一種風能熱泵機組的製作方法

2023-04-25 12:17:21 2

專利名稱：一種風能熱泵機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱泵機組，尤其是利用環境能的熱泵機組。
背景技術：
熱泵是通過消耗一定機械功，能從自然環境中吸取熱量的設備，由於它能把不能直接利用的低溫熱源(如空氣、土壤、水中所含的熱能、太陽能、工業廢熱等)轉換為可利用的高品位熱能，從而達到利用少量的高位能，節約大量高位能〔如煤、燃氣、油、電等〕的目的。由於熱泵具有節能作用同時能降低溫室效應和減少對大氣的汙染，所以熱泵技術成為當今世界節能環保最有發展前景的技術之一。但是，傳統的熱泵機組的運行需要一部分電能來驅動壓縮機的工作，以實現工質的汽液轉化，這一環節消耗了大量的高品位能，而在一些風能源豐富的地區，風能用來發電，電能再驅動熱泵，這中間存在著冗雜和弊端，風能沒有直接的應用到熱泵機組。

發明內容
為了克服現有的現有的熱泵機組用電能驅動的弊端，本發明的目的在於提供一種無需電能驅動壓縮機的熱泵機組。一種風能熱泵機組，有壓縮機、蒸發器、節流單元和冷凝器，其特徵在於風能熱泵機組由風能動力單元、熱泵機組、冷卻塔和脫水器組成，其中風能動力單元包括風葉和行星齒輪變速器，熱泵機組包括壓縮機、蒸發器、節流單元和冷凝器，風吹動風葉帶動行星齒輪變速器，變速器連帶螺杆式壓縮機運行，壓縮機提高工質能量實現氣相變化，制熱時工質進入冷凝器(室內機)散熱，達到制熱效果，然後經節流閥進入蒸發器(室外機)吸熱，製冷時工質在蒸發器(室內機)吸熱，達到製冷效果，然後經節流閥進入冷凝器(室外機)散熱，完成一個制熱或製冷循環，室外機與冷卻塔通過聯通或者其他方式耦合在一起，間接與室外環境換熱，冷凝塔的工質採用一定濃度範圍的低冰點的某種物質的水溶液，配合一個脫水器以保持其工質濃度。本發明的有益效果是，有效利用起風能直接應用到熱泵機組，省去一些因先利用風能發電，再用電能驅動熱泵機組制熱或製冷的中間冗雜環節，除脫水器需要少量電能驅動以外全部能量來自環境風能，因為室外機蒸發器與室外空氣間接換熱，蒸發器與冷卻塔耦合避免了熱泵機組冬季制熱與環境直接接觸而產生霜凍，所以冬季熱泵機組制熱的時候不會結霜，在確保正常制熱運行的同時又提高了制熱效率，乙二醇水溶液作為載冷劑冰點較低，冬季室外溫度不足以使其凝固，以保證蒸發器與環境持續換熱，脫水器確保乙二醇溶液的濃度保持在一定的範圍內，從而穩定其凝點。


