CN104961182B - 一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，包括具有制冷循环单元和制热循环单元的跨临界空调以及低温多效蒸馏装置；所述制热循环单元的制热部件包括通过压缩机压缩制冷剂制热的室内换热器和气冷器，所述制热循环单元和制冷循环单元共用同一气冷器；所述低温多效蒸馏装置包括多效蒸馏单元、收集液态淡水的淡水汇集管路以及收集末端浓海水的浓废水外排管，所述气冷器沿制冷剂的流动方向分为至少两段，自第一效蒸馏单元开始各段气冷器依次接入对应效蒸馏单元内作为气冷模块；本发明提高了低温多效蒸馏装置对跨临界空调生成的排热的利用率和低温多效蒸馏装置的淡水产率，***整体紧凑，且冬夏两季都能产水，实用性高。

Description

一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***

技术领域

本发明涉及海水淡化技术，特别涉及一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***。

背景技术

近年来，我国家用空调在城市中日益普及。2001年至2013年，我国家用空调市场的产量以年均复合增长率17.29％的趋势递增，2013年我国家用空调产量为13057万台。在夏季当家用空调制冷时，其主要作用是使室内降温，空调***的冷凝热直接排放到大气中，并未加以利用。制冷机组在空调工况下运行时向大气环境排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。大量的冷凝热直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费，这些热量的散发又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染，所以，为了节约能源和保护环境，空调余热回收利用就显得很有必要。

跨临界空调，即制冷剂采用二氧化碳、一氧化二氮等物质的空调，其核心是一类跨临界制冷循环。跨临界制冷循环的主要组件有回热器、压缩机、蒸发器、气冷器和膨胀装置。整个***的工作原理是低温低压的工质经压缩机压缩变成高温高压的气体，高温高压的气体进入气冷器换热冷却，高温高压的工质冷却后进入回热器，与蒸发器出口的低温低压的工质换热，高温高压工质继续被降温，而低温低压的工质变为过热，降压后的高压工质经过电子膨胀阀等装置节流降压变成低温低压的两相制冷工质，进入蒸发器与空气进行换热，然后进入压缩机进行压缩，形成一个循环。工质在气冷器内的放热过程是一个具有大温度滑移的非相变放热过程，通常从100℃左右降低35℃，热量近似线性地释放。

水是维系生命与健康的基本需求，地球虽然有71％的面积为水所覆盖，但是淡水资源却极其有限。目前全世界的淡水资源仅占其总水量的2.5％，其中70％以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有86％的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26％。目前，全世界有1/6的人口、约10亿多人缺水。专家估计，到2025年世界缺水人口将超过25亿。又由于地球上淡水的分布在地域、时间上的不均衡性，以及人类对水源的污染，使淡水可用量不仅受到限制，而且急剧减少。缺水问题已经是一个全世界共同面临的社会可持续发展的难题。在这种严峻的用水形式和现实条件下，海水淡化的提出与应用具有极大的现实意义。

海水淡化是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，其实现技术主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷冻法等。蒸馏法包括多效蒸馏法、多级闪蒸法、膜蒸馏法、太阳能蒸馏法等。蒸馏法的原理是使海水受热汽化、水蒸汽冷凝而得到淡水，它具有设备简单可靠、防污垢性能好、易于大型化、产水量以及可利用低品位热能等优点，但是该方法需要外部供给热能，而且水的气化潜热比较大，所以能耗较高。

目前，蒸馏法技术成熟，其中的低温多效蒸馏海水淡化技术是一种很有发展前景的海水淡化技术，在世界范围内得到了较广泛的应用。申请号为201110398281.7的专利文献公开了一种低温多效海水淡化***，它主要包括多组热管式多效蒸发器、蒸汽喷射器TVC、冷却器、气水释放装置、汽水分离器、水环真空泵、原水泵、淡泵、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸等。该发明的特点在于，所述多效蒸发器为多组，利用热管的传热性能，通过蒸汽喷射器TVC引射冷却器中的循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽，使循环蒸汽及汽轮机低压缸排汽变为较高品质的蒸汽进入热管式蒸发器，从而提高了海水蒸发效率。同时，该发明又利用低品质的汽轮机低压缸排汽，提高了能源的利用率以及电厂的效率，通过热管加热产生的蒸汽作为以后几组蒸发器的热源，提高了蒸汽的利用率。由于该发明利用的是低品质的汽轮机低压缸排汽，所以它其实是一种较大型的工业性的海水淡化***。

