本发明涉及一种太阳能补热蒸发结冰多级水轮机除冰冰源热泵，可分季节实现冬季采暖、夏季冰蓄冷、春秋季海水淡化等3种功能。
二、
背景技术：
水源热泵取热效果十分理想，但水资源的利用受到水环境保护的严格限制；而地源热泵由于通过地埋管间接取热，增大了热泵循环温差，因此节能效果并不理想，而且地埋管投资高昂。
然而，水的凝固潜热则为335kj/kg，因此每公斤淡水结冰时所释放的凝固潜热与每公斤淡水温降80℃所释放的显热量相当，因此一般从5℃温降的水源中提取显热的水源热泵对于水源流量的需求，就要比冰源热泵增大16倍，从而使得冰源热泵的用水量成数量级大幅降低，对于水资源的依赖程度也大幅降低，从而有效打破水资源对热泵热源的局限性，具有极高商用价值。
1、低温乙二醇溶液间接取热结冰：现有冰源热泵本质上只是电机驱动除冰的片冰机与乙二醇制冷机组的简单耦合，一方面由乙二醇制冷机组的蒸发器提供低温乙二醇溶液循环，用以在片冰机的圆环形间壁式流道中流通，以提取其内环壁面分布淡水的结冰潜热。
2、电机通过减速器驱动螺旋冰刀除冰：由电动机通过减速器带动螺旋式冰刀在线、垂直、旋转、刮除内环壁面的冰层，而刮除下来的大小均匀冰片又被水流及时冲走，以实现乙二醇溶液连续提取结冰潜热；另一方面则由乙二醇制冷机组的冷凝器驱动供热循环。
3、现有冰源热泵低效、昂贵：现有方案的技术缺陷在于片冰机的处理量过小，而且需由乙二醇溶液循环作为中间介质来提取结冰潜热，从而增大了热泵循环温差；因此利用其实现大规模热泵供热，以及冷冻法海水淡化时，一方面投资成本过大，另一方面运行成本过大，从而限制了冰源热泵与冷冻法海水淡化的技术普及。
4、冷冻法海水淡化的优点：(1)由于水的化学活跃度拐点为60℃，因此采用0℃结冰、分离、浓缩的冷冻法，就可有效处理高腐蚀性溶液或热敏性物料；(2)工艺在开放装置中实施，从而避免抽真空等一系列复杂工艺的控制过程；(3)由于水的结冰潜热只达其汽化潜热的1/7，使得冷冻法中乙二醇制冷机组的投资，相比蒸馏法中热泵机组的投资降低一半以上。
三、
技术实现要素：
本发明目的：全面创新满液式蒸发直接提取结冰潜热、多级水轮机自旋除冰、高效冰源热泵、太阳能高效集热低温融冰等4项技术，同时耦合盐水流态冰、盐水冷冻分离与重力分离、微波松化等3种技术，可分季节实现冬季采暖、夏季冰蓄冷、春秋季海水淡化等3种功能。其中由盐水循环中的水流动能驱动满液式蒸发器水平蒸发结冰圆管内的多级水轮机切向冰刀自旋，既可大量、高效、直接提取盐水结冰潜热，又可在线除冰，从而低成本、连续性制取盐水流态冰；由淡水循环实现太阳能与地热能高效补热融冰，以平衡盐水结冰潜热，从而为冰源热泵提供间接、开式、闭环热源。由冰水重力分离桶对盐水循环回路定压。全面取代空气源热泵、水源热泵、地源热泵。
按照附图1、附图2、附图3、附图4所示的太阳能补热蒸发结冰多级水轮机除冰冰源热泵，其由1-压缩机；2-油分离器；2-1-油冷却器；2-2-油过滤器；2-3-流量开关；2-4-电磁阀；2-5-手动阀；3-冷凝器；4-干燥过滤器；5-膨胀阀；6-满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器；6-1-旋转轴；6-2-轴承；6-3-管端支架；6-4-水轮叶片；6-5-圆环刀架；6-6-切向冰刀；6-7-水平蒸发结冰圆管；6-8-冰水重力分离桶；6-9-盐水液位计；6-10-淡水流量调节阀；6-11-重力输冰管道；6-12-循环盐水出口；6-13-保温层；6-14-电源；6-15-高频微波发射板；6-16-盐水过滤器；6-17-盐水循环泵；6-18-盐水止回阀；7-透光罩；8-太阳能高效集热低温融冰恒温池；8-1-融冰盘管；8-2-热管；8-3-循环淡水出口；8-4-淡水液位计；8-5-补充淡水调节阀；8-6-淡水过滤器；8-7-淡水循环泵；8-8-淡水止回阀；9-过滤器；10-循环泵；11-止回阀；12-浓盐水排放口；12-1-浓盐水排放阀；13-闭式循环冷却塔；13-1-闭式循环换热器；13-2-冷却风机；13-3-喷嘴；13-4-集水盘；13-5-冷却水循环泵；13-6-切换阀；14-采暖末端；15-浓盐水；16-空调末端；17-盐水；17-1-盐水流量调节阀；18-淡水；18-1-供淡水阀组成，其特征在于：
压缩机1出口通过管道连接油分离器2、冷凝器3、干燥过滤器4、膨胀阀5、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6、压缩机1进口，组成热泵循环回路；
油分离器2的底部出油口通过管道连接油冷却器2-1、油过滤器2-2、流量开关2-3、电磁阀2-4、手动阀2-5，组成油冷却回路；
