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Title:
HEAT SOURCE TOWEL HEAT PUMP FOR IMPLEMENTING SOLUTION REGENERATION AND HEAT ENERGY REUSE BASED ON VACUUM BOILING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/024312
Kind Code:
A1
Abstract:
A heat source towel heat pump for implementing solution regeneration and heat energy reuse based on vacuum boiling comprises a refrigerant loop, a solution loop, a vacuum maintaining loop, an air loop, a regenerated solution heating loop, and a cold/hot water loop. The heat source towel heat pump for implementing solution regeneration and heat energy reuse based on vacuum boiling achieves solution regeneration by fully using the feature that a solution boiling point is reduced in a vacuum, and uses the heat emitted by cooling a superheated refrigerant as the heat used in the solution regeneration and also uses the heat to make hot water for hot supply. The heat source towel heat pump greatly accelerates solution regeneration and further achieves efficient reuse of heat used in the solution regeneration, thereby thoroughly solving the solution regeneration problem of a heat source towel heat pump system, improving security and reliability of the heat source towel heat pump system in various operating conditions, and enhancing integrated efficiency of the system.

Inventors:
LIANG, Caihua (No.2 Sipailou, XuanwuNanjing, Jiangsu 6, 210096, CN)
GAO, Hua (No.2 Sipailou, XuanwuNanjing, Jiangsu 6, 210096, CN)
JIANG, Dongmei (No.2 Sipailou, XuanwuNanjing, Jiangsu 6, 210096, CN)
ZHANG, Xiaosong (No.2 Sipailou, XuanwuNanjing, Jiangsu 6, 210096, CN)
Application Number:
CN2013/087177
Publication Date:
February 26, 2015
Filing Date:
November 15, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SOUTHEAST UNIVERSITY (No.2 Sipailou, XuanwuNanjing, Jiangsu 6, 210096, CN)
International Classes:
F25B25/00; F25B30/00
Foreign References:
CN203478691U2014-03-12
CN102901167A2013-01-30
CN101776353A2010-07-14
JP2013019591A2013-01-31
JP2005233475A2005-09-02
Attorney, Agent or Firm:
NANJING JINGWEI PATENT & TRADEMARK AGENCY CO., LTD (12th Fl. -B, No.179 Zhongshan Road Gulo, Nanjing Jiangsu 5, 210005, CN)
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Claims:
权利要求书

1. 一种基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的热源塔热泵, 其特征在于, 该装置包括制冷剂回路, 溶液回路, 真空维持回路, 空气回路, 再生溶液加热回路和 冷热水回路;

所述制冷剂回路包括压縮机 (1)、 第一电磁阀 (2)、 第二电磁阀 (3)、 第一换热 器 (4)、 四通阀 (5)、 第二换热器 (6)、 第一单向阀 (7)、 第二单向阀 (8)、 储液器

(9)、 过滤器 (10)、 电子膨胀阀 (11)、 第三单向阀 (12)、 第四单向阀 (13)、 第三 换热器 (14)、 气液分离器 (15) 及其相关连接管道, 所述第一换热器 (4) 同时也是 再生溶液加热回路的构成部件, 第二换热器 (6) 同时也是溶液回路的构成部件, 第三 换热器 (14) 同时也是冷热水回路的构成部件;

所述制冷剂回路中, 压縮机 (1) 的输出端分两路, 一路通过第二电磁阀 (3) 与 第一换热器第一输入端 (4a) 连接, 另一路通过第一电磁阀 (2) 与四通阀第一输入端

(5a) 连接, 四通阀第一输入端 (5a) 同时还与第一换热器第一输出端 (4b) 连接, 四 通阀第一输出端 (5b) 与第二换热器第一输入端 (6a) 连接, 第二换热器第一输出端

(6b) 与第一单向阀 (7) 的入口连接, 第一单向阀 (7) 的出口分成两路, 一路与储 液器 (9) 的输入端连接, 另外一路与第二单向阀 (8) 的出口连接, 第二单向阀 (8) 的入口与第三换热器第一输出端 (14b) 连接, 储液器 (9) 的输出端通过过滤器

(10) 与电子膨胀阀 (11) 的输入端连接, 电子膨胀阀 (11) 的输出端分成两路, 一路 连接第三单向阀 (12) 的入口, 另外一路连接第四单向阀 (13) 的入口, 第三单向阀

(12) 的出口也与第三换热器第一输出端 (14b) 连接, 第四单向阀 (13) 的出口同时 与第二换热器第一输出端 (6b) 和第一单向阀 (7) 的入口连接, 第三换热器第一输入 端 (14a) 与四通阀第二输入端 (5c) 连接, 四通阀第二输出端 (5d) 与气液分离器

(15) 的输入端连接, 气液分离器 (15) 的输出端与压縮机 (1) 的输入端连接;

所述溶液回路包括第二换热器 (6)、 溶液沸腾再生器 (19)、 第一溶液泵 (25)、 热回收器 (26)、 第五电磁阀 (27)、 第六电磁阀 (28)、 溶液储液器 (29)、 第七电磁 阀 (30)、 热源塔 (31)、 第二溶液泵 (32)、 电动三通调节阀 (33) 及其相关连接管 道, 所述沸腾溶液再生器 (19) 同时是空气回路和真空维持回路的构成部件;

