一种自动除垢的海水空调系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自动除垢的海水空调系统及方法。其技术方案是：用户侧循环介质通过用户侧循环泵与第一换热器的管程连接，第一换热器一端连接四通换向阀，另一端通过管线连接到干燥过滤器的一端，干燥过滤器的另一端通过热力膨胀阀连接到第二换热器的壳程一端，第二换热器的壳程另一端通过管线连接到四通换向阀，第二换热器的管程通过海水侧循环水泵连接到海水侧。有益效果是：污垢在经过结冰及迅速化霜的冷热膨胀过程后，会自动脱离管壁，采用的是多套管内管螺旋式结构，增加了铜管的机械强度，因此水在结冰时对换热器不会造成损伤；该系统运维简单，使用寿命长，不会对环境造成污染，解决了海水源热泵的除垢困难和腐蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
一种自动除垢的海水空调系统及方法
本专利技术涉及一种海水空调系统及方法，特别涉及一种自动除垢的海水空调系统及方法。
技术介绍
海洋是一个巨大的可再生能源库，进入海洋中的太阳辐射能一部分转变为海流的动能，更多的是以热能的形式储存在海水中，而且海水的热容量又比较大，为3996kJ／(m3•℃)，而空气只有1.28kJ／(m3•℃)。随着热泵技术的发展，把海水用作冷源和热源代替传统的锅炉房和冷冻机进行区域供热和供冷在技术上已经成为可能，是可再生能源利用达到实用的技术之一。我国有超过3万km的海岸线，有众多的岛屿和半岛，目前沿海城市是发展最快的地区，建筑物分布密集度高，对环保及节能的要求很高，同时沿海城市又是冷、热负荷最集中的地区。在适当的季节、适当的海域及深处取得15℃以下的海水，经过中介换热可为建筑供冷，是最为节能的空调方式。（不同海域不同设计）海水热泵取消了空调系统的冷却设备，利用海水源热泵技术进行集中供热供冷，采用区域规模化应用，热泵机组运行效率会显著提高，运行费用必然明显降低，将会带来巨大的经济效益和社会效益。海水的腐蚀性和海生物附着问题是应用海水源热泵必须解决的问题。海水的盐度在30‰左右，海水对管路和设备的腐蚀关系到海水源热泵系统能否安全。海生物主要指海水中的固着生物(藤壶类、牡蛎等)、粘附微生物(细菌、硅藻和真菌等)、附着生物(海藻类等)和吸营生物(贻贝、海藻等)，这些海生物进入海水源热泵系统，其幼虫及孢子还可能在管路中繁殖生长，从而堵塞海水源热泵系统，影响供水系统的正常运行。一些海水源系统采用水体加化学药剂的形式解决海生物附着问题，造成二次污染。换热器也由于结垢及化学药剂清洗等原因，会造成管壁破损，导致整机报废，因此目前海水热泵无法做到长期使用。中国专利文献公开号为202927984U，专利名称为《一种海水换热中央空调器的冷热水机组》，包括压缩机、四通转换阀、耐蚀换热器、节流装置、系统循环水换热器，四通转换阀的接口分别与压缩机、耐蚀换热器、系统循环水换热器相连接，节流装置连通在耐蚀换热器和系统循环水换热器之间，还包括除垢灭藻装置，除垢灭藻装置接驳在耐蚀换热器的进水端口。此款冷热水机组的耐蚀换热器加装除垢灭藻装置，利用物理方式对海水做除垢灭藻处理，减少管道因水沟和藻类滋生引起的阻塞问题，延长设备寿命和改善制冷效果；另外，在机组中增加了热回收系统，充分利用多余热量通过换热器对生活用水进行加热，一定程度上节约了能源、防止了空调设备对周围环境的热污染。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种自动除垢的海水空调系统及方法，解决了海水的除污除垢困难的问题，另外，采用了耐腐蚀的材料，提高了空调的使用寿命。