本发明涉及空调用的热泵机组技术领域，特别 涉及一种带防冻溶液再生装 置的空调热泵机组。 背景技术

采用蒸发式冷凝器向室外空气中取热并为冬季 的空调热泵机组提供热能， 是实现高效、 稳定供热的重要途径， 与空气源热泵相比， 其换热效率高， 节省 换热器材料， 可实现连续供热， 具有显著的节能减排前景。 但是， 目前常用的 空调热泵机组中， 当蒸发式冷凝器中的载冷剂 （冷却水） 温度低于 o°c时， 载 冷剂就会冻结成冰， 蒸发式冷凝器及其连接的部件可能存在被膨胀 裂损的危 险， 这时若能得到合适浓度的防冻溶液， 可以保证各部件在低温下正常工作。 此外， 在热泵工况时， 蒸发式冷凝器向空气取热后， 空气的温度降低， 会使空 气中的水分冷凝， 此部分冷凝水进入防冻溶液中， 又将导致防冻溶液稀释， 随 着防冻溶液浓度降低， 防冻溶液的冰点会提高， 如不及时提高防冻溶液的浓度 (或称溶液再生）， 蒸发式冷凝器的溶液池、 水泵等部件仍有膨胀裂损风险。 为解决这个问题， 目前多将被稀释的溶液添加高浓度的防冻剂， 将溢流出来的 被稀释的防冻溶液存放在室内或地下的溶液储 存罐内， 待室外温度升高后， 再 将稀溶液泵入蒸发式冷凝器内， 利用空气中的能量实现溶液再生， 该方法必然 需要很高浓度的防冻剂、大容量的浓溶液与稀 溶液储存罐， 导致防冻剂使用量 大、 溶液储存空间庞大、初投资极高和增加防冻剂 的运行费用， 极大地限制了 蒸发式冷凝器作为热泵取热装置的空调热泵机 组在低温地区的适用地域。 发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种安全可靠、可稳定提高 防冻溶液浓度， 并且能实现热量回收的带防冻溶液再生装置的 空调热泵机组， 该机组的使用可以有效降低制冷空调系统的初 投资和运行成本。

为实现上述目的， 本发明的技术方案为： 一种带防冻溶液再生装置的空调热泵机组， 包括压缩机、 蒸发式冷凝器、 节流装置、 蒸发器和送风机； 其特征在于： 该机组还包括防冻溶液再生装置， 所述再生装置包括高温热源区、防冻溶液集液 盘、低温冷源区、冷凝水集液盘、 喷淋器、气体循环风机和气体循环风道；其中 ，所述高温热源区设有高温热源， 所述喷淋器的进口连接于与蒸发式冷凝器相通 的低浓度防冻溶液通道，所述喷 淋器中流出的低浓度防冻溶液流经高温热源区 后蒸发浓缩，经过与所述循环气 体发生传质作用，把低浓度防冻溶液的水份传 递给循环气体， 同时浓缩后的防 冻溶液进入防冻溶液集液盘，所述防冻溶液集 液盘中的溶液进入与蒸发式冷凝 器相通的高浓度溶液通道； 所述低温冷源区设有低温冷源，所述冷凝水集 液盘 设置于低温冷源区下方， 并设有冷凝水出口； 所述气体循环风机设置于连通高 温热源区和低温冷源区的气体循环风道中，以 驱动循环气体从高温热源区流过 低温冷源区，在高温热源区吸收水份并在低温 热源区析出冷凝水后，循环气体 继续沿着所述气体循环风道返回至高温热源区 循环流动。

进一步地，所述气体循环风机、高温热源区和 低温冷源区的相对位置布置 方式为： 高温热源区-气体循环风机-低温冷源区、 气体循环风机-高温热源区- 低温冷源区或高温热源区-低温冷源区-气体循� ��风机。

进一步地，所述高温热源和低温冷源的载体为 空调热泵机组中使用的制冷 剂。

进一步地，所述高温热源设置于所述喷淋器与 防冻溶液集液盘之间； 或者 所述高温热源设置于所述高温热源区的循环气 体进口处且所述喷淋器的外侧， 以使循环气体经过加热后通过所述喷淋器的下 方进行热交换；或者所述高温热 源设置于所述喷淋器的进口之前，以使低浓度 防冻溶液先经过加热再进入所述 喷淋器与循环气体进行热交换。

