专利名称：基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种新型溶液再生方法及其实现这种方法的装置及方法，尤其涉及 一种基于潜热回收的热泵型热源塔溶液再生装置及方法，属于制冷空调系统设计和制造 的技术领域。
背景技术：
随着经济的发展，人民生活水平的提高，人们对居住工作环境的舒适性要求也 越来越高，空调已经成为人们生活的必需品。现有大型建筑中央空调系统制冷大多是 采取水冷冷水机组，冬季水冷冷水机组因为不能制热而停止使用，造成制冷机组设备闲 置。同时冬季采取锅炉供热方案，这样既增加了系统初投资和供热成本，同时也造成环 境污染。空气源热泵由于兼顾供冷/热的特点，在长江中下游地区得到了广泛的应用。 但其冬季容易结霜和夏季供冷效率低(与水冷冷水机组相比)等问题成为了影响其广泛 推广的重要因素之一。热源塔热泵机组在冬季将冷却塔转为热源塔运行吸收空气中的热 量，冷水机组变为热泵机组并通过冷凝器向室内提供热量从而达到冬季供热的目的。其 避免了冷水机组冬季闲置的缺点，同时解决了空气源热泵冬季运行结霜的问题，充分体 现了高设备利用率和低能耗的优势。传统的冷却塔运行循环水，在冬季时容易结冰，因 此需要采用其它介质替代水。采用低凝固点的溶液作为载冷剂，可以避免结冰问题，同 时可以吸收空气中的显热和潜热。但由于空气中的水分被吸收到溶液中，溶液的浓度变 稀，溶液需要再生以达到原来的浓度，确保溶液不结冰。因此，采用高效节能的方法解决热源塔溶液再生的问题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解决冬季水冷冷水机组转为热源塔热泵机组运行 时，热源塔中溶液再生的问题。提出了一种基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生 装置及方法。技术方案本发明基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置包括热泵循 环回路和再生循环回路；热泵循环回路包括压缩机、电磁阀、壳管式冷凝器、储液罐、 过滤器、电子膨胀阀、翅片管式蒸发器、凝水管、气液分离器及其相关连接管道；压缩 机的输出端通过电磁阀连接壳管式冷凝器的制冷剂输入端，壳管式冷凝器的制冷剂输出 端连接储液器的输入端，储液器的输出端连接过滤器的输入端，过滤器的输出端连接电 子膨胀阀的输入端，电子膨胀阀的输出端连接翅片管式蒸发器的制冷剂输入端，翅片管 式蒸发器的制冷剂输出端连接气液分离器的输入端，气液分离器的输出端连接压缩机的 输入端，凝水管位于翅片管式蒸发器的下部；再生循环回路包括溶液再生塔、溶液泵、第一手阀、第二手阀、壳管式冷凝 器、翅片管式蒸发器、循环风机及其相关连接管道；溶液再生塔溶液出口端通过第一手阀连接壳管式冷凝器溶液入口端，壳管式冷凝器溶液出口端通过第二手阀连接溶液泵的 入口端，溶液泵的出口端连接溶液再生塔溶液入口端；溶液再生塔风循环出口端连接到 翅片管式蒸发器的风系统入口端，翅片管式蒸发器的风系统出口端通过循环风机连接溶 液再生塔风循环入口端。本发明基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生方法具体是制冷剂循环回 路为低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被压缩机吸入、压缩后变成高温高压过热蒸 气排出，经过电磁阀进入到壳管式冷凝器中，高温高压的制冷剂气体放出大量热量，被 冷凝降温成高压制冷剂液体，再流入到储液罐中。