冰水重力分离桶6-8底部的循环盐水出口6-12通过管道连接盐水过滤器6-16、盐水循环泵6-17、盐水止回阀6-18、浓盐水排放口12、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6进口、轴承6-2、管端支架6-3、旋转轴6-1、水轮叶片6-4、圆环刀架6-5、切向冰刀6-6、水平蒸发结冰圆管6-7、冰水重力分离桶6-8中部的盐水流态冰出口、冰水重力分离桶6-8，组成盐水放热结冰循环回路；
冰水重力分离桶6-8底部的循环盐水出口6-12通过管道连接盐水过滤器6-16、盐水循环泵6-17、盐水止回阀6-18、浓盐水排放口12、浓盐水排放阀12-1，组成春秋季浓盐水排放回路；
冰水重力分离桶6-8顶部累积的冰片通过淡水补热循环所维持的水位浮力、冰水重力分离桶6-8顶部朝向重力输冰管道6-11的倾斜板推力、重力输冰管道6-11，而被无动力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8的一侧进冰口，组成冰片的浮力、推力、重力输送回路；
太阳能高效集热低温融冰恒温池8底部的循环淡水出口8-3，通过管道连接淡水过滤器8-6、淡水循环泵8-7、淡水止回阀8-8、切换阀13-6、淡水流量调节阀6-10、冰水重力分离桶6-8顶部的补水管，组成冬季淡水补热循环回路；
太阳能高效集热低温融冰恒温池8底部的循环淡水出口8-3，通过管道连接淡水过滤器8-6、淡水循环泵8-7、淡水止回阀8-8、切换阀13-6、空调末端16、淡水流量调节阀6-10、冰水重力分离桶6-8顶部的补水管，组成夏季冰蓄冷充/放冷循环回路；
太阳能高效集热低温融冰恒温池8底部的循环淡水出口8-3，通过管道连接淡水过滤器8-6、淡水循环泵8-7、淡水止回阀8-8、切换阀13-6、供淡水阀18-1、淡水18用户，组成春秋季供淡水循环回路；
太阳能高效集热低温融冰恒温池8的上部架设水平或者朝向太阳冬季高度角倾斜的透光罩7，及其之间的密封围板，组成冬季太阳补热融冰回路；
多根均匀、垂直布置的热管8-2的顶端与太阳能高效集热低温融冰恒温池8的底部外壁通过导热硅胶紧密热接触，而其余部分则插入土壤中，组成冬季土壤补热融冰回路；
盐水液位计6-9通过液位信号线控制淡水流量调节阀6-10，组成冬季、夏季淡水循环控制回路；
盐水液位计6-9通过液位信号线控制盐水流量调节阀17-1，组成春秋季盐水补充控制回路；
淡水液位计8-4通过液位信号线控制补充淡水调节阀8-5，组成冬季、夏季补充淡水控制回路；
冷凝器3的循环水出口通过管道连接切换阀13-6、并联的采暖末端14、过滤器9、循环泵10、止回阀11、冷凝器3的循环水进口，组成冬季采暖循环回路；
冷凝器3的循环水出口通过管道连接切换阀13-6、闭式循环冷却塔13中部的闭式循环换热器13-1、过滤器9、循环泵10、止回阀11、冷凝器3的循环水进口，组成夏季冰蓄冷冷却回路；
冷凝器3的循环水出口通过管道连接切换阀13-6、太阳能高效集热低温融冰恒温池8中的融冰盘管8-1、过滤器9、循环泵10、止回阀11、冷凝器3的循环水进口，组成春秋季热泵融冰回路；
冷凝器3、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6、重力输冰管道6-11、太阳能高效集热低温融冰恒温池8的外壁均须包裹保温层6-13；
一对水轮叶片6-4呈直线、反向展开，其外端固定在圆环刀架6-5内壁，其中间固定在圆孔基座外壁，以构成单级水轮机；
多只单级水轮机的中间基座圆孔，被一根直线旋转轴6-1贯穿并等距离固定，其中相邻两对水轮叶片6-4的展开方向互呈直角布置，以构成沿水流方向串联的多级水轮机；
在多级水轮机圆环刀架6-5的外壁每间隔90度圆角轴向固定1把直线型切向冰刀6-6，且切向冰刀6-6的切向刀刃指向多级水轮机自旋方向；
旋转轴6-1的两端支撑于轴承6-2上，两只轴承6-2又固定在两只特种钢制造、耐腐蚀的管端支架6-3中心圆环柱轴承座内壁，其外壁沿径向伸出3只均布、朝旋转轴6-1方向90度弯曲的固定爪，且固定于水平蒸发结冰圆管6-7的进出口内壁；
切向冰刀6-6需耐蠕变、缺口敏感度性能优异、硬度比水平蒸发结冰圆管6-7的内壁保护膜低2个数量级；
水平蒸发结冰圆管6-7的内壁镀铬；
轴承6-2为旋转寿命高达50亿次的特种陶瓷耐磨轴承。
集水盘13-4的底部出口通过管道连接冷却水循环泵13-5、喷嘴13-3、闭式循环换热器13-1外壁，组成循环喷淋冷却回路；闭式循环冷却塔13下部的进风口、中部的闭式循环换热器13-1外壁、喷嘴13-3、顶部的冷却风机13-2，组成冷却风回路。
