专利名称：一种溶液喷淋型热泵机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种溶液喷淋型热泵机组，使用溶液喷淋实现机组夏季向环境散发冷 凝热，冬季从室外空气环境中取热，并利于高压液态制冷剂的再冷热对溶液进行再生，属于 制冷空调设备领域，特别适用于冬季外温较低的地区使用。
背景技术：
随着社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对生活品质的追求日益增 长，建筑空调能耗在能源消耗总量中占有很大的份额，据统计，中央空调每年的耗电量约占 建筑物总耗电量的60%左右。因此空调系统的节能意义重大。如图1所示的空气源热泵机组是目前常用的中央空调冷热源方案，但是空气源热 泵机组在夏季制冷运行时，机组的能效比COPc远小于水冷式冷水机组，在极端高温条件或 大批量使用空气源热泵出现局部热岛效应的条件下，空气源热泵机组的制冷能效比COPc 更低；在冬季制热时由于存在蒸发器表面结霜问题，蒸发器表面结霜使得空气源热泵的能 效比COPh降低，除霜运行时又将导致供热间断，影响室内环境的舒适性，而且使机组的安 全性和稳定性下降。此外，空气源换热器换热系数低，体积大，耗材多，不仅增大了设备初投 资，而且对机组的放置空间等运行条件提出了更高的要求，限制了空气源热泵机组的使用。为提高空气源热泵机组夏季制冷运行时的能效比COPc，目前已提出如图2所示的 蒸发冷却式机组方案，夏季制冷时，通过喷淋循环水以降低制冷循环的冷凝温度，使机组的 制冷能效比COPc大幅提高；但该方案的最大缺陷是丢失了空气源热泵机组的冬季制热功 能，由于冬季用循环水喷淋空气并从空气中取热，在低环境温度条件下制热运行时必然导 致循环水结冰，不能实现制热。因此，提出一种全年稳定、高效运行的热泵机组技术方案，是目前亟待解决的问 题。
发明内容
本发明提出了一种溶液喷淋型热泵机组，使用溶液喷淋实现机组夏季向环境散发 冷凝热，冬季从室外空气环境中取热，利用高压液态制冷剂的再冷热对溶液进行再生，从而 实现全年连续、高效运行。本发明提出如下技术方案一种溶液喷淋型热泵机组，包括压缩机、第一换热器、节流装置、第二换热器、位于 第二换热器下部的溶液收集盘、第一溶液泵、换热器喷淋器、风机和换热器壳体；换热器壳 体中下部设置空气入口，室外空气在风机的作用下流过第二换热器流出换热器壳体，其特 征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包括四通阀和溶液-制冷剂换热器；所述的溶液-制 冷剂换热器设置在换热器壳体外部，所述压缩机、四通阀、第一换热器、溶液-制冷剂换热 器、节流装置、第二换热器和四通阀由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路；第一溶 液泵抽吸溶液收集盘内的溶液进入溶液-制冷剂换热器换热后，由换热器喷淋器喷淋在第
4二换热器上。在所述的蒸气压缩式热泵循环回路上，在第一换热器的制冷剂侧出口与节流装 置入口之间增设连通管，该连通管道上设置第一阀门；同时在溶液-制冷剂换热器的制冷 剂侧进口管路上设置第二阀门；在换热器壳体内部的第二换热器上方设置溶液再生器，溶 液再生器内设置多孔填料；所述换热器喷淋器由第一再生器-换热器喷淋器和第二再生 器-换热器喷淋器组成，溶液收集盘内的溶液经第一溶液泵抽吸后分为两路，一部分溶液 进入溶液-制冷剂换热器换热后，由第一再生器-换热器喷淋器喷淋在溶液再生器及第二 换热器上，另外一部分溶液直接由第二再生器-换热器喷淋器喷淋在溶液再生器及第二换 热器上。本发明提供的第二种溶液喷淋型热泵机组，包括压缩机、第一换热器、节流装置、 第二换热器、位于第二换热器下部的溶液收集盘、第一溶液泵、换热器喷淋器、风机和换热 器壳体；换热器壳体中下部设置空气入口，室外空气在风机的作用下流过第二换热器流出 换热器壳体，其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包括四通阀和溶液-制冷剂换热器， 所述的溶液-制冷剂换热器置于溶液收集盘中；所述压缩机、四通阀、第一换热器、溶液-制 冷剂换热器、节流装置、第二换热器和四通阀由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回 路；在热泵循环回路上，在所述第一换热器的制冷剂侧出口与节流装置入口之间增设连通 管，该连通管道上设置第一阀门，同时在溶液-制冷剂换热器的制冷剂侧进口管路上设置 第二阀门，溶液在溶液收集盘中被溶液-制冷剂换热器加热后，经第一溶液泵抽吸由换热 器喷淋器喷淋在第二换热器上。