常温高压的制冷剂液体从储液罐中流 出，经过过滤器、电子膨胀阀后变为低温低压的气液两项流体达到翅片管式蒸发器，制 冷剂在翅片管式蒸发器中吸热蒸发，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从翅片管式蒸发器 中出来进入气液分离器，然后被吸入压缩机，完成热泵循环。再生循环回路可以分为闭 式风循环系统和闭式溶液循环系统。闭式溶液循环系统为低温的循环溶液从溶液再生 塔中流出，经过手动阀流入壳管式冷凝器中，与高温高压的制冷剂换热，吸收制冷剂中 的热量，变为高温溶液，从壳管式冷凝器中流出的高温溶液通过溶液泵流入溶液再生塔 中，与低温低含湿量的空气进行换热，释放热量同时溶液中部分水分蒸发，温度降低， 从而完成溶液循环。风循环系统为高温高含湿量的空气通过溶液再生塔，进入翅片管式 换热器中，高温高含湿量的空气在其中冷凝降温，冷凝水通过冷凝水管排出，循环空气 变为低温低含湿量的空气，然后通过循环风机进入再生塔中，低温低含湿量的空气在溶 液再生塔中与高温溶液换热，温度升高，含湿量增加，同时吸收溶液中水分，完成风循 环。有益效果1、本发明提出的基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置，其冷凝温度 较低而蒸发偏高，相比普通风冷冷水机组冬季运行，具有更高的性能系数。2、高效热泵型热源塔溶液再生装置与普通水分蒸发再生相比，利用水分冷凝的 特点将水分从翅片管式蒸发器中冷凝出来，减少了由于水分蒸发到空气中而造成的对周 围环境的影响，同时为蒸发器提供温度较高的低品位能量，提高了能源的利用率。3、高效热泵型热源塔溶液再生装置与普通水分蒸发再生相比，采用高效热泵为 溶液再生塔提供热量，大大减少了溶液再生所需要的能量。4、高效热泵型热源塔溶液再生装置与普通水分蒸发再生相比，由于采用闭式的 空气循环，溶液中的水分通过冷凝水管排出，整个系统与外界空气基本无接触，解决了 由于溶液再生过程中溶液带液对周边环境所造成的影响。5、高效热泵型热源塔溶液再生装置与普通水分蒸发再生相比，由于系统的再生 效率高，且整个系统基本为闭式系统，使用方便，具有很强的可操作性和实用性。
图1是本发明基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置示意图。以上图中有压缩机1 ；电磁阀2 ；壳管式冷凝器3 ；壳管式冷凝器制冷剂输入 端3a;壳管式冷凝器制冷剂输出端3b;壳管式冷凝器溶液输入端3c;壳管式冷凝器溶液 输出端3d;储液器4;过滤器5;电子膨胀阀6;翅片管式蒸发器7;翅片管式蒸发器制冷剂输入端7a;翅片管式蒸发器制冷剂输出端7b;翅片管式蒸发器空气输入端7c;翅片 管式蒸发器空气输出端7d;冷凝水管8;气液分离器9;溶液泵10;溶液再生塔11;溶 液再生塔溶液入口端Ila;溶液再生塔溶液出口端lib;溶液再生塔风循环入口端11c; 溶液再生塔风循环出口端lid;第一手阀12;第二手阀13;循环风机14;溶液补液管 15 ；溶液出液管16。
具体实施方式
结合附图1进一步对本发明的具体实施方式
进行描述本发明的高效热泵型热 源塔溶液再生装置包括热泵循环回路和再生循环回路；具体的连接方法是压缩机1的输 出端通过电磁阀2接壳管式冷凝器3的制冷剂输入端3a，壳管式冷凝器3的制冷剂输出端 3b接储液器4的输入端，储液器4的输出端接过滤器5的输入端，过滤器5的输出端接电 子膨胀阀6的输入端，电子膨胀阀6的输出端接翅片管式蒸发器7的制冷剂输入端7a，翅 片管式蒸发器7的制冷剂输出端7b接气液分离器9的输入端，气液分离器9的输出端接 压缩机1的输入端。再生循环回路包括溶液再生塔11、溶液泵10、第一手阀12、第二手 阀13、壳管式冷凝器3、翅片管式蒸发器7、循环风机14及其相关连接管道。