申请号为201110174880.0的专利文献公开了一种工业余热低温多效海水淡化***，它包括多效海水蒸发器、末效冷凝器、进料海水管、冷却水出水管、冷却水流经管、浓盐水流出管、凝结水输送管、产品水回流管、多个喷淋装置、多个浓盐水流经管、多个产品水流经管等。该发明将工业余热应用到低温多效海水淡化***中，利用工业用户产生的高温余热作为能源，通过工业余热锅炉转换成工作蒸汽，利用此工作蒸汽进行低温多效海水淡化，首效蒸发器产生的产品水回流到工业余热锅炉，循环利用，从而降低了低温多效海水淡化***的制水成本。同样，该发明也是一种较大型的工业性的海水淡化***。

目前中小型的低温多效海水淡化***由于无法获取稳定的废热热源，大多耗用一次能源，制水成本很高，虽然也有研究者提出了采用空调热来淡化海水的装置，申请号为200610124010.1的专利文献公开了一种空调制冷和海水淡化一体化装置，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、引风机、排风机和喷淋***，所述压缩机与冷凝器通过管道连接，排风机设置在冷凝器的一侧，冷凝器和蒸发器之间通过膨胀阀连接，引风机设置在与冷凝器相对的蒸发器的另一边，且冷凝器和蒸发器之间设置有与引风机相通的风道，蒸发器的一侧设置有进风口，所述喷淋***设置在冷凝器与排风机之间。

上述装置虽然利用了空调的废热来进行海水淡化，但是一般空调产生的废热温度较低，一般只有40～50℃，实际淡水产率低下，经济性极低，无法满足实际的供水应用。

发明内容

本发明公开了一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，利用跨临界空调所产生的温度较高的废热进行低温多效蒸馏来生产淡水，提高了能源利用率，降低了淡化海水的成本，减少了环境热污染，并且淡水产率较高，冬夏都能产水，实用性高，具有良好的经济效益。

一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，包括具有制冷循环单元和制热循环单元的跨临界空调以及低温多效蒸馏装置；

所述制热循环单元的制热部件包括通过压缩机压缩制冷剂制热的室内换热器和气冷器，所述制热循环单元和制冷循环单元共用同一气冷器；

所述低温多效蒸馏装置包括多效蒸馏单元、收集液态淡水的淡水汇集管路以及收集末端浓海水的浓废水外排管，所述气冷器沿制冷剂的流动方向分为至少两段，自第一效蒸馏单元开始各段气冷器依次接入对应效蒸馏单元内作为气冷模块。

本发明利用跨临界空调产生的排热，通过低温多效蒸馏装置进行淡水生产，制冷循环和制热循环共用的气冷器安装入低温多效蒸馏装置，冬夏都能进行淡水生产，实用性高；

本发明中，利用跨临界空调的气冷器沿着制冷剂的流动方向，温度逐步降低并释放大量热量的特点，将其分段后装入低温多效蒸馏装置的对应效蒸馏单元内作为气冷模块，其中对应效是指：对应温度依次降低，即各段气冷器沿着制冷剂的流动方向温度依次降低对应低温多效蒸馏装置随效数增加温度依次降低，逐级对应安装，上述设置提高了低温多效蒸馏装置对跨临界空调生成的排热的利用率；并且将跨临界空调的气冷器装入各效蒸馏单元，从而使***整体更紧凑，减小整体体积。

除了第一效蒸馏单元完全利用外接的热量进行蒸馏，其余效都设有通入上一效淡水蒸汽来蒸馏海水的蒸馏模块，优选的，各段气冷器布置在所在效蒸馏单元的蒸馏模块的上方。

为了提高淡水产率，优选的，所述低温多效蒸馏装置还包括冷凝最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的淡水冷凝器和预热待淡化海水的海水预热器，最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的温度不高于20℃；

