利用太阳能实现溶液再生的冬夏双高效热源塔及换热方法
【技术领域】
[0001]本发明属于制冷空调系统设计和制造技术领域，涉及一种针对普通热源塔的不足进行改进并利用太阳能实现溶液再生的热源塔装置。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，建筑空调能耗越来越高，能源的需求与供给之间的矛盾日益突出，为了缓解能源危机，实现社会可持续发展，建筑空调系统及设备必须向着绿色节能方向发展。
[0003]处于长江流域的夏热冬冷地区夏季炎热，冬季湿冷，气候环境恶劣。同时这一地区人口众多，经济发达，对室内环境要求较高，故能耗巨大。高效环保地解决夏热冬冷地区的空调冷热源问题对降低我国能耗，促进经济社会的可持续发展有着重要的意义。
[0004]夏热冬冷地区目前常用的空调冷热源方案主要有:冷水机组+锅炉、空气源热栗机组及水地源热栗等。但他们在实际使用过程中均存在着一些问题:冷水机组+锅炉方案在冬季供热时，冷水机组闲置，设备利用率低;并且锅炉的燃烧，会带来一些列环境问题，很多城市已经明令禁止。空气源热栗在夏季制冷时效率较低，冬季制热时需要解决结霜问题，制热效率低。水地源热栗方案虽然系统能效高，但是受地理地质条件的限制较大，初投资高，无法大面积推广。
[0005]在传统的冷热源方案有诸多不足的情况下，热源塔热栗系统应运而生。它是根据我国夏热冬冷地区特定气候条件设计而来，在原有单冷冷水机组的基础上，取消锅炉等辅助热源，夏季作为冷却塔，冬季通过热源塔吸收空气中的低品位热源，通过一套机组同时解决建筑物夏季制冷、冬季供暖的需求。热源塔热栗系统有效地解决了传统风冷热栗夏季制冷运行效率低、冬季供热换热器易结霜的问题。较之冷水机组+锅炉方案，其设备初投资更小、设备利用率更高。而对比与水地源热栗，其初投资小，运行费用低，且不受地质条件限制。此外，热源塔热栗系统在设备布置和占用空间上与常规水冷冷水机组相同，改造方便，在建筑节能改造工程中有很大应用潜力。由此可见热源塔热栗方案一种极具发展前景的新型建筑冷热源方案。
[0006]热源塔热栗的主要设备为热源塔，热源塔按照是否和空气接触分为主开式和闭式两种，两种热源塔在冬夏使用时各有利弊。开式热源塔与空气直接接触，换热效率高，夏季效果好，但是冬季运行时，空气中的水蒸气会进入溶液中，使溶液稀释，造成冰点下降，给系统的安全运行带来隐患。而闭式热源通过换热翅片与空气进行换热，冬季运行时不存在溶液稀释问题，但是由于间接换热，换热效率不高，仅适用于冬季使用。此外为了防止冬季气温低于(TC时，换热翅片因结霜而影响其换热效率，闭式热源塔运行时需要喷洒防冻液，运行一段时间后还需要对防冻液进行再生。常规的再生方法会耗费大量的能量，降低机组的运行效率。因此，如何兼顾开式热源塔夏季的高换热效率与闭式热源塔冬季的冰点稳定，并且在冬季运行时提高闭式热源塔的换热效率，低能耗得解决防冻液的再生问题，对于热源塔的推广和大规模运用有着重要的意义。
【发明内容】
[0007]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用太阳能实现溶液再生的冬夏双高效热源塔及换热方法，在夏天可以作为开式热源塔高效换热，在冬季又可以作为高效闭式热源塔安全运行，并且进一步提高冬季热源塔的换热量，同时利用太阳能解决防冻液的循环再生问题。
[0008]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0009]利用太阳能实现溶液再生的冬夏双高效热源塔及换热方法，包括塔体结构、换热系统、喷淋除霜换热系统和太阳能溶液再生系统，所述塔体结构上部设有出风筒，所述塔体结构的中部设有换热系统，所述塔体结构下部设有进风栅;外部空气由进风栅吸入，换热作用于换热系统后，从出风筒流出;循环换热作用于所述换热系统内部的循环液与机组连通；循环防冻作用于所述换热系统的循环防冻液经喷淋除霜换热系统与太阳能溶液再生系统并联连接，经过所述太阳能溶液再生系统再生后的循环防冻液回流至换热系统。