所述溶液回路中, 热源塔溶液输出端 (31b) 与第二溶液泵 (32) 的入口连接, 第 二溶液泵 (32) 的出口与电动三通调节阀输入端 (33a) 连接, 电动三通调节阀第一输 出端 (33b) 与热回收器第一输入端 (26a) 连接, 热回收器第一输出端 (26b) 与溶液 沸腾再生器第一输入端 (19a) 连接, 溶液沸腾再生器第一输出端 (19b) 通过第一溶 液泵 (25) 与热回收器第二输入端 (26c) 连接, 热回收器第二输出端 (26d) 分成两 路, 一路通过第六电磁阀 (28) 与热源塔第一输入端 (31a) 连接, 另外一路通过第五 电磁阀 (27) 与溶液储液器 (29) 的输入端连接, 溶液储液器 (29) 的输出端通过第 七电磁阀 (30) 与热源塔第二输入端 (31c) 连接, 电动三通调节阀第二输出端 (33c) 与第二换热器第二输入端 (6c) 连接, 第二换热器第二输出端 (6d) 也与热源塔第一 输入端 (31a) 连接;

所述真空维持回路包括溶液沸腾再生器 (19)、 调压阀 (21)、 调压罐 (22)、 第三 电磁阀 (23)、 真空泵 (24) 及其相关连接管道; 所述真空维持回路中, 溶液沸腾再生 器调压端 (19e) 通过调压阀 (21) 与调压罐第一端口 (22a) 连接, 调压罐第二端口 (22b) 通过第三电磁阀 (23) 与真空泵 (24) 的进口连接;

所述空气回路包括依次相接的翅片管换热器 (18)、 溶液沸腾再生器 (19)、 风机 (20) 以及连通所述翅片管换热器 (18)、 溶液沸腾再生器 (19)、 风机 (20) 的连接 管道, 构成一个循环回路, 所述翅片管换热器凝结水输出端 (18c) 通过第八电磁阀 (35) 接储水罐 (36) 的输入端, 储水罐 (36) 的输出端连接有第九电磁阀 (37), 翅 片管换热器 (18) 同时也是冷热水回路的构成部件;

所述再生溶液加热回路包括第二水泵 (34)、 溶液沸腾再生器 (19)、 第一换热器 (4) 及其相关连接管道; 所述再生溶液加热回路中, 第一换热器第二输出端 (4d) 与 溶液沸腾再生器第二输入端 (19c) 连接, 溶液沸腾再生器第二输出端 (19d) 与第二 水泵 (34) 的入口端连接, 第二水泵 (34) 的出口端与第一换热器第二输入端 (4c) 连接;

冷热水回路包括第一水泵 (16)、 第三电磁阀 (17)、 翅片管换热器 (18)、 第三换 热器 (14) 及其相关连接管道; 所述冷热水回路中, 第一水泵 (16) 的入口与热源塔 热泵装置的回水端连接, 第一水泵 (16) 的出口分成两路, 一路与第三换热器第二输 入端 (14c) 连接, 另外一路通过第三电磁阀 (17) 与翅片管换热器冷热水输入端

(18a) 连接, 翅片管换热器冷热水输出端 (18b) 与热源塔热泵装置的供水端连接, 第三换热器第二输出端 (14d) 也与热源塔热泵装置的供水端连接。

2. 根据权利要求 1 所述的基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的热源塔热 泵, 其特征在于, 通过控制电动三通调节阀 (33), 来调节进入第二换热器 (6) 和热 回收器 (26) 的溶液流量, 实现对进入沸腾溶液再生器 (19) 的溶液流量、 温度和浓 度的控制, 使得热源塔热泵装置在获得最佳的再生效率的同时, 保持运行溶液浓度的 稳定。

3. 根据权利要求 1 所述的基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的热源塔热 泵, 其特征在于, 利用调压罐 (22) 和调压阀 (21 ) 调节溶液沸腾再生器 (19) 中的 工作压力, 来控制溶液的再生温度和速度。

4. 根据权利要求 1 所述的基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的热源塔热 泵, 其特征在于, 利用所述第一换热器 (4) 中过热制冷剂冷却放出的热量作为溶液再 生热量, 基于再生溶液加热回路, 加热溶液沸腾再生器中的溶液, 使之沸腾, 实现溶 液再生。

6. 根据权利要求 1 所述的基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的热源塔热 泵, 其特征在于, 所述空气回路中的翅片管换热器 (18 ) 中, 利用空气中水分凝结放 出的热量加热冷热水回路中的热水, 实现溶液再生热量的再次利用。

7. 根据权利要求 1 所述的基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的热源塔热 泵, 其特征在于, 所述热源塔 (31 ) 的出风口具有自开闭功能, 工作时出风口自动打 开, 不工作时自动关闭, 防止雨水进入塔内。

Description:
基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的 热源塔热泵 技术领域

本发明属于制冷空调系统设计和制造领域, 涉及一种利用在真空下溶液沸点较低 的特性进行溶液再生并实现再生热量综合高效 利用的热源塔热泵装置。 背景技术

随着经济的发展, 人们生活水平不断提高, 对工作和生活环境的舒适性要求也越 来越高, 由于历史的原因, 根据我国热工气候分区, 在夏热冬冷地区不采取集中供暖 模式, 而该地区的人口众多, 经济发达, 由此产生了极其旺盛的建筑供冷供暖需求, 近年来对冬季供暖的呼声不断提高, 然而, 面对刚性需求, 该地区能否照搬北方的集 中采暖模式, 从能源的消耗上来看, 这将使我国本已经紧张的能源局势更加严峻甚 至 难以承受。 因此发展适合夏热冬冷地区气候特征的建筑冷 热源方案显得尤为必要。