本专利技术提到的一种自动除垢的海水空调系统，其技术方案是：包括用户侧循环泵（1）、第一换热器（2）、四通换向阀（3）、压缩机（4）、气液分离器（5）、第二换热器（6）、热力膨胀阀（7）、干燥过滤器（8）、海水侧循环水泵（9）、用户侧循环介质（A）、海水侧（B），所述用户侧循环介质（A）通过用户侧循环泵（1）与第一换热器（2）的管程连接，第一换热器（2）的壳程的一端通过管线连接到四通换向阀（3）的C口，另一端通过管线连接到干燥过滤器（8）的一端，干燥过滤器（8）的另一端通过热力膨胀阀（7）连接到第二换热器（6）的壳程一端，第二换热器（6）的壳程另一端通过管线连接到四通换向阀（3）的E口，所述第二换热器（6）的管程通过海水侧循环水泵（9）连接到海水侧（B）；四通换向阀（3）的D口连接到压缩机（4），压缩机（4）的进口端与四通换向阀（3）的S口之间设有气液分离器（5）。优选的，上述的第二换热器（6）包括多个外管和多个内管套制而成，一个套管内套有一个内管，且多个套管外端并接在一起，所述内管外壁设有螺旋形凹槽，所述螺旋形凹槽与外管之间形成壳程，壳程内通入冷媒，在内管的内壁通入海水。优选的，上述的内管采用镍白铜制成。优选的，上述的外管采用镍白铜制成。优选的，上述的一个外管和内管的截面图为花瓣形结构。优选的，上述的内管外壁设有多组螺旋形凹槽，从而形成多个换热通道。本专利技术提到的一种自动除垢的海水空调系统的使用方法，包括以下步骤：（a）压缩机（4）将低温的汽态冷媒压缩成高温高压的汽态冷媒，通过四通换向阀（3）进入第一换热器（2）与用户侧循环介质进行热交换，将低温介质加热成高温介质，同时冷媒变成常温高压的汽态和液态混合物，液态冷媒通过热力膨胀阀（7）后压力降低，进入第二换热器（6），冷媒吸收海水的热量沸腾汽化，最后进入压缩机（4），完成制热循环，在此过程运行一段时间后，由于海水中存在微生物或盐碱，使第二换热器（6）内的管程出现污垢，造成换热效率下降；（b）当第二换热器（6）下降到设计值时，此时需要除污垢操作，系统继续制热循环，将海水侧循环水泵（9）停机，此时第二换热器（6）内的水放热降温至冰点后开始结冰，当第二换热器（6）内水全部结冰后，将系统切换成制冷循环，四通换向阀（3）切换冷媒流向，将高温高压的汽态冷媒送入第二换热器（6），对冰冻的海水进行化霜，在第二换热器（6）的管程的污垢经过结冰和化霜的冷热交替过程会自动脱离内管管壁，然后将海水侧循环水泵（9）再次打开，将融化的冰水和污垢冲出第二换热器（6）。优选的，上述的第二换热器（6）包括多个外管和多个内管套制而成，一个套管内套有一个内管，且多个套管外端并接在一起，所述内管外壁设有螺旋形凹槽，所述螺旋形凹槽与外管之间形成壳程，壳程内通入冷媒，在内管的内壁通入海水。优选的，上述的内管外壁设有多组螺旋形凹槽，从而形成多个换热通道。通过检测海水进出口温度和压力来精确判断第二换热器的结垢程度，当进出水水温温差低于设定温度2℃，则海水管路的循环水泵停机，海水空调持续运行一段时间，使得第二换热器内部结冰；当出水温度低于0℃，海水空调通过四通换向阀，改变冷媒走向，将高温高压的汽态冷媒切换至第二换热器内部，对第二换热器进行化霜；污垢在经过结冰及迅速化霜的冷热膨胀过程后，会自动脱离管壁，当达到设定的运行时间后，循环水泵开启，冰水和污垢会自动随循环水流出，整个除垢循环完成，系统自动恢复初始运行状态。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术系统采用多套管内管螺旋式换热器，分别从材料和结构上解决了目前换热器的弊端，其换热器材料为镍白铜，强度高，耐腐蚀性强，换热器采用多套管内管螺旋式结构，提高换热效率，同时提高其耐压强度。目前水源热泵的采用传统换热器其标况下COP值约为4-4.5左右，而本专利技术海水空调采用新型换热器其COP值可达到5-6左右。经测试，该换热器通关内的耐压值可达到20MPa，解决了因换热器内循环水结冰而导致换热器报废的难题；2.