吸收式换热机组的制作方法

本申请涉及能源技术领域，尤其涉及一种吸收式大温差换热机组。

背景技术：

供热系统中可以采用吸收式换热机组进行换热，将来自供热端的热量传递到用户端从而向用户供热，因此需要一种性能更优的换热机组。

技术实现要素：

在供热系统中，一次侧为供热端，二次侧为用户端。一次侧的热源产生高温热水，通过换热机组与二次侧的低温水进行热交换，从而向用户端提供热量。在热量交换过程中，理想情况下，一次侧水失去的热量即为二次侧水吸收的热量，因此，一次侧水温度降低的越多，就能够为用户端提供更多的热量。一次侧水入口和出口之间的温差，也就成为换热机组的重要工作指标。为了更好地满足二次侧用户的需求，换热机组需要保持一次侧水入口和出口之间具有较大的温差。

吸收式换热机组，由吸收式机组和换热器组成，并分别在一次侧和二次侧形成水通路系统。一次侧水和二次侧水分别在一次侧和二次侧的水通路中循环，流经吸收式机组的各个装置和换热器，并在此过程中产生热量交换。

吸收式换热机组包括发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器和换热器，以及一次侧水通路和二次侧水通路。在水通路系统中，一次侧水依次流经发生器、换热器和蒸发器，二次侧水依次流经吸收器、冷凝器和换热器。发明人经过长期的观察和实验发现：当一次侧热水的入口温度下降时，一次侧热水的出口温度会急剧升高，造成温差变小，换热效率下降，使得二次侧水的出口温度降低，不能满足大温差和二次侧用户的需求。并且，当一次侧热水的温度波动比较大时，也会导致二次侧水的温度发生较大波动，稳定性较差。

本申请提供一种吸收式换热机组，对管路系统进行了改进，采用了新的水循环方式，其特点为：一方面，在二次侧水通路中，二次侧水先经过冷凝器，再经过吸收器，从而降低了冷凝温度，有利于发生器中溶液的发生；另一方面，在一次侧水通路中，通过增加阀门和支路，使得一次侧水可以通过不同的串并联方式流经发生器、换热器和蒸发器，并且能够灵活地进行水量调节。通过上述改进的管路系统，本申请提供的新型的吸收式换热机组，可以提高二次侧水出口处的温度，降低一次侧水的出口温度，在一次侧水的入口温度偏低的情况下，也可正常工作，保证稳定的二次侧水的出口温度和一次侧水的温差。

本申请提供一种吸收式换热机组，所述吸收式换热机组包括：发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器和换热器，其中，所述发生器、所述吸收器、所述冷凝器和所述蒸发器相连接，以形成制冷剂循环回路；所述吸收式换热机组还包括：一次侧水通路，所述一次侧水通路具有一次侧水入口和一次侧水出口，所述一次侧水通路被设置为使得一次侧水能够从所述一次侧水入口流入，流经所述发生器和所述换热器，并从所述一次侧水出口流出；以及二次侧水通路，所述二次侧水通路具有二次侧水入口和二次侧水出口，所述二次侧水通路被设置为使得二次侧水能够从所述二次侧水入口流入，流经所述冷凝器、所述吸收器和所述换热器，并从所述二次侧水出口流出，以及使得所述二次侧水能够与所述一次侧水在所述换热器中进行热交换；其中，所述二次侧水通路被设置为使得所述二次侧水能够先流经所述冷凝器再流经所述吸收器。

根据上述的吸收式换热机组，所述二次侧水通路包括两个并联的支路，其中，一个支路中的二次侧水依次流经所述冷凝器和所述吸收器，另一个支路中的二次侧水流经所述换热器。

根据上述的吸收式换热机组，所述二次侧水通路中的二次侧水依次流经所述冷凝器、所述吸收器和所述换热器。

根据上述的吸收式换热机组，所述二次侧水通路被设置为使得所述二次侧水能够流经所述蒸发器。

根据上述的吸收式换热机组，所述一次侧水通路被设置为使得所述一次侧水能够流经所述蒸发器。

根据上述的吸收式换热机组，所述一次侧水通路包括第一支路和第二支路；所述换热器具有换热器一次侧水入口和换热器一次侧水出口；以及所述发生器具有发生器水入口和发生器水出口；其中，所述第一支路可控地连通所述发生器水出口与所述换热器一次侧水出口；以及所述第二支路连通所述发生器水出口与所述换热器一次侧水入口。