热源塔热泵系统在夏季可实现水冷冷水机组高 效, 在冬季利用溶液在热源塔中从 空气中吸热作为热泵的低位热源, 从而实现制热, 可避免现有空气源热泵方案夏季制 冷效率低, 冬季制冷存在结霜问题, 冷水机组 +锅炉方案存在机组闲置问题, 而地源热 泵对地理地质条件有特殊要求等的不足。 但热源塔热泵系统在冬季制热运行时, 利用 溶液在热源塔中与空气换热, 在这过程中, 由于空气中水蒸汽与溶液表面的水蒸汽存 在分压力差, 空气中的水分将进入溶液, 使溶液的浓度变稀, 溶液的冰点将上升, 为 了保证系统运行的安全可靠, 需要将溶液从空气中吸入的水分从溶液中排出 , 提高溶 液的浓度, 即实现溶液的再生。 溶液的再生过程是一个需要吸收热量的过程, 同时溶 液再生时, 水分从溶液中蒸发, 而通常的再生方法利用水分的蒸发, 溶液再生速率较 慢。 而溶液的再生的速度制约着热源塔热泵系统的 应用规模, 否则在冬季低温高湿环 境下运行时, 容易发生系统安全问题, 同时溶液再生热量的来源和利用方式也影响着 系统的整体性能。 可见, 如何获得溶液的再生热源, 实现溶液再生热量的高效利用, 以及在系统运行时, 确保溶液的高速再生, 对提高热源塔热泵系统性能, 保证系统安 全可靠运行具有重要意义。

因此, 如何解决热源塔热泵系统的溶液再生热源和溶 液再生热量的高效利用, 如 何实现高速的再生过程和实现热源塔热泵系统 的综合高效等问题, 设计出一种新型高 效的热源塔热泵系统成为本领域技术人员迫切 需要解决的技术难题。 发明内容

技术问题: 本发明的目的是提供一种高效解决热源塔热泵 系统溶液再生问题, 提 高热源塔热泵系统在各种运行工况下运行效率 的基于真空沸腾实现溶液再生及其热量 再利用的热源塔热泵。

技术方案: 本发明基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再 利用的热源塔热泵, 包 括制冷剂回路, 溶液回路, 真空维持回路, 空气回路, 再生溶液加热回路和冷热水回 路。

制冷剂回路包括压縮机、 第一电磁阀、 第二电磁阀、 第一换热器、 四通阀、 第二 换热器、 第一单向阀、 第二单向阀、 储液器、 过滤器、 电子膨胀阀、 第三单向阀、 第 四单向阀、 第三换热器、 气液分离器及其相关连接管道, 所述第一换热器同时也是再 生溶液加热回路的构成部件, 第二换热器同时也是溶液回路的构成部件, 第三换热器 同时也是冷热水回路的构成部件;

制冷剂回路中, 压縮机的输出端分两路, 一路通过第二电磁阀与第一换热器第一 输入端连接, 另一路通过第一电磁阀与四通阀第一输入端连 接, 四通阀第一输入端同 时还与第一换热器第一输出端连接, 四通阀第一输出端与第二换热器第一输入端连 接, 第二换热器第一输出端与第一单向阀的入口连 接, 第一单向阀的出口分成两路, 一路 与储液器的输入端连接, 另外一路与第二单向阀的出口连接, 第二单向阀的入口也与 第三换热器第一输出端连接,储液器的输出端 通过过滤器与电子膨胀阀的输入端连接, 电子膨胀阀的输出端分成两路, 一路连接第三单向阀的入口, 另外一路连接第四单向 阀的入口, 第三单向阀的出口与第三换热器第一输出端连 接, 第四单向阀的出口同时 与第二换热器第一输出端和第一单向阀的入口 连接, 第三换热器第一输入端与四通阀 第二输入端连接, 四通阀第二输出端与气液分离器的输入端连接 , 气液分离器的输出 端与压縮机的输入端连接;

溶液回路包括第二换热器、 溶液沸腾再生器、 第一溶液泵、 热回收器、 第五电磁 阀、 第六电磁阀、 溶液储液器、 第七电磁阀、 热源塔、 第二溶液泵、 电动调节阀及其 相关连接管道, 所述溶液沸腾再生器同时是空气回路和真空维 持回路的构成部件; 溶液回路中, 热源塔溶液输出端与第二溶液泵的入口连接, 第二溶液泵的出口与 电动三通调节阀输入端连接, 电动三通调节阀第一输出端与热回收器第一输 入端连接, 热回收器第一输出端与溶液沸腾再生器第一输 入端连接, 溶液沸腾再生器第一输出端 通过第一溶液泵与热回收器第二输入端连接, 热回收器第二输出端分成两路, 一路通 过第六电磁阀与热源塔第一输入端连接, 另外一路通过第五电磁阀与溶液储液器输入 端连接, 溶液储液器输出端通过第七电磁阀与热源塔第 二输入端连接, 电动三通调节 阀第二输出端与第二换热器第二输入端连接, 第二换热器第二输出端也与热源塔第一 输入端连接;

真空维持回路包括溶液沸腾再生器、 调压阀、 调压罐、 第三电磁阀、 真空泵及其 相关连接管道; 真空维持回路中, 溶液沸腾再生器的调压端通过调压阀与调压罐 第一 端口连接, 调压罐第二端口通过第三电磁阀与真空泵的进 口连接;

空气回路包括依次相接的翅片管换热器、 溶液沸腾再生器、 风机以及连通所述翅 片管换热器、 溶液沸腾再生器和风机的连接管道, 构成一个循环回路, 翅片管换热器 凝结水输出端与通过第八电磁阀接储水罐输入 端,储水罐的输出端连接有第九电磁阀, 翅片管换热器同时也是冷热水回路的构成部件 ;