进一步地，所述喷淋器的进口和出口均设有控 制阀门； 所述高温热源的进 口、出口分别通过控制阀门与所述压缩机的制 冷剂排气口、制冷剂吸气口相通; 所述低温冷源的进口、 出口分别通过控制阀门与蒸发式冷凝器的液体 管、气体 管相通。

优选地，所述高温热源设置于所述喷淋器与防 冻溶液集液盘之间； 所述制 冷剂在盘管结构的高温热源和低温冷源内流动 。

优选地，所述喷淋器与所述防冻溶液集液盘之 间设有喷淋循环泵，所述防 冻溶液集液盘还与空调系统中的低浓度防冻溶 液通道连接。

优选地， 所述高浓度溶液通道上设有溶液泵。

优选地， 所述热泵机组设置有第一制冷阀、第二制冷阀 、第一热泵阀和第 二热泵阀；其中，所述第一制冷阀设置在所述 压缩机的排气口与所述蒸发式冷 凝器的气体管的连接管路上，所述第二制冷阀 设置在所述压缩机的吸气口与所 述蒸发器的气体管的连接管路上，所述第一热 泵阀设置在所述压缩机的排气口 与所述蒸发器的气体管的连接管路上，所述第 二热泵阀设置在所述压缩机的吸 气口与所述蒸发式冷凝器的气体管的连接管路 上，所述蒸发式冷凝器的液体管 通过所述节流装置与所述蒸发器的液体管连接 。

优选地，所述压缩机的排气口设有第一换向阀 ，所述压缩机的吸气口设有 第二换向阀；所述第一换向阀的两个出口分别 与所述蒸发式冷凝器的气体管和 所述蒸发器的气体管连接，所述第二换向阀的 两个进口同时分别与所述蒸发式 冷凝器的气体管和所述蒸发器的气体管连接。

更为优选地，所述热泵机组设置有四通换向阀 ，所述四通换向阀的四个接 口分别与所述压缩机排气口、所述蒸发式冷凝 器的气体管、所述蒸发器的气体 管和所述压缩机的吸气口连接。

优选地，所述喷淋器的进口和出口均设有控制 阀门； 所述高温热源的进口 通过控制阀门与所述压缩机的制冷剂排气口相 通，出口通过第二节流装置与所 述低温冷源的进口相通；所述低温冷源的出口 通过控制阀门与蒸发式冷凝器的 气体管相通。

优选地，所述高温热源的载体为空调热泵机组 中使用的制冷剂，低温冷源 的载体为外界新风； 所述喷淋器的进口和出口均设有控制阀门； 所述高温热源 的进口、 出口分别通过控制阀门与所述压缩机的制冷剂 排气口、制冷剂吸气口 相通； 所述低温冷源区设有热交换器，所述热交换器 设有与外界新风相通的新 风入口及与所述蒸发式冷凝器连通的新风出口 ，以使经循环气体预热后的新风 通过管路排出至所述蒸发式冷凝器与防冻溶液 进行热质交换。

优选地， 所述蒸发器 4采用多个并联的方式。

本发明相对于现有技术， 具有以下有益效果：

1、 实现了溶液再生， 避免了防冻溶液被冻结： 蒸发式冷凝器中的低浓度 防冻溶液与高温热源及循环气体进行热交换， 低浓度防冻溶液中的水份被循环 气体带走， 使低浓度溶液的浓度升高， 持续满足系统运行的防冻需求。

2、 实现了能源的回收利用： 高温高湿的循环气体与低温冷源的低温低压 制冷剂进行热交换， 并析出冷凝水， 回收了再生过程中的冷凝热， 提高了系统 的能源利用率。

3、 实现了热泵无霜运行： 蒸发式冷凝器中的低浓度防冻溶液经过防冻溶 液再生装置， 提高了溶液浓度， 可避免热泵工况时蒸发式冷凝器及其部件发生 结霜或结冰现象， 使热泵工况实现无需融霜连续运行。

4、由冷凝水出口排出的淡水可作为生活用水� �及室内加湿等设备的水源， 实现了水资源循环利用。

5、 本防冻溶液再生装置为空调热泵机组通过蒸发 式冷凝器从室外空气中 取热实现高效、 连续、 稳定供热提供了技术保障， 并且有效拓展了采用蒸发式 冷凝器的空气源热泵在低温地区的适用范围。 附图说明