在所述换热器壳体内部，第二换热器上方设置溶液再生器，溶液再生器内设置多 孔填料；所述换热器喷淋器由第一再生器-换热器喷淋器和第二再生器-换热器喷淋器组 成，且交错布置；溶液收集盘分隔成第一溶液收集盘及第二溶液收集盘，同时增加第二溶液 泵；所述的溶液-制冷剂换热器置于第一溶液收集盘中，第一溶液泵抽吸第一溶液收集盘 中的溶液，由第一再生器-换热器喷淋器喷淋在溶液再生器及第二换热器上，使溶液流入 第二溶液收集盘内；第二溶液收集盘中的溶液经第二溶液泵抽吸后，由第二再生器-换热 器喷淋器喷淋在溶液再生器及第二换热器上，然后流入第一溶液收集盘内。本发明提供的第三种溶液喷淋型热泵机组，包括压缩机、第一换热器、节流装置、 第二换热器、位于第二换热器下部的溶液收集盘、第一溶液泵、换热器喷淋器、风机和换热 器壳体；换热器壳体中下部设置空气入口，室外空气在风机的作用下流过第二换热器流出 换热器壳体；其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包括四通阀、溶液-制冷剂换热器、 第三阀门、溶液再生器和再生器喷淋器；所述压缩机、四通阀、第一换热器、溶液-制冷剂换 热器、节流装置、第二换热器和四通阀由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路；溶液 再生器置于换热器壳体内，再生器喷淋器置于溶液再生器的上方，溶液再生器内设置多孔 填料；溶液收集盘内的溶液经第一溶液泵抽吸后分为两路，一路直接由换热器喷淋器喷淋 在第二换热器上，另外一路经过第三阀门、溶液-制冷剂换热器，由再生器喷淋器喷淋在溶 液再生器上。所述的溶液再生器置于换热器喷淋器上方，所述的溶液喷淋型热泵机组还包括第 四阀门；所述压缩机、四通阀、第一换热器、溶液-制冷剂换热器、节流装置、第二换热器和 四通阀由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路，在所述的蒸气压缩式热泵循环回路上，在第一换热器的制冷剂侧出口与节流装置入口之间增设连通管，该连通管道上设置第 一阀门；同时在溶液-制冷剂换热器的制冷剂侧进口管路上设置第二阀门，溶液收集盘中 的溶液经第一溶液泵抽吸后分为两路，一路经过第四阀门由换热器喷淋器喷淋在第二换热 器上，另外一路经过第三阀门和溶液-制冷剂换热器，由再生器喷淋器喷淋在溶液再生器 及第二换热器上。上述技术方案中，所述溶液喷淋型空调热泵机组中所用溶液为水、有机溶液或无 机溶液；所述的有机溶液为凝固点低于0°c的乙二醇、丙二醇或丙三醇；所述无机溶液为氯 化钙、氯化钠或醋酸钠的溶液；所述第一换热器为制冷剂-空气换热器或制冷剂-水换热 器，所述第一换热器设置在室内；溶液-制冷剂换热器为套管式或板式换热器；所述第二换 热器中的制冷剂管道外侧设置多孔填料。采用上述技术方案具有下列显著优点①采用带有溶液喷淋及风机的换热器，换热系数高，与空气源热泵相比，制冷时冷 凝温度更低、制热时蒸发温度更高，可实现夏季高效制冷和冬季高效制热，提高了制冷能效 比COPc和制热能效比COPh ；②可在低温环境下实现连续制热运行，避免了空气源热泵的除霜问题，保证了室 内环境的舒适性；⑧溶液喷淋型换热器的换热系数大，结构紧凑，与同等换热能力的风冷式换热器 相比，其传热面积较小，故所需金属材料大大减少，降低了机组的初投资。
图1是现有技术的空气源热泵机组的结构原理图。图2是现有技术的蒸发冷凝式机组的结构原理图。图3是蒸气压缩式热泵的制冷循环压焓图。图4是本发明提供的一种溶液喷淋型热泵机组的结构原理图及其第一实施例的 结构原理图。图5是本发明提供的一种溶液喷淋型热泵机组的第二实施例的结构原理图。图6是本发明提供的一种溶液喷淋型热泵机组的第三实施例的结构原理图。图7是本发明提供的一种溶液喷淋型热泵机组的第四实施例的结构原理图。图8是本发明提供的一种溶液喷淋型热泵机组的第五实施例的结构原理图。图9是本发明提供的一种溶液喷淋型热泵机组的第六实施例的结构原理图。其中1-压缩机；2-第一换热器；3-节流装置；4-第二换热器；5-溶液收集盘； 5a-第一溶液收集盘；5b-第二溶液收集盘；6-溶液泵；6a-第一溶液泵；6b_第二溶液泵； 7-换热器喷淋器；8-风机；9-换热器壳体；10-四通阀；11-溶液-制冷剂换热器；12-第一 阀门；13-第二阀门；14-第三阀门；15-第四阀门；16-溶液再生器；17-多孔填料；18-再生 器喷淋器；19-第一再生器-换热器喷淋器；20-第二再生器-换热器喷淋器。
