(gè)過(guò)程，不過(guò)它們發(fā)生在不同的齒槽空間。螺桿式壓縮機(jī)有一個(gè)由滑閥為主體的能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，移動(dòng)油壓活塞，帶動(dòng)連桿移動(dòng)滑閥，能夠改變吸氣容積，改變輸出的壓縮制冷劑量，從而達(dá)到改變制冷量或供熱量的目的。螺桿式壓縮機(jī)的特點(diǎn):I，螺桿式壓縮機(jī)只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，平衡性好，振動(dòng)小。2，螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少，可靠性高，檢修周期長(zhǎng)。3，螺桿式壓縮機(jī)沒(méi)有余隙，沒(méi)有吸、排汽閥，在高壓縮比下，可用單級(jí)壓縮。4，螺桿式壓縮機(jī)對(duì)濕壓縮不敏感。5，螺桿式壓縮機(jī)的制冷量可以在10% — 100%范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。6，噪聲較大，需要一套潤(rùn)滑油分離、冷卻、過(guò)濾和加壓的輔助設(shè)備，機(jī)組體積大。圖5給出了本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的膨脹閥結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的膨脹閥，它是膨脹閥400，它是電動(dòng)式電子膨脹閥。它的結(jié)構(gòu)包括:控制器405、閥桿410、電機(jī)420、線(xiàn)圈430、閥針440、入口 450和出口460。膨脹閥400采用電機(jī)420驅(qū)動(dòng)，它是四相永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)420正向或反向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)閥桿410上下運(yùn)動(dòng)，閥針440和閥座間距離變化，從而改變閥的開(kāi)度，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的?？刂破?05根據(jù)液位傳感器傳遞來(lái)的信號(hào)，按一定的控制規(guī)律，向步進(jìn)電機(jī)的線(xiàn)圈420輸出脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，改變閥桿410高度，調(diào)節(jié)通過(guò)膨脹閥的制冷劑流量，控制海水-制冷劑換熱器中制冷劑層的液位高度。制冷劑層位于海水室上方，海水室的海水液位另有控制。膨脹閥400和海水-制冷劑換熱器中上液位信號(hào)傳感器間的作用關(guān)系有兩種模式:1，當(dāng)本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例用作供熱的熱泵時(shí)，制冷劑在膨脹閥400中的流動(dòng)方向是流向海水-制冷劑換熱器，此時(shí)，如果制冷劑層180液位偏高，膨脹閥400的流通面積應(yīng)該調(diào)小一些；2，當(dāng)本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例用作空調(diào)制冷時(shí)，制冷劑在膨脹閥400中的流動(dòng)方向是離開(kāi)海水-制冷劑換熱器中，此時(shí)，如果制冷劑層180液位偏高，膨脹閥400的流通面積應(yīng)該調(diào)大一些。圖6給出了本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的總體運(yùn)行圖。本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例的總體運(yùn)行有兩種模式:1，當(dāng)本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例用作供熱的熱泵時(shí)，制冷劑在管路中的流動(dòng)方向如實(shí)線(xiàn)箭頭所示。