电源6-14通过电源线驱动冰水重力分离桶6-8中部外壁的高频微波发射板6-15，组成高频微波冰片疏松回路。
本发明的工作原理结合附图1、附图2、附图3、附图4说明如下：
1、冬季采暖循环：
(1)热泵循环：满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6顶部的低压过热气态热泵工质被压缩机1压缩成为高压过热气态热泵工质，再通过油分离器2送入冷凝器3的工质侧冷凝成为高压过冷液态热泵工质，通过干燥过滤器4，而由膨胀阀5节流成为低压两相热泵工质，重新流入满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的管外侧，形成满液式蒸发以完成热泵循环，同时把冷凝热量释放给循环热水提供采暖热量。
(2)油冷却循环：油分离器2的底部热油在油压差作用下，从其出油口流经手动阀2-5、设置于冷凝器3中的油冷却器2-1、油过滤器2-2、流量开关2-3、电磁阀2-4、手动阀2-5，以实现油冷却循环。
(3)热泵工质满液式蒸发吸热：满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6顶部气态热泵工质出口管外壁设置的感温包闭环控制膨胀阀5的开度，以使低压两相热泵工质从下至上流经底部液态热泵工质进口、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的水平蒸发结冰圆管6-7外侧、顶部气态热泵工质出口，以吸收其内侧流动盐水的结冰潜热而满液式蒸发成为低压过热气态热泵工质。
(4)热泵工质冷凝放热：高压过热气态热泵工质流入冷凝器3的工质侧，其中分段释放过热显热、冷凝潜热、过冷显热，而冷凝成为高压过冷液态热泵工质；同时加热升温另侧的循环热水，再由循环泵10驱动，而流经冷凝器3的循环热水出口、切换阀13-6、并联的采暖末端14、过滤器9、循环泵10、止回阀11、冷凝器3的循环热水进口，以实现冷凝放热采暖循环。为避免热损失冷凝器3、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6、太阳能高效集热低温融冰恒温池8的外壁均须包裹保温层6-13。
(5)水流驱动叶片旋转：冰水重力分离桶6-8底部的盐水由盐水循环泵6-17驱动而流经循环盐水出口6-12、盐水过滤器6-16、盐水循环泵6-17、盐水止回阀6-18，再由满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的进口分配至多根水平蒸发结冰圆管6-7内侧，利用盐水水平流动的动能驱动多级水轮机带动切向冰刀6-6快速旋转。
(6)强化放热管内结冰：切向冰刀6-6连续打破水平蒸发结冰圆管6-7内壁的层流底层，实现其紊流强化换热，并随着雷诺数增加到3000-50000而相比光管提高换热系数24-45％，进而使得满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的换热端差从2℃成倍降低到1℃，以提高蒸发温度1℃，并提高热泵能效比2％至7％，从而实现盐水在水平蒸发结冰圆管6-7内壁上高效放热结冰，并从盐水中冷冻分离。
(7)切向冰刀在线除冰：通过切向冰刀6-6实现盐水周期性扰流以减缓冰层附着内壁，同时通过切向冰刀6-6的切向刀刃旋转铲除内壁冰层以实现在线除冰。
(8)制取盐水流态冰：铲除下来的冰片又被管中流动盐水所夹带、混合形成盐水流态冰，并且沿流动方向逐步增大冰片在盐水流态冰中的质量比重。由于轴承6-2使得切向冰刀6-6处于悬浮状态，以及通过切向冰刀6-6外径与水平蒸发结冰圆管6-7内径的公差配合，可避免切向冰刀6-6磨损水平蒸发结冰圆管6-7内壁及其相互抱死。满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6无需特殊维护，每年计划停机时简单检查即可。
(9)切向旋转不增加阻力：切向冰刀6-6由于沿切向旋转，因此并不额外增加盐水流过水平蒸发结冰圆管6-7内侧的10-20kpa阻力降。而当盐水过滤器6-16配备孔径1mm滤网，即可过滤掉所有大颗粒杂质，从而使得盐水水质较差时，不会影响切向冰刀6-6的自由旋转。
(10)冰水的重力分离：质量百分比50％的盐水流态冰由水平蒸发结冰圆管6-7的出口排至冰水重力分离桶6-8中部，然后较轻冰片上浮，部分低温盐水也跟随上浮、减压、结冰，从而由满液式蒸发结冰的冷冻法实现盐水浓缩及其与冰片的重力分离。