具体实施例方式蒸气压缩式热泵的制冷循环压焓图如图3所示。制冷剂蒸气由点a进入压缩机压 缩成高温高压气体点b，该高温高压气体进入冷凝器放热达到点d，其中b-c放出过热热量，c-d放出潜热，d_e放出再冷热，制冷剂液体进入节流装置压力降低至点f，然后进入蒸发器 吸热蒸发至点a。以上海地区的冬季工况为例，热泵机组采用制冷剂R22，冷凝温度tk = 50°C，蒸发 温度、=_5°C，蒸气压缩热泵的制冷循环压焓图如图3所示，其中ha = 417. 8kJ/kg, hd = 264. 5kJ/kg，he = 238kJ/kg ；进入蒸发器的空气状态为4. 5°C，相对湿度75%，含湿量din = 3. 89g/kg，hin = 14. 27kJ/kg，离开蒸发器的空气状态为0°C，相对湿度100%，含湿量d。ut = 3. 76g/kg，h。ut = 9. 4kJ/kg。Ikg制冷剂流过蒸发器制冷剂通道时，使得空气中的4. 8g水蒸 气进入溶液中，欲再生该溶液则需热量^kJ,而使Ikg从冷凝器流出的高压液态制冷剂实 现再冷却则可释放出26. 5kJ再冷热，由此可见，制冷剂的再冷热可以实现对溶液的再生。下面结合附图对本发明的结构和运行方式做进一步说明。实施例一图4是本发明提供的溶液喷淋型空调热泵机组第一种实施例的结构原理图，本实 施例以高压液态制冷剂的再冷热作为溶液的再生热源，它包括压缩机1、第一换热器2、节 流装置3、第二换热器4、位于第二换热器下部的溶液收集盘5、第一溶液泵6a、换热器喷淋 器7、风机8和换热器壳体9 ；换热器壳体9中下部设置空气入口，室外空气在风机8的作用 下流过第二换热器4流出换热器壳体9，其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包括四通 阀10和溶液-制冷剂换热器11 ；所述的溶液-制冷剂换热器11设置在换热器壳体外部， 所述压缩机1、四通阀10、第一换热器2、溶液-制冷剂换热器11、节流装置3、第二换热器4 和四通阀10由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路；第一溶液泵6a抽吸溶液收集 盘5内的溶液进入溶液-制冷剂换热器11换热后，由换热器喷淋器7喷淋在第二换热器4 上。机组冬季制热运行时，开启第二阀门13，关闭第一阀门12。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第一换热器2，在第一换热器2中冷凝放出热量，制取热水或热风 供用户使用，而后经过第二阀门13进入溶液-制冷剂换热器11，放出再冷热后经过节流装 置3进入第二换热器4，在第二换热器4中吸热蒸发，然后经过四通阀10回到压缩机1。溶 液自溶液收集盘5流出后，由第一溶液泵6抽吸进入溶液-制冷剂换热器11吸收再冷热， 然后由换热器喷淋器7喷洒在第二换热器4表面，然后流入溶液收集盘5，保持溶液不会因 浓度过高而结晶。机组夏季制冷运行时，开启第一阀门12，关闭第二阀门13。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第二换热器4，在第二换热器4中冷凝放出热量，液态制冷剂经过 节流装置3及第一阀门12进入第一换热器2，在第一换热器2中吸热蒸发，制取冷水或冷风 供用户使用，制冷剂蒸发后经过四通阀10回到压缩机1。溶液自溶液收集盘5流出后，由 第一溶液泵6抽吸，经过溶液-制冷剂换热器11后，由换热器喷淋器7喷洒在第二换热器 4表面后流入溶液收集盘5。本实施例中第一换热器2设置在室内，为制冷剂-空气换热器，也可采用制冷 剂-水换热器；溶液-制冷剂换热器11为套管式换热器，也可采用板式换热器；溶液喷淋型 热泵机组中所用溶液为乙二醇溶液，也可采用丙二醇或丙三醇溶液；第二换热器4中的制 冷剂管道外侧设置多孔填料17，增强溶液与空气的传热传质，多孔填料17为PVC(硬质聚乙 烯树脂)，也可采用聚丙烯和玻璃钢。