溶液再生 塔溶液出口端lib通过第一手阀12接壳管式冷凝器的溶液入口端3c，壳管式冷凝器的溶 液出口端3d通过第二手阀13接溶液泵10的入口端，溶液泵10的出口端接溶液再生塔溶 液入口端11a。溶液再生塔风循环出口端Ild接到翅片管式蒸发器7的风系统入口端7c， 翅片管式蒸发器7的风系统出口端通过循环风机14接溶液再生塔风循环入口端11c。溶液再生塔11采用闭式逆流带挡液板的溶液再生塔，用于蒸发稀溶液中的水 分；溶液再生塔中的溶液再生的热量来源于从壳管式冷凝器换热中所得到的热量。翅片管式蒸发器7采用防腐型双金属翅片管式换热器，用于冷凝分离再生循环 系统空气中的水分；冷凝空气中水分的所需要冷量来源于翅片管式蒸发器中与低温制冷 剂换热所得到的冷量。壳管式冷凝器3采用防腐型卧式壳管式冷凝器，用于提供再生塔的热量；将热 泵系统的翅片管式蒸发器用于冷凝分离再生循环系统中空气中的水分。壳管式冷凝器的 冷凝温度低，翅片管式蒸发器7的蒸发温度高，热泵系统的效率高。热泵循环回路为从气液分离器9中出来的低温低压的制冷剂气体被压缩机1吸 入、压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过电磁阀2进入到壳管式冷凝器3中，高温高 压的制冷剂气体放出大量热量，被冷凝降温成高压制冷剂液体，再流入到储液罐4中。 常温高压的制冷剂液体从储液罐4中流出，经过过滤器5、电子膨胀阀6后变为低温低压 的气液两相流体进入翅片管式蒸发器7，制冷剂在翅片管式蒸发器7中吸热蒸发，制冷剂 完全蒸发后变成过热气体从翅片管式蒸发器7中出来进入气液分离器9，然后被吸入压缩 机1，完成热泵循环。再生循环回路可以分为闭式风循环系统和闭式溶液循环系统。闭 式溶液循环系统为低温的循环溶液从溶液再生塔11中流出，经过手动阀12流入壳管式冷 凝器3中，与高温高压的制冷剂换热，吸收制冷剂中的热量，变为高温溶液，从壳管式 冷凝器3中流出的高温溶液通过溶液泵10流入溶液再生塔中，与低温低含湿量的空气进 行换热，释放热量同时溶液中部分水分蒸发，温度降低，从而完成溶液循环。风循环系 统为高温高含湿量的空气通过溶液再生塔11，进入翅片管式换热器7中，高温高含湿量的空气在其中冷凝降温，冷凝水通过冷凝水管8排出，循环空气变为低温低含湿量的空 气，然后通过循环风机14进入再生塔中，低温低含湿量的空气在溶液再生塔11中与高温 溶液换热，温度升高，含湿量增加，同时吸收溶液中水分，完成风循环。稀溶液从补液 管15送入溶液再生塔11中进行再生，同时浓度较高溶液通过溶液再生塔11中的出液管16流出。
权利要求
1.一种基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置，其特征在于该装置包括热 泵循环回路和再生循环回路；热泵循环回路包括压缩机(1)、电磁阀(2)、壳管式冷凝器 (3)、储液罐(4)、过滤器(5)、电子膨胀阀(6)、翅片管式蒸发器(7)、凝水管(8)、气 液分离器(9)及其相关连接管道；压缩机(1)的输出端通过电磁阀(2)连接壳管式冷凝器 ⑶的制冷剂输入端(3a)，壳管式冷凝器(3)的制冷剂输出端(3b)连接储液器⑷的输入 端，储液器(4)的输出端连接过滤器(5)的输入端，过滤器(5)的输出端连接电子膨胀阀(6)的输入端，电子膨胀阀(6)的输出端连接翅片管式蒸发器(7)的制冷剂输入端(7a)， 翅片管式蒸发器(7)的制冷剂输出端(7b)连接气液分离器(9)的输入端，气液分离器(9) 的输出端连接压缩机(1)的输入端，凝水管(8)位于翅片管式蒸发器(7)的下部；再生循环回路包括溶液再生塔(11)、溶液泵(10)、第一手阀(12)、第二手阀(13)、 壳管式冷凝器(3)、翅片管式蒸发器(7)、循环风机(14)及其相关连接管道；溶液再生塔 溶液出口端(lib)通过第一手阀(12)连接壳管式冷凝器溶液入口端(3c)，壳管式冷凝器 溶液出口端(3d)通过第二手阀(13)连接溶液泵(10)的入口端，溶液泵(10)的出口端连 接溶液再生塔溶液入口端(Ila)；溶液再生塔风循环出口端(Ild)连接到翅片管式蒸发器(7)的风系统入口端(7c)，翅片管式蒸发器(7)的风系统出口端(7d)通过循环风机(14) 连接溶液再生塔风循环入口端(11c)。