(11)冰片的浮力、推力、重力输送：冰水重力分离桶6-8顶部累积的冰片通过a淡水补热循环所维持的水位浮力、b冰水重力分离桶6-8顶部朝向重力输冰管道6-11的倾斜板推力、c重力输冰管道6-11，而被无动力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8的一侧进冰口。
(12)太阳能补热融冰：冬季辐射强度高达800w/m2的太阳能通过透光罩7照射至太阳能高效集热低温融冰恒温池8表面的浮冰，同时密封围板隔绝了冷空气侵袭，从而实现以90％的超高效率利用太阳能补热进行0℃的低温融冰。
(13)地热能补热融冰：直径50mm、长度12m、间隔2m、错排布置、垂直插入土壤的多根热管8-2吸收横温层土壤的50w/m热流密度，其顶端通过导热硅胶的紧密热接触，而把吸收土壤热量传递给太阳能高效集热低温融冰恒温池8的底部外壁，从而利用土壤补热融冰。
(14)淡水补热循环：太阳能高效集热低温融冰恒温池8中利用太阳补热进行融冰，以及利用土壤补热进行融冰后的淡水，由淡水循环泵8-7驱动，流经循环淡水出口8-3、淡水过滤器8-6、淡水循环泵8-7、淡水止回阀8-8、切换阀13-6、淡水流量调节阀6-10、冰水重力分离桶6-8顶部的补水管，而流入冰水重力分离桶6-8中，以完成淡水补热循环，其中盐水液位计6-9通过液位信号控制淡水流量调节阀6-10的开度，以控制淡水补热循环流量。
(15)冰水重力分离桶定压：冰水重力分离桶6-8的顶部液位对盐水放热结冰循环回路实施开式回路定压。
(16)补充淡水：淡水液位计8-4通过液位信号控制补充淡水调节阀8-5的开度，以向太阳能高效集热低温融冰恒温池8中补充淡水。
(17)疏松冰片：由电源6-14通过电源线驱动冰水重力分离桶6-8中部外壁的高频微波发射板6-15发射高频微波，一方面阻止水平蒸发结冰圆管6-7内壁的腐蚀，另一方面使得冰片疏松，便于包裹盐水受重力作用而再次析出。
2、夏季冰蓄冷循环：
(1)热泵循环：满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6顶部的低压过热气态热泵工质被压缩机1压缩成为高压过热气态热泵工质，再通过油分离器2送入冷凝器3的工质侧冷凝成为高压过冷液态热泵工质，通过干燥过滤器4，而由膨胀阀5节流成为低压两相热泵工质，重新流入满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的管外侧，形成满液式蒸发以完成热泵循环，在把冷凝热量释放给循环冷却水的同时，提供冰蓄冷冷量。
(2)油冷却循环：油分离器2的底部热油在油压差作用下，从其出油口流经手动阀2-5、设置于冷凝器3中的油冷却器2-1、油过滤器2-2、流量开关2-3、电磁阀2-4、手动阀2-5，以实现油冷却循环。
(3)热泵工质满液式蒸发吸热：满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6顶部气态热泵工质出口管外壁设置的感温包闭环控制膨胀阀5的开度，以使低压两相热泵工质从下至上流经底部液态热泵工质进口、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的水平蒸发结冰圆管6-7外侧、顶部气态热泵工质出口，以吸收其内侧流动盐水的结冰潜热而满液式蒸发成为低压过热气态热泵工质。
(4)热泵工质冷凝放热：高压过热气态热泵工质流入冷凝器3的工质侧，其中分段释放过热显热、冷凝潜热、过冷显热，而冷凝成为高压过冷液态热泵工质；同时加热升温另侧的循环冷却水，再由循环泵10驱动，而流经冷凝器3的循环冷却水出口、切换阀13-6、闭式循环冷却塔13中部的闭式循环换热器13-1、过滤器9、循环泵10、止回阀11、冷凝器3的循环冷却水进口，以实现冷凝放热冷却循环。为避免热损失冷凝器3、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6、太阳能高效集热低温融冰恒温池8的外壁均须包裹保温层6-13。
(5)冷却塔循环：冷却水循环泵13-5驱动冷却循环水由集水盘13-4的底部出口流经冷却水循环泵13-5、喷嘴13-3、闭式循环换热器13-1外壁，以实现冷却循环水的蒸发吸热。冷却风机13-2驱动闭式循环冷却塔13下部进风流经中部闭式循环换热器13-1外壁、喷嘴13-3、顶部冷却风机13-2，以带走闭式循环换热器13-1外壁的蒸发水汽和释放热量。
