本發(fā)明涉及一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰裝置及系統(tǒng)，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

采用熱泵技術(shù)提取低品位能源為建筑物供熱具有重要的節(jié)能減排效益，是治理霧霾的有效途徑之一。低品位能源包括地下水、土壤、江河湖水、城市污水、工業(yè)污廢水等。但這些低品位能源在應(yīng)用方面有一定的局限性，很多需要供熱的建筑物附近沒(méi)有地下水或湖水或污水，或者水量不足，或者距離較遠(yuǎn)，這就限制了熱泵供熱系統(tǒng)的應(yīng)用。而開(kāi)發(fā)利用冷水的凝固潛熱或者相變能(水結(jié)冰時(shí)釋放出的能量)，則可以大幅度減少用水量，因?yàn)槔渌南嘧兡芟喈?dāng)于水溫降低80℃釋放出的能量，按現(xiàn)在一般技術(shù)提取地下水或污水5℃的熱量計(jì)算，用水量只需十六分之一。由于用水量較小，即使這些水源離建筑物距離較遠(yuǎn)，也具備了輸送的條件。另外，也可以調(diào)用城市中水。因此，開(kāi)發(fā)利用冷水的相變能，顯著擴(kuò)大了熱泵供熱的應(yīng)用范圍，具有重大的實(shí)際意義。

然而，冷水相變能熱泵供熱制冰取熱時(shí)存在兩大技術(shù)難題，一方面是如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定和高效的制冰取熱過(guò)程，另一方面是冰的流動(dòng)性較差，如何實(shí)現(xiàn)排冰過(guò)程。

本發(fā)明的申請(qǐng)人申請(qǐng)的專利，申請(qǐng)?zhí)枮椤?01610312053.6”，名稱為“一種利用凝固潛熱的熱泵系統(tǒng)”的專利，僅實(shí)現(xiàn)了制冰取熱過(guò)程，沒(méi)有涉及到具體的排冰過(guò)程。

專利申請(qǐng)?zhí)枮椤?01611267872.x”，名稱為“一種凝固潛熱采集裝置及系統(tǒng)”的專利也只涉及到機(jī)械刮冰的制冰取熱過(guò)程。申請(qǐng)?zhí)枮椤?01611267862.6”，名稱為“一種冷水凝固熱的采集方法”的專利也只涉及到制冰取熱過(guò)程，沒(méi)有解決排冰問(wèn)題。

上述專利以及一些其他相關(guān)專利不僅沒(méi)有解決排冰問(wèn)題，而且對(duì)外排冰時(shí)，更無(wú)法控制冰和水的比例問(wèn)題。

本發(fā)明專利申請(qǐng)是在發(fā)明人前有專利申請(qǐng)技術(shù)基礎(chǔ)上，采用水泵抽送、固液分流方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)外強(qiáng)制排冰，并控制冰和水的排放比例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰裝置及系統(tǒng)，以解決制冰取熱后冰的排出問(wèn)題，以及控制冰和水的排放比例問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)有效排冰和控制冰和水的排放比例，減少用水量。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問(wèn)題，所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提出的一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰裝置，它由冷水箱、排冰水泵、回水控制閥、隔離板、排冰吸水管、排冰管、排冰返水管、排冰控制閥、冰水混合物進(jìn)口組成，排冰水泵設(shè)置在冷水箱內(nèi)；隔離板將冷水箱分割成儲(chǔ)冰箱和集冰箱兩部分；排冰吸水管的一端與集冰箱相連通，另一端與排冰水泵相連通；排冰管的一端與排冰水泵相連通，另一端用于排冰；排冰管上設(shè)置有排冰控制閥；排冰返水管的一端與位于排冰水泵與排冰控制閥之間的排冰管相連通，另一端與儲(chǔ)冰箱相連通或設(shè)置在儲(chǔ)冰箱上部返水；回水控制閥設(shè)置在排冰返水管上；冰水混合物進(jìn)口與儲(chǔ)冰箱相連通。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰裝置，所述的排冰管在垂直方向上為倒u型彎。

本發(fā)明提出的一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰系統(tǒng)，它由所述的分流式排冰裝置、相變換熱器、冷水泵、冷水吸水管、冷水供水管、冰水混合物排水管和補(bǔ)水管組成，冷水吸水管的一端與分流式排冰裝置的儲(chǔ)冰箱相連通，另一端與冷水泵相連通；冷水供水管的一端與冷水泵相連通，另一端與相變換熱器相連通；冰水混合物排冰管的一端與相變換熱器相連通，另一端與分流式排冰裝置的冰水混合物進(jìn)口相連通。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰系統(tǒng)，所述的儲(chǔ)冰箱連接有補(bǔ)水管，二者相連通。

所述的一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰系統(tǒng)，所述的冷水供水管上連接有補(bǔ)水管，二者相連通。

本發(fā)明裝置的運(yùn)行原理為：冰水混合物從冰水混合物進(jìn)口進(jìn)入冷水箱的儲(chǔ)冰箱，當(dāng)水位高于隔離板高度時(shí)，冰水混合物流入集冰箱，排冰水泵從集冰箱抽取冰水混合物，冰水混合物經(jīng)排冰吸水管進(jìn)入排冰管，一部分冰水混合物直接排出，另一部分經(jīng)排冰返水管返回儲(chǔ)冰箱。返回儲(chǔ)冰箱的這一部分冰水混合物推動(dòng)儲(chǔ)冰箱中的冰層向集冰箱流動(dòng)。通過(guò)設(shè)置回水控制閥和排冰控制閥，調(diào)整直接排放量和返水量的比例。