所述淡水冷凝器包括淡水蒸汽通道和冷凝水通道，所述冷凝水通道的两端连通第一海水进管和海水排水管；

所述海水预热器包括连接淡水汇集管路的淡水通道、连接浓废水外排管的浓海水通道以及海水通道，所述海水通道的两端连通第二海水进管和预热海水出水管，所述预热海水出水管接入多效蒸馏单元的预热海水进口，通入第二海水进管的海水温度高于通入第一海水进管的海水温度。

无论是夏季还是冬季，本发明中采用跨临界空调的气冷器作为热源，针对产热温度较低的空调的排热，结合低温多效蒸馏法进行海水淡化，提高了能源利用效率，具有良好的海水淡水产率；同时利用海洋中随着深度变化，海水具有温差的现象，一般海水深度超过10米海水温度较少受环境的影响，总体比较为稳定约为13～18℃；表层海水则受环境影响较大，一般夏季约为27～35℃，冬季为0～7℃，采用温度较低的第一海水源冷凝最后一效淡水蒸汽，使最后一效产出的淡水蒸汽的温度可以设置的较低，在第一效温度不变的情况下，增大第一效和最后一效之间的温差，从而增加低温多效蒸馏的效数，提高淡水产率，而待淡化海水则采用温度高于第一海水源的第二海水源，第二海水源提供的待淡化海水的温度越高，则进行预热时所需要的时间和能耗就越少，可以减少预热时间，提高待淡化海水的预热后的温度，进一步提高能源利用效率和淡水产率。

由于冬季和夏季海水水温会变化，可以采用两套管路，在冬季和夏季分别向第一海水进管和第二海水进管供水，但是这样的结构较为复杂，管道消耗量大，安装复杂，因此，为了简化结构，优选的，所述第一海水进管和第二海水进管连接有交换进水口的导通选择器。通过设置导通选择器，从而使第一海水进管和第二海水进管的进水口可以互换，此时如果第一海水进管的进水口接入深层海水，而第二海水进管的进水口位于浅层海水，适合夏季使用，当冬季到来时，只要使用导通选择器转换第一海水进管和第二海水进管的进水口，既可以使第二海水进管通入浅层的低温海水，第一海水进管通入深层的高温海水。导通选择器可以是直接调整管路，也可以通过调整阀组件来实现。

优选的，所述低温多效蒸馏装置采用逆流式，所述的预热海水进口设置在最后一效的蒸馏单元上，前一效的浓海水进水口与后一效的浓海水出水口连接，第一效的蒸馏单元的浓海水出口连接至浓废水外排管。逆流进料方式下，物料海水首先被引入低温效组，在此海水接受来自邻近的较热的蒸汽而部分蒸发，在各效中剩余的海水已被预加热和浓缩，通过泵进入下一较热的效组。由于充分利用冷热流体的传热温差，逆流进料方式下物料海水过冷度最小，***热利用率最高。

采用逆流式低温多效蒸馏装置时，浓废水外排管收集到的浓海水是从第一效中排出的，温度最高，因此，淡水汇集管路收集到的淡水温度低于浓废水外排管收集到的浓海水温度，优选的，所述海水预热器包括海水通道串联的第一换热器和第二换热器，所述第二海水进管与第一换热器的海水通道连接，所述预热海水出水管与第二换热器的海水通道连接，所述浓海水通道设置在第二换热器内，所述淡水通道设置在第一换热器内。从而使带淡化的海水先与温度较低的淡水换热，再与温度较高的浓海水换热，提高换热效率。