图 1为本发明实施例一的结构示意图。

图 2为本发明实施例二的结构示意图。

图 3为本发明实施例三中再生装置的结构示意图� �

图 4为本发明实施例四中再生装置的结构示意图� �

图 5为本发明实施例五中再生装置的结构示意图� �

图 6为本发明实施例六的结构示意图。

图 7为本发明实施例七的结构示意图。

图 8为本发明实施例八的结构示意图。

图 9为本发明实施例九的结构示意图。

图 10为本发明实施例十的结构示意图。 具体实舫式

下面结合实施例及附图， 对本发明作进一步的详细说明， 但本发明的实 施方式不限于此。

实施例 1

本实施例一种带防冻溶液再生装置的空调热泵 机组，具有制冷循环模式和 热泵循环模式。 如图 1所示， 包括压缩机 1、 蒸发式冷凝器 2、 节流装置 3、 蒸发器 4和送风机 4'；本机组还包括防冻溶液再生装置，所述防� ��溶液再生装 置设置在蒸发式冷凝器的冷却水系统中 。

该机组设置有第一制冷阀 17、第二制冷阀 18、第一热泵阀 19和第二热泵 阀 20; 第一制冷阀设置在压缩机的排气口 la与蒸发式冷凝器的气体管 2a的 连接管路上，第二制冷阀设置在压缩机的吸气 口 lb与蒸发器的气体管 4b的连 接管路上， 第一热泵阀设置在压缩机的排气口与蒸发器的 气体管的连接管路 上， 第二热泵阀设置在压缩机的吸气口与蒸发式冷 凝器的气体管的连接管路 上， 蒸发式冷凝器的液体管 2b通过节流装置 3与蒸发器的液体管 4a连接。

防冻溶液再生装置包括： 高温热源 5a、 溶液集液盘 6a、 低温冷源 5b、 冷凝 水集液盘 6b、 喷淋器 7、 气体循环风机 8和气体循环风道 9， 气体循环风机 8设 置于连通高温热源区和低温冷源区的气体循环 风道 9中，以驱动循环气体从高 温热源区流过低温冷源区， 在高温热源区吸收水份并在低温热源区析出冷 凝 水后， 循环气体继续沿着所述气体循环风道返回至高 温热源区循环流动。 循 环气体可以采用空气或氮气等气体。 本实施例中， 优选气体循环风机、 高温 热源区和低温冷源区的相对位置布置方式为： 高温热源区 -气体循环风机-低 温冷源区。

高温热源区和低温冷源区分别设有相应的热交 换区， 并分别设有高温热 源和低温冷源。 在高温热源区， 循环气体和防冻溶液的传质交换方式可以是 顺流、 逆流、 混流或错流。 高温热源和低温冷源的载体为空调热泵机组运 行 中所使用的制冷剂，该制冷剂优选在盘管结构 的高温热源和低温冷源内流动。 喷淋器 7的进口通过第三热泵阀 21连接蒸发式冷凝器 2的低浓度溶液通道 13， 喷淋器 7的下方设有高温热源 5a， 喷淋器 7中喷淋出的低浓度防冻溶液 流经高温热源区中的高温热源 5a后，防冻溶液蒸发浓缩进入防冻溶液集液盘 6a。 该溶液集液盘 6a中的浓溶液出口 12a通过第四热泵阀 22连接蒸发式冷 凝器 2的高浓度溶液通道，冷凝水集液盘 6b设置于低温冷源区下方且设有冷 凝出水口 12b， 冷凝水可以经收集后可用于相应的空调系统或 做其它用途。 气体循环风机设置于连通高温热源和低温冷源 的气体循环风道中； 所述高温 热源的进口 10a通过第五热泵阀 23 连接蒸发器的气体管， 高温热源的出口 11a通过第六热泵阀 24连接蒸发器的液体管， 低温冷源的进口 10b通过第七 热泵阀 25连接蒸发式冷凝器的液体管，低温冷源的出� �� l ib通过第八热泵阀 26连接蒸发式冷凝器的气体管。

上述的第一制冷阀 17和第二制冷阀 18， 第一热泵阀 19、 第二热泵阀 20、 第三热泵阀 21、 第四热泵阀 22、 第五热泵阀 23、 第六热泵阀 24、 第七热泵阀 25和第八热泵阀 26， 均可采用电动阀或手动阀。 为了增加换热面积， 喷淋器 下层还可选择设有换热填料 14。