(6)水流驱动叶片旋转：冰水重力分离桶6-8底部的盐水由盐水循环泵6-17驱动而流经循环盐水出口6-12、盐水过滤器6-16、盐水循环泵6-17、盐水止回阀6-18，再由满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的进口分配至多根水平蒸发结冰圆管6-7内侧，利用盐水水平流动的动能驱动多级水轮机带动切向冰刀6-6快速旋转。
(7)强化放热管内结冰：切向冰刀6-6连续打破水平蒸发结冰圆管6-7内壁的层流底层，实现其紊流强化换热，并随着雷诺数增加到3000-50000而相比光管提高换热系数24-45％，进而使得满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的换热端差从2℃成倍降低到1℃，以提高蒸发温度1℃，并提高制冷能效比2％至7％，从而实现盐水在水平蒸发结冰圆管6-7内壁上高效放热结冰，并从盐水中冷冻分离。
(8)切向冰刀在线除冰：通过切向冰刀6-6实现盐水周期性扰流以减缓冰层附着内壁，同时通过切向冰刀6-6的切向刀刃旋转铲除内壁冰层以实现在线除冰。
(9)制取盐水流态冰：铲除下来的冰片又被管中流动盐水所夹带、混合形成盐水流态冰，并且沿流动方向逐步增大冰片在盐水流态冰中的质量比重。由于轴承6-2使得切向冰刀6-6处于悬浮状态，以及通过切向冰刀6-6外径与水平蒸发结冰圆管6-7内径的公差配合，可避免切向冰刀6-6磨损水平蒸发结冰圆管6-7内壁及其相互抱死。满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6无需特殊维护，每年计划停机时简单检查即可。
(10)切向旋转不增加阻力：切向冰刀6-6由于沿切向旋转，因此并不额外增加盐水流过水平蒸发结冰圆管6-7内侧的10-20kpa阻力降。而当盐水过滤器6-16配备孔径1mm滤网，即可过滤掉所有大颗粒杂质，从而使得盐水水质较差时，不会影响切向冰刀6-6的自由旋转。
(11)冰水的重力分离：质量百分比50％的盐水流态冰由水平蒸发结冰圆管6-7的出口排至冰水重力分离桶6-8中部，然后较轻冰片上浮，部分低温盐水也跟随上浮、减压、结冰，从而利用谷电由满液式蒸发结冰实现盐水浓缩及其与冰片的重力分离，进而实现冰蓄冷循环。
(12)冰片的浮力、推力、重力输送：冰水重力分离桶6-8顶部累积的冰片通过a淡水补热循环所维持的水位浮力、b冰水重力分离桶6-8顶部朝向重力输冰管道6-11的倾斜板推力、c重力输冰管道6-11，而被无动力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8的一侧进冰口。
(13)隔绝太阳光：以遮光板覆盖太阳能高效集热低温融冰恒温池8上部的透光罩7外表面，以隔绝太阳光。同时密封围板隔绝了热空气的侵袭，从而实现冰蓄冷。
(14)隔绝地热能：用千斤顶抬升太阳能高效集热低温融冰恒温池8，以取消多根热管8-2顶端与其底部外壁导热硅胶的紧密热接触，从而实现冰蓄冷。
(15)冰蓄冷放冷循环：太阳能高效集热低温融冰恒温池8中隔绝太阳光与隔绝地热能后的冰蓄冷冷水由淡水循环泵8-7驱动，流经循环淡水出口8-3、淡水过滤器8-6、淡水循环泵8-7、淡水止回阀8-8、切换阀13-6、空调末端16、淡水流量调节阀6-10、冰水重力分离桶6-8顶部的补水管，而流入冰水重力分离桶6-8中，以完成冰蓄冷放冷循环，其中盐水液位计6-9通过液位信号控制淡水流量调节阀6-10的开度，以控制冰蓄冷放冷循环流量。
(16)冰水重力分离桶定压：冰水重力分离桶6-8的顶部液位对盐水冰蓄冷循环回路实施开式回路定压。
(17)补充淡水：淡水液位计8-4通过液位信号控制补充淡水调节阀8-5的开度，以向太阳能高效集热低温融冰恒温池8中补充淡水。
(18)疏松冰片：由电源6-14通过电源线驱动冰水重力分离桶6-8中部外壁的高频微波发射板6-15发射高频微波，一方面阻止水平蒸发结冰圆管6-7内壁的腐蚀，另一方面使得冰片疏松，便于包裹盐水受重力作用而再次析出。
3、春秋季海水淡化循环：
(1)热泵循环：满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6顶部的低压过热气态热泵工质被压缩机1压缩成为高压过热气态热泵工质，再通过油分离器2送入冷凝器3的工质侧冷凝成为高压过冷液态热泵工质，通过干燥过滤器4，而由膨胀阀5节流成为低压两相热泵工质，重新流入满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的管外侧，形成满液式蒸发以完成热泵循环，同时把冷凝热量释放给循环热水，以提供融冰热量。