本發(fā)明系統(tǒng)的運(yùn)行原理為：在冷水泵的作用下，儲(chǔ)冰箱中的冷水經(jīng)冷水吸水管和冷水供水管進(jìn)入相變換熱器，一部分冷水在相變換熱器中釋放出相變潛熱而結(jié)冰，冰水混合物從相變換熱器流出，經(jīng)冰水混合物排水管進(jìn)入儲(chǔ)冰箱。當(dāng)冰從排冰管排出時(shí)，冷水箱水位降低，補(bǔ)水管開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)水。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下特點(diǎn)及有益效果：

(1)申請(qǐng)?zhí)枮椤?01610312053.6”，名稱為“一種利用凝固潛熱的熱泵系統(tǒng)”的專利，僅實(shí)現(xiàn)了制冰取熱過(guò)程，沒(méi)有涉及到排冰過(guò)程。申請(qǐng)?zhí)枮椤?01611267872.x”，名稱為“一種凝固潛熱采集裝置及系統(tǒng)”的專利也只涉及到機(jī)械刮冰的取熱過(guò)程，申請(qǐng)?zhí)枮椤?01611267862.6”，名稱為“一種冷水凝固熱的采集方法”的專利只涉及到制冰過(guò)程。上述專利和其他相關(guān)專利均未給出對(duì)外排冰方案和如何控制冰水混合物的排放比例。

(2)本發(fā)明采用水泵抽送和固液分流方案實(shí)現(xiàn)對(duì)外強(qiáng)制排冰，并控制冰水混合物的排放比例，排冰效率高，節(jié)約用水量可達(dá)50％以上。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明裝置的主視剖面圖；

圖2是具體實(shí)施方式二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是具體實(shí)施方式四的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是具體實(shí)施方式五的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：冷水箱(1)、排冰水泵(2)、回水控制閥(3)、隔離板(4)、排冰吸水管(5)、排冰管(6)、排冰返水管(7)、排冰控制閥(8)、冰水混合物進(jìn)口(9)、儲(chǔ)冰箱(10)、集冰箱(11)、分流式排冰裝置(12)、相變換熱器(13)、冷水泵(14)、冷水吸水管(15)、冷水供水管(16)、冰水混合物排水管(17)和補(bǔ)水管(18)。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一，如圖1所示，本實(shí)施方式的一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰裝置，它由冷水箱1、排冰水泵2、回水控制閥3、隔離板4、排冰吸水管5、排冰管6、排冰返水管7、排冰控制閥8、冰水混合物進(jìn)口9組成，排冰水泵2設(shè)置在冷水箱1內(nèi)；隔離板4將冷水箱1分割成儲(chǔ)冰箱10和集冰箱11兩部分；排冰吸水管5的一端與集冰箱11相連通，另一端與排冰水泵2相連通；排冰管6的一端與排冰水泵2相連通，另一端用于排冰；排冰管6上設(shè)置有排冰控制閥8；排冰返水管7的一端與位于排冰水泵2與排冰控制閥8之間的排冰管6相連通，另一端與儲(chǔ)冰箱10相連通或設(shè)置在儲(chǔ)冰箱10上部返水；回水控制閥3設(shè)置在排冰返水管7上；冰水混合物進(jìn)口9與儲(chǔ)冰箱10相連通。

具體實(shí)施方式二，如圖2所示，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是：所述的排冰管6在垂直方向上為倒u型彎。該實(shí)施方式與實(shí)施方式一相比的有益效果是通過(guò)設(shè)置倒u型彎抬高排冰管6，控制冰水混合物的排放比例，防止排冰控制閥8被冰堵住。

具體實(shí)施方式三，如圖3所示，本實(shí)施方式是一種冷水相變能熱泵供熱分流式排冰系統(tǒng)，所述的分流式排冰裝置12、相變換熱器13、冷水泵14、冷水吸水管15、冷水供水管16、冰水混合物排水管17和補(bǔ)水管18組成，冷水吸水管15的一端與分流式排冰裝置12的儲(chǔ)冰箱10相連通，另一端與冷水泵14相連通；冷水供水管16的一端與冷水泵14相連通，另一端與相變換熱器13相連通；冰水混合物排冰管17的一端與相變換熱器13相連通，另一端與分流式排冰裝置12的冰水混合物進(jìn)口9相連通。

具體實(shí)施方式四，如圖4所示，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是：所述的儲(chǔ)冰箱10連接有補(bǔ)水管18，二者相連通。

具體實(shí)施方式五，如圖5所示，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是：所述的冷水供水管16上連接有補(bǔ)水管18，二者相連通。

工作原理：

冰水混合物從冰水混合物進(jìn)口9進(jìn)入冷水箱1的儲(chǔ)冰箱10，當(dāng)水位高于隔離板4高度時(shí)，冰水混合物流入集冰箱11，排冰水泵2從集冰箱11抽取冰水混合物，冰水混合物經(jīng)排冰吸水管5進(jìn)入排冰管6，一部分冰水混合物直接排出，另一部分經(jīng)排冰返水管7返回儲(chǔ)冰箱10。返回儲(chǔ)冰箱10的這一部分冰水混合物推動(dòng)儲(chǔ)冰箱10中的冰層向集冰箱11流動(dòng)。同時(shí)對(duì)回水控制閥3和排冰控制閥8進(jìn)行控制，調(diào)整排放量和返水量的比例。

一部分冷水在相變換熱器13中釋放出相變潛熱后結(jié)冰，冰水混合物沿著冰水混合物排冰管17經(jīng)過(guò)冰水混合物進(jìn)水口9進(jìn)入分流式排冰裝置12，在分流式排冰裝置12中完成排冰返水過(guò)程后，在冷水泵14的作用下，分流式排冰裝置12中的冷水經(jīng)冷水吸水管15和冷水供水管16再次進(jìn)入相變換熱器13中。