2.根据权利要求1所述的基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置，其特征是 溶液再生塔(11)采用闭式逆流带挡液板的溶液再生塔，用于蒸发稀溶液中的水分。
3.根据权利要求1所述的基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置，其特征是 翅片管式蒸发器(7)采用防腐型双金属翅片管式换热器，用于冷凝分离再生循环系统空 气中的水分。
4.根据权利要求1所述的基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置，其特征是 壳管式冷凝器(3)采用防腐型卧式壳管式冷凝器，用于提供再生塔的热量。
5.一种如权利要求1所述的基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置的溶液再 生方法，其特征是制冷剂循环回路为低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被压缩机吸入、压缩后变 成高温高压过热蒸气排出，经过电磁阀进入到壳管式冷凝器中，高温高压的制冷剂气体 放出大量热量，被冷凝降温成高压制冷剂液体，再流入到储液罐中；常温高压的制冷剂 液体从储液罐中流出，经过过滤器、电子膨胀阀后变为低温低压的气液两项流体达到翅 片管式蒸发器，制冷剂在翅片管式蒸发器中吸热蒸发，制冷剂完全蒸发后变成过热气体 从翅片管式蒸发器中出来进入气液分离器，然后被吸入压缩机，完成热泵循环；再生循 环回路分为闭式风循环系统和闭式溶液循环系统，闭式溶液循环系统为低温的循环溶液 从溶液再生塔中流出，经过手动阀流入壳管式冷凝器中，与高温高压的制冷剂换热，吸 收制冷剂中的热量，变为高温溶液，从壳管式冷凝器中流出的高温溶液通过溶液泵流入 溶液再生塔中，与低温低含湿量的空气进行换热，释放热量同时溶液中部分水分蒸发， 温度降低，从而完成溶液循环，风循环系统为高温高含湿量的空气通过溶液再生塔，进 入翅片管式换热器中，高温高含湿量的空气在其中冷凝降温，冷凝水通过冷凝水管排 出，循环空气变为低温低含湿量的空气，然后通过循环风机进入再生塔中，低温低含湿 量的空气在溶液再生塔中与高温溶液换热，温度升高，含湿量增加，同时吸收溶液中水分，完成风循环。
全文摘要
基于潜热回收的高效热泵型热源塔溶液再生装置及方法，充分利用热泵系统能提供高温端和低温端的特点，通过空气在不同温度下载湿能力不同而达到从溶液再生塔中吸收水分而在蒸发器中冷凝水分，水分从溶液中转移出来的目的。该装置包括热泵循环回路和再生循环回路；热泵循环回路包括压缩机、电磁阀、壳管式冷凝器、储液罐、过滤器、电子膨胀阀、翅片管式蒸发器、凝水管、气液分离器及其相关连接管道；再生循环回路包括溶液再生塔、溶液泵、第一手阀、第二手阀、壳管式冷凝器、翅片管式蒸发器、循环风机及其相关连接管道；解决了普通再生过程，再生能量消耗大，影响周围环境的问题，是一种高效、紧凑、节能的溶液再生装置，适用于对热源塔中的稀溶液进行集中再生。
文档编号F24F5/00GK102022793SQ20101056705
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者张小松, 文先太, 梁彩华 申请人:东南大学