(2)油冷却循环：油分离器2的底部热油在油压差作用下，从其出油口流经手动阀2-5、设置于冷凝器3中的油冷却器2-1、油过滤器2-2、流量开关2-3、电磁阀2-4、手动阀2-5，以实现油冷却循环。
(3)热泵工质满液式蒸发吸热：满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6顶部气态热泵工质出口管外壁设置的感温包闭环控制膨胀阀5的开度，以使低压两相热泵工质从下至上流经底部液态热泵工质进口、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的水平蒸发结冰圆管6-7外侧、顶部气态热泵工质出口，以吸收其内侧流动盐水的结冰潜热而满液式蒸发成为低压过热气态热泵工质。
(4)热泵工质冷凝放热：高压过热气态热泵工质流入冷凝器3的工质侧，其中分段释放过热显热、冷凝潜热、过冷显热，而冷凝成为高压过冷液态热泵工质；同时加热升温另侧的循环热水，再由循环泵10驱动，而流经冷凝器3的循环热水出口、切换阀13-6、太阳能高效集热低温融冰恒温池8中的融冰盘管8-1、过滤器9、循环泵10、止回阀11、冷凝器3的循环热水进口，以实现冷凝放热融冰。为避免热损失冷凝器3、满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6、太阳能高效集热低温融冰恒温池8的外壁均须包裹保温层6-13。
(5)水流驱动叶片旋转：冰水重力分离桶6-8底部的盐水由盐水循环泵6-17驱动而流经循环盐水出口6-12、盐水过滤器6-16、盐水循环泵6-17、盐水止回阀6-18，并在浓盐水排放口12经浓盐水排放阀12-1排放50％的浓盐水15后，再由满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的进口分配至多根水平蒸发结冰圆管6-7内侧，利用盐水水平流动的动能驱动多级水轮机带动切向冰刀6-6快速旋转。
(6)强化放热管内结冰：切向冰刀6-6连续打破水平蒸发结冰圆管6-7内壁的层流底层，实现其紊流强化换热，并随着雷诺数增加到3000-50000而相比光管提高换热系数24-45％，进而使得满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6的换热端差从2℃成倍降低到1℃，以提高蒸发温度1℃，并提高制冷能效比2％至7％，从而实现盐水在水平蒸发结冰圆管6-7内壁上高效放热结冰，并从盐水中冷冻分离。
(7)切向冰刀在线除冰：通过切向冰刀6-6实现盐水周期性扰流以减缓冰层附着内壁，同时通过切向冰刀6-6的切向刀刃旋转铲除内壁冰层以实现在线除冰。
(8)制取盐水流态冰：铲除下来的冰片又被管中流动盐水所夹带、混合形成盐水流态冰，并且沿流动方向逐步增大冰片在盐水流态冰中的质量比重。由于轴承6-2使得切向冰刀6-6处于悬浮状态，以及通过切向冰刀6-6外径与水平蒸发结冰圆管6-7内径的公差配合，可避免切向冰刀6-6磨损水平蒸发结冰圆管6-7内壁及其相互抱死。满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6无需特殊维护，每年计划停机时简单检查即可。
(9)切向旋转不增加阻力：切向冰刀6-6由于沿切向旋转，因此并不额外增加盐水流过水平蒸发结冰圆管6-7内侧的10-20kpa阻力降。而当盐水过滤器6-16配备孔径1mm滤网，即可过滤掉所有大颗粒杂质，从而使得盐水水质较差时，不会影响切向冰刀6-6的自由旋转。
(10)冰水的重力分离：质量百分比50％的盐水流态冰由水平蒸发结冰圆管6-7的出口排至冰水重力分离桶6-8中部，然后较轻冰片上浮，部分低温盐水也跟随上浮、减压、结冰，从而由满液式蒸发结冰的冷冻法以及重力分离法共同实现盐水浓缩及其与冰片的重力分离，进而实现海水淡化循环。
(11)冰片的浮力、推力、重力输送：冰水重力分离桶6-8顶部累积的冰片通过a淡水补热循环所维持的水位浮力、b冰水重力分离桶6-8顶部朝向重力输冰管道6-11的倾斜板推力、c重力输冰管道6-11，而被无动力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8的一侧进冰口。
(12)隔绝太阳光：以遮光板覆盖太阳能高效集热低温融冰恒温池8上部的透光罩7外表面，以隔绝太阳光。同时密封围板隔绝了热空气的侵袭，从而实现融冰。
(13)隔绝地热能：用千斤顶抬升太阳能高效集热低温融冰恒温池8，以取消多根热管8-2顶端与其底部外壁导热硅胶的紧密热接触，从而实现融冰。