实施例二 图5是本发明提供的溶液喷淋型空调热泵机组第二种实施例的结构原理图，本实 施例以高压液态制冷剂的再冷热作为溶液的再生热源，相比于实施例一，区别在于在所述 的蒸气压缩式热泵循环回路上，在第一换热器2的制冷剂侧出口与节流装置3入口之间增 设连通管，该连通管道上设置第一阀门12 ；同时在溶液-制冷剂换热器11的制冷剂侧进口 管路上设置第二阀门13 ；在换热器壳体9内部的第二换热器4上方设置溶液再生器16，溶 液再生器16内设置多孔填料17 ；所述换热器喷淋器7由第一再生器-换热器喷淋器19和 第二再生器-换热器喷淋器20组成，溶液收集盘5内的溶液经第一溶液泵6a抽吸后分为 两路，一部分溶液进入溶液-制冷剂换热器11换热后，由第一再生器-换热器喷淋器19喷 淋在溶液再生器16及第二换热器4上，另外一部分溶液直接由第二再生器-换热器喷淋器 20喷淋在溶液再生器16及第二换热器4上。机组冬季制热运行时，开启第二阀门13，关闭第一阀门12。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第一换热器2，在第一换热器2中冷凝放出热量，制取热水或热风 供用户使用，而后经过第二阀门13进入溶液-制冷剂换热器11，放出再冷热后经过节流装 置3进入第二换热器4，在第二换热器4中吸热蒸发，然后经过四通阀10回到压缩机1。溶 液自溶液收集盘5流出后，进入第一溶液泵6增压，而后分为两路，一路经过溶液-制冷剂 换热器11吸收再冷热后，由第一再生器-换热器喷淋器19喷洒在溶液再生器16及第二 换热器4表面上，使溶液再生，蒸发出水蒸气，然后流入溶液收集盘5，另外一路由第二再生 器-换热器喷淋器20喷洒在溶液再生器16及第二换热器4表面上，然后流入溶液收集盘 5。机组夏季制冷运行时，开启第一阀门12，关闭第二阀门13。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第二换热器4，在第二换热器4中冷凝放出热量，液态制冷剂经过 节流装置3及第一阀门12进入第一换热器2，在第一换热器2中吸热蒸发，制取冷水或冷风 供用户使用，制冷剂蒸发后经过四通阀10回到压缩机1。溶液自溶液收集盘5流出，经第一 溶液泵6增压后分为两路，一路经过溶液-制冷剂换热器11后，由第一再生器-换热器喷 淋器19喷洒在溶液再生器16及第二换热器4表面后流入溶液收集盘5，另外一路由第二再 生器-换热器喷淋器20喷洒在溶液再生器16及第二换热器4表面后流入溶液收集盘5。本实施例中设置于溶液再生器16内的多孔填料17为PVC(硬质聚乙烯树脂)，也 可采用聚丙烯和玻璃钢。本实施例的其他结构与实施例一相同，在此不再赘述。实施例三图6是本发明提供的溶液喷淋型空调热泵机组第三种实施例的结构原理图，本实 施例以高压液态制冷剂的再冷热作为溶液的再生热源，它包括压缩机1、第一换热器2、节 流装置3、第二换热器4、位于第二换热器下部的溶液收集盘5、第一溶液泵6a、换热器喷淋 器7、风机8和换热器壳体9 ；换热器壳体9中下部设置空气入口，室外空气在风机8的作用 下流过第二换热器4流出换热器壳体9，其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包括四通 阀10和溶液-制冷剂换热器11，所述的溶液-制冷剂换热器11置于溶液收集盘5中；所 述压缩机1、四通阀10、第一换热器2、溶液-制冷剂换热器11、节流装置3、第二换热器4和 四通阀10由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路；在热泵循环回路上，在所述第一
8换热器2的制冷剂侧出口与节流装置3入口之间增设连通管，该连通管道上设置第一阀门 12，同时在溶液-制冷剂换热器11的制冷剂侧进口管路上设置第二阀门13，溶液在溶液收 集盘5中被溶液-制冷剂换热器11加热后，经第一溶液泵6a抽吸由换热器喷淋器7喷淋 在第二换热器4上。机组冬季制热运行时，开启第二阀门13，关闭第一阀门12。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第一换热器2，在第一换热器2中冷凝放出热量，制取热水或热风 供用户使用，而后经过第二阀门13进入放置于溶液收集盘5中的溶液-制冷剂换热器11， 放出再冷热后经过节流装置3进入第二换热器4，在第二换热器4中吸热蒸发，然后经过四 通阀10回到压缩机1。