一种基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，包括制冷剂回路，溶液回路，真空维持回路，空气回路，再生溶液加热回路和冷热水回路。本实用新型装置充分利用了在真空下溶液沸点降低的特性进行溶液再生，并采用过热制冷剂冷却放出的热量作为溶液再生热量的同时，还利用其制取供热热水，在极大的提高了溶液再生速度的同时，实现了溶液再生热量的高效再利用，彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在各种运行工况下的安全可靠性，并实现了系统的综合高效。
【专利说明】一种基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于制冷空调系统设计和制造领域，涉及一种利用在真空下溶液沸点较低的特性进行溶液再生并实现再生热量综合高效利用的热源塔热泵装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，人们生活水平不断提高，对工作和生活环境的舒适性要求也越来越高，由于历史的原因，根据我国热工气候分区，在夏热冬冷地区不采取集中供暖模式，而该地区的人口众多，经济发达，由此产生了极其旺盛的建筑供冷供暖需求，近年来对冬季供暖的呼声不断提高，然而，面对刚性需求，该地区能否照搬北方的集中采暖模式，从能源的消耗上来看，这将使我国本已经紧张的能源局势更加严峻甚至难以承受。因此发展适合夏热冬冷地区气候特征的建筑冷热源方案显得尤为必要。
[0003]热源塔热泵系统在夏季可实现水冷冷水机组高效，在冬季利用溶液在热源塔中从空气中吸热作为热泵的低位热源，从而实现制热，可避免现有空气源热泵方案夏季制冷效率低，冬季制冷存在结霜问题，冷水机组+锅炉方案存在机组闲置问题，而地源热泵对地理地质条件有特殊要求等的不足。但热源塔热泵系统在冬季制热运行时，利用溶液在热源塔中与空气换热，在这过程中，由于空气中水蒸汽与溶液表面的水蒸汽存在分压力差，空气中的水分将进入溶液，使溶液的浓度变稀，溶液的冰点将上升，为了保证系统运行的安全可靠，需要将溶液从空气中吸入的水分从溶液中排出，提高溶液的浓度，即实现溶液的再生。溶液的再生过程是一个需要吸收热量的过程，同时溶液再生时，水分从溶液中蒸发，而通常的再生方法利用水分的蒸发，溶液再生速率较慢。而溶液的再生的速度制约着热源塔热泵系统的应用规模，否则在冬季低温高湿环境下运行时，容易发生系统安全问题，同时溶液再生热量的来源和利用方式也影响着系统的整体性能。可见，如何获得溶液的再生热源，实现溶液再生热量的高效利用，以及在系统运行时，确保溶液的高速再生，对提高热源塔热泵系统性能，保证系统安全可靠运行具有重要意义。
[0004]因此，如何解决热源塔热泵系统的溶液再生热源和溶液再生热量的高效利用，如何实现高速的再生过程和实现热源塔热泵系统的综合高效等问题，设计出一种新型高效的热源塔热泵系统成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。
实用新型内容
[0005]技术问题:本实用新型的目的是提供一种高效解决热源塔热泵系统溶液再生问题，提高热源塔热泵系统在各种运行工况下运行效率的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热栗系统。
[0006]技术方案:本实用新型基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，包括制冷剂回路，溶液回路，真空维持回路，空气回路，再生溶液加热回路和冷热水回路。
[0007]制冷剂回路包括压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第一换热器、四通阀、第二换热器、第一单向阀、第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀、第三单向阀、第四单向阀、第三换热器、气液分离器及其相关连接管道，所述第一换热器同时也是再生溶液加热回路的构成部件，第二换热器同时也是溶液回路的构成部件，第三换热器同时也是冷热水回路的构成部件；
