一种真空升华蒸发冷热能分离供热或供冷设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种真空升华蒸发冷热能分离供热或供冷设备，包括冷热能分离设备、真空泵机组，还包括蒸汽换热器或冰水换热器，冷热能分离设备具有一密封容器，其上设进水口和蒸汽出口；真空泵机组为一多级真空泵，吸气口连密封容器上的蒸汽出口。设备中的蒸汽换热器的高温流体通道的入口接排气口，低温流体通道的入口和出口分别接地暖采热盘管或集中空调的热源水箱构成供热设备。设备中的冰水换热器的低温流体通道的入口通过冰浆储罐接冰水换热器的低温流体通道入口；高温流体通道的入口和出口分别接地冷采冷盘管或集中空调的冷源水箱构成供冷的设备。通过本设备可大大降低供热或供冷设备的能耗水平，大幅度降低供热或供冷的运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种真空升华蒸发冷热能分离供热或供冷设备
本技术涉及供热或供冷领域，尤其是提供一种通过真空升华蒸发冷热能分离制备热源和冷源适用于夏季纳凉和冬季取暖的供热或供冷设备。
技术介绍
现有技术中，为地暖或集中空调提供能量的通常是通过燃烧燃料或电加热设备，令一种介质例如矿物油升温，然后通过换热使得水被加热，热水在地暖或集中空调管道中循环。夏天利用地冷纳凉，是通过制冷设备的压缩机作用于制冷剂，再通过制冷剂冷却水，被降温的冷水在地热管道或集中空调中循环。目前的制冷与热泵的主流技术，基于压缩机技术来实现冷、热能量的转移和使用。由于受设备原理和工作环境上的限制，现有的压缩机制冷设备的COP值长期徘徊于6以下(国家一级能耗的家用空调COP仅在3.4左右，热泵系统COP也在6以下)。现有的空气能热水器属于热泵系统，虽然可以同时供暖和供冷，但其受压缩机热泵设备的限制，系统COP仍在6以下。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种真空升华蒸发冷热能分离地地暖设备，通过本设备，可以大大降低供热或供冷设备的能耗水平，从而大幅度降低供热或供冷的运行成本。本技术的目的是这样实现的：一种真空升华蒸发冷热能分离供热或供冷设备，包括一冷热能分离设备、一真空泵机组和一蒸汽换热器，该冷热能分离设备具有一个密封容器，该密封容器上设有进水口和蒸汽出口；该真空泵机组为一多级真空泵，第一级的吸气口连接所述密封容器上的蒸汽出口，后一级的吸气口连接前一级的排气口，从前向后各级真空泵的抽气量逐渐减小，使得抽出的蒸汽压力逐级提高至大气压；该蒸汽换热器为一间壁式换热器，其中高温流体通道的入口连接所述真空泵机组最后一级的排气口，高温流体通道的出口放空或连接一冷凝水储罐；其中低温流体通道的入口和出口分别连接地暖采热盘管或集中空调的热源水箱的进水管和回水管构成供热设备。通过本供热设备提供地暖或集中空调供热的过程是：常温水通过密封容器上的进水口进入，真空泵机组同时或提前启动，对于密封容器抽真空，使其中形成高真空的状态，其中的压力最低可以达到水的三相图中三相点附近或以下。进入密封容器中的水，一部分在所述高真空的环境中不断蒸发，被真空泵机组抽出，真空泵机组逐级对该蒸汽增压，提高了压力的蒸汽温度也逐渐增高；通常的真空泵机组在级间会设置换热器以降低蒸汽的温度，而本设备中的真空泵机组取消级间换热器，这样从真空泵机组最后一级排出的蒸汽的温度较高，可以达到100℃；将该高温蒸汽输入到所述蒸汽换热器的高温流体通道中，对于低温流体通道中的水加热，经过加热的水从蒸汽换热器排出输送到地暖采热盘管或集中空调的热源水箱中使用；经过换热降温的蒸汽，一般都是成为冷凝水，从蒸汽换热器的高温流体通道的出口排放，或者收集起来。随着在密封容器中不断注入常温水，例如自来水，真空泵机组不断的运转，高温蒸汽就会源源不断进入蒸汽换热器，也就能够为地暖采热盘管或集中空调的热源水箱中的水不断加热满足地暖或集中空调供热的需求。本技术还提供一种真空升华蒸发冷热能分离供热或供冷设备，该设备可以只是在夏季提供地冷应用，包括一冷热能分离设备、一真空泵机组和一冰水换热器及一冰浆储罐，该冷热能分离设备具有一个密封容器，该密封容器上设有进水口、蒸汽出口和冰浆出口；该真空泵机组为一多级真空泵，第一级的吸气口连接所述密封容器上的蒸汽出口，后一级的吸气口连接前一级的排气口，从前向后各级真空泵的抽气量逐渐减小，使得抽出的蒸汽压力逐级提高至大气压；该冰浆储罐的进口连接所述冷热能分离设备中的密封容器上设置的冰浆出口；该冰水换热器为一间壁式换热器，其中低温流体通道的入口连接所述冰浆储罐的出口，低温流体通道的出口连接所述冰浆储罐的回水口或者成为排放口；其中高温流体通道的入口和出口分别连接地暖采冷盘管或集中空调的冷源水箱的进水管和回水管构成供冷设备。在前述两种设备中，优选地，在所述密封容器中设有搅拌装置，该搅拌装置中的搅拌桨叶设置在密封容器设定液位处以便将液面上结成的冰层打碎，并提高蒸发效率。在前述第一种设备中，进一步地，本真空升华蒸发冷冻供热或供冷设备还包括一冰浆储罐和一冰水换热器，该冰浆储罐的进口连接所述冷热能分离设备中的密封容器上设置的冰浆出口；该冰水换热器为一间壁式换热器，其中低温流体通道的入口连接所述冰浆储罐的出口，低温流体通道的出口连接所述冰浆储罐的回水口或者成为排放口；其中高温流体通道的入口和出口分别连接地暖采冷盘管或集中空调的冷源水箱的进水管和回水管构成既可以供热又可以供冷的设备。这种设备可以这样使用：随着真空泵机组不断对密封容器抽真空，密封容器中水的温度会不断降低，乃至于结冰，这部分水在地暖装置中加以利用，就可以提供一种夏天纳凉的地暖应用。因此，在优选的技术方案中，密封容器上设置冰浆出口，其上的连接管路连接一冰水储罐的进口，从密封容器中排出的冰浆在冰水储罐中熔化成冷水，然后，将该冷水输入到所述冰水换热器的低温流道的入口，另有常温水从冰水换热器的高温流道的入口进入，降低温度的常温水从高温流道的出口流出，输送到地暖采冷盘管或集中空调的冷源水箱中使用。在夏季，通过冷热能分离设备的真空泵机组抽出的高温蒸汽可以用于制造生活用热水，因此，在前述几个技术方案基础上，还可以提供一个优选方案，其中，在所述真空泵机组最后一级的排气口连接的管路上连接一个热水换热器的高温流道的进口，生活用水管线连接热水换热器的低温流道的进口和出口。上述采热、采冷以及既可采热又可采冷以及再加上制备生活用热水，这几种应用，都是围绕着一个核心装置，即冷热能分离设备，在实际应用中，可以在冷热能分离设备上单独连接蒸汽换热器，在冬季为地暖采暖盘管或集中空调的热源水箱提供地暖或集中空调所需的热水，也可以单独连接冰水换热器，在夏季为地暖采冷盘管或集中空调的冷源水箱提供地暖或集中空调所需的冷水，还可以单独连接热水换热器，生产生活用热水。当然，也可以将其中至少两个方案组合在一起使用。本技术提供的真空升华蒸发冷热能分离供热或供冷设备比起现有技术中的压缩制冷和加热式的地暖设备，具有节能的显著特点。真空升华蒸发冷热能分离技术是利用真空技术和水的物理性质，实现冷能和热能分离、储存并使用的技术。由于采用与压缩机技术不同的高效真空升华蒸发技术，在不使用其他制冷介质和配套的制冷介质循环系统前提下，减少了能量传递的环节，提高了系统效率，同时，利用水的相变形态物(蒸汽和冰)作为能量的载体和应用的介质，使得冷热能量分离和使用更为方便，效能大辐提高。从而使得系统整体效率大大提高，COP值至少可达18以上。下面通过附图和实施例对本技术做进一步详细说明。附图说明图1为本技术提供的真空升华蒸发冷热能分离地暖设备的一个实施例的结构示意图。图2为本技术提供的真空升华蒸发冷热能分离地暖设备的另一个实施例的结构示意图。图3为本技术提供的真空升华蒸发冷热能分离地暖设备的又一个实施例的结构示意图。...