溶液在溶液收集盘5中吸收再冷热后流出，由第一溶液泵6抽吸经 过换热器喷淋器7喷洒在第二换热器4表面，然后流入溶液收集盘5，保持溶液不会因浓度 过高而结晶。机组夏季制冷运行时，开启第一阀门12，关闭第二阀门13。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第二换热器4，在第二换热器4中冷凝放出热量，液态制冷剂经过 节流装置3及第一阀门12进入第一换热器2，在第一换热器2中吸热蒸发，制取冷水或冷风 供用户使用，制冷剂蒸发后经过四通阀10回到压缩机1。溶液自溶液收集盘5流出后，由第 一溶液泵6抽吸，经过换热器喷淋器7喷洒在第二换热器4表面后流入溶液收集盘5。本实施例中第一换热器2设置在室内，为制冷剂-空气换热器，也可采用制冷 剂-水换热器；溶液-制冷剂换热器11为套管式换热器，也可采用板式换热器；溶液喷淋型 热泵机组中所用溶液氯化钙溶液，也可采用氯化钠或醋酸钠的溶液；第二换热器4中的制 冷剂管道外侧设置多孔填料17，增强溶液与空气的传热传质，多孔填料17为PVC(硬质聚乙 烯树脂)，也可采用聚丙烯和玻璃钢。实施例四图7是本发明提供的溶液喷淋型空调热泵机组第四种实施例的结构原理图，本实 施例以高压液态制冷剂的再冷热作为溶液的再生热源，相比于实施例三，区别在于在所述 换热器壳体9内部，第二换热器4上方设置溶液再生器16，溶液再生器16内设置多孔填料 17 ；所述换热器喷淋器7由第一再生器-换热器喷淋器19和第二再生器-换热器喷淋器 20组成，且交错布置；溶液收集盘5分隔成第一溶液收集盘fe及第二溶液收集盘5b，同时 增加第二溶液泵6b ；所述的溶液-制冷剂换热器11置于第一溶液收集盘fe中，第一溶液 泵6a抽吸第一溶液收集盘fe中的溶液，由第一再生器-换热器喷淋器19喷淋在溶液再生 器16及第二换热器4上，使溶液流入第二溶液收集盘恥内；第二溶液收集盘恥中的溶液 经第二溶液泵6b抽吸后，由第二再生器-换热器喷淋器20喷淋在溶液再生器16及第二换 热器4上，然后流入第一溶液收集盘fe内。机组冬季制热运行时，开启第二阀门13，关闭第一阀门12。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第一换热器2，在第一换热器2中冷凝放出热量，制取热水或热风 供用户使用，而后经过第二阀门13进入放置于分隔溶液收集盘5中的溶液-制冷剂换热器 11，放出再冷热后经过节流装置3进入第二换热器4，在第二换热器4中吸热蒸发，然后经过 四通阀10回到压缩机1。第一溶液收集盘如中的溶液被溶液-制冷剂换热器11加热，经 第一溶液泵6a抽吸后，由第一再生器-换热器喷淋器19喷淋在溶液再生器16及第二换热 器4上，然后流回第二溶液收集盘恥内，第二溶液收集盘恥中的溶液经第二溶液泵6b抽吸后，由第二再生器-换热器喷淋器20喷淋在溶液再生器16及第二换热器4上，然后流回 第一溶液收集盘如内，保持溶液不会因浓度过高而结晶。机组夏季制冷运行时，开启第一阀门12，关闭第二阀门13。制冷剂经压缩机1压 缩后，经过四通阀10进入第二换热器4，在第二换热器4中冷凝放出热量，液态制冷剂经过 节流装置3及第一阀门12进入第一换热器2，在第一换热器2中吸热蒸发，制取冷水或冷风 供用户使用，制冷剂蒸发后经过四通阀10回到压缩机1。第一溶液收集盘fe中的溶液被溶 液-制冷剂换热器11加热，经第一溶液泵6a抽吸后，由第一再生器-换热器喷淋器19喷 淋在溶液再生器16及第二换热器4上，然后流回第二溶液收集盘恥内，第二溶液收集盘恥 中的溶液经第二溶液泵6b抽吸后，由第二再生器-换热器喷淋器20喷淋在溶液再生器16 及第二换热器4上，然后流回第一溶液收集盘fe内。本实施例中设置于溶液再生器16内的多孔填料17为PVC(硬质聚乙烯树脂)，也 可采用聚丙烯和玻璃钢。本实施例的其他结构与实施例三相同，在此不再赘述。