再生溶液加热回路包括第二水泵、 溶液沸腾再生器、 第一换热器及其相关连接管 道; 再生溶液加热回路中第一换热器第二输出端与 溶液沸腾再生器第二输入端连接, 溶液沸腾再生器第二输出端与第二水泵的入口 端连接, 第二水泵的出口端与第一换热 器第二输入端连接;

冷热水回路包括第一水泵、 第三电磁阀、 翅片管换热器、 第三换热器及其相关连 接管道; 冷热水回路中, 第一水泵的入口与热源塔热泵装置的回水端连 接, 第一水泵 的出口分成两路, 一路与第三换热器第二输入端连接, 另外一路通过第三电磁阀与翅 片管换热器冷热水输入端连接, 翅片管换热器冷热水输出端与热源塔热泵装置 的供水 端连接, 第三换热器第二输出端也与热源塔热泵装置的 供水端连接。

本发明中, 通过控制电动三通调节阀, 来调节进入第二换热器和热回收器的溶液 流量, 实现对进入沸腾溶液再生器的溶液流量、 温度和浓度的控制, 使得热源塔热泵 装置在获得最佳的再生效率的同时, 保持运行溶液浓度的稳定。

本发明中, 利用调压罐和调压阀调节溶液沸腾再生器中的 工作压力, 来控制溶液 的再生温度和速度。

本发明中,利用所述第一换热器中过热制冷剂 冷却放出的热量作为溶液再生热量, 基于再生溶液加热回路, 加热溶液沸腾再生器中的溶液, 使之沸腾, 实现溶液再生。 本发明中, 所述空气回路中的翅片管换热器中, 利用空气中水分凝结放出的热量 加热冷热水回路中的热水, 实现溶液再生热量的再次利用。

本发明中, 所述热源塔的出风口具有自开闭功能, 工作时出风口自动打开, 不工 作时自动关闭, 防止雨水进入塔内。

热源塔热泵夏季制冷运行时, 低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被压縮 机吸 入、 压縮后变成高温高压过热蒸气排出, 经过第一电磁阀 (此时第二电磁阀关闭) 和 四通阀进入第二换热器中, 制冷剂放出热量, 进行冷凝变成液体, 再依次经过第一单 向阀、 储液器、 过滤器、 电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相, 然后经过第三单向 阀后进入第三换热器, 制冷剂在第三换热器中吸热蒸发, 制取冷水, 制冷剂完全蒸发 后变成过热气体从第三换热器出来经过四通阀 进入气液分离器, 然后再次被吸入压縮 机, 完成制冷循环, 制取冷冻水。 此时溶液回路中充灌着冷却水, 溶液回路中除热源 塔、 第二溶液泵、 电动三通调节阀、 第二换热器工作外, 其余部分都停止工作。 在溶 液回路中冷却水从热源塔出来后被第二溶液泵 吸入, 经过第二溶液泵加压后, 冷却水 进入电动三通调节阀, 冷却水全部从电动三通调节阀第二输出端进入 第二换热器, 在 第二换热器中吸收热量将制冷剂冷凝成液体, 自身温度升高后从第二换热器流出, 进 入热源塔与空气进行热湿交换, 冷却水温度降低后再次从热源塔流出。 冷热水回路中 冷冻水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔 热泵装置后经过第一水泵, 进入第三换 热器中 (此时第三电磁阀关闭), 冷冻水在其中与制冷剂换热, 温度降低, 从第三换热 器出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。 此模式下空气回路、 再生溶液加热回路、 真空维持回路都不工作。

热源塔热泵冬季制热运行时分三种模式, 制热运行模式一: 热源塔热泵冬季制热 运行, 当空气中湿度较小或在热源塔中由空气进入溶 液中的水分较少, 即溶液无需再 生时, 低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被压縮 机吸入、 压縮后变成高温高压过 热蒸气排出, 经过第一电磁阀 (此时第二电磁阀关闭) 和四通阀进入第三换热器中, 制冷剂放出热量, 制取热水, 同时自身冷凝成液体, 再依次经过第二单向阀、 储液器、 过滤器、 电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相, 再经过第四单向阀后进入第二换热 器, 制冷剂在第二换热器中吸热蒸发, 制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第二换热器 出来经过四通阀进入气液分离器, 然后再次被吸入压縮机, 从而完成制热循环, 制取 热水。 此时溶液回路中充灌着溶液, 溶液回路中除热源塔、 第二溶液泵、 电动三通调 节阀、 第二换热器工作外, 其余部分都停止工作。 在溶液回路中溶液从热源塔出来后 被第二溶液泵吸入, 经过第二溶液泵加压后, 溶液进入电动三通调节阀, 溶液全部从 电动三通调节阀第二输出端进入第二换热器, 在其中与制冷剂换热, 放出热量给制冷 剂, 自身温度降低后流出第二换热器, 进入热源塔与空气进行热湿交换, 溶液温度升 高后再次从热源塔流出。 冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端 进入热源塔热 泵装置后经过第一水泵, 进入第三换热器中 (此时第三电磁阀关闭), 热水在其中与制 冷剂换热, 温度升高, 从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水 端流出。 此模式 下空气回路、 再生溶液加热回路、 真空维持回路都不工作。