为了提高淡水产率，在温差条件允许的情况下，优选的，所述低温多效蒸馏装置包括至少7效蒸馏单元。

为了提高对气冷器产生热量的利用率，优选的，所述气冷器分为至少3段。

为了提高制冷效果和能源利用率，优选的，所述跨临界空调的制冷剂采用二氧化碳与卤代烷烃的混合物、一氧化二氮与卤代烷烃的混合物或者R290与R32的混合物。

为了提高换热效果，优选的，所述的海水预热器采用冷热流逆流换热方式连接。

为了提高换热效果，优选的，所述的淡水冷凝器采用冷热流逆流换热方式连接。

为了简化设备的结构，优选的，所述跨临界空调的制冷循环单元和所述制热循环单元可相互转换，所述跨临界空调包括：共用的压缩机、共用的室内换热器、共用的节流阀、共用的回热器以及室外换热器；

所述制冷循环单元包括：循环安装的压缩机、气冷器、回热器、节流阀以及室内换热器；

所述制热循环单元包括：循环安装的压缩机、室内换热器、气冷器、回热器、节流阀以及室外换热器。

与普通空调相比，本发明的跨临界空调只是增设了一个室外换热器，设备改造简单，改造成本低。

在冬季时，跨临界空调的制热循环单元工作，优选的，所述制热循环单元的制热部件包括用于吸热的室外换热器，所述室外换热器包括制冷剂通道以及第三海水通道，通入第三海水通道的海水温度高于通入第一海水进管的海水温度。第三海水通道通入温度高于通入第一海水进管的浅层海水的深层海水进行换热，使室外换热器内的制冷剂快速吸热蒸发，提高空调的制热效率，第三海水通道通可以直接引流进入第二海水进管的海水。室外换热器在冬季工作，此时第三海水通道通入的是深层海水。

本发明的有益效果：

本发明的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，将跨临界空调的气冷器分段后装入低温多效蒸馏装置的对应效蒸馏单元内作为气冷模块，提高了低温多效蒸馏装置对跨临界空调生成的排热的利用率和低温多效蒸馏装置的淡水产率，并且将跨临界空调的气冷器直接装入各效蒸馏单元内，使***整体更紧凑，减小整体体积，且冬夏两季都能产水，实用性高，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明***的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例的跨临界空调与海水淡化联产***包括具有制冷循环单元和制热循环单元的跨临界空调和逆流式低温多效蒸馏装置。

跨临界空调包括：压缩机3、四通阀2、室外换热器4、气冷器26、三通阀29、回热器28、节流装置30、三通阀27、过滤器31、室内换热器1以及阀001～阀002共6个阀门组成。

压缩机3出口与四通阀2的c口相连，四通阀2的d口分为两个通道，其中一条支路与阀002入口相连，阀002出口又分为两通道，其中一条通道与阀001出口相连，阀001入口与室内换热器1出口相连；阀002出口另一通道与气冷器26)入口相连，气冷器26出口分为两个通道，其中一条通道与阀003入口相连，阀003出口与阀006入口相连，气冷器26出口另一通道与阀004入口相连，阀004出口与室内换热器1入口相连。四通阀2出口d的另一通道与阀005出口相连，阀005入口与室外换热器4出口j1相连，室外换热器4入口k1与阀006出口相连，阀006入口分别与阀003出口、三通阀29的h2口、三通阀27的i2口相连，三通阀29的h3口与回热器28入口g3相连，回热器28出口g4与节流装置30入口相连、节流装置30出口与三通阀27的i3口相连，三通阀27的i1口与过滤器31入口相连，过滤器31出口分别与室内换热器1入口、阀004出口相连，室内换热器1出口分别与四通阀2的b口、阀001入口相连，四通阀2的a口与回热器28的入口g1相连，回热器28的出口g2与压缩机3入口相连。冬季时，气冷器26与室内换热器1并联工作，气冷器26分为m段，分别为第一段气冷器26-1，第二段气冷器26-2……第m段气冷器26-m。

