利用人工液体采集能量的热泵一体化装置，包括压缩机（１）、节流元件（５）、液体泵、冷凝器、集液体槽、风机系统、空气－液体换热器、液体－工质换热器、喷淋器、连接管道，液体－工质换热器的进口通过管道与节流元件（５）出口连接，出口与压缩机（１）进口端通过管道连接，液体泵的进口与集液体槽连接，出口通过管道与喷淋器连接，喷淋器的出液体进入液体－工质换热器的液体侧进口，液体－工质换热器的液体侧出口连接空气－液体换热器的液体侧进口，空气－液体换热器的液体侧出口连接集液体槽；液体－工质换热器的液体侧出口连接空气－液体换热器的液体侧进口，空气－液体换热器的液体侧出口连接集液体槽，形成人工液体的循环单元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种蒸发热量来自于人工水体的热泵集成装置，特别涉及一种间接采集空 气能来恢复循环水温的人工水体热泵装置，尤其利用新能源的高度集成高效的热泵装置。
技术介绍
热泵是一种消耗少部分高级能量(电能、燃料燃烧能等)来做功，从低温热源吸取大 量能量，然后向高温热源释放热量的装置。目前常用的蒸气压縮式热泵的制热是通过使用 热泵工质的蒸发冷凝来实现的液态低压工质通过蒸发器与外界环境换热，吸收环境中的 热量后蒸发，然后经过压縮机被压縮，工质温度升高，再经过冷凝器时放热给高温热源， 热泵工质被液化，然后经过节流元件节流膨胀，温度和压力降低，再回流到蒸发器进入下 一循环。在现有的热泵装置中，可以利用水源、地源、空气源等多种能量来源。但是，应 用水、地源热泵需要有合适的水体资源，开展水中抛管、地下埋管施工，因而水、地源热 泵受到使用场所地表、地下自然条件的限制。使用空气源受空气温、湿度影响比较大，在 冬季湿度较高的地区运行时，蒸发器结霜严重，从而导致热泵不能长时间高效工作，严重 时使热泵机组停止运行。除霜环节中，除霜耗能导致整个热泵系统效率的降低。随着社会 的发展及技术的进步，人们更加需要一种更节能、高效的热泵能量采集装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种采热效率更高、更加节能的、 使用更方便的间接采集空气能的人工水体热泵一体化装置，该热泵系统在低温高湿的冬季 能够稳定运行，可靠性高，无结霜困扰，省去了除霜环节。本专利技术将人工水体能量采集装 置与热泵部件(压缩机、节流阀和蒸发器等) 一体化集成，无需顾虑使用环境的地表、地 下自然条件，应用方便。本专利技术的技术方案是这样实现的一种间接采集空气能的人工水体热泵一体化装置，包括人工水体能量采集装置和热泵 循环装置，其中人工水体能量采集装置包括水循环单元和空气循环单元。人工水体能量采 集装置的水循环单元包括水一工质换热器(水侧)、空气一水换热器(水侧)、集水槽、水 泵、管路等；空气循环单元包括空气一水换热器(空气侧)和风机系统等。热泵循环装置 根据一体化装置的集成程度，包括水一工质换热器的工质侧(热泵循环装置的蒸发器工质 侧)、压缩机、节流元件、冷凝器中的部分或者全部部件，冷凝器向高温热源释放热量。水循环单元中，水泵的进口与集水槽连接，出口通过管道进入水一工质换热器的水侧 进口，水一工质换热器的水侧出口连接空气一水换热器的水侧进口，空气一水换热器的水 侧出口连接集水槽。空气循环单元中，在风机系统的驱动下，环境中的空气经空气流道后进入空气一水换热器的空气侧进口，再从空气一水换热器的空气侧出口排放至环境中，形成空气循环。水 循环单元和空气循环单元通过空气一水换热器进行热交换。热泵循环装置中，水一工质换热器的工质侧进口与节流元件出口连接，出口与压縮机 进口连接，压縮机的出口与冷凝器进口连接，冷凝器出口与节流元件进口连接，热泵工质 在装置中循环。热泵循环装置和水循环单元通过水一工质换热器进行热交换。水循环单元的工作过程本专利技术使用的水(或其它液体介质)，进入水一工质换热器 的水侧，释放热量降温(工质侧吸热蒸发)，低温水从水一工质换热器出来后，进入空气 一水换热器水侧，和空气进行换热，吸热升温，然后高温水进入集水槽，再被水泵泵入水 一工质换热器完成水循环。空气循环装置的工作过程环境中的空气在风机系统的推动下，.进入空气一水换热器 空气侧，释放热量(若空气与水发生直接接触，将还伴随有空气中水蒸汽的传质)，然后空气排入环境，完成空气的循环。热泵循环装置的工作过程液态热泵工质通过节流元件后温度、压力均降低，然后进 入水一工质换热器的工质侧，吸收水侧的热量后蒸发，气态的工质经压縮机压縮，压力和 温度都升高，高温气态工质通过冷凝器进行冷凝放热，将热量传递给高温热源，形成的液 态工质重新回到节流元件的进口，完成热泵工质的循环。本专利技术的热泵工质在水一工质换热器的工质侧中和循环水进行热量的交换，这部分循 环水类似于人工的水体。