此時(shí)，海水-制冷劑換熱器100是蒸發(fā)器，循環(huán)水-制冷劑換熱器300是冷凝器。通過(guò)膨脹閥400的制冷劑兩相流，經(jīng)過(guò)下制冷劑管115進(jìn)入蒸發(fā)器100中。作為熱源的海水，經(jīng)過(guò)海水進(jìn)水管110，也進(jìn)入蒸發(fā)器100中。海水與制冷劑在蒸發(fā)器中換熱，制冷劑蒸發(fā)，產(chǎn)生的制冷劑蒸汽從上制冷劑管125流出，經(jīng)過(guò)四通閥500，在壓縮機(jī)200中壓縮升溫后，經(jīng)過(guò)上制冷劑管325，從上部進(jìn)入冷凝器300。在冷凝器300中，制冷劑蒸汽與傳熱管中的循環(huán)水進(jìn)行換熱，制冷劑蒸汽凝結(jié)，而循環(huán)水被加溫。產(chǎn)生的液態(tài)制冷劑從冷凝器300底部的下制冷劑管315流出，流向膨脹閥400。而從循環(huán)水進(jìn)水管310進(jìn)入的循環(huán)水，被加熱后，從循環(huán)水出水管340流出。2，當(dāng)本發(fā)明直接式海水源熱泵實(shí)施例用作空調(diào)制冷時(shí)，制冷劑在管路中的流動(dòng)方向如虛線(xiàn)箭頭所示，此時(shí)，海水-制冷劑換熱器100是冷凝器，循環(huán)水-制冷劑換熱器300
是蒸發(fā)器。通過(guò)膨脹閥400的制冷劑兩相流，經(jīng)過(guò)下制冷劑管315進(jìn)入蒸發(fā)器300中，在蒸發(fā)器300中，制冷劑蒸汽與傳熱管中的循環(huán)水進(jìn)行換熱，液態(tài)制冷劑受熱蒸發(fā)，而循環(huán)水被降溫。產(chǎn)生的汽態(tài)制冷劑從蒸發(fā)器300上部的上制冷劑管325流出，流向四通閥500，在經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)200，壓縮升溫后，經(jīng)過(guò)上制冷劑管125，進(jìn)入冷凝器100。作為冷源的海水，經(jīng)過(guò)海水進(jìn)水管110，也進(jìn)入冷凝器100中。海水與制冷劑在冷凝器100中換熱，海水被加熱，制冷劑蒸汽凝結(jié)。產(chǎn)生的液態(tài)制冷劑從下制冷劑管115流出，經(jīng)過(guò)膨脹閥400，回到蒸發(fā)器300。被加熱的海水，從冷凝器100底部的海水出水管140流出。
權(quán)利要求
1.一種直接式海水源熱泵，它主要由以下幾部分組成:海水-制冷劑換熱器、循環(huán)水-制冷劑換熱器、四通閥、壓縮機(jī)、膨脹閥、幾個(gè)閥門(mén)和幾條管路；在海水-制冷劑換熱器上，有下制冷劑管引出并與膨脹閥的一端相接，另有上制冷劑管引出到四通閥；壓縮機(jī)與四通閥并聯(lián)；四通閥的另一端，通過(guò)上制冷劑管，連接到循環(huán)水-制冷劑換熱器的筒體上部；循環(huán)水-制冷劑換熱器底部的下制冷劑管，連接到膨脹閥的一端，其特征在于:所述海水-制冷劑換熱器是直接接觸式換熱器。
2.按照權(quán)利要求1所述的直接式海水源熱泵，其特征在于:所述海水-制冷劑換熱器，它外形是一個(gè)豎立設(shè)置的壓力容器，有上下橢圓封頭和中間圓形的筒體，它的結(jié)構(gòu)包括:筒體、上封頭、上制冷劑管、海水進(jìn)水管、噴頭、擋水板、制冷劑層、海水室、下制冷劑管、上液位傳感器、下液位傳感器、下封頭、海水出水管、電控閥；在上封頭向上方向，引出上制冷劑管，上制冷劑管的另一端連接四通閥；海水進(jìn)水管從筒體接近上封頭處，水平引入， 在海水進(jìn)水管的末端，位于筒體的中心線(xiàn)上，有一個(gè)開(kāi)口向下的海水噴頭，除部分海水被擋水板遮擋，大部分海水直接噴向下部筒體內(nèi)空間；筒體的中下部，是兩層不同密度液體的蓄液室，上部是制冷劑層，下部是海水室；在筒體的側(cè)壁上，上液位傳感器、下制冷劑管和下液位傳感器，下制冷劑管的另一端與膨脹閥相接；上液位傳感器將制冷劑層的液位高度信號(hào)傳遞到膨脹閥，下液位傳感器將海水室水位高度信號(hào)，傳導(dǎo)給從下封頭引出的海水出水管上的電控閥。