根据上述的吸收式换热机组，还包括：第一阀，所述第一阀设置在所述第一支路上，使得所述第一支路通过所述第一阀可控地连通所述发生器水出口与所述换热器一次侧水出口。

根据上述的吸收式换热机组，所述一次侧水通路还包括第三支路；其中，所述第二支路可控地连通所述发生器水出口与所述换热器一次侧水入口；以及所述第三支路可控地连通所述一次侧水入口与所述换热器一次侧水入口。

根据上述的吸收式换热机组，还包括：第二阀，所述第二阀设置在所述第二支路上，使得所述第二支路通过所述第二阀可控地连通所述发生器水出口与所述换热器一次侧水入口；以及第三阀，所述第三阀设置在所述第三支路上，使得所述第三支路通过所述第三阀可控地连通所述一次侧水入口与所述换热器一次侧水入口。

根据上述的吸收式换热机组，还包括：第一传感器，所述第一传感器被配置为能够探测所述一次侧水入口处的一次侧水的温度；第二传感器，所述第二传感器被配置为能够探测所述二次侧水入口处的二次侧水的温度；以及控制器，所述控制器被配置为能够根据所述第一传感器和所述第二传感器探测到的温度控制所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的打开和关闭，从而控制所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路的连通和断开。

附图说明

当结合附图阅读以下详细说明时，本申请的启动保护电路将变得更易于理解，在整个附图中，相同的附图标记代表相同的元件。

图1是本申请中吸收式换热机组的制冷剂循环回路的示意图。

图2是本申请中吸收式换热机组的第一实施例的示意图。

图3是本申请中吸收式换热机组的第二实施例的示意图。

图4是本申请中吸收式换热机组的第三实施例的示意图。

图5是本申请中吸收式换热机组的第四实施例的示意图。

图6是本申请中吸收式换热机组的第五实施例的示意图。

图7是本申请中控制器的一个实施例的简化示意图。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。在以下的附图中，同样的元件使用同样的附图号，相似的元件使用相似的附图号，以避免重复描述。

图1是本申请中吸收式换热机组的制冷剂循环回路的示意图，示出了制冷剂的循环回路。吸收式机组包括溴化锂吸收式机组、氨水吸收式机组等各种类型的吸收式机组。本申请以溴化锂吸收式机组为例进行说明。在溴化锂吸收式机组中，溴化锂与水混合而成的溴化锂溶液为制冷剂。

吸收式换热机组包括发生器110、吸收器120、冷凝器130和蒸发器140，并通过节流装置160、节流装置170、液体泵180以及其他的必要装置相连接形成制冷剂循环回路。其工作过程具体如下：

发生器110内的溴化锂溶液为稀溶液。在发生器110中，溴化锂稀溶液从外界(例如一次侧水)吸热后沸腾，沸腾的溴化锂稀溶液释放高压制冷剂蒸气进入冷凝器130。发生器110中的溴化锂稀溶液释放高压制冷剂蒸气后变为溴化锂浓溶液，溴化锂浓溶液流经节流装置170后进入吸收器120。在吸收器120中，溴化锂浓溶液吸收从蒸发器140来的低压制冷剂蒸气重新变成溴化锂稀溶液。溴化锂浓溶液吸收低压制冷剂蒸气重新变成溴化锂稀溶液的过程会向外界(例如二次侧水)释放热量。稀溶液由液体泵180再次送入发生器110中，周而复始，持续循环。另一方面，在发生器110中释放出的高压制冷剂蒸气进入冷凝器130。在冷凝器130中，高压制冷剂蒸气向外界(例如二次侧水)释放热量冷凝为液体。高压制冷剂液体流经节流装置160后进入蒸发器140。在蒸发器140中，制冷剂液体从外界(例如一次侧水)吸收热量获得汽化热而蒸发。蒸发后的低压制冷剂蒸气进入吸收器120。