实施例五图8是本发明提供的溶液喷淋型空调热泵机组第五种实施例的结构原理图，本实 施例以高压液态制冷剂的再冷热作为溶液的再生热源，它包括压缩机1、第一换热器2、节 流装置3、第二换热器4、位于第二换热器下部的溶液收集盘5、第一溶液泵6a、换热器喷淋 器7、风机8和换热器壳体9 ；换热器壳体9中下部设置空气入口，室外空气在风机8的作用 下流过第二换热器4流出换热器壳体9 ；其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包括四通 阀10、溶液-制冷剂换热器11、第三阀门14、溶液再生器16和再生器喷淋器18 ；所述压缩 机1、四通阀10、第一换热器2、溶液-制冷剂换热器11、节流装置3、第二换热器4和四通阀 10由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路；溶液再生器16置于换热器壳体9内，再 生器喷淋器18置于溶液再生器16的上方，溶液再生器16内设置多孔填料17 ；溶液收集盘 5内的溶液经第一溶液泵6a抽吸后分为两路，一路直接由换热器喷淋器7喷淋在第二换热 器4上，另外一路经过第三阀门14、溶液-制冷剂换热器11，由再生器喷淋器18喷淋在溶 液再生器16上。机组冬季制热运行时，开启第三阀门14。制冷剂经压缩机1压缩后，经过四通阀 10进入第一换热器2，在第一换热器2中冷凝放出热量，制取热水或热风供用户使用，而后 高压液态制冷剂进入溶液-制冷剂换热器11，放出再冷热后经过节流装置3进入第二换热 器4，制冷剂在第二换热器4中吸热蒸发，然后经过四通阀10回到压缩机1。溶液自溶液收 集盘5流出后，进入第一溶液泵6增压，而后分为两路，一路由换热器喷淋器7喷洒在第二 换热器4表面后流入溶液收集盘5，另外一路经过第三阀门14进入溶液-制冷剂换热器11 吸收高压液体的再冷热，以加热溶液，这些热溶液经再生器喷淋器18喷淋在溶液再生器16 表面，由于热溶液液滴表面的水蒸气分压高于室外空气中的水蒸气分压，使溶液中因第二 换热器4在吸热过程中吸收的空气中的水分重新还原成水蒸气，在风机8的抽吸作用下排 出换热器壳体9之外，从而保证了溶液收集盘5中的溶液浓度维持恒定；然后蒸发出水蒸气 后的溶液从溶液再生器16表面流入溶液收集盘5。机组夏季制冷运行时，关闭第三阀门14。制冷剂经压缩机1压缩后，经过四通阀10 进入第二换热器4，在第二换热器4中冷凝放出热量，液态制冷剂经过节流装置3、溶液-制冷剂换热器11进入第一换热器2，在第一换热器2中吸热蒸发，制取冷水或冷风供用户使 用，制冷剂蒸发后经过四通阀10回到压缩机1。由于第三阀门14关闭，经节流装置3节流 后的制冷剂不能与溶液进行热交换，不会影响制冷效果。溶液自溶液收集盘5流出，经第一 溶液泵6增压后由换热器喷淋器7喷洒在第二换热器4表面后流入溶液收集盘5。本实施例中第一换热器2设置在室内，为制冷剂-空气换热器，也可采用制冷 剂-水换热器；溶液-制冷剂换热器11为套管式换热器，也可采用板式换热器；溶液喷淋 型热泵机组中所用溶液为乙二醇溶液，也可采用丙二醇或丙三醇溶液；设置于第二换热器 4中的制冷剂管道外侧与溶液再生器16内的多孔填料17为PVC (硬质聚乙烯树脂)，也可 采用聚丙烯和玻璃钢。实施例六图9是本发明提供的溶液喷淋型空调热泵机组第六种实施例的结构原理图，本实 施例以高压液态制冷剂的再冷热作为溶液的再生热源，相比于实施例五，区别在于所述的 溶液再生器16置于换热器喷淋器7上方，所述的溶液喷淋型热泵机组还包括第四阀门15 ； 所述压缩机1、四通阀10、第一换热器2、溶液-制冷剂换热器11、节流装置3、第二换热器 4和四通阀10由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路，在所述的蒸气压缩式热泵循 环回路上，在第一换热器2的制冷剂侧出口与节流装置3入口之间增设连通管，该连通管道 上设置第一阀门12 ；同时在溶液-制冷剂换热器11的制冷剂侧进口管路上设置第二阀门 13，溶液收集盘5中的溶液经第一溶液泵6a抽吸后分为两路，一路经过第四阀门15由换热 器喷淋器7喷淋在第二换热器4上，另外一路经过第三阀门14和溶液-制冷剂换热器11， 由再生器喷淋器18喷淋在溶液再生器16及第二换热器4上。机组冬季制热运行时，开启第三阀门14、第四阀门15和第二阀门13，关闭第一阀 门12。制冷剂经压缩机1压缩后，经过四通阀10进入第一换热器2，在第一换热器2中冷 凝放出热量，制取热水或热风供用户使用，而后经过第二阀门13进入溶液-制冷剂换热器 11，放出再冷热后经过节流装置3进入第二换热器4，在第二换热器4中吸热蒸发，然后经过 四通阀10回到压缩机1。溶液自溶液收集盘5流出，经溶液泵6抽吸后分为两路，一路经第 四阀门15由换热器喷淋器7喷洒在第二换热器4表面后流入溶液收集盘5，另外一路经过 第三阀门14进入溶液-制冷剂换热器11吸收再冷热，由再生器喷淋器18喷淋在溶液再生 器16及第二换热器4表面后流入溶液收集盘5。