[0008]制冷剂回路中，压缩机的输出端分两路，一路通过第二电磁阀与第一换热器第一输入端连接，另一路通过第一电磁阀与四通阀第一输入端连接，四通阀第一输入端同时还与第一换热器第一输出端连接，四通阀第一输出端与第二换热器第一输入端连接，第二换热器第一输出端与第一单向阀的入口连接，第一单向阀的出口分成两路，一路与储液器的输入端连接，另外一路与第二单向阀的出口连接，第二单向阀的入口也与第三换热器第一输出端连接，储液器的输出端通过过滤器与电子膨胀阀的输入端连接，电子膨胀阀的输出端分成两路，一路连接第三单向阀的入口，另外一路连接第四单向阀的入口，第三单向阀的出口与第三换热器第一输出端连接，第四单向阀的出口同时与第二换热器第一输出端和第一单向阀的入口连接，第三换热器第一输入端与四通阀第二输入端连接，四通阀第二输出端与气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与压缩机的输入端连接；
[0009]溶液回路包括第二换热器、溶液沸腾再生器、第一溶液泵、热回收器、第五电磁阀、第六电磁阀、溶液储液器、第七电磁阀、热源塔、第二溶液泵、电动调节阀及其相关连接管道，所述溶液沸腾再生器同时是空气回路和真空维持回路的构成部件；
[0010]溶液回路中，热源塔溶液输出端与第二溶液泵的入口连接，第二溶液泵的出口与电动三通调节阀输入端连接，电动三通调节阀第一输出端与热回收器第一输入端连接，热回收器第一输出端与溶液沸腾再生器第一输入端连接，溶液沸腾再生器第一输出端通过第一溶液泵与热回收器第二输入端连接，热回收器第二输出端分成两路，一路通过第六电磁阀与热源塔第一输入端连接，另外一路通过第五电磁阀与溶液储液器输入端连接，溶液储液器输出端通过第七电磁阀与热源塔第二输入端连接，电动三通调节阀第二输出端与第二换热器第二输入端连接，第二换热器第二输出端也与热源塔第一输入端连接；
[0011]真空维持回路包括溶液沸腾再生器、调压阀、调压罐、第三电磁阀、真空泵及其相关连接管道；真空维持回路中，溶液沸腾再生器的调压端通过调压阀与调压罐第一端口连接，调压罐第二端口通过第三电磁阀与真空泵的进口连接；
[0012]空气回路包括依次相接的翅片管换热器、溶液沸腾再生器、风机以及连通所述翅片管换热器、溶液沸腾再生器和风机的连接管道，构成一个循环回路，翅片管换热器凝结水输出端与通过第八电磁阀接储水罐输入端，储水罐的输出端连接有第九电磁阀，翅片管换热器同时也是冷热水回路的构成部件；
[0013]再生溶液加热回路包括第二水泵、溶液沸腾再生器、第一换热器及其相关连接管道；再生溶液加热回路中第一换热器第二输出端与溶液沸腾再生器第二输入端连接，溶液沸腾再生器第二输出端与第二水泵的入口端连接，第二水泵的出口端与第一换热器第二输入端连接；
[0014]冷热水回路包括第一水泵、第三电磁阀、翅片管换热器、第三换热器及其相关连接管道；冷热水回路中，第一水泵的入口与热源塔热泵装置的回水端连接，第一水泵的出口分成两路，一路与第三换热器第二输入端连接，另外一路通过第三电磁阀与翅片管换热器冷热水输入端连接，翅片管换热器冷热水输出端与热源塔热泵装置的供水端连接，第三换热器第二输出端也与热源塔热泵装置的供水端连接。[0015]本实用新型中，通过控制电动三通调节阀，来调节进入第二换热器和热回收器的溶液流量，实现对进入沸腾溶液再生器的溶液流量、温度和浓度的控制，使得热源塔热泵装置在获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。
[0016]本实用新型中，利用调压罐和调压阀调节溶液沸腾再生器中的工作压力，来控制溶液的再生温度和速度。
[0017]本实用新型中，利用所述第一换热器中过热制冷剂冷却放出的热量作为溶液再生热量，基于再生溶液加热回路，加热溶液沸腾再生器中的溶液，使之沸腾，实现溶液再生。
[0018]本实用新型中，所述空气回路中的翅片管换热器中，利用空气中水分凝结放出的热量加热冷热水回路中的热水，实现溶液再生热量的再次利用。
[0019]本实用新型中，所述热源塔的出风口具有自开闭功能，工作时出风口自动打开，不工作时自动关闭，防止雨水进入塔内。