3.按照權(quán)利要求1所述的直接式海水源熱泵，其特征在于:所述循環(huán)水-制冷劑換熱器，它是一個(gè)水平設(shè)置的殼管式換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括:筒體、前封頭、后封頭、隔板、循環(huán)水進(jìn)水管、循環(huán)水出水管、管板、傳熱管、上制冷劑管、下制冷劑管；循環(huán)水-制冷劑換熱器的前封頭上，有水平設(shè)置的循環(huán)水進(jìn)水管和循環(huán)水出水管；在前封頭內(nèi)有一個(gè)隔板，它將進(jìn)水和出水分開(kāi)；從循環(huán)水進(jìn)水管進(jìn)入的循環(huán)水，進(jìn)入傳熱管，穿過(guò)管板后，進(jìn)入后封頭內(nèi)，再反向進(jìn)入傳熱管，開(kāi)始第二個(gè)流程，最后，從循環(huán)水出水管流出；在圓形的筒體的上部，有上制冷劑管，筒體內(nèi)，傳熱管外空間是制冷劑空間，筒體底部有下制冷劑管，下制冷劑管的另一頭連接到膨脹閥的一端。
4.按照權(quán)利要求1所述的直接式海水源熱泵，其特征在于:所述壓縮機(jī)是無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)，是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機(jī)，它的結(jié)構(gòu)包括:進(jìn)氣口、汽缸、陰轉(zhuǎn)子、陽(yáng)轉(zhuǎn)子、軸、油壓活塞、滑閥、同步齒輪和排氣口 ；在斷面為雙圓相交的汽缸內(nèi)，裝有一對(duì)轉(zhuǎn)子一陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，兩根轉(zhuǎn)子間沒(méi)有潤(rùn)滑油，兩根轉(zhuǎn)子并不直接接觸，相互間存在一定間隙，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子，陽(yáng)轉(zhuǎn)子通過(guò)同步齒輪帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來(lái)完成制冷劑蒸汽的吸人、壓縮和排氣過(guò)程，有一個(gè)由滑閥為主體的能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，移動(dòng)油壓活塞，帶動(dòng)連桿移動(dòng)滑閥，能夠改變吸氣容積，改變輸出的壓縮制冷劑量。
5.按照權(quán)利要求1所述的直接式海水源熱泵，其特征在于:所述膨脹閥，它是電動(dòng)式電子膨脹閥，它的結(jié)構(gòu)包括:控制器、閥桿、電機(jī)、線(xiàn)圈、閥針、入口和出口 ；膨脹閥采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，控制器根據(jù)液位傳感器傳遞來(lái)的信號(hào)，按一定的控制規(guī)律，向步進(jìn)電機(jī)的線(xiàn)圈輸出脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電機(jī)正向或反向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)閥桿上下運(yùn)動(dòng)，閥針和閥座間距離變化，從而改變閥的開(kāi)度，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。
全文摘要
一種直接式海水源熱泵，它主要由以下幾部分組成海水-制冷劑換熱器、循環(huán)水-制冷劑換熱器、四通閥、壓縮機(jī)、膨脹閥、幾個(gè)閥門(mén)和幾條管路；在海水-制冷劑換熱器上，有下制冷劑管引出并與膨脹閥的一端相接，另有上制冷劑管引出到四通閥；壓縮機(jī)與四通閥并聯(lián)；四通閥的另一端，通過(guò)上制冷劑管，連接到循環(huán)水-制冷劑換熱器的筒體上部；循環(huán)水-制冷劑換熱器底部的下制冷劑管，連接到膨脹閥的一端，其特征在于所述海水-制冷劑換熱器是直接接觸式換熱器。
文檔編號(hào)F25B30/06GK103185421SQ20131009048
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者尚德敏, 李金峰, 李偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工大金濤科技股份有限公司