使用原理是： 制冷循环模式时， 打开第一制冷阀 17和第二制冷阀 18， 关 闭第一热泵阀 19、 第二热泵阀 20、 第三热泵阀 21、 第四热泵阀 22、 第五热泵 阀 23、 第六热泵阀 24、 第七热泵阀 25和第八热泵阀 26， 制冷剂经压缩机 1 压缩后成高温高压状态的气体时由制冷系统管 道进入蒸发式冷凝器 2， 经过蒸 发式冷凝器 2后， 高温高压状态的气体被冷却成低温高压液体， 并经节流装置 3形成低温低压液体进入蒸发器 4中与空气进行热交换， 制取冷风， 然后在蒸 发器 4中制冷剂液体蒸发汽化并被压缩机 1吸走， 完成制冷循环模式； 热泵循 环模式时， 打开第一热泵阀 19、 第二热泵阀 20、 第三热泵阀 21、 第四热泵阀 22、 第五热泵阀 23、 第六热泵阀 24、 第七热泵阀 25和第八热泵阀 26， 关闭 第一制冷阀 17和第二制冷阀 18， 制冷剂经压缩机 1压缩后成高温高压状态的 气体时由制冷系统管道进入蒸发器 4， 与空气进行热交换， 制取热风， 同时， 高温高压状态的气体被冷却成低温高压液体， 并经节流装置 3形成低温低压液 体进入蒸发式冷凝器 2， 然后在蒸发式冷凝器中制冷剂液体蒸发汽化并 被压缩 机 1吸走， 完成热泵循环模式。

其中， 防冻溶液再生装置的原理是： 热泵循环模式，所述喷淋器 7向高温热 源 5a喷淋低浓度溶液， 同时气体循环风机驱动循环气体流过高温热源 5a， 从高 温热源 5a的进口过来的高温制冷剂与喷淋溶液及循环� ��体进行热交换，制冷剂 放出热量后从高温热源 5a的出口流走，循环气体吸收溶液中的水份后� ��体的温 度和含湿量均升高，同时溶液的水份蒸发后浓 度升高并落入溶液集液盘 6a后从 浓溶液出口流出；所述高温高湿循环气体继续 流过低温冷源 5b， 与从低温冷源 5b的进口过来的低温制冷剂进行热交换， 循环气体的温度下降并析出冷凝水， 冷凝水从冷凝水集液盘 6b的出水口 12b流走， 同时低温冷源 5b的制冷剂吸收热 量后从低温冷源 5b的出口流走， 所述气体在气体循环风机 8的驱动下沿着循环 风道 9返回至高温热源 5a继续循环流动。 实施例 2

本实施例提供另一种带防冻溶液再生装置的空 调热泵机组， 如图 2所示， 与实施例 1相比较，其不同之处在于， 为了使高浓度溶液更顺畅返回至蒸发式 冷凝器 2， 溶液集液盘 6a中的浓溶液出口 12a增加了溶液泵 15， 使得高浓度 溶液经溶液泵 15增压后返回至蒸发式冷凝器 2。

实施例 3

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 3所示， 与实施例 1相比较， 为 了有利于低浓度防冻溶液蒸发水份并形成浓溶 液，其不同之处在于， 增加了喷 淋循环泵 16， 所述喷淋循环泵 16的进口连接溶液集液盘 6a， 喷淋循环泵 16 的出口连接喷淋器 7， 而低浓度溶液通道 13则连接溶液集液盘 6a， 这样可使 喷淋溶液多次循环经过高温热源 5a， 从而实现水份蒸发更多后溶液浓度升高 的要求。

实施例 4

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 4所示， 与实施例 1相比较， 其 不同之处在于， 本再生装置将所述高温热源用于加热循环气体 ， 高温热源 5a 位于喷淋器 7外侧， 即设置于循环气体的进口处， 高温热源 5a的载体同样采 用空调系统中的制冷剂， 将所述高温热源 5a可以设计成有利于加热循环气体 的任何结构。 喷淋器 7的下方设置换热填料 14。

循环气体流经高温热源 5a后气体温度升高， 而后高温气体与喷淋溶液进 行热交换， 高温气体吸收溶液中的水份后气体的含湿量升 高， 同时溶液的水份 蒸发后浓度升高并落入溶液集液盘后从浓溶液 出口 12a流出，而后循环气体与 低温冷源 5b进行热交换。

实施例 5

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 5所示， 与实施例 1相比较， 其 不同之处在于， 本再生装置将所述高温热源用于加热低浓度溶 液， 高温热源 5a设置于所述喷淋器 7的进口之前， 高温热源 5a的载体同样采用空调系统中 的制冷剂， 将所述高温热源 5a可以设计成有利于加热高温热源载体的任何� �� 构， 比如管夹套结构。 喷淋器 7的下方设置换热填料 14。 低浓度溶液流经高 温热源 5a后溶液温度升高， 而后高温低浓度溶液再与循环气体进行热交换 ， 循环气体吸收溶液中的水份后气体的温度和含 湿量均升高，同时溶液的水份蒸 发后浓度升高并落入溶液集液盘后从浓溶液出 口 12a流出，而后循环气体与低 温冷源 5b进行热交换。