【技术保护点】
1.一种真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：包括一冷热能分离设备、一真空泵机组和一蒸汽换热器，/n该冷热能分离设备具有一个密封容器，该密封容器上设有进水口和蒸汽出口；/n该真空泵机组为一多级真空泵，第一级的吸气口连接所述密封容器上的蒸汽出口，后一级的吸气口连接前一级的排气口，从前向后各级真空泵的抽气量逐渐减小，使得抽出的蒸汽压力逐级提高至大气压；/n该蒸汽换热器为一间壁式换热器，其中高温流体通道的入口连接所述真空泵机组最后一级的排气口，高温流体通道的出口放空或连接一冷凝水储罐；其中低温流体通道的入口和出口分别连接地暖采热盘管或集中空调的热源水箱的进水管和回水管构成供热设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：包括一冷热能分离设备、一真空泵机组和一蒸汽换热器，
该冷热能分离设备具有一个密封容器，该密封容器上设有进水口和蒸汽出口；
该真空泵机组为一多级真空泵，第一级的吸气口连接所述密封容器上的蒸汽出口，后一级的吸气口连接前一级的排气口，从前向后各级真空泵的抽气量逐渐减小，使得抽出的蒸汽压力逐级提高至大气压；
该蒸汽换热器为一间壁式换热器，其中高温流体通道的入口连接所述真空泵机组最后一级的排气口，高温流体通道的出口放空或连接一冷凝水储罐；其中低温流体通道的入口和出口分别连接地暖采热盘管或集中空调的热源水箱的进水管和回水管构成供热设备。