附圖是本發明的工作原理圖。其中1，風葉；2，行星齒輪變速器；3，壓縮機；4，冷凝器；5，節流單元；6，蒸發器；7，四通閥；8，導熱單元；9，冷卻塔；10，脫水器。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對發明進一步說明。在附圖中，環境風吹動風葉(1)，風葉轉動帶動行星齒輪變速器(2)，行星齒輪將風葉的轉動擴大化，高速率的機械能帶動壓縮機(3)的運轉，壓縮機將工質壓縮實現工質的氣相變化，制熱時，汽態工質進入冷凝器(4)(室內機)液化放熱，達到制熱效果，而後經節流閥(5 )進入蒸發器(6 )內，在節流閥節流的作用下工質變為高壓液態，在蒸發器內蒸發汽化吸熱，與導熱單元(8)強制換熱，吸收環境能，再進入壓縮機內壓縮，完成一個制熱循環；製冷時，四通閥(7)換向，壓縮機內流出的高溫高壓工質進入蒸發器內放熱，把熱量傳導給導熱單元，變為高壓液態，經節流閥進入冷凝器內汽化吸熱，達到製冷效果，而後再進入壓縮機壓縮，完成一個製冷循環；導熱單元與冷卻塔(9)耦合，蒸發器通過導熱單元與冷卻塔強制換熱；冬季制熱時，冷凝塔的工質採用一定濃度範圍的低冰點的某種物質的水溶液，冷卻塔配合設置脫水器(10)，在冷卻塔內溶液濃度低於20%時，脫水器工作過濾除水分，使溶液濃度提高，被濾除的水分被排出。其中，風能動力單元由風葉和行星齒輪變速器組成，風葉負責採集風能，把風能變為驅動壓縮機工作的機械能，通過行星齒輪變速器傳導給熱泵機組的壓縮機。熱泵機組的壓縮機採用螺杆式壓縮機，可以有效的利用行星齒輪變速器傳導給的機械能，而轉化為壓縮工質的內能。蒸發器與冷卻塔利用導熱單元通過聯通或者其他方式耦合在一起，聯通方式時， 導熱單元採用套管式換熱器，利用換熱器與冷凝塔換熱，採用耦合式時，蒸發器設置在冷卻塔內，在傳遞的過程中不會外洩熱量，沒有熱量損失。冬季制熱時，冷卻塔內的工質採用20 50%濃度的乙二醇溶液，其冰點隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在59%以下時，水溶液中乙二醇濃度升高冰點降低， 但濃度超過59%後，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點呈上升趨勢。冬季制熱時，冷卻塔配合設置脫水器，脫水器有兩種蒸髮式和滲透式，蒸髮式脫水器利用環境能蒸發水分，使乙二醇水溶液中的水分受熱蒸發或利用水分子的自由運動蒸發水分以提高水溶液濃度；滲透式脫水器利用滲透膜施以滲透壓力，從而濾除乙二醇溶液當中的水分，使溶液保持在一定的濃度範圍內，穩定乙二醇水溶液的冰點。優化方案中，增設備用電能做動力供無風天氣使用。
權利要求
1.一種風能熱泵機組，有壓縮機、蒸發器、節流單元和冷凝器，其特徵在於風能熱泵機組由風能動力單元、熱泵機組、冷卻塔和脫水器組成，其中風能動力單元包括風葉和行星齒輪變速器，熱泵機組包括壓縮機、蒸發器、節流單元和冷凝器，風吹動風葉帶動行星齒輪變速器，變速器連帶螺杆式壓縮機運行，壓縮機提高工質能量實現氣相變化，制熱時工質進入冷凝器(室內機)散熱，達到制熱效果，然後經節流閥進入蒸發器(室外機)吸熱，製冷時工質在蒸發器(室內機)吸熱，達到製冷效果，然後經節流閥進入冷凝器(室外機)散熱，完成一個制熱或製冷循環，室外機與冷卻塔通過聯通或者其他方式耦合在一起，間接與室外環境換熱，冷凝塔的工質採用一定濃度範圍的低冰點的某種物質的水溶液，配合一個脫水器以保持其工質濃度。
2.根據權利要求1所述的風能熱泵機組，其特徵是熱泵機組的壓縮機採用螺杆式壓縮機。
3.根據權利要求1所述的試電筆，其特徵是蒸發器與冷卻塔利用導熱單元通過聯通或者其他方式耦合在一起，聯通方式時，導熱單元採用套管式換熱器，利用換熱器與冷凝塔換熱，採用耦合式時，蒸發器設置在冷卻塔內。
全文摘要
本發明提供一種風能熱泵機組，有壓縮機、蒸發器、節流單元和冷凝器，由風能動力單元、熱泵機組、冷卻塔和脫水器組成，室外機與冷卻塔通過聯通或者其他方式耦合在一起，間接與室外環境換熱，冷凝塔的工質採用一定濃度範圍的低冰點的某種物質的水溶液，配合一個脫水器以保持其工質濃度，這樣能有效利用起風能直接應用到熱泵機組，省去一些因先利用風能發電，再用電能驅動熱泵機組制熱或製冷的中間冗雜環節，提高能量轉化率，實現綠色供熱。
文檔編號F25B29/00GK102261767SQ201110147628
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月2日 優先權日2011年6月2日
發明者楊貽方 申請人:楊貽方