[0010]进一步的，所述塔体结构包括塔体框架，所述塔体框架上部设有出风筒，所述出风筒内设有风机和斜流旋流分离器;所述换热系统设置在塔体框架内，所述换热系统与出风筒之间设有斜流折射分离器，所述塔体框架底部两侧开有进风栅。
[0011]进一步的，所述换热系统包括喷淋器、填料层、翅片盘管换热器和储水池，所述喷淋器位于斜流折射分离器下方，所述填料层位于喷淋器下方，所述翅片盘管换热器位于填料层下方，所述储水池位于翅片盘管换热器下方。
[0012]进一步的，所述翅片盘管换热器的翅片为疏水性翅片，盘管为低温宽带盘管。
[0013]进一步的，所述换热系统还包括泄水阀、系统进液口和系统出液口，所述泄水阀与储水池相连，用于放空和存储换热系统内的循环液;所述系统进液口通过第一三通分别与喷淋器第一入口和翅片盘管换热器的入口连接，所述喷淋器第一入口与第一三通之间设置有第一调节阀，所述翅片盘管换热器的入口与第一三通之间设置有第二调节阀；所述系统出液口通过第二三通分别与储液池和翅片盘管换热器的出口连接，所述储液池的出口与第二三通之间设置有第四调节阀，所述翅片盘管换热器的出口与第二三通之间设置有第三调节阀。
[0014]进一步的，所述喷淋除霜换热系统包括溶液栗，所述溶液栗的入口通过第五调节阀与储水池相连，所述溶液栗的出口通过第三三通分别与喷淋器的第二入口和太阳能溶液再生系统的入口连接，所述第三三通与喷淋器第二入口之间设置有第六调节阀，所述第三三通与太阳能溶液再生系统的入口之间设置有第七调节阀。
[0015]进一步的，所述太阳能溶液再生系统包括太阳能再生装置，所述太阳能再生装置为密封容器，且倾斜设置，所述容器的上表面板为透明板，所述容器的下底面板为波纹型太阳能集热板，所述太阳能再生装置的开孔与出风筒的接口通过导管及负压室连通，所述接口位于风机的上风向；所述太阳能再生装置分别连接有进液管和出液管，所述进液管的入口与第三三通连接，所述进液管的出口位于太阳能再生装置内部的部分设置有分水器，所述分水器为管状结构，长度方向设置在若干喷口；所述出液管的出液端延伸至塔体结构中的填料层上方。
[0016]利用太阳能实现溶液再生的冬夏双高效热源塔的换热方法，分为夏季模式和冬季模式:
[0017]夏季模式:
[0018]所述第一调节阀、第四调节阀和风机处于打开状态，所述第二调节阀、第六调节阀、第七调节阀、第五调节阀、泄水阀、第三调节阀及溶液栗处于关闭状态;循环液从系统进液口进入，流经第一调节阀至喷淋器，由喷淋器将循环液均匀喷洒在填料层上，所述循环液在填料层表面形成液膜，并在重力的作用下，由填料层上层逐渐渗透至填料层下层，在此过程中，所述循环液通过由下至上而来的空气流实现第一次冷却降温;循环液继续下行至翅片盘管换热器上，同理实现第二次冷却降温，最后汇流至储液池;所述储液池中的循环液经第四调节阀从系统出液口流出，进入机组冷凝器；
[0019]冬季模式:
[0020]所述第一调节阀、泄水阀和第四调节阀关闭，所述第二调节阀、第六调节阀、第七调节阀、第五调节阀、第三调节阀、风机和溶液栗处于打开状态;循环液从系统进液口进入，经过第二调节阀进入翅片盘管换热器换热，再通过第三调节阀从系统出液口流出，进入机组蒸发器;所述溶液栗将储液池中的循环防冻液加压至第三三通，一部分循环防冻液经第六调节阀流入喷淋器，还有一部分循环防冻液经第七调节阀进入至太阳能溶液再生系统实现溶液再生;进入喷淋器的循环防冻液均匀喷洒至填料层，循环防冻液在填料层表面形成液膜，在重力作用下，由填料层上层渗透至填料层下层，在此过程中，所述循环防冻液通过由下至上而来的空气流实现第一次升温，流出填料层的循环防冻液继续下行至翅片盘管换热器，在翅片上形成液膜并由下至上的空气流实现第二次升温，经两次升温后的循环防冻液将热量传至翅片盘管换热器内部的循环液后，汇流至储液池;所述太阳能溶液再生系统中的再生溶液回流至填料层上方参与循环。
[0021]有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0022]本发明是