图2是本申请中吸收式换热机组的第一实施例的示意图，其中示出了一次侧水和二次侧水的通路，而未示出制冷剂通路。吸收式换热机组包括发生器110、吸收器120、冷凝器130、蒸发器140、换热器150、一次侧水通路210、二次侧水通路220及其附件和管路。

一次侧水通路210具有一次侧水入口211和一次侧水出口212，其管路连接方式使得一次侧水能够从一次侧水入口211流入，流经发生器110、换热器150和蒸发器140，再从一次侧水出口212流出。一次侧水在流经发生器110和蒸发器140时向制冷剂释放热量。一次侧水在流经换热器150时向二次侧水释放热量。

二次侧水通路220具有二次侧水入口221和二次侧水出口222，其管路连接方式使得二次侧水能够从二次侧水入口221流入，流经冷凝器130、吸收器120和换热器150，再从二次侧水出口222流出。二次侧水在流经冷凝器130和吸收器120时从制冷剂吸收热量。二次侧水在流经换热器150时从一次侧水吸收热量。二次侧水用于向用户供热。

在本申请的一个实施中，换热器150可以被配置为使得一次侧水和二次侧水在换热器150中逆向流动，从而能够使得一次侧水和二次侧水更为充分地进行热交换。

如图2所示，二次侧水通路220包括两个并联的支路。其中，第一支路201中的二次侧水依次流经冷凝器130和吸收器120，第二支路202中的二次侧水流经换热器150。在第一支路201中，二次侧水通路220先经过冷凝器130再经过吸收器120，二次侧水通路220在经过冷凝器130和吸收器120的过程中不断升温，因此进入冷凝器130的二次侧水的温度低于进入吸收器120的二次侧水的温度。较低温度的二次侧水进入冷凝器130，使得冷凝器130的冷凝温度与冷凝压力降低，从而使得发生器110中的溴化锂稀溶液更容易释放高压制冷剂蒸气，以加快制冷剂循环回路的运行，提高吸收式换热机组的能力的同时还能保证了换热机组运行的稳定性。此外，由于冷凝器130的冷凝温度与冷凝压力降低会导致发生器110和蒸发器140需要的热量增大，因此发生器110和蒸发器140会对一次侧水的降温效果较为明显，从而保证了在一次侧水入口211的水温偏低的情况下，吸收式换热机组也能够提供较为稳定的一次侧水出口212的水温。

一次侧水通路210包括第一支路231和第二支路232。第一支路231上设有第一阀241，第一支路231通过第一阀241可控地连通发生器水出口112与换热器一次侧水出口152。第二支路232连通发生器水出口112与换热器一次侧水入口151。

通过对第一阀241手动或自动地进行调节和控制，可以根据实际情况控制一次侧水的流动路径，并且调节各个支路的流量，从而调节流经换热器150的一次侧水的流量。以下列出两种主要的工作模式：

工作模式I：关闭第一阀241以断开第一支路231，使得一次侧水进入一次侧水入口211后依次流经发生器110、换热器150和蒸发器140，最后从一次侧水出口212流出。此时，所有从一次侧水入口211进入的一次侧水都在换热器150中与二次侧水进行换热。

工作模式II：打开第一阀241以连通第一支路231，使得一次侧水进入一次侧水入口211并流经发生器110后分为两路，一路流经换热器150，另一路不流经换热器150，随后两路汇合后再流经蒸发器140，最后从一次侧水出口212流出。在这种工作模式下，只有一部分的一次侧水经换热器150，与二次侧水进行换热。

如图2所示，本申请的吸收式换热机组还包括控制器250、第一传感器261和第二传感器262。第一传感器261和第二传感器262是温度传感器，能够实时探测水的温度，并将所探测到的温度值传送至控制器250。第一传感器261设置在一次侧水入口211处，能够实时探测一次侧水入口211处的一次侧水的温度。第二传感器262设置在二次侧水入口221处，能够实时探测二次侧水入口221处的二次侧水的温度。

控制器250能够根据第一传感器261和第二传感器262探测到的水温或水温的变化控制第一阀241的打开和关闭，从而控制第一支路231的连通和断开，以根据实际情况在不同的工作模式I和工作模式II之间切换。