制热运行模式二: 当空气中湿度较大或在热源塔中由空气进入溶 液中的水分较多 时, 溶液需要进行再生, 制冷剂回路中气液分离器中的低温低压的制冷 剂气体被压縮 机吸入、 压縮后排出经过第二电磁阀 (此时第一电磁阀关闭) 进入第一换热器, 制冷 剂在其中与用于加热溶液沸腾再生器中溶液的 水换热, 温度降低后流出第一换热器, 然后通过四通阀进入第三换热器, 制冷剂在第三换热器中放出热量, 制取热水, 同时 自身冷凝成液体, 然后依次通过第二单向阀、 储液器、 过滤器、 电子膨胀阀, 被节流 降压后以气液两相经过第四单向阀进入第二换 热器中, 在第二换热器中与溶液换热, 吸热蒸发, 制冷剂完全蒸发后从第二换热器出来流经四通 阀进入气液分离器, 再次被 压縮机吸入压縮, 如此循环。 此时溶液回路中充灌着溶液, 溶液从热源塔出来后进入 第二溶液泵, 经过第二溶液泵加压后进入电动三通调节阀, 溶液在电动三通调节阀中 被分成两路, 一路从电动三通调节阀第二输出端流出后进入 第二换热器, 与制冷剂换 热, 放出热量, 温度降低, 溶液从第二换热器出来后回到热源塔, 另外一路从电动三 通调节阀第一输出端流出后进入热回收器, 在热回收器中与从溶液沸腾再生器中流进 热回收器的溶液进行换热, 溶液温度升高, 溶液从热回收器中出来后进入溶液沸腾再 生器, 溶液在其中被加热、 沸腾, 溶液中水分蒸发, 溶液浓度提高后, 从溶液沸腾再 生器的第一输出端流出, 再经过第一溶液泵加压后进入热回收器, 在热回收器中温度 降低, 溶液从热回收器出来后经过第六电磁阀 (此时第五电磁阀、 第七电磁阀关闭) 流回热源塔。

再生溶液加热回路中, 在第一换热器中水与制冷剂换热, 水温升高, 水从第一换 热器出来后进入溶液沸腾再生器, 在其中与溶液进行换热, 水的温度降低后流出溶液 沸腾再生器被第二水泵吸入, 加压后再次进入第一换热器, 如此循环。

真空维持回路中, 利用真空泵对调压罐抽真空, 保持调压罐在设定的压力范围, 当调压罐中压力低于设定压力值时, 真空泵不工作, 关闭第四电磁阀, 当调压罐中压 力高于设定压力值时, 真空泵工作, 第四电磁阀打开; 利用调压罐和调压阀对空气回 路中的工作压力进行调节, 既控制溶液沸腾再生器中的工作压力, 使得溶液沸腾再生 器中溶液一直处于沸腾状态, 实现溶液的高速再生。 空气回路工作时, 其内部的压力 低于大气压力, 处于真空状态, 在溶液沸腾再生器中溶液被加热, 在空气回路工作压 力下, 溶液将沸腾, 水蒸汽进入空气回路中形成高湿的空气, 高湿的空气从溶液沸腾 再生器流出后进入翅片管换热器, 在翅片管换热器中与供热热水进行换热, 用于制取 45°C供 /40°C回的供热热水, 高湿的空气温度降低至其露点温度以下, 空气中水蒸汽凝 出, 含湿量下降, 空气从翅片管换热器流出后, 被风机吸入、 加压后, 进入溶液沸腾 再生器, 如此循环。 此时第八电磁阀打开, 第九电磁阀关闭, 储水罐处于接水的状态, 当水位到达一定高度时, 关闭第八电磁阀, 打开第九电磁阀, 将储水罐中的水排空后 重新关闭第九电磁阀, 打开第八电磁阀。 冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水 端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵, 热水被分成两路, 一路进入第三换热器中, 热水在其中与制冷剂换热, 温度升高, 从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水 端流出, 另外一路经过第三电磁阀进入翅片管换热器, 热水在其中与空气进行换热, 温度升高至 45°C, 从翅片管换热器出来后与从第三换热器出来的 热水混合, 最终从热 源塔热泵装置的供水端流出。

当热源塔热泵冬季供热即将结束, 系统制热运行模式三: 溶液高度浓縮模式时: 其他回路运行情况与模式二一致, 只有在溶液回路中, 第五电磁阀打开, 第六电磁阀、 第七电磁阀关闭, 从热回收器第二输出端流出的溶液将经过第五 电磁阀流入溶液储液 器储存, 而不再流入热源塔。 当机组冬季再次制热运行, 需要将溶液储液器中的溶液 流入热源塔时, 关闭第五电磁阀, 打开第七电磁阀。

在系统制热运行模式一过程中, 溶液无需再生, 在不启用溶液再生的同时, 保证 系统的高效运行。

在系统制热运行模式二过程中, 溶液再生利用的是过热制冷剂冷却放出的热量 , 通过控制电动三通调节阀, 实现对分别进入第二换热器和热回收器的溶液 流量调节, 从而调节进行再生的溶液量, 实现对进入溶液沸腾再生器的溶液流量、 温度和浓度进 行控制, 同时利用真空维持回路, 实现空气回路工作压力即溶液沸腾再生器中压 力的 调节, 确保溶液沸腾再生器中的溶液在此压力下能够 被加热至沸腾, 同时, 实现密闭 空气回路中各部分运行温度的调节, 使得系统获得最佳的再生效率的同时, 保持运行 溶液浓度的稳定, 同时利用空气回路中, 空气中水蒸汽在翅片管换热器中凝结放出的 热量, 加热供热热水, 实现再生热量的高效利用。

有益效果: 本发明与现有技术相比, 具有以下优点:

