一种用于空调系统的防冻溶液再生装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于空调系统的防冻溶液再生装置，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继续沿着所述气体循环风道返回至高温热源区循环流动。本再生装置在冬季制热运行时，具有防冻溶液再生、热回收及热泵无霜运行等特点，避免防冻溶液被冻结，为热泵空调系统通过蒸发式冷凝器或冷却水塔取热实现高效、连续、稳定供热提供技术保障。
【专利说明】—种用于空调系统的防冻溶液再生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空调设备【技术领域】，特别涉及用于空调系统中的防冻溶液的再生装置。
【背景技术】
[0002]采用蒸发式冷凝器或冷却水塔(水冷式能源塔)向室外空气中取热并为冬季的热泵空调系统提供热能，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，当蒸发式冷凝器或冷却水塔中的载冷剂(冷却水)温度低于o°c时，载冷剂就会冻结成冰，蒸发式冷凝器或冷却水塔及其连接的部件可能存在被膨胀裂损的危险，这时选用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，蒸发式冷凝器或冷却水塔向空气取热后，空气的温度降低，会使空气中的水份冷凝，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)，蒸发式冷凝器或冷却水塔的溶液池、水泵等部件仍有膨胀裂损风险。
[0003]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或冷却水塔内，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或冷却水塔作为热泵取热装置在低温地区的适用地域。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空调系统的防冻溶液再生装置，以用于在冬季制热运行时，稳定提高防冻溶液浓度，同时冬季从环境中取热不会出现结霜且能够连续性工作，实现全年运行。
[0005]为实现上述发明目的，本发明的技术方案为:
[0006]一种用于空调系统的防冻溶液再生装置，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空调系统冷凝设备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空调系统冷凝设备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。[0007]其中，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-气体循环风机。
[0008]进一步地，所述高温热源区中循环气体和低浓度防冻溶液的热值交换方式是顺流、逆流、混流或错流。
[0009]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。
[0010]进一步地，所述高温热源的载体为制冷剂、水、气或油，或采用形式为电热式、蒸汽式、燃气式、燃油式、油热式或烟气余热方式产生的热源；所述低温冷源的载体为制冷剂、水、气或油。
[0011]作为优选方案，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。
[0012]作为优选方案，所述高浓度溶液通道上设有溶液泵。
[0013]作为优选方案，所述喷淋器下方设有换热填料。
[0014]进一步，所述再生装置外接的冷凝设备为蒸发式冷凝器，或者相连接的冷却水塔和水冷式冷凝器。
[0015]以上所述循环气体采用空气、氮气或惰性气体。
[0016]采用上述方案的优点:
[0017]1、实现了溶液再生，避免了防冻溶液被冻结: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，使低浓度防冻溶液的浓度升高，持续满足系统运行的防冻需求。
[0018]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。
[0019]3、实现了热泵无霜运行:蒸发式冷凝器或冷却水塔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或冷却水塔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。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例一的结构示意图。
[0021]图2为本发明实施例二的结构示意图。
[0022]图3为本发明实施例三的结构示意图。
[0023]图4为本发明实施例四的结构示意图。
[0024]图5为本再生装置与蒸发式冷凝器连接的结构示意图。
[0025]图6为本再生装置与蒸发式冷凝器连接并增加溶液泵的结构示意图。
[0026]图7为本再生装置与冷却水塔和水冷式冷凝器连接的结构示意图。
[0027]图8为本发明采用电热式热源的结构示意图。【具体实施方式】
[0028]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。
[0029]一种用于空调系统的防冻溶液再生装置，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，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。
[0030]实施例1
[0031]如图1所示，包括:高温热源la、防冻溶液集液盘2a、低温冷源lb、冷凝水集液盘2b和喷淋器3、气体循环风机4和气体循环风道5，高温热源Ia和低温冷源Ib的载体均优选在一盘管结构的高温热源Ia和低温冷源Ib内流动。
[0032]所述喷淋器3的进口连接与空调系统冷凝设备相通的低浓度防冻溶液通道9，喷淋器3的下方设有高温热源la，喷淋器3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Ia后，防冻溶液蒸发浓缩进入防冻溶液集液盘2a，所述防冻溶液集液盘2a设有浓溶液出口 8a，防冻溶液集液盘2a中的溶液进入与空调系统冷凝设备相通的高浓度溶液通道。冷凝水集液盘2b设置于低温冷源区下方且设有冷凝出水口 Sb，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4设置于连通高温热源区和低温冷源区的循环风道中，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。
[0033]与上述再生装置相连接的空调系统冷凝设备为蒸发式冷凝器，或者相连接的冷却水塔和水冷式冷凝器，当然还可以是其它空调系统中适用的冷凝设备。