作为一个实施例，本申请的吸收式换热机组还包括第三传感器263，第三传感器263也是温度传感器，设置在吸收器120的出口处。根据二次侧水入口221处的二次侧水的温度以及吸收器120的出口处的二次侧水的温度可以计算吸收器120和冷凝器130向二次侧水传递的热量，从而得到吸收式换热机组的运行能力，以进一步地控制第一阀241的打开或者关闭。

图3是本申请中吸收式换热机组的第二实施例的示意图。图3中的吸收式换热机组与图2中的吸收式换热机组大致相同。与图2不同的是，图3的实施例中的一次侧水通路210还包括第三支路233、第二阀242和第三阀243。第二阀242设置在第二支路232上，第二支路232通过第二阀242可控地连通发生器水出口112与换热器一次侧水入口151。第三阀243设置在第三支路233上，第三支路233通过第三阀243可控地连通一次侧水入口211与换热器一次侧水入口151。

通过对第一阀241、第二阀242和第三阀243的调节和控制，图3的实施例可以更灵活地控制一次侧水的流动路径，并且调节各个支路的流量。以下为图3中的吸收式换热机组的四种主要的工作模式：

工作模式III：关闭第一阀241和第三阀243以断开第一支路231和第三支路233，并打开第二阀242以连通第二支路232，使得一次侧水进入一次侧水入口211后依次流经发生器110、换热器150和蒸发器140，最后从一次侧水出口212流出。

工作模式IV：关闭第二阀242以断开第二支路232，并打开第一阀241和第三阀243以连通第一支路231和第三支路233，使得一次侧水进入一次侧水入口211后分成两路，一路流经发生器110，另一路流经换热器150，两路汇合后再流经蒸发器140，最后从一次侧水出口212流出。

工作模式V：关闭第三阀243以断开第三支路233，并打开第一阀241和第二阀242以连通第一支路231和第二支路232。这样使得一次侧水进入一次侧水入口211并流经发生器110后分为两路，一路流经换热器150，另一路不流经换热器150，随后两路汇合后再流经蒸发器140，最后从一次侧水出口212流出。

工作模式VI：关闭第一阀241以断开第一支路231，并打开第二阀242和第三阀243以连通第二支路232和第三支路233，使得一次侧水进入一次侧水入口211后分为两路，一路流经发生器110，另一路不流经发生器110，随后两路汇合后再流经换热器150和蒸发器140，最后从一次侧水出口212流出。

以上虽然只列出了几种主要的工作模式，但本领域的技术人员可以理解，在实际操作中并不局限于这几种工作模式，例如还可以全部打开第一阀241、第二阀242和第三阀243，或者在上述工作模式的基础上进一步调节各支路的流量。

图3中的控制器250及各个传感器的设置与图2的实施例类似，此处不再赘述。控制器250能够根据第一传感器261和第二传感器262(或者第一传感器261、第二传感器262和第三传感器263)探测到的不同位置的水温或水温的变化控制第一阀241、第二阀242和第三阀243的打开和关闭，从而控制第一支路231、第二支路232和第三支路233的连通和断开，以根据实际情况在不同的工作模式之间切换。与图2的实施例相比，图3的实施例可以对一次侧水的流向进行更为精细的调节，从而满足二次侧用户端的不同需求。

需要说明的是，第一阀241、第二阀242和第三阀243不仅可以被打开和关闭，还可以控制第一阀241、第二阀242和第三阀243的开度。其中100％的开度是指第一阀241处于完全打开的状态，0％的开度是指第一阀241处于关闭的状态。

图4是本申请中吸收式换热机组的第三实施例的示意图。图4中的吸收式换热机组与图3中的吸收式换热机组大致相同。与图3不同的是，图4的实施例中的二次侧水通路220由冷凝器130、吸收器120和换热器150串联形成，二次侧水从二次侧水入口221流入，依次流经冷凝器130、吸收器120和换热器150，再从二次侧水出口222流出。

图3的实施例中二次侧水通路220的冷凝器130和吸收器120以及换热器150采用两路并联(第一支路201与第二支路202并联)的方式，能够减小二次侧水在冷凝器130、吸收器120与换热器150之间的相互影响，使得二次侧水出口222处的水温更易于控制并更加稳定。而图4的实施例中的二次侧水通路220的冷凝器130、吸收器120和换热器150采用串联方式，能够使得管路连接简单。