本发明提出的基于真空沸腾实现溶液再生及其 热量再利用的热源塔热泵, 充分利 用了在真空下溶液沸点降低的特性进行溶液再 生, 并采用过热制冷剂冷却放出的热量 作为溶液再生热量的同时, 还利用其制取供热热水, 在极大的提高了溶液再生速度的 同时, 实现了溶液再生热量的高效再利用, 彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问 题, 提高了热源塔热泵系统在各种运行工况下的安 全可靠性, 并实现了系统的综合高 效。 附图说明

图 1 是本发明基于真空沸腾实现溶液再生及其热量 再利用的热源塔热泵的示意 图。

图中有: 压縮机 1 ; 第一电磁阀 2; 第二电磁阀 3; 第一换热器 4; 第一换热器第 一输入端 4a; 第一换热器第一输出端 4b; 第一换热器第二输入端 4c; 第一换热器第二 输出端 4d; 四通阀 5; 四通阀第一输入端 5a; 四通阀第一输出端 5b; 四通阀第二输入 端 5c; 四通阀第二输出端 5d; 第二换热器 6; 第二换热器第一输入端 6a; 第二换热器 第一输出端 6b;第二换热器第二输入端 6c;第二换热器第二输出端 6d;第一单向阀 7; 第二单向阀 8; 储液器 9; 过滤器 10; 电子膨胀阀 11 ; 第三单向阀 12; 第四单向阀 13; 第三换热器 14; 第三换热器第一输入端 14a; 第三换热器第一输出端 14b; 第三换热器 第二输入端 14c; 第三换热器第二输出端 14d ; 气液分离器 15; 第一水泵 16; 第三电 磁阀 17; 翅片管换热器 18; 翅片管换热器冷热水输入端 18a; 翅片管换热器冷热水输 出端 18b; 翅片管换热器凝结水输出端 18c; 溶液沸腾再生器 19; 溶液沸腾再生器第一 输入端 19a; 溶液沸腾再生器第一输出端 19b; 溶液沸腾再生器第二输入端 19c; 溶液 沸腾再生器第二输出端 19d; 溶液沸腾再生器调压端 19e; 风机 20; 调压阀 21 ; 调压 罐 22; 调压罐第一端口 22a; 调压罐第二端口 22b; 第四电磁阀 23; 真空泵 24; 第一 溶液泵 25; 热回收器 26; 热回收器第一输入端 26a; 热回收器第一输出端 26b; 热回 收器第二输入端 26c; 热回收器第二输出端 26d; 第五电磁阀 27; 第六电磁阀 28; 溶 液储液器 29; 第七电磁阀 30; 热源塔 31 ; 热源塔第一输入端 31a; 热源塔输出端 31b; 热源塔第二输入端 31c; 第二溶液泵 32; 电动三通调节阀 33; 电动三通调节阀输入端 33a ; 电动三通调节阀第一输出端 33b; 电动三通调节阀第二输出端 33c; 第二水泵 34; 第八电磁阀 35; 储水罐 36; 第九电磁阀 37。 具体实施方式

下面结合图 1和具体实施例来进一步说明本发明。

本发明的基于真空沸腾实现溶液再生及其热量 再利用的热源塔热泵, 包括制冷剂 回路, 溶液回路, 真空维持回路, 空气回路, 再生热量利用回路和冷热水回路。 具体 的连接方法是压縮机 1的输出端分两路, 一路通过第二电磁阀 3与第一换热器第一输 入端 4a连接, 另一路通过第一电磁阀 2与四通阀第一输入端 5a连接, 四通阀第一输 入端 5a同时还与第一换热器第一输出端 4b连接, 四通阀第一输出端 5b与第二换热器 第一输入端 6a连接, 第二换热器第一输出端 6b与第一单向阀 7的入口连接, 第一单 向阀 7的出口分成两路, 一路与储液器 9的输入端连接, 另外一路与第二单向阀 8的 出口连接, 第二单向阀 8的入口与第三换热器第一输出端 14b连接, 储液器 9的输出 端通过过滤器 10与电子膨胀阀 11的输入端连接, 电子膨胀阀 11的输出端分成两路, 一路连接第三单向阀 12的入口, 另外一路连接第四单向阀 13的入口, 第三单向阀 12 的出口与第三换热器第一输出端 14b连接,第四单向阀 13的出口同时与第二换热器第 一输出端 6b和第一单向阀 7的入口连接,第三换热器第一输入端 14a与四通阀第二输 入端 5c连接, 四通阀第二输出端 5d与气液分离器 15的输入端连接, 气液分离器 15 的输出端与压縮机 1的输入端连接。

热源塔溶液输出端 31b与第二溶液泵 32的入口连接, 第二溶液泵 32的出口接电 动三通调节阀输入端 33a, 电动三通调节阀第一输出端 33b与热回收器第一输入端 26a 连接, 热回收器第一输出端 26b与溶液沸腾再生器第一输入端 19a连接, 溶液沸腾再 生器第一输出端 19b通过第一溶液泵 25与热回收器第二输入端 26c连接,热回收器第 二输出端 26d分成两路, 一路通过第六电磁阀 28与热源塔第一输入端 31a连接, 另外 一路通过第五电磁阀 27与溶液储液器 29的输入端连接,溶液储液器 29的输出端通过 第七电磁阀 30与热源塔第二输入端 31c连接, 电动三通调节阀第二输出端 33c与第二 换热器第二输入端 6c连接, 第二换热器第二输出端 6d也与热源塔第一输入端 31a连 接。