实施例 6

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 6所示， 与实施例 1相比较， 其不 同之处在于， 对压缩机的排气口和吸气口的控制阀门进行了 改进。 具体为， 所 述压缩机的排气口设有第一换向阀 27，压缩机的吸气口设有第二换向阀 28; 第 一换向阀的两个出口分别与蒸发式冷凝器的气 体管和蒸发器的气体管连接，第 二换向阀的两个进口同时分别与蒸发式冷凝器 的气体管和蒸发器的气体管连 接。 该第一换向阀 27、 第二换向阀 28为电动或手动二位三通换向阀。

实施例 7

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 7所示， 与实施例 1相比较， 其不 同之处在于， 作为一种改进方案， 所述热泵机组设置有四通换向阀 29， 四通换 向阀的四个接口分别与压缩机排气口、蒸发式 冷凝器的气体管、蒸发器的气体 管和压缩机的吸气口连接。

实施例 8

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 8所示， 与实施例 1相比较， 其不 同之处在于， 作为一种改进方案， 所述高温热源的出口 11a通过第二节流装置 3 '连接低温冷源的进口 10b。

热泵循环模式， 打开第一热泵阀 19、 第二热泵阀 20、 第三热泵阀 21、 第四 热泵阀 22、第五热泵阀 23和第八热泵阀 26，关闭第一制冷阀 17和第二制冷阀 18， 从高温热源 5a的进口 10a过来的高温制冷剂在高温热源中放出热量后 从高温热 源的出口 11a流走，而后，制冷剂通过第二节流装置 3 '、 低温冷源 5b的进口 10b 进入低温冷源中， 并在低温冷源中吸收热量后从低温冷源的出口 l ib流走； 与 此同时，所述喷淋器 7向高温热源 5a喷淋低浓度溶液， 同时风机 8驱动循环气体 从高温热源区流过低温冷源区， 在高温热源区吸收水份并在低温热源区析出 冷凝水后， 循环气体继续沿着所述气体循环风道 9返回至高温热源区循环流 动。

实施例 9

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 9所示， 与实施例 1相比较， 其不 同之处在于， 作为一种改进方案， 新风通过低温冷源的热交换器 5b进行预热后 进入蒸发式冷凝器 2与溶液进行热质交换。 其中， 高温热源的载体为空调热泵 机组中使用的制冷剂，低温冷源的载体为外界 新风； 所述低温冷源区设有热交 换器 5b作为低温冷源， 该热交换器 5b设有新风入口 30a和出口 30b， 热交换器 5b 的出口 30b与蒸发式冷凝器 2通过管路连通。

热泵循环模式， 打开第一热泵阀 19、 第二热泵阀 20、 第三热泵阀 21、 第四 热泵阀 22、第五热泵阀 23和第六热泵阀 24，关闭第一制冷阀 17和第二制冷阀 18， 所述喷淋器 7向高温热源 5a喷淋低浓度溶液，同时风机 8驱动循环气体流过高温 热源 5a， 从高温热源 5a的进口 10a过来的高温制冷剂在高温热源中放出热量后 从高温热源的出口 11a流走， 循环气体吸收防冻溶液中的水份后气体的温度 和 含湿量均升高，同时防冻溶液的水份蒸发后浓 度升高并落入防冻溶液集液盘 6a 后从浓溶液出口流出； 而后， 风机 8驱动循环气体流过低温冷源区， 与外界新 风进行热交换后析出冷凝水，循环气体继续沿 着所述气体循环风道 9返回至高 温热源区循环流动。 与此同时， 外界新风通过低温冷源 5b进行预热后温度升 高， 并进入蒸发式冷凝器 2与防冻溶液进行热质交换。 该实施例可提高蒸发式 冷凝器的换热效果。

实施例 10

本实施例作为实施例 1的一种改进， 如图 10所示， 与实施例 1相比较， 其不 同之处在于， 作为一种改进方案， 所述蒸发器 4采用多个并联的方式。 如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施 例仅为本发明的较佳实施例， 并非用来限定本发明的实施范围； 即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰， 都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖 。