逆流式低温多效蒸馏装置包括n效蒸馏装置5，第一效至最后一效依次分别为第一效蒸馏装置5-1，第二效蒸馏装置5-2……第n效蒸馏装置5-n，n个喷淋海水入口截止装置6-1～6-n、n个真空泵入口截止装置7-1～7-n、真空泵8、淡水冷凝器11、第一海水入口过滤器12、第一海水入口水泵13、第二海水入口水泵14、淡水出口水泵15、浓海水出口水泵16、第二海水入口过滤器17、浓海水出口截止装置18、淡水出口截止装置19、第一换热器20、第二换热器21、n-1个海水送水水泵23-2～23-n、n-1个海水出口降压装置24-1～24-n-1、n-2个淡水出口降压装置25-2～25-n-1以及阀A～阀D四个阀门，阀A～阀D四个阀门结合管路形成导通选择器。

n效蒸馏装置5，其第一效蒸馏装置5-1内包含空调的第一段气冷器26-1、喷淋装置9和气液分离装置10，第二效至第m效蒸馏装置5-2～5-m的每一效内分别包含第二段气冷器26-2到第m段气冷器26-m、蒸发冷凝器22、喷淋装置9和气液分离装置10，第m+1效至第n效蒸馏装置5-(m+1)～5-n的每一效内均包含蒸发冷凝器22、喷淋装置9和气液分离装置10。

第二海水入口Ⅱ分别与阀C入口、阀D入口相连，阀C出口与第一海水入口水泵13入口相连，阀D出口与第二海水入口水泵14入口相连，第二海水入口水泵14出口与第二海水入口过滤器17入口相连，第二海水入口过滤器17出口分别与空调的室外换热器4的入口j1、第一换热器20的入口f2相连，室外换热器4的出口k1与海水排水口Ⅴ相连，第一换热器20出口e2与第二换热器21入口b1相连，第二换热器21出口a1与第n效淋浴海水入口截止装置6-n入口相连，第n效喷淋海水入口截止装置6-n出口与第n效蒸馏装置内的喷淋装置9相连。第i(i＝2～n-1)效蒸馏装置底部的海水出口通道分别与第i效海水出口降压装置24-i入口相连(第n效蒸馏装置底部的海水出口通道无降压装置)，第i效降压装置24-i出口分别与第i效海水送水水泵23-i入口相连，第i效海水送水水泵23-i出口与第i-1效喷淋海水入口截止装置入口相连，第i-1效喷淋海水入口截止装置出口与第i-1效蒸馏装置内的喷淋装置9相连。第一效蒸馏装置底部的浓海水出口通道与第一效海水出口降压装置24-1入口相连，第一效海水出口降压装置24-1出口与第二换热器21入口a2相连，第二换热器21出口b2与浓海水出口截止装置18入口相连，浓海水出口截止装置18出口与浓海水出口水泵16入口相连，浓海水出口水泵16出口与浓海水出口Ⅰ相连。除最后一效外，各效蒸馏装置内部的气液分离装置10，其入口与该效蒸馏装置相通，而出口则与下一效蒸馏装置内的蒸发冷凝器22入口相通，蒸发冷凝器22的出口即为各淡水通道。第i(i＝2～n-1)效蒸馏装置的淡水通道分别与第i效淡水出口降压装置25-i入口相连(第n效蒸馏装置底部的淡水出口通道无降压装置)，同时最后一效的气液分离装置10出口与淡水冷凝器11入口c2相连，淡水冷凝器11出口d2与各效淡水出口降压装置25-2～25-(n-1)相连后即各效淡水通道汇合，再与第一换热器20入口e1相连，第一换热器20的出口f1与淡水出口截止装置19入口相连，淡水出口截止装置19出口与淡水出口水泵15入口相连，淡水出口水泵15出口与淡水出口Ⅲ相连。第一海水入口Ⅳ分别与阀A入口、阀B入口相连，阀B出口与第二海水入口水泵14入口相连，阀A出口与第一海水入口水泵13入口相连，第一海水入口水泵13出口与第一海水入口过滤器12入口相连，第一海水入口过滤器12出口与海水淡化装置的次级换热器9入口d1相连，次级换热器的出口c1与海水排水口Ⅴ相连。各效蒸馏装置的顶部还留有一个出口通道，第i(i＝1～n)效蒸馏装置顶部的出口通道与第i效真空泵出口截止装置7-i出口相连，第i效真空泵入口截止装置7-i入口与真空泵8出口相连。真空泵8入口与大气相通。