[0020]热源塔热泵夏季制冷运行时，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，经过第一电磁阀(此时第二电磁阀关闭)和四通阀进入第二换热器中，制冷剂放出热量，进行冷凝变成液体，再依次经过第一单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，然后经过第三单向阀后进入第三换热器，制冷剂在第三换热器中吸热蒸发，制取冷水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第三换热器出来经过四通阀进入气液分离器，然后再次被吸入压缩机，完成制冷循环，制取冷冻水。此时溶液回路中充灌着冷却水，溶液回路中除热源塔、第二溶液泵、电动三通调节阀、第二换热器工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从热源塔出来后被第二溶液泵吸入，经过第二溶液泵加压后，冷却水进入电动三通调节阀，冷却水全部从电动三通调节阀第二输出端进入第二换热器，在第二换热器中吸收热量将制冷剂冷凝成液体，自身温度升高后从第二换热器流出，进入热源塔与空气进行热湿交换，冷却水温度降低后再次从热源塔流出。冷热水回路中冷冻水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵，进入第三换热器中(此时第三电磁阀关闭)，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。
[0021]热源塔热泵冬季制热运行时分三种模式，制热运行模式一:热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较少，即溶液无需再生时，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，经过第一电磁阀(此时第二电磁阀关闭)和四通阀进入第三换热器中，制冷剂放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，再依次经过第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，再经过第四单向阀后进入第二换热器，制冷剂在第二换热器中吸热蒸发，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第二换热器出来经过四通阀进入气液分离器，然后再次被吸入压缩机，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔、第二溶液泵、电动三通调节阀、第二换热器工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液从热源塔出来后被第二溶液泵吸入，经过第二溶液泵加压后，溶液进入电动三通调节阀，溶液全部从电动三通调节阀第二输出端进入第二换热器，在其中与制冷剂换热，放出热量给制冷剂，自身温度降低后流出第二换热器，进入热源塔与空气进行热湿交换，溶液温度升高后再次从热源塔流出。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵，进入第三换热器中(此时第三电磁阀关闭)，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。
[0022]制热运行模式二:当空气中湿度较大或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生，制冷剂回路中气液分离器中的低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入、压缩后排出经过第二电磁阀(此时第一电磁阀关闭)进入第一换热器，制冷剂在其中与用于加热溶液沸腾再生器中溶液的水换热，温度降低后流出第一换热器，然后通过四通阀进入第三换热器，制冷剂在第三换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后依次通过第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相经过第四单向阀进入第二换热器中，在第二换热器中与溶液换热，吸热蒸发，制冷剂完全蒸发后从第二换热器出来流经四通阀进入气液分离器，再次被压缩机吸入压缩，如此循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔出来后进入第二溶液泵，经过第二溶液泵加压后进入电动三通调节阀，溶液在电动三通调节阀中被分成两路，一路从电动三通调节阀第二输出端流出后进入第二换热器，与制冷剂换热，放出热量，温度降低，溶液从第二换热器出来后回到热源塔，另外一路从电动三通调节阀第一输出端流出后进入热回收器，在热回收器中与从溶液沸腾再生器中流进热回收器的溶液进行换热，溶液温度升高，溶液从热回收器中出来后进入溶液沸腾再生器，溶液在其中被加热、沸腾，溶液中水分蒸发，溶液浓度提高后，从溶液沸腾再生器的第一输出端流出，再经过第一溶液泵加压后进入热回收器，在热回收器中温度降低，溶液从热回收器出来后经过第六电磁阀(此时第五电磁阀、第七电磁阀关闭)流回热源塔。