机组夏季制冷运行时，开启第三阀门14和第一阀门12，关闭第四阀门15和第二阀 门13。制冷剂经压缩机1压缩后，经过四通阀10进入第二换热器4，在第二换热器4中冷 凝放出热量，液态制冷剂经过节流装置3和第一阀门12进入第一换热器2，在第一换热器2 中吸热蒸发，制取冷水或冷风供用户使用，制冷剂蒸发后经过四通阀10回到压缩机1。溶液 自溶液收集盘5流出，由第一溶液泵6增压后经过第三阀门14和溶液-制冷剂换热器11， 由再生器喷淋器18喷洒在溶液再生器16及第二换热器4表面后流入溶液收集盘5。本实施例的其他结构与实施例五相同，在此不再赘述。在上述利用制冷剂再冷热再生溶液的溶液喷淋型热泵机组技术方案中，热泵机组 冬季和夏季运行时采用溶液喷淋空气。值得一提的是，为防止溶液在夏季运行出现飘散，也 可在夏季将溶液更换为水。
权利要求
1.一种溶液喷淋型热泵机组，包括压缩机(1)、第一换热器O)、节流装置(3)、第二换 热器G)、位于第二换热器下部的溶液收集盘(5)、第一溶液泵(6a)、换热器喷淋器(7)、风 机(8)和换热器壳体(9)；换热器壳体(9)中下部设置空气入口，室外空气在风机(8)的作 用下流过第二换热器(4)流出换热器壳体(9)，其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包 括四通阀(10)和溶液-制冷剂换热器(11)；所述的溶液-制冷剂换热器(11)设置在换热 器壳体外部，所述压缩机(1)、四通阀(10)、第一换热器O)、溶液-制冷剂换热器(11)、节 流装置C3)、第二换热器(4)和四通阀(10)由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路； 第一溶液泵(6a)抽吸溶液收集盘(5)内的溶液进入溶液-制冷剂换热器(11)换热后，由 换热器喷淋器(7)喷淋在第二换热器(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种溶液喷淋型热泵机组，其特征在于在所述的蒸气压缩 式热泵循环回路上，在第一换热器⑵的制冷剂侧出口与节流装置⑶入口之间增设连通 管，该连通管道上设置第一阀门(1 ；同时在溶液-制冷剂换热器(11)的制冷剂侧进口管 路上设置第二阀门(1 ；在换热器壳体(9)内部的第二换热器(4)上方设置溶液再生器(16)，溶液再生器(16)内设置多孔填料(17)；所述换热器喷淋器(7)由第一再生器-换热 器喷淋器(19)和第二再生器-换热器喷淋器00)组成，溶液收集盘(5)内的溶液经第一 溶液泵(6a)抽吸后分为两路，一部分溶液进入溶液-制冷剂换热器(11)换热后，由第一再 生器-换热器喷淋器(19)喷淋在溶液再生器(16)及第二换热器(4)上，另外一部分溶液 直接由第二再生器-换热器喷淋器00)喷淋在溶液再生器(16)及第二换热器(4)上。
3.一种溶液喷淋型热泵机组，包括压缩机(1)、第一换热器O)、节流装置(3)、第二换 热器G)、位于第二换热器下部的溶液收集盘(5)、第一溶液泵(6a)、换热器喷淋器(7)、风 机(8)和换热器壳体(9)；换热器壳体(9)中下部设置空气入口，室外空气在风机(8)的作 用下流过第二换热器(4)流出换热器壳体(9)，其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包 括四通阀(10)和溶液-制冷剂换热器(11)，所述的溶液-制冷剂换热器(11)置于溶液收 集盘(5)中；所述压缩机(1)、四通阀(10)、第一换热器O)、溶液-制冷剂换热器(11)、节 流装置C3)、第二换热器(4)和四通阀(10)由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路； 在热泵循环回路上，在所述第一换热器⑵的制冷剂侧出口与节流装置⑶入口之间增设 连通管，该连通管道上设置第一阀门(12)，同时在溶液-制冷剂换热器(11)的制冷剂侧进 口管路上设置第二阀门(13)，溶液在溶液收集盘(5)中被溶液-制冷剂换热器(11)加热 后，经第一溶液泵(6a)抽吸由换热器喷淋器(7)喷淋在第二换热器(4)上。