本实施例中采用CO₂作为制冷剂。

空调循环过程：

夏季，空调循环装置部分关闭阀001、阀004、阀005、阀006，开启阀002、阀003。制冷剂在压缩机3中被压缩成高温高压气体由入口c进入四通阀2，再由出口d流出四通阀2，经过阀002进入气冷器26与海水淡化装置第1～m(1<m<n，n≥3，本实施例中，n＝15，m＝3)效蒸馏装置(5-1～5-m)内的海水换热，被冷却后经过阀003由入口h2进入三通阀29，再由出口h3流出三通阀29，后进入回热器28预冷，然后进入节流装置27减压为气液两相的混合物，气液混合物由入口i3进入三通阀27，再由出口i3流出三通阀27后通过过滤器31过滤后再进入室内换热器1，在室内换热器1中从室内吸收热量制冷的同时蒸发成为蒸汽后由入口b进入四通阀2，再由出口a离开四通阀2，再经回热器28预热后返回压缩机3内，从而完成一个制冷循环。

冬季，空调循环装置部分关闭阀002、阀003，开启阀001、阀004、阀005、阀006。制冷剂在压缩机3中被压缩成高温高压气体后由入口c进入四通阀2后，再由出口b离开四通阀2，制冷剂蒸汽被分为两股，一股通过室内换热器1被冷凝成液体，另一股经过阀001进入气冷器26与海水淡化装置第一效蒸馏装置内的海水换热，被冷却后经过阀004与从室内换热器出来的气体汇合，再通过过滤器31过滤后，由入口h1进入三通阀29，再由出口h3流出三通阀29，后进入回热器28预冷，然后进入节流装置27减压为气液两相的混合物，气液混合物由入口i3进入三通阀27,再由出口i2流出三通阀27后经过阀006进入室外换热器4，在室外换热器4中吸收来自冬季深层高温海水的热量并蒸发成为蒸汽后经过阀005由入口d进入四通阀2，再由出口a离开四通阀2，再经回热器28预热后返回压缩机3内，从而完成一个制冷循环。

海水淡化过程：

夏季，低温多效蒸馏装置关闭阀B、阀C，开启阀A、阀D，浅层高温海水作为第二海水源，流经阀D进入第二海水通道；冬季，海水淡化装置部分关闭阀A、阀D，开启阀B、阀C，深层高温海水流经作为第二海水源阀B进入第二海水通道。高温海水由第二海水入口水泵14引入第二海水入口过滤器17，过滤后一部分通入空调循环装置的室外换热器4与之换热降温后由海水排水口Ⅴ排除，一部分通过第一换热器20与从淡水冷凝器11流出的淡水换热升温，再进入第二换热器21与从第一效蒸馏装置5-1流出的浓海水换热升温，升温后的高温海水通过第n效喷淋海水入口截止装置6-n后，进入第n效蒸馏装置5-n内，并由海水喷淋装置9喷在蒸发冷凝器22管道外部。蒸发冷凝器22管外的海水与蒸发冷凝器22内由第n-1效蒸馏装置5-n-1产生的蒸汽进行换热：一部分海水升温蒸发成蒸汽后经气液分离装置10进入淡水冷凝器11，并与低温海水换热降温，冷凝成淡水；另一部分海水浓缩成浓海水，从第n效蒸馏装置5-n底部浓海水出口通道流出，通过第n效海水送水水泵23-n进入第n-1效喷淋海水入口截止装置6-n-1，经海水喷淋装置9引入第n-1效蒸馏装置5-n-1，喷淋在蒸发冷凝器22管道外部(第一效蒸馏装置的海水喷淋在气冷器26管道外部，第2～m效蒸馏装置内的海水先后喷淋在气冷器26和蒸发冷凝器22管道外部)，并与第n-2效蒸馏装置产生的淡水蒸汽进行换热(进入第一效蒸馏装置的海水与空调循环装置的气冷器26进行换热，第2～m效蒸馏装置内的海水先后与气冷器26和前一效蒸馏装置产生的淡水蒸汽进行换热)：一部分海水蒸发成蒸汽，通过气液分离装置10后进入下一效的蒸发冷凝器管道22内，并与下一效的海水换热；另一部分海水浓缩成浓海水后经过第n-1效海水出口降压装置24-n-1，再由第n-1效海水送水水泵23-n-1引入前一效，并重复第n-1效蒸馏装置内的过程，如此实现海水的逆流。第i(i＝2～n)效蒸馏装置的蒸发冷凝管22内的蒸汽经换热冷却后变成淡水，通过第i效淡水出口降压装置22-i降压后(第n效蒸馏装置底部淡水通道无降压装置)，与由第n效蒸馏装置产生的蒸汽经淡水冷凝器11冷凝得到的淡水汇合后，通过第一换热器20与入口高温海水换热降温，然后再通过淡水出口截止装置19经由淡水出口水泵15排出。第一效蒸馏装置产生的浓海水通过第一效海水出口降压装置24-1后进入第二换热器21，与进口的海水换热降温后经过浓海水出口截止装置18，再由浓海水出口水泵16引出。