[0023]再生溶液加热回路中，在第一换热器中水与制冷剂换热，水温升高，水从第一换热器出来后进入溶液沸腾再生器，在其中与溶液进行换热，水的温度降低后流出溶液沸腾再生器被第二水泵吸入，加压后再次进入第一换热器，如此循环。
[0024]真空维持回路中，利用真空泵对调压罐抽真空，保持调压罐在设定的压力范围，当调压罐中压力低于设定压力值时，真空泵不工作，关闭第四电磁阀，当调压罐中压力高于设定压力值时，真空泵工作，第四电磁阀打开；利用调压罐和调压阀对空气回路中的工作压力进行调节，既控制溶液沸腾再生器中的工作压力，使得溶液沸腾再生器中溶液一直处于沸腾状态，实现溶液的高速再生。空气回路工作时，其内部的压力低于大气压力，处于真空状态，在溶液沸腾再生器中溶液被加热，在空气回路工作压力下，溶液将沸腾，水蒸汽进入空气回路中形成高湿的空气，高湿的空气从溶液沸腾再生器流出后进入翅片管换热器，在翅片管换热器中与供热热水进行换热，用于制取45°C供/40°C回的供热热水，高湿的空气温度降低至其露点温度以下，空气中水蒸汽凝出，含湿量下降，空气从翅片管换热器流出后，被风机吸入、加压后，进入溶液沸腾再生器，如此循环。此时第八电磁阀打开，第九电磁阀关闭，储水罐处于接水的状态，当水位到达一定高度时，关闭第八电磁阀，打开第九电磁阀，将储水罐中的水排空后重新关闭第九电磁阀，打开第八电磁阀。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵，热水被分成两路，一路进入第三换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水端流出，另外一路经过第三电磁阀进入翅片管换热器，热水在其中与空气进行换热，温度升高至45°C，从翅片管换热器出来后与从第三换热器出来的热水混合，最终从热源塔热泵装置的供水端流出。
[0025]当热源塔热泵冬季供热即将结束，系统制热运行模式三:溶液高度浓缩模式时:其他回路运行情况与模式二一致，只有在溶液回路中，第五电磁阀打开，第六电磁阀、第七电磁阀关闭，从热回收器第二输出端流出的溶液将经过第五电磁阀流入溶液储液器储存，而不再流入热源塔。当机组冬季再次制热运行，需要将溶液储液器中的溶液流入热源塔时，关闭第五电磁阀，打开第七电磁阀。
[0026]在系统制热运行模式一过程中，溶液无需再生，在不启用溶液再生的同时，保证系统的闻效运行。
[0027]在系统制热运行模式二过程中，溶液再生利用的是过热制冷剂冷却放出的热量，通过控制电动三通调节阀，实现对分别进入第二换热器和热回收器的溶液流量调节，从而调节进行再生的溶液量，实现对进入溶液沸腾再生器的溶液流量、温度和浓度进行控制，同时利用真空维持回路，实现空气回路工作压力即溶液沸腾再生器中压力的调节，确保溶液沸腾再生器中的溶液在此压力下能够被加热至沸腾，同时，实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节，使得系统获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定，同时利用空气回路中，空气中水蒸汽在翅片管换热器中凝结放出的热量，加热供热热水，实现再生热量的高效利用。
[0028]有益效果:本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0029]本实用新型提出的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，充分利用了在真空下溶液沸点降低的特性进行溶液再生，并采用过热制冷剂冷却放出的热量作为溶液再生热量的同时，还利用其制取供热热水，在极大的提高了溶液再生速度的同时，实现了溶液再生热量的高效再利用，彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在各种运行工况下的安全可靠性，并实现了系统的综合高效。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是本实用新型基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统的示意图。