溶液沸腾再生器调压端 19e通过调压阀 21与调压罐第一端口 22a连接, 调压罐第 二端口 22b通过第三电磁阀 23与真空泵 24连接。

空气回路上溶液沸腾再生器 19与翅片管换热器 18和风机 20依次相接,并通过管 道构成一个循环回路,翅片管换热器凝结水输 出端 18c与通过第八电磁阀 35接储水罐 36的输入端, 储水罐 36的输出端连接第九电磁阀 37。

再生溶液加热回路中第一换热器第二输出端 4d与溶液沸腾再生器第二输入端 19c 相连接, 溶液沸腾再生器第二输出端 19d与第二水泵 34的入口端相连接, 第二水泵 34的出口端与第一换热器第二输入端 4c相连接。

冷热水回路中第一水泵 17 的入口与热源塔热泵装置的回水端连接, 第一水泵 17 的出口分成两路, 一路与第三换热器第二输入端 14c连接, 另外一路通过第三电磁阀 17与翅片管换热器冷热水输入端 18a连接, 翅片管换热器冷热水输出端 18b与热源塔 热泵装置的供水端连接, 第三换热器第二输出端 4d 也与热源塔热泵装置的供水端连 接。

热源塔热泵夏季制冷运行时,低温低压的制冷 剂气体从气液分离器 15中被压縮机 1吸入、 压縮后变成高温高压过热蒸气排出, 经过第一电磁阀 2 (此时第二电磁阀 3关 闭) 和四通阀 5进入第二换热器 6中, 制冷剂放出热量, 进行冷凝变成液体, 再依次 经过第一单向阀 7、储液器 9、过滤器 10、 电子膨胀阀 11后变成低温低压的气液两相, 然后经过第三单向阀 12后进入第三换热器 14, 制冷剂在第三换热器 14中吸热蒸发, 制取冷水,制冷剂完全蒸发后变成过热气体从 第三换热器 14出来经过四通阀 5进入气 液分离器 15, 然后再次被吸入压縮机 1, 完成制冷循环, 制取冷冻水。 此时溶液回路 中充灌着冷却水, 溶液回路中除热源塔 31、 第二溶液泵 32、 电动三通调节阀 33、 第 二换热器 6工作外, 其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从 热源塔 31出来后被 第二溶液泵 32吸入, 经过第二溶液泵 32加压后, 冷却水进入电动三通调节阀 33, 冷 却水全部从电动三通调节阀第二输出端 33c进入第二换热器 6,在第二换热器 6中吸收 热量将制冷剂冷凝成液体, 自身温度升高后从第二换热器 6流出, 进入热源塔 31与空 气进行热湿交换, 冷却水温度降低后再次从热源塔 31流出。冷热水回路中冷冻水从热 源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后 经过第一水泵 16, 进入第三换热器 14 中 (此时第三电磁阀 17关闭), 冷冻水在其中与制冷剂换热, 温度降低, 从第三换热 器 14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。此 式下空气回路、再生溶液加热回路、 真空维持回路都不工作。

热源塔热泵冬季制热运行时分三种模式, 制热运行模式一: 热源塔热泵冬季制热 运行, 当空气中湿度较小或在热源塔 31中由空气进入溶液中的水分较少, 即溶液无需 再生时, 低温低压的制冷剂气体从气液分离器 15中被压縮机 1吸入、压縮后变成高温 高压过热蒸气排出, 经过第一电磁阀 2 (此时第二电磁阀 3关闭) 和四通阀 5进入第 三换热器 14中, 制冷剂放出热量, 制取热水, 同时自身冷凝成液体, 再依次经过第二 单向阀 8、 储液器 9、 过滤器 10、 电子膨胀阀 11后变成低温低压的气液两相, 再经过 第四单向阀 13后进入第二换热器 6, 制冷剂在第二换热器 6中吸热蒸发, 制冷剂完全 蒸发后变成过热气体从第二换热器 6出来经过四通阀 5进入气液分离器 15, 然后再次 被吸入压縮机 1, 从而完成制热循环, 制取热水。 此时溶液回路中充灌着溶液, 溶液 回路中除热源塔 31、 第二溶液泵 32、 电动三通调节阀 33、 第二换热器 6工作外, 其 余部分都停止工作。 在溶液回路中溶液从热源塔 31出来后被第二溶液泵 32吸入, 经 过第二溶液泵 32加压后, 溶液进入电动三通调节阀 33, 溶液全部从电动三通调节阀 第二输出端 33c进入第二换热器 6, 在其中与制冷剂换热, 放出热量给制冷剂, 自身温 度降低后流出第二换热器 6, 进入热源塔 31与空气进行热湿交换, 溶液温度升高后再 次从热源塔 31流出。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置 回水端进入热源塔热泵装 置后经过第一水泵 16, 进入第三换热器 14中 (此时第三电磁阀 17关闭), 热水在其 中与制冷剂换热,温度升高,从第三换热器 14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。 此模式下空气回路、 再生溶液加热回路、 真空维持回路都不工作。

制热运行模式二: 当空气中湿度较大或在热源塔 31中由空气进入溶液中的水分较 多时, 溶液需要进行再生, 制冷剂回路中气液分离器 15中的低温低压的制冷剂气体被 压縮机 1吸入、 压縮后排出经过第二电磁阀 3 (此时第一电磁阀 2关闭) 进入第一换 热器 4, 制冷剂在其中与用于加热溶液沸腾再生器 19中溶液的水换热, 温度降低后流 出第一换热器 4, 然后通过四通阀 5进入第三换热器 14, 制冷剂在第三换热器 14中放 出热量, 制取热水, 同时自身冷凝成液体, 然后依次通过第二单向阀 8、 储液器 9、 过 滤器 10、 电子膨胀阀 11, 被节流降压后以气液两相经过第四单向阀 13进入第二换热 器 6中, 在第二换热器 6中与溶液换热, 吸热蒸发, 制冷剂完全蒸发后从第二换热器