(14)热泵融冰：通过重力输冰管道6-11输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8一侧进冰口的冰片，再被其中的融冰盘管8-1所释放的热量加热融化成为淡水。
(15)热泵融冰后供淡水循环：太阳能高效集热低温融冰恒温池8中隔绝太阳光与隔绝地热能后的热泵融冰淡水由淡水循环泵8-7驱动，流经循环淡水出口8-3、淡水过滤器8-6、淡水循环泵8-7、淡水止回阀8-8、切换阀13-6、供淡水阀18-1，而向用户提供淡水18，以完成热泵融冰后供淡水循环。
(16)冰水重力分离桶定压：冰水重力分离桶6-8的顶部液位对盐水放热结冰循环回路实施开式回路定压。
(17)补充海水循环：冰水重力分离桶6-8顶部的盐水液位计6-9通过液位信号控制盐水流量调节阀17-1的开度，以控制补充盐水流量。
(18)疏松冰片：由电源6-14通过电源线驱动冰水重力分离桶6-8中部外壁的高频微波发射板6-15发射高频微波，一方面阻止水平蒸发结冰圆管6-7内壁的腐蚀，另一方面使得冰片疏松，便于包裹盐水受重力作用而再次析出。
因此与现有通过乙二醇间接提取结冰潜热的冰源热泵及其电机驱动除冰，以及太阳能高温低效集热技术相比较，本发明技术优势如下：
全面创新满液式蒸发直接提取结冰潜热、多级水轮机自旋除冰、高效冰源热泵、太阳能高效集热低温融冰等4项技术，同时耦合盐水流态冰、盐水冷冻分离与重力分离、微波松化等3种技术，可分季节实现冬季采暖、夏季冰蓄冷、春秋季海水淡化等3种功能。其中由盐水循环中的水流动能驱动满液式蒸发器水平蒸发结冰圆管内的多级水轮机切向冰刀自旋，既可大量、高效、直接提取盐水结冰潜热，又可在线除冰，从而低成本、连续性制取盐水流态冰；由淡水循环实现太阳能与地热能高效补热融冰，以平衡盐水结冰潜热，从而为冰源热泵提供间接、开式、闭环热源。由冰水重力分离桶对盐水循环回路定压。全面取代空气源热泵、水源热泵、地源热泵。
四、附图说明
附图1为本发明的系统流程图。
附图2为本发明中多级水轮机自旋除冰器的正视图。
附图3为本发明中多级水轮机自旋除冰器的端视图。
附图4为本发明中管端支架6-3与水平蒸发结冰圆管6-7的连接示意图。
如附图1、附图2、附图3、附图4所示，其中：1-压缩机；2-油分离器；2-1-油冷却器；2-2-油过滤器；2-3-流量开关；2-4-电磁阀；2-5-手动阀；3-冷凝器；4-干燥过滤器；5-膨胀阀；6-满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器；6-1-旋转轴；6-2-轴承；6-3-管端支架；6-4-水轮叶片；6-5-圆环刀架；6-6-切向冰刀；6-7-水平蒸发结冰圆管；6-8-冰水重力分离桶；6-9-盐水液位计；6-10-淡水流量调节阀；6-11-重力输冰管道；6-12-循环盐水出口；6-13-保温层；6-14-电源；6-15-高频微波发射板；6-16-盐水过滤器；6-17-盐水循环泵；6-18-盐水止回阀；7-透光罩；8-太阳能高效集热低温融冰恒温池；8-1-融冰盘管；8-2-热管；8-3-循环淡水出口；8-4-淡水液位计；8-5-补充淡水调节阀；8-6-淡水过滤器；8-7-淡水循环泵；8-8-淡水止回阀；9-过滤器；10-循环泵；11-止回阀；12-浓盐水排放口；12-1-浓盐水排放阀；13-闭式循环冷却塔；13-1-闭式循环换热器；13-2-冷却风机；13-3-喷嘴；13-4-集水盘；13-5-冷却水循环泵；13-6-切换阀；14-采暖末端；15-浓盐水；16-空调末端；17-盐水；17-1-盐水流量调节阀；18-淡水；18-1-供淡水阀。
五、具体实施方式
本发明提出的太阳能补热蒸发结冰多级水轮机除冰冰源热泵实施例如附图1、附图2、附图3、附图4所示，现说明如下：其由体积流量1121m3/h的压缩机1；分离效率98％的油分离器2；接口直径19mm的油冷却器2-1；接口直径19mm的油过滤器2-2；接口直径19mm的流量开关2-3；接口直径19mm的电磁阀2-4；接口直径19mm的手动阀2-5；冷凝放热量1169kw的冷凝器3；接口直径53mm的干燥过滤器4；接口直径53mm的膨胀阀5；蒸发吸热量918kw的满液式蒸发结冰多级水轮机自旋除冰器6；外径5mm、长度5.1m的不锈钢旋转轴6-1；内经5mm、外径8mm、长度5mm、旋转寿命高达50亿次、特种陶瓷耐磨轴承6-2；中心圆环柱状轴承座的外壁沿径向均布伸出3只4mm宽、朝同一轴向呈90度弯曲、安装外径40mm的弹性固定爪的耐腐蚀、特种钢制造的管