[0031]图中有:压缩机1 ;第一电磁阀2 ;第二电磁阀3 ;第一换热器4 ;第一换热器第一输入端4a ;第一换热器第一输出端4b ;第一换热器第二输入端4c ;第一换热器第二输出端4d ;四通阀5 ;四通阀第一输入端5a ;四通阀第一输出端5b ;四通阀第二输入端5c ;四通阀第二输出端5d ;第二换热器6 ;第二换热器第一输入端6a ;第二换热器第一输出端6b ;第二换热器第二输入端6c ;第二换热器第二输出端6d ;第一单向阀7 ;第二单向阀8 ;储液器9 ；过滤器10 ;电子膨胀阀11 ;第三单向阀12 ;第四单向阀13 ;第三换热器14 ;第三换热器第一输入端14a ;第三换热器第一输出端14b ;第三换热器第二输入端14c ;第三换热器第二输出端14d ;气液分离器15 ;第一水泵16 ;第三电磁阀17 ;翅片管换热器18 ;翅片管换热器冷热水输入端18a ;翅片管换热器冷热水输出端18b ;翅片管换热器凝结水输出端18c ;溶液沸腾再生器19 ;溶液沸腾再生器第一输入端19a ;溶液沸腾再生器第一输出端19b ;溶液沸腾再生器第二输入端19c ;溶液沸腾再生器第二输出端19d ;溶液沸腾再生器调压端19e ；风机20 ;调压阀21 ;调压罐22 ;调压罐第一端口 22a ;调压罐第二端口 22b ;第四电磁阀23 ;真空泵24 ;第一溶液泵25 ;热回收器26 ;热回收器第一输入端26a ;热回收器第一输出端26b ;热回收器第二输入端26c ;热回收器第二输出端26d ;第五电磁阀27 ;第六电磁阀28 ;溶液储液器29 ;第七电磁阀30 ;热源塔31 ;热源塔第一输入端31a ;热源塔输出端31b ；热源塔第二输入端31c ;第二溶液泵32 ；电动三通调节阀33 ；电动三通调节阀输入端33a ；电动三通调节阀第一输出端33b ;电动三通调节阀第二输出端33c ;第二水泵34 ;第八电磁阀35 ;储水罐36 ;第九电磁阀37。
【具体实施方式】
[0032]下面结合图1和具体实施例来进一步说明本实用新型。
[0033]本实用新型的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，包括制冷剂回路，溶液回路，真空维持回路，空气回路，再生热量利用回路和冷热水回路。具体的连接方法是压缩机1的输出端分两路，一路通过第二电磁阀3与第一换热器第一输入端4a连接，另一路通过第一电磁阀2与四通阀第一输入端5a连接，四通阀第一输入端5a同时还与第一换热器第一输出端4b连接，四通阀第一输出端5b与第二换热器第一输入端6a连接，第二换热器第一输出端6b与第一单向阀7的入口连接，第一单向阀7的出口分成两路,一路与储液器9的输入端连接，另外一路与第二单向阀8的出口连接，第二单向阀8的入口与第三换热器第一输出端14b连接，储液器9的输出端通过过滤器10与电子膨胀阀11的输入端连接，电子膨胀阀11的输出端分成两路，一路连接第三单向阀12的入口，另外一路连接第四单向阀13的入口，第三单向阀12的出口与第三换热器第一输出端14b连接，第四单向阀13的出口同时与第二换热器第一输出端6b和第一单向阀7的入口连接，第三换热器第一输入端14a与四通阀第二输入端5c连接，四通阀第二输出端5d与气液分离器15的输入端连接，气液分离器15的输出端与压缩机1的输入端连接。
[0034]热源塔溶液输出端31b与第二溶液泵32的入口连接，第二溶液泵32的出口接电动三通调节阀输入端33a，电动三通调节阀第一输出端33b与热回收器第一输入端26a连接，热回收器第一输出端26b与溶液沸腾再生器第一输入端19a连接，溶液沸腾再生器第一输出端19b通过第一溶液泵25与热回收器第二输入端26c连接,热回收器第二输出端26d分成两路，一路通过第六电磁阀28与热源塔第一输入端31a连接，另外一路通过第五电磁阀27与溶液储液器29的输入端连接，溶液储液器29的输出端通过第七电磁阀30与热源塔第二输入端31c连接，电动三通调节阀第二输出端33c与第二换热器第二输入端6c连接，第二换热器第二输出端6d也与热源塔第一输入端31a连接。
[0035]溶液沸腾再生器调压端19e通过调压阀21与调压罐第一端口 22a连接，调压罐第二端口 22b通过第三电磁阀23与真空泵24连接。
[0036]空气回路上溶液沸腾再生器19与翅片管换热器18和风机20依次相接，并通过管道构成一个循环回路，翅片管换热器凝结水输出端18c与通过第八电磁阀35接储水罐36的输入端，储水罐36的输出端连接第九电磁阀37。