区别与自然环境中的水体和环境(空气、水体底固体岩土)在自 然状态下的换热，这部分人工水体采用强制换热的方式和自然环境中的空气进行换热，构 成了本专利技术的人工水体热泵的能量来源。由于空气一水换热器可以采用混合的方式进行传 热传质；水一工质换热器内循环的人工水体可以为低冰点温度的液体介质，水一工质换热 器可以实现液体间的间壁换热，换热途径突破了常规空气源热泵风冷蒸发器的空气一工质 换热的相态模式，因此，形成结霜的基础因素发生了变化。而空气和水的混合换热，以及 水在间壁换热时较高的对流换热系数，也使工质蒸发环节的总传换热效率具有了提高的潜 力，由此既可以避免热泵在低温高湿气候下使用的结霜问题，又获得稳定高效的工作性能。本专利技术与现有的产品相比，具有耐冷湿气候、稳定节能的特点。附图说明图1为本专利技术提供的人工水体热泵一体化装置的原理图，其空气一水换热器的水侧采 用喷淋方式和空气进行开放式的自由接触，发生传热传质。图2为本专利技术提供的人工水体热泵一体化装置，其空气一水换热器和水一工质换热器 的水侧均采用喷淋方式，并和空气进行开放式的自由接触，发生传热传质。图3为本专利技术提供的人工水体热泵一体化装置，其空气一水换热器采用间壁换热的方 式传热。'￡ 4为本专利技术提供的人工水体热泵一体化装置，其水循环单元的循环水从空气—水换 热器出来后再进入水一工质换热器。下面结合附图对本专利技术的内容作进一步详细说明。具体实施例方式实施例l参见图l，本专利技术的一种利用人工水体采集能量的热泵一体化装置，包括 压缩机l、节流元件5、水泵64、冷凝器31、集水槽52、风机系统63、空气一水换热器 42、水一工质换热器21、喷淋器53、连接管道ll、 12、 13、 14、 71。水一工质换热器21 工质侧的进口通过管道12与节流元件5出口连接，出口与压縮机1进口通过管道11连接， 压縮机l出口与冷凝器31进口通过管道14连接，冷凝器31出口与节流元件5进口通过 管道13连接，形成热泵循环装置。水泵64的进口与集水槽52连接，出口通过管道71 与喷淋器53连接，喷淋器53的出水进入水一工质换热器21的水侧进口，水一工质换热 器21的水侧出口连接空气一水换热器42的水侧进口 ，空气一水换热器42的水侧出口连 接集水槽52，形成人工水体的循环单元。环境中的空气，进入空气一水换热器42，空气 一水换热器42的空气侧出口连接风机系统63，风机系统排气进入环境，形成空气的开式 循环单元。热泵中液态工质通过节流元件5后温度、压力均降低，然后进入水一工质换热器21 的工质侧，吸收水侧的热量后蒸发，气态的工质经压縮机1压縮，压力和温度都升高，高 温气态工质流入冷凝器31进行冷凝放热，形成的液态工质重新回到节流元件5，完成热 泵工质的循环。水循环单元的人工水体(或其它液体介质)，经过喷淋器53，进入水一工质换热器21 的水侧，放热降温，低温水从水一工质换热器21出来后，进入空气一水换热器42的水侧， 和空气进行换热，吸热升温，然后进入集水槽52，再被水泵64泵入喷淋器53，完成人工 水体的循环。环境中的空气在风机系统的推动下，从空气一水换热器42的空气侧入口，进入空气一水换热器42与水进行热交换，释放热量，温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用人工水体采集能量的热泵一体化装置，包括压缩机（１）、节流元件（５）、水泵（６４）、冷凝器（３１）、集水槽（５２）、风机系统（６３）、空气－水换热器（４２）、水－工质换热器（２１）、喷淋器（５３）、连接管道（７１、１１、１２、１３、１４）；其特征在于，水－工质换热器（２１）的进口通过管道（１２）与节流元件（５）出口连接，出口与压缩机（１）进口端通过管道（１１）连接，压缩机（１）出口与冷凝器（３１）进口通过管道（１４）连接，冷凝器（３１）出口与节流元件（５）进口通过管道（１３）连接；水泵（６４）的进口与集水槽（５２）连接，出口通过管道（７１）与喷淋器（５３）连接，喷淋器（５３）的出水进入水－工质换热器（２１）的水侧进口，水－工质换热器（２１）的水侧出口连接空气－水换热器（４２）的水侧进口，空气－水换热器（４２）的水侧出口连接集水槽（５２）；空气－水换热器（４２）的空气侧出口与风机系统（６３）连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓建强，韦帮远，强科，王高元，
申请(专利权)人：南京翠波新能源发展有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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