夏季，深层低温海水流经阀A进入第一海水通道；冬季，浅层低温海水流经阀B进入第一海水通道。低温海水通过第一海水入口水泵13和第一海水入口过滤装置12后进入淡水冷凝器11，在其中与从第n效蒸馏装置的气液分离装置10出来的淡水蒸汽换热后升温后由海水排水口Ⅴ直接排出。

真空泵8在装置运行前已将各效蒸馏装置抽至设定好的真空度，真空泵与各效蒸馏装置之间均设置了一个真空泵出口截止装置(7-i，i＝1～n)，用于控制各效蒸馏装置内气压。n效淋浴海水入口截止装置(6-i，i＝1～n)，浓海水出口截止装置18以及淡水出口截止装置19分别用来控制海水，浓海水和淡水的进出。

循环过程中海水淡化部分的能量来源为气冷器26内制冷剂冷凝释放的热量。

以下结合附图1对本发明的具体运行过程作进一步描述：

1.***运行前，确认各管路和装置内均无水并密封。夏季，空调循环装置部分关闭阀001、阀004、阀005、阀006，开启阀002、阀003，海水淡化装置部分关闭阀B、阀C，开启阀A、阀D；冬季，则空调循环装置部分关闭阀002、阀003，开启阀001、阀004、阀005、阀006，海水淡化装置部分关闭阀A、阀D，开启阀B、阀C。然后关闭n效喷淋海水入口截止装置(6-i，i＝1～n)，浓海水出口截止装置18以及淡水出口截止装置19，打开与真空泵8相连的n效真空泵出口截止装置(7-i，i＝1～n)，开启真空泵，将各效蒸馏装置抽至设定好的真空度。真空泵出口截止装置(7-i，i＝1～n)，用于控制各效蒸馏装置内气压。n效喷淋海水入口截止装置(6-i，i＝1～n)，浓海水出口截止装置18以及淡水出口截止装置19分别用来控制海水，浓海水和淡水的进出。

2.完成抽真空后，关闭与真空泵8相连的n效真空泵出口截止装置(7-i，i＝1～n)，再关闭真空泵8，然后开启第一海水入口水泵13、淡水出口水泵15、第二海水入口水泵14、浓海水出口水泵16，打开n效喷淋海水入口截止装置(6-i，i＝1～n)及n-1效海水送水水泵24-2～24-n，启动压缩机3运行空调循环装置，待淡水通道以及浓海水通道充满水之后，启动淡水出口水泵15和浓海水出口水泵16，然后再开启浓海水出口截止装置18以及淡水出口截止装置19，待整个***运行一段时间稳定后，即可利用空调排热淡化一定量的海水。