[0037]再生溶液加热回路中第一换热器第二输出端4d与溶液沸腾再生器第二输入端19c相连接，溶液沸腾再生器第二输出端19d与第二水泵34的入口端相连接，第二水泵34的出口端与第一换热器第二输入端4c相连接。
[0038]冷热水回路中第一水泵17的入口与热源塔热泵装置的回水端连接，第一水泵17的出口分成两路，一路与第三换热器第二输入端14c连接，另外一路通过第三电磁阀17与翅片管换热器冷热水输入端18a连接，翅片管换热器冷热水输出端18b与热源塔热泵装置的供水端连接，第三换热器第二输出端4d也与热源塔热泵装置的供水端连接。
[0039]热源塔热泵夏季制冷运行时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器15中被压缩机1吸入、压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一电磁阀2 (此时第二电磁阀3关闭)和四通阀5进入第二换热器6中，制冷剂放出热量，进行冷凝变成液体，再依次经过第一单向阀7、储液器9、过滤器10、电子膨胀阀11后变成低温低压的气液两相，然后经过第三单向阀12后进入第三换热器14，制冷剂在第三换热器14中吸热蒸发，制取冷水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第三换热器14出来经过四通阀5进入气液分离器15，然后再次被吸入压缩机1，完成制冷循环，制取冷冻水。此时溶液回路中充灌着冷却水，溶液回路中除热源塔31、第二溶液泵32、电动三通调节阀33、第二换热器6工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从热源塔31出来后被第二溶液泵32吸入，经过第二溶液泵32加压后，冷却水进入电动三通调节阀33，冷却水全部从电动三通调节阀第二输出端33c进入第二换热器6，在第二换热器6中吸收热量将制冷剂冷凝成液体，自身温度升高后从第二换热器6流出，进入热源塔31与空气进行热湿交换，冷却水温度降低后再次从热源塔31流出。冷热水回路中冷冻水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵16，进入第三换热器14中(此时第三电磁阀17关闭)，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第三换热器14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。
[0040]热源塔热泵冬季制热运行时分三种模式，制热运行模式一:热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔31中由空气进入溶液中的水分较少，即溶液无需再生时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器15中被压缩机1吸入、压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一电磁阀2 (此时第二电磁阀3关闭)和四通阀5进入第三换热器14中，制冷剂放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，再依次经过第二单向阀8、储液器9、过滤器10、电子膨胀阀11后变成低温低压的气液两相，再经过第四单向阀13后进入第二换热器6,制冷剂在第二换热器6中吸热蒸发,制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第二换热器6出来经过四通阀5进入气液分离器15，然后再次被吸入压缩机1，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔31、第二溶液泵32、电动三通调节阀33、第二换热器6工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液从热源塔31出来后被第二溶液泵32吸入，经过第二溶液泵32加压后，溶液进入电动三通调节阀33，溶液全部从电动三通调节阀第二输出端33c进入第二换热器6，在其中与制冷剂换热，放出热量给制冷剂，自身温度降低后流出第二换热器6，进入热源塔31与空气进行热湿交换，溶液温度升高后再次从热源塔31流出。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵16，进入第三换热器14中(此时第三电磁阀17关闭)，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。