端支架6-3；外径36mm、最大宽度8mm、厚度1mm、2叶的不锈钢水轮叶片6-4；内经36mm、外经38mm、长度6mm的不锈钢圆环刀架6-5；4把宽度5mm、厚度1mm、长度5m的不锈钢切向冰刀6-6；内经42mm、长度5m的双相不锈钢水平蒸发结冰圆管6-7；边长2m、边长2m、高度3m的垂直布置不锈钢长方形柱状冰水重力分离桶6-8；控制高程100mm的不锈钢盐水液位计6-9；接口直径dn50的不锈钢淡水流量调节阀6-10；接口直径200的不锈钢重力输冰管道6-11；接口直径dn70的不锈钢循环盐水出口6-12；厚度50mm的pe保温层6-13；220v电源6-14；边长2m、边长2m、厚度5mm的高频微波发射板6-15；接口直径dn70、配备孔径1mm滤网的盐水过滤器6-16；质量浓度35000ppm、进口温度0℃、流量20t/h的盐水循环泵6-17；接口直径dn70的盐水止回阀6-18；边长2m、边长5m、厚度5mm的有机玻璃透光罩7；边长2m、边长5m、深度2m的太阳能高效集热低温融冰恒温池8；加热量1169kw的融冰盘管8-1；直径50mm、长度12m的热管8-2；接口直径dn50的循环淡水出口8-3；控制高程100mm的淡水液位计8-4；接口直径dn15的补充淡水调节阀8-5；接口直径dn50、配备孔径1mm滤网的淡水过滤器8-6；质量浓度100ppm、进口温度0℃、流量10t/h的淡水循环泵8-7；接口直径dn50的淡水止回阀8-8；接口直径dn200、配备孔径1mm滤网的过滤器9；质量浓度100ppm、进口温度40℃、流量200t/h的循环泵10；接口直径dn200的止回阀11；接口直径dn50的浓盐水排放口12；浓盐水排放阀12-1；冷却放热量1169kw的闭式循环冷却塔13；冷却放热量1169kw的闭式循环换热器13-1；输入电功率3kw的冷却风机13-2；40只总喷水量126t/h的喷嘴13-3；容积12m3的集水盘13-4；流量126t/h的冷却水循环泵13-5；接口直径dn200的切换阀13-6；总热负荷1169kw的采暖末端14；出口温度0℃、流量10t/h、质量浓度70000ppm的浓盐水15；总冷负荷918kw的空调末端16；进口温度20℃、流量20t/h、质量浓度35000ppm的盐水17；接口直径dn70的盐水流量调节阀17-1；出口温度20℃、流量10t/h、质量浓度500ppm的淡水18；接口直径dn50的供淡水阀18-1。
本发明实施例中技术经济性指标：
1、冬季采暖循环：由20t/h的盐水循环中的水流动能驱动满液式蒸发器水平蒸发结冰圆管内的多级水轮机切向冰刀以60rpm转速自旋，既可高效、直接提取918kw的盐水结冰潜热，又可在线除冰，从而低成本、连续性制取20t/h的盐水流态冰，其中依重力分离出10t/h的淡水冰片被浮力、推力、重力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8中，并由冬季淡水补热循环，实现太阳能与地热能补热融冰，以平衡盐水结冰潜热，从而为冰源热泵提供间接热源，以4.7的高能效比持续驱动总热负荷1169kw的采暖循环。由冰水重力分离桶对盐水循环回路定压。
2、夏季冰蓄冷循环：先启动冰源热泵，并由20t/h的盐水循环中的水流动能驱动满液式蒸发器水平蒸发结冰圆管内的多级水轮机切向冰刀以60rpm转速自旋，既可高效、直接提取918kw的盐水结冰潜热，又可在线除冰，从而利用谷电低成本、连续性制取20t/h的盐水流态冰，其中依重力分离出10t/h的淡水冰片被浮力、推力、重力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8中，并由夏季冰蓄冷循环，实现918kw的冰蓄冷；再关闭冰源热泵，利用峰电继续驱动10t/h的融冰放冷循环，实现空调负荷融冰，以平衡谷电时的盐水结冰潜热，以4.7的高能效比切换驱动总冷负荷918kw的空调循环。由冰水重力分离桶对盐水循环回路定压。
3、春秋季海水淡化循环：由20t/h的盐水循环中的水流动能驱动满液式蒸发器水平蒸发结冰圆管内的多级水轮机切向冰刀以60rpm转速自旋，既可高效、直接提取918kw的盐水结冰潜热，又可在线除冰，从而低成本、连续性制取20t/h的盐水流态冰，在中耦合盐水冷冻分离与重力分离，所获得10t/h的淡水冰片被浮力、推力、重力输送至太阳能高效集热低温融冰恒温池8中，再以10t/h的春秋季供淡水循环，回收冷凝热融冰，以平衡盐水结冰潜热，以4.7的高能效比持续提供10t/h的冷冻法淡水。由冰水重力分离桶对盐水循环回路定压。