4.根据权利要求3所述的一种溶液喷淋型热泵机组，其特征在于在所述换热器壳体 (9)内部，第二换热器(4)上方设置溶液再生器(16)，溶液再生器(16)内设置多孔填料(17)；所述换热器喷淋器(7)由第一再生器-换热器喷淋器(19)和第二再生器-换热器喷 淋器00)组成，且交错布置；溶液收集盘( 分隔成第一溶液收集盘(5a)及第二溶液收集 盘(恥)，同时增加第二溶液泵(6b)；所述的溶液-制冷剂换热器(11)置于第一溶液收集盘 (5a)中，第一溶液泵(6a)抽吸第一溶液收集盘(5a)中的溶液，由第一再生器-换热器喷 淋器(19)喷淋在溶液再生器(16)及第二换热器(4)上，使溶液流入第二溶液收集盘(5b) 内；第二溶液收集盘(5b)中的溶液经第二溶液泵(6b)抽吸后，由第二再生器-换热器喷淋 器00)喷淋在溶液再生器(16)及第二换热器(4)上，然后流入第一溶液收集盘(5a)内。
5.一种溶液喷淋型热泵机组，包括压缩机(1)、第一换热器O)、节流装置(3)、第二换热器G)、位于第二换热器下部的溶液收集盘(5)、第一溶液泵(6a)、换热器喷淋器(7)、风 机(8)和换热器壳体(9)；换热器壳体(9)中下部设置空气入口，室外空气在风机(8)的作 用下流过第二换热器(4)流出换热器壳体(9)；其特征在于所述溶液喷淋型热泵机组还包 括四通阀(10)、溶液-制冷剂换热器(11)、第三阀门(14)、溶液再生器(16)和再生器喷淋 器(18)；所述压缩机(1)、四通阀(10)、第一换热器O)、溶液-制冷剂换热器(11)、节流装 置(3)、第二换热器(4)和四通阀(10)由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路；溶 液再生器(16)置于换热器壳体(9)内，再生器喷淋器(18)置于溶液再生器(16)的上方， 溶液再生器(16)内设置多孔填料(17)；溶液收集盘(5)内的溶液经第一溶液泵(6a)抽吸 后分为两路，一路直接由换热器喷淋器(7)喷淋在第二换热器(4)上，另外一路经过第三阀 门(14)、溶液-制冷剂换热器(11)，由再生器喷淋器(18)喷淋在溶液再生器(16)上。
6 .根据权利要求5所述的一种溶液喷淋型热泵机组，其特征在于所述的溶液再生器 (16)置于换热器喷淋器(7)上方，所述的溶液喷淋型热泵机组还包括第四阀门(1 ；所述 压缩机(1)、四通阀(10)、第一换热器O)、溶液-制冷剂换热器(11)、节流装置(3)、第二换 热器(4)和四通阀(10)由管道顺序连接构成蒸气压缩式热泵循环回路，在所述的蒸气压缩 式热泵循环回路上，在第一换热器⑵的制冷剂侧出口与节流装置⑶入口之间增设连通 管，该连通管道上设置第一阀门(1 ；同时在溶液-制冷剂换热器(11)的制冷剂侧进口管 路上设置第二阀门(13)，溶液收集盘(5)中的溶液经第一溶液泵(6a)抽吸后分为两路，一 路经过第四阀门(1 由换热器喷淋器(7)喷淋在第二换热器(4)上，另外一路经过第三阀 门(14)和溶液-制冷剂换热器(11)，由再生器喷淋器(18)喷淋在溶液再生器(16)及第二 换热器⑷上。
7.根据权利要求1 6任一权利要求所述的一种溶液喷淋型热泵机组，其特征在于 所述溶液喷淋型空调热泵机组中所用溶液为水、有机溶液或无机溶液。
8.根据权利要求7所述的一种溶液喷淋型热泵机组，其特征在于所述的有机溶液为 凝固点低于0°C的乙二醇、丙二醇或丙三醇；所述无机溶液为氯化钙、氯化钠或醋酸钠的溶 液。
9.根据权利要求1 6任一权利要求所述的一种溶液喷淋型热泵机组，其特征在于 所述第一换热器( 为制冷剂-空气换热器或制冷剂-水换热器，所述第一换热器(2)设 置在室内；溶液-制冷剂换热器(11)为套管式或板式换热器。
10.根据权利要求1 6任一权利要求所述的一种溶液喷淋型热泵机组，其特征在于 所述第二换热器中的制冷剂管道外侧设置多孔填料(17)。
全文摘要
一种溶液喷淋型热泵机组，属于制冷空调设备领域。本发明的技术特点是使用溶液喷淋实现机组夏季向环境散发冷凝热，冬季从室外空气环境中取热，并利用高压液态制冷剂的再冷却释放的热量对溶液进行再生。与空气源热泵机组相比，具有机组结构紧凑、设备初投资低，夏季制冷运行能效比高，冬季勿需除霜，可实现高效、连续、稳定的制热运行等显著特点。
文档编号F25B41/04GK102116537SQ201110076478
公开日2011年7月6日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者吴伟, 李丹阳, 李先庭, 李筱, 王宝龙, 石文星, 董俐言, 韩林俊 申请人:清华大学