2.根据权利要求1所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：还包括一冰浆储罐和一冰水换热器，
该冰浆储罐的进口连接所述冷热能分离设备中的密封容器上设置的冰浆出口；
该冰水换热器为一间壁式换热器，其中低温流体通道的入口连接所述冰浆储罐的出口，低温流体通道的出口连接所述冰浆储罐的回水口或者成为排放口；其中高温流体通道的入口和出口分别连接地冷采冷盘管或集中空调的冷源水箱的进水管和回水管构成既能供热又能供冷的设备。


3.根据权利要求1或2所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：在所述真空泵机组最后一级的排气口连接的管路上连接一个热水换热器的高温流道的进口，生活用水管线连接热水换热器的低温流道的进口和出口。


4.根据权利要求1或2所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：在所述密封容器中设有搅拌装置，该搅拌装置中的搅拌桨叶设置在密封容器设定液位处以便将液面上结成的冰层打碎。


5.根据权利要求3所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：在所述密封容器中设有搅拌装置，该搅拌装置中的搅拌桨叶设置在密封容器设定液位处以便将液面上结成的冰层打碎。


6.根据权利要求1或2所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：在所述密封容器的罐体中设置供液盘，所述供液盘设置在所述罐体的下部，该供液盘包括一腔体，在该腔体的下部或侧壁上设置进液孔，通过管路与所进水口连接，该腔体朝上的腔室壁上设置喷液孔；和/或，
所述密封容器的罐体中还包括加热器，所述加热器设置在所述罐体的上部空间，位于设定液面以上。


7.根据权利要求3所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：在所述密封容器的罐体中设置供液盘，所述供液盘设置在所述罐体的下部，该供液盘包括一腔体，在该腔体的下部或侧壁上设置进液孔，通过管路与所进水口连接，该腔体朝上的腔室壁上设置喷液孔；和/或，
所述密封容器的罐体中还包括加热器，所述加热器设置在所述罐体的上部空间，位于设定液面以上。


8.根据权利要求6所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：在所述密封容器上设置冰浆出口，所述冰浆出口设置在所述进水口的上方，使得所述供液盘在使用中置于液面以下；和/或，
所述加热器为一个加热盘管或上下设置的多个加热盘管，所述加热盘管的两端管口密封地伸出所述罐体以进入和排出加热介质。


9.根据权利要求7所述的真空升华蒸发冷热能分离供热设备，其特征在于：在所述密封容器上设置冰浆出口，所述冰浆出口设置在所述进水口的上方，使得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：武伟，张硕，
申请(专利权)人：武伟，
类型：新型
国别省市：北京;11