6出来流经四通阀 5进入气液分离器 15, 再次被压縮机 1吸入压縮, 如此循环。 此时 溶液回路中充灌着溶液, 溶液从热源塔 31 出来后进入第二溶液泵 32, 经过第二溶液 泵 32加压后进入电动三通调节阀 33, 溶液在电动三通调节阀 33中被分成两路, 一路 从电动三通调节阀第二输出端 33c流出后进入第二换热器 6,与制冷剂换热,放出热量, 温度降低, 溶液从第二换热器 6出来后回到热源塔 31, 另外一路从电动三通调节阀第 一输出端 33b流出后进入热回收器 26, 在热回收器 26中与从溶液沸腾再生器 19中流 进热回收器 26的溶液进行换热, 溶液温度升高, 溶液从热回收器 26中出来后进入溶 液沸腾再生器 19, 溶液在其中被加热、 沸腾, 溶液中水分蒸发, 溶液浓度提高后, 从 溶液沸腾再生器第一输出端 19b流出, 再经过第一溶液泵 25加压后进入热回收器 26, 在热回收器 26中温度降低, 溶液从热回收器 26出来后经过第六电磁阀 28 (此时第五 电磁阀 27、 第七电磁阀 30关闭) 流回热源塔 31。

再生溶液加热回路中, 在第一换热器 4中水与制冷剂换热, 水温升高, 水从第一 换热器 4出来后进入溶液沸腾再生器 19, 在其中与溶液进行换热, 水的温度降低后流 出溶液沸腾再生器 19被第二水泵 34吸入, 加压后再次进入第一换热器 4, 如此循环。

真空维持回路中, 利用真空泵 24对调压罐 22抽真空, 保持调压罐 22在设定的压 力范围, 当调压罐 22中压力低于设定压力值时, 真空泵 24不工作, 关闭第四电磁阀 23, 当调压罐 22中压力高于设定压力值时, 真空泵 24工作, 第四电磁阀 23打开; 利 用调压罐 22和调压阀 21对空气回路中的工作压力进行调节, 既控制溶液沸腾再生器 19中的工作压力, 使得溶液沸腾再生器 19中溶液一直处于沸腾状态, 实现溶液的高 速再生。 空气回路工作时, 其内部的压力低于大气压力, 处于真空状态, 在溶液沸腾 再生器 19中溶液被加热, 在空气回路工作压力下, 溶液将沸腾, 水蒸汽进入空气回路 中形成高湿的空气, 高湿的空气从溶液沸腾再生器 19流出后进入翅片管换热器 18, 在翅片管换热器 18中与供热热水进行换热, 用于制取 45°C供 /40°C回的供热热水, 高 湿的空气温度降低至其露点温度以下, 空气中水蒸汽凝出, 含湿量下降, 空气从翅片 管换热器 18流出后, 被风机 20吸入、 加压后, 进入溶液沸腾再生器 19, 如此循环。 此时第八电磁阀 35打开, 第九电磁阀 37关闭, 储水罐 36处于接水的状态, 当水位到 达一定高度时, 关闭第八电磁阀 35, 打开第九电磁阀 37, 将储水罐 36中的水排空后 重新关闭第九电磁阀 37, 打开第八电磁阀 35。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的 回水端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵 16, 热水被分成两路, 一路进入第三换热 器 14中, 热水在其中与制冷剂换热, 温度升高, 从第三换热器 14出来后从热源塔热 泵装置的供水端流出, 另外一路经过第三电磁阀 17进入翅片管换热器 18, 热水在其 中与空气进行换热, 温度升高至 45°C, 从翅片管换热器 18出来后与从第三换热器 14 出来的热水混合, 最终从热源塔热泵装置的供水端流出。

当热源塔热泵冬季供热即将结束, 系统制热运行模式三: 溶液高度浓縮模式时: 其他回路运行情况与模式二一致, 只有在溶液回路中, 第五电磁阀 27打开, 第六电磁 阀 28、 第七电磁阀 30关闭, 从热回收器第二输出端 26d流出的溶液将经过第五电磁 阀 27流入溶液储液器 29储存, 而不再流入热源塔 31。 当机组冬季再次制热运行, 需 要将溶液储液器 29中的溶液流入热源塔 31时,关闭第五电磁阀 27,打开第七电磁阀。

在系统制热运行模式一过程中, 溶液无需再生, 在不启用溶液再生的同时, 保证 系统的高效运行。

在系统制热运行模式二过程中, 溶液再生利用的是过热制冷剂冷却放出的热量 , 通过控制电动三通调节阀 33, 实现对分别进入第二换热器 6和热回收器 26的溶液流 量调节, 从而调节进行再生的溶液量, 实现对进入溶液沸腾再生器 19的溶液流量、温 度和浓度进行控制, 同时利用真空维持回路, 实现空气回路工作压力即溶液沸腾再生 器中 19压力的调节,确保溶液沸腾再生器 19中的溶液在此压力下能够被加热至沸腾, 同时, 实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节, 使得系统获得最佳的再生效率的 同时, 保持运行溶液浓度的稳定, 同时利用空气回路中, 空气中水蒸汽在翅片管换热 器 18中凝结放出的热量, 加热供热热水, 实现再生热量的高效利用。




 
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