本专利技术通过对海水源热泵的系统进行优化设计，从换热器结构、系统工艺流程、机组自动控制方式等进行综合考虑，提出了全自动除污除垢方案。该方案通过检测海水进出口温度和压力来精确判断第二换热器的结垢程度，当进出水水温温差低于设定温度2℃，则海水管路的循环水泵停机，海水空调持续运行一段时间，使得第二换热器内部结冰；当出水温度低于0℃，海水空调通过四通换向阀，改变冷媒走向，将高温高压的汽态冷媒切换至第二换热器内部，对第二换热器进行化霜；污垢在经过结冰及迅速化霜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动除垢的海水空调系统，其特征是：包括用户侧循环泵（1）、第一换热器（2）、四通换向阀（3）、压缩机（4）、气液分离器（5）、第二换热器（6）、热力膨胀阀（7）、干燥过滤器（8）、海水侧循环水泵（9）、用户侧循环介质（A）、海水侧（B），所述用户侧循环介质（A）通过用户侧循环泵（1）与第一换热器（2）的管程连接，第一换热器（2）的壳程的一端通过管线连接到四通换向阀（3）的C口，另一端通过管线连接到干燥过滤器（8）的一端，干燥过滤器（8）的另一端通过热力膨胀阀（7）连接到第二换热器（6）的壳程一端，第二换热器（6）的壳程另一端通过管线连接到四通换向阀（3）的E口，所述第二换热器（6）的管程通过海水侧循环水泵（9）连接到海水侧（B）；四通换向阀（3）的D口连接到压缩机（4），压缩机（4）的进口端与四通换向阀（3）的S口之间设有气液分离器（5）。

【技术特征摘要】
1.一种自动除垢的海水空调系统，其特征是：包括用户侧循环泵（1）、第一换热器（2）、四通换向阀（3）、压缩机（4）、气液分离器（5）、第二换热器（6）、热力膨胀阀（7）、干燥过滤器（8）、海水侧循环水泵（9）、用户侧循环介质（A）、海水侧（B），所述用户侧循环介质（A）通过用户侧循环泵（1）与第一换热器（2）的管程连接，第一换热器（2）的壳程的一端通过管线连接到四通换向阀（3）的C口，另一端通过管线连接到干燥过滤器（8）的一端，干燥过滤器（8）的另一端通过热力膨胀阀（7）连接到第二换热器（6）的壳程一端，第二换热器（6）的壳程另一端通过管线连接到四通换向阀（3）的E口，所述第二换热器（6）的管程通过海水侧循环水泵（9）连接到海水侧（B）；四通换向阀（3）的D口连接到压缩机（4），压缩机（4）的进口端与四通换向阀（3）的S口之间设有气液分离器（5）。2.根据权利要求1所述的自动除垢的海水空调系统，其特征是：所述的第二换热器（6）包括多个外管和多个内管套制而成，一个套管内套有一个内管，且多个套管外端并接在一起，所述内管外壁设有螺旋形凹槽，所述螺旋形凹槽与外管之间形成壳程，壳程内通入冷媒，在内管的内壁通入海水。3.根据权利要求2所述的自动除垢的海水空调系统，其特征是：所述的内管采用镍白铜制成。4.根据权利要求2所述的自动除垢的海水空调系统，其特征是：所述的外管采用镍白铜制成。5.根据权利要求2所述的自动除垢的海水空调系统，其特征是：所述的一个外管和内管的截面图为花瓣形结构。6.根据权利要求2所述的自动除垢的海水空调系统，其特征是：所述的内管外壁设有多组螺旋形凹槽，从而形成多个换热通道。7.一种如权利要求1-6中任一项所述的自动除垢的海水空调系统的使用方法，其特征是：包括以下步骤：（a）压缩机（4）将低温的汽态冷媒压缩成高温高压的汽态冷媒，通过四通换向阀（3）进入第一换热器（2）与用户侧循环介质进行热交换，将低温介质加热成高温介质，同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽华，张文庆，周立超，董树康，
申请(专利权)人：东营市国睿节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37