[0034]当高温热源和低温冷源的载体是制冷剂时，该制冷剂为直接来自于空调系统中使用的制冷剂，所述高温热源Ia的进口 6a连接与空调系统相通的高温制冷剂通道，高温热源Ia的出口 7a连接另一条与空调系统相通的高温或中温制冷剂通道，低温冷源Ib的进口 6b连接与空调系统相通的低温制冷剂通道，低温冷源Ib的出口 7b连接另一条与空调系统相通的低温制冷剂通道。所述喷淋器3向高温热源喷淋低浓度防冻溶液，同时循环风机4驱动循环气体流过高温热源区，从高温热源Ia的进口过来的高温制冷剂与喷淋溶液及循环气体进行热交换，制冷剂放出热量后从高温热源Ia的出口流走，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防冻溶液集液盘2a后从浓溶液出口 8a流出；所述高温高湿循环气体继续流过低温冷源区，与从低温冷源Ib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的出水口 8b流走，同时低温冷源Ib内的制冷剂吸收热量后从低温冷源Ib的出口流走，所述循环气体在风机4的驱动下沿着循环风道返回至高温热源区继续循环流动。优选地，本实施例中的气体循环风机、高温热源和低温冷源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。
[0035]优选地，喷淋器3下层还可设有换热填料11，以增加换热面积，提高换热效率。
[0036]实施例2
[0037]本实施例作为实施例1的一种改进，如图2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10，所述喷淋循环泵的进口连接防冻溶液集液盘2a，喷淋循环泵的出口连接喷淋器3，而低浓度防冻溶液通道9则连接防冻溶液集液盘2a，这样可使喷淋溶液多次循环经过高温热源la，从而实现水份蒸发更多后防冻溶液浓度升高的要求。
[0038]实施例3
[0039]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，其不同之处在于，本再生装置的高温热源区设有高温热源la，所述高温热源Ia位于喷淋器3外侧，即设置于循环气体的进口处，高温热源Ia的载体同样采用空调系统中的制冷剂，将所述高温热源Ia可以设计成有利于加热循环气体的任何结构。喷淋器3的下方设置换热填料11。循环气体流经高温热源Ia后气体温度升高，而后高温气体与喷淋器3喷淋出的防冻溶液进行热交换，高温气体吸收防冻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防冻溶液集液盘2a后从浓溶液出口 8a流出，而后循环气体与低温冷源Ib进行热交换。
[0040]实施例4
[0041]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，本再生装置的高温热源区设有高温热源la，、高温热源Ia设置于所述喷淋器3的进口之前，高温热源Ia的载体同样采用空调系统中的制冷剂，将所述高温热源Ia可以设计成有利于加热高温热源载体的任何结构，比如管夹套结构。喷淋器3的下方设置换热填料
11。将所述高温热源用于加热低浓度防冻溶液，低浓度防冻溶液流经高温热源Ia后溶液温度升高，而后高温低浓度防冻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 8a流出，而后循环气体与低温冷源Ib进行热交换。
[0042]实施例5
[0043]上述实施例1中的再生装置与蒸发式冷凝器12连接，如图5所示，采用与蒸发式冷凝器连接的方式，蒸发式冷凝器12中的低浓度防冻溶液经过再生装置，防冻溶液中的水份蒸发后浓度升高，高浓度溶液从浓溶液出口 8a返回至蒸发式冷凝器12。
[0044]实施例6
[0045]本实施例作为实施例5的一种改进方案，如图6所示，为了使高浓度溶液更顺畅返回至蒸发式冷凝器12，浓溶液出口 8a增加了溶液泵13，高浓度溶液经溶液泵13增压后返回至蒸发式冷凝器12。
[0046]实施例7
[0047]上述实施例1中的再生装置与冷却水塔14和水冷式冷凝器15连接，如图7所示，采用与冷却水塔14和水冷式冷凝器15连接的方式，冷却水塔14中的低浓度防冻溶液经过再生装置，防冻溶液中的水份蒸发后浓度升高，高浓度溶液从浓溶液出口返回至冷却水塔14。作为优选方案，本实施例的浓溶液出口还可设有增压用的溶液泵。
[0048]上述各实施例的装置结构中，所述高温热源的载体除了使用空调系统中的制冷剂以外，还可以是水、气、油，或采用形式为电热式、蒸汽式、燃气式、燃油式、油热式、烟气余热等产生的热源；所述低温的载体除了使用空调系统中的制冷剂以外，也还可以是水、气、油等。当采用外部引入的载体作为高温热源和低温冷源时，显然，主要的改变是在于相应的载体入口和出口均需要与外部循环系统中的冷源、热源连接。具体地，图8中示出了采用电加热器16类热源的结构示意图。气体采用空气或氮气等气体。气体循环风机、高温热源和低温冷源的相对位置布置方式还可以是:气体循环风机-高温热源-低温冷源、高温热源-低温冷源-气体循环风机；在高温热源区中，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。
[0049]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。
【权利要求】
1.一种用于空调系统的防冻溶液再生装置，其特征在于，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空调系统冷凝设备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空调系统冷凝设备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继续沿着所述气体循环风道返回至高温热源区循环流动。
2.如权利要求1所述的防冻溶液再生装置，其特征在于: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-气体循环风机。
3.如权利要求1所述的防冻溶液再生装置，其特征在于:所述高温热源区中循环气体和低浓度防冻溶液的传质交换方式是顺流、逆流、混流或错流。
4.如权利要求2所述的防冻溶液再生装置，其特征在于，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。
5.根据权利要求4所述的防冻溶液再生装置，其特征在于:所述高温热源的载体为制冷剂、水、气或油，或采用形式为电热式、蒸汽式、燃气式、燃油式、油热式或烟气余热方式产生的热源；所述低温冷源的载体为制冷剂、水、气或油。
6.如权利要求1-5中任一所述的防冻溶液再生装置，其特征在于: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。
7.如权利要求1-5中任一所述的防冻溶液再生装置，其特征在于:所述高浓度溶液通道上设有溶液泵。
8.如权利要求1-5中任一所述的防冻溶液再生装置，其特征在于:所述喷淋器下方设有换热填料。
9.如权利要求1-5中任一所述的防冻溶液再生装置，其特征在于:所述再生装置外接的冷凝设备为蒸发式冷凝器，或者相连接的冷却水塔和水冷式冷凝器。
10.如权利要求1-5中任一所述的防冻溶液再生装置，其特征在于:所述循环气体采用空气、氮气或惰性气体。
【文档编号】F24F5/00GK103574801SQ201210278165
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月6日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】李先庭, 李志明, 石文星, 王宝龙, 张勇, 李筱, 李宁, 何卫国 申请人:广州市华德工业有限公司, 清华大学