图5是本申请中吸收式换热机组的第四实施例的示意图。图5中的吸收式换热机组与图3中的吸收式换热机组大致相同。与图3不同的是，图5的实施例中二次侧水通路220的冷凝器130和吸收器120以及换热器150采用三路并联的方式，并且第三传感器263的设置位置不同。具体地说，二次侧水从二次侧水入口221流入后分为三路，分别流经冷凝器130、吸收器120和换热器150，流经吸收器120和流经冷凝器130的两路先汇合后，再与流经换热器150的一路汇合，然后从二次侧水出口222流出。第三传感器263设置在吸收器120的出口与冷凝器130的出口的汇合处，用于探测这两路二次侧水汇合后的温度，以计算吸收器120和冷凝器130向二次侧水传递的热量。图5所示的实施例也能够降低冷凝器130的冷凝温度与冷凝压力，从而提高吸收式换热机组的能力的同时还能保证了换热机组运行的稳定性。

图6是本申请中吸收式换热机组的第五实施例的示意图。与图3不同的是，图6的实施例中的蒸发器140不位于一次侧水通路210中，而是位于二次侧水通路220中。具体地说，二次侧水从二次侧水入口221流入后分为两路，一路依次流经蒸发器140和换热器150，另一路依次流经冷凝器130和吸收器120，两路汇合后再从二次侧水出口222流出。

以上虽然只列出了主要的几种实施例，但是在实际操作中并不局限于这些实施例。例如在各个实施例中，蒸发器140既可以连接在一次侧水通路210中，也可以连接在二次侧水通路220中。部分装置的连接关系也可以进行灵活地设置，例如在二次侧水通路220中，可以设置管路以使得二次侧水先流经换热器150再流经冷凝器130和吸收器120。各个实施例中的一次侧水通路210和二次侧水通路220也可以应用到其他实施例的一次侧和二次侧，使得各个实施例中的一次侧水通路210和二次侧水通路220可以通过不同的组合搭配形成不同的技术方案。

图7是控制器250的一个实施例的简化示意图。控制器250包括总线301、处理器302、输入接口303、输出接口305以及具有控制程序308的存储器307。处理器302、输入接口303、输出接口305和存储器307，通过总线301通信连接，使得处理器302能够控制输入接口303、输出接口305和存储器307的运行。存储器307用于存储程序、指令和数据，处理器302从存储器307读取程序、指令和数据，并且能够向存储器307写入数据。

输入接口303通过连接304接收信号和数据，例如来自第一传感器261、第二传感器262和第三传感器263的温度值、人工输入的各种参数等。输出接口305通过连接306发送信号和数据，例如向第一阀241、第二阀242和第三阀243发送表示打开或关闭的控制信号等。存储器307中存储有控制程序、以及预先设定的各类数值或参数等数据，例如预先设定的各种阈值，以及当达到阈值或满足某种条件时采取某种动作的指令等。可以在生产制造的工程中预先设定各类参数，也可以在使用时通过人工输入或数据导入的方式来设定各类参数。处理器302从输入接口303和存储器307获取各种信号、数据、程序和指令，进行相应的处理，并通过输出接口305进行输出。

本申请提供的吸收式换热机组，其管路连接使得二次侧水先经过冷凝器130再经过吸收器120，降低了冷凝温度，从而降低了对一次侧的高水温需求，在一次侧水温偏低的情况下也能够保证较为合适的一次侧水的温差和二次侧水的出口温度。并且通过在一次侧水通路210中设置多个阀和支路，能够根据实际情况的变化灵活地调节一次侧水的流动路径和流量，在一次侧水温发生波动时也能够维持较为稳定的二次侧水温。

本说明书使用示例来公开本申请，其中的一个或多个示例被图示于附图中。每个示例都是为了解释本申请而提供，而不是为了限制本申请。事实上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，不脱离本申请的范围或精神的情况下可以对本申请进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分的图示的或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以得到更进一步的实施例。因此，其意图是本申请涵盖在所附权利要求书及其等同物的范围内进行的修改和变型。