如此循环操作，就能实现利用空调气冷器废热进行连续的海水淡化。

本实施例在实际使用时，

跨临界空调的参数：

制冷量：3500W；

制冷剂：CO₂；

夏季时：

压缩机出口：120℃，103bar；

室内换热器的蒸发温度：7.2℃；

高压侧回热器进口(从气冷器出)：40℃，103bar；

高压侧回热器出口(进蒸发器)：35℃，103bar；

低压侧回热器出口(进压缩机)：16.11℃，34.8bar；

冬季时：

压缩机出口：80℃，90bar；

室外换热器的蒸发温度：13℃；

高压侧回热器进口(从气冷器出)：45℃，90bar；

高压侧回热器出口(进蒸发器)：35℃，90bar；

低压侧回热器出口(进压缩机)：20℃，48.5bar；

室内换热器的气冷器出口温度：45℃，90bar；

低温多效蒸馏装置的参数：

第一效蒸馏装置温度：42℃；

夏季时：

第一海水入口Ⅳ通入的第一海水源的温度：15℃；

第二海水入口Ⅱ通入的第二海水源的温度：30℃；

效数：12；

末效蒸汽温度：18℃；

第二海水源进口流量：0.045kg/s。

冬季时：

第一海水入口Ⅳ通入的第二海水源的温度：15℃；

第二海水入口Ⅱ通入的第一海水源的温度：5℃；

效数：12；

末效蒸汽温度：8℃；

第一海水源进口流量：0.045kg/s。

夏季模拟产水率约为：0.03kg/s，每小时产水约108kg，每天产水可达2.58吨；冬季模拟产水率约为0.022kg/s,每小时产水约80kg，每天产水可达1.9吨，产热量约3.7kW。

Claims (8)

1.一种冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，包括具有制冷循环单元和制热循环单元的跨临界空调以及低温多效蒸馏装置；

所述制热循环单元的制热部件包括通过压缩机压缩制冷剂制热的室内换热器和气冷器，所述制热循环单元和制冷循环单元共用同一气冷器；

所述低温多效蒸馏装置包括多效蒸馏单元、收集液态淡水的淡水汇集管路以及收集末端浓海水的浓废水外排管，所述气冷器沿制冷剂的流动方向分为至少两段，自第一效蒸馏单元开始各段气冷器依次接入对应效蒸馏单元内作为气冷模块；

所述低温多效蒸馏装置还包括冷凝最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的淡水冷凝器和预热待淡化海水的海水预热器，最后一效蒸馏单元产出的淡水蒸汽的温度不高于20℃；

所述淡水冷凝器包括淡水蒸汽通道和冷凝水通道，所述冷凝水通道的两端连通第一海水进管和海水排水管；

所述海水预热器包括连接淡水汇集管路的淡水通道、连接浓废水外排管的浓海水通道以及海水通道，所述海水通道的两端连通第二海水进管和预热海水出水管，所述预热海水出水管接入多效蒸馏单元的预热海水进口，第一海水进管的进水口接入深层海水，第二海水进管的进水口位于浅层海水；

所述第一海水进管和第二海水进管连接有交换进水口的导通选择器。

2.如权利要求1所述的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，各段气冷器布置在所在效蒸馏单元的蒸馏模块的上方。

3.如权利要求1或2所述的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，所述低温多效蒸馏装置采用逆流式，所述的预热海水进口设置在最后一效的蒸馏单元上，前一效的浓海水进水口与后一效的浓海水出水口连接，第一效的蒸馏单元的浓海水出口连接至浓废水外排管。

4.如权利要求1或2所述的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，所述海水预热器包括海水通道串联的第一换热器和第二换热器，所述第二海水进管与第一换热器的海水通道连接，所述预热海水出水管与第二换热器的海水通道连接，所述浓海水通道设置在第二换热器内，所述淡水通道设置在第一换热器内。

5.如权利要求1或2所述的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，所述低温多效蒸馏装置包括至少7效蒸馏单元。

6.如权利要求1或2所述的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，所述气冷器分为至少3段。

7.如权利要求1或2所述的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，所述的海水预热器采用冷热流逆流换热方式连接。

8.如权利要求1或2所述的冬夏两用的跨临界空调与海水淡化联产***，其特征在于，所述的淡水冷凝器采用冷热流逆流换热方式连接。