[0041]制热运行模式二:当空气中湿度较大或在热源塔31中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生，制冷剂回路中气液分离器15中的低温低压的制冷剂气体被压缩机1吸入、压缩后排出经过第二电磁阀3 (此时第一电磁阀2关闭)进入第一换热器4，制冷剂在其中与用于加热溶液沸腾再生器19中溶液的水换热，温度降低后流出第一换热器4，然后通过四通阀5进入第三换热器14，制冷剂在第三换热器14中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后依次通过第二单向阀8、储液器9、过滤器10、电子膨胀阀11，被节流降压后以气液两相经过第四单向阀13进入第二换热器6中，在第二换热器6中与溶液换热，吸热蒸发，制冷剂完全蒸发后从第二换热器6出来流经四通阀5进入气液分离器15，再次被压缩机1吸入压缩，如此循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔31出来后进入第二溶液泵32，经过第二溶液泵32加压后进入电动三通调节阀33，溶液在电动三通调节阀33中被分成两路，一路从电动三通调节阀第二输出端33c流出后进入第二换热器6，与制冷剂换热，放出热量，温度降低，溶液从第二换热器6出来后回到热源塔31，另外一路从电动三通调节阀第一输出端33b流出后进入热回收器26，在热回收器26中与从溶液沸腾再生器19中流进热回收器26的溶液进行换热，溶液温度升高，溶液从热回收器26中出来后进入溶液沸腾再生器19，溶液在其中被加热、沸腾，溶液中水分蒸发，溶液浓度提高后，从溶液沸腾再生器第一输出端1%流出，再经过第一溶液泵25加压后进入热回收器26，在热回收器26中温度降低，溶液从热回收器26出来后经过第六电磁阀28 (此时第五电磁阀27、第七电磁阀30关闭)流回热源塔31。
[0042]再生溶液加热回路中，在第一换热器4中水与制冷剂换热，水温升高，水从第一换热器4出来后进入溶液沸腾再生器19，在其中与溶液进行换热，水的温度降低后流出溶液沸腾再生器19被第二水泵34吸入，加压后再次进入第一换热器4，如此循环。
[0043]真空维持回路中，利用真空泵24对调压罐22抽真空，保持调压罐22在设定的压力范围，当调压罐22中压力低于设定压力值时，真空泵24不工作，关闭第四电磁阀23，当调压罐22中压力高于设定压力值时，真空泵24工作，第四电磁阀23打开；利用调压罐22和调压阀21对空气回路中的工作压力进行调节，既控制溶液沸腾再生器19中的工作压力，使得溶液沸腾再生器19中溶液一直处于沸腾状态，实现溶液的高速再生。空气回路工作时，其内部的压力低于大气压力，处于真空状态，在溶液沸腾再生器19中溶液被加热，在空气回路工作压力下，溶液将沸腾，水蒸汽进入空气回路中形成高湿的空气，高湿的空气从溶液沸腾再生器19流出后进入翅片管换热器18，在翅片管换热器18中与供热热水进行换热，用于制取45°C供/40°C回的供热热水，高湿的空气温度降低至其露点温度以下，空气中水蒸汽凝出，含湿量下降，空气从翅片管换热器18流出后，被风机20吸入、加压后，进入溶液沸腾再生器19，如此循环。此时第八电磁阀35打开，第九电磁阀37关闭，储水罐36处于接水的状态，当水位到达一定高度时，关闭第八电磁阀35，打开第九电磁阀37，将储水罐36中的水排空后重新关闭第九电磁阀37，打开第八电磁阀35。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过第一水泵16，热水被分成两路，一路进入第三换热器14中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出，另外一路经过第三电磁阀17进入翅片管换热器18，热水在其中与空气进行换热，温度升高至45°C，从翅片管换热器18出来后与从第三换热器14出来的热水混合，最终从热源塔热泵装置的供水端流出。
[0044]当热源塔热泵冬季供热即将结束，系统制热运行模式三:溶液高度浓缩模式时:其他回路运行情况与模式二一致，只有在溶液回路中，第五电磁阀27打开，第六电磁阀28、第七电磁阀30关闭，从热回收器第二输出端26d流出的溶液将经过第五电磁阀27流入溶液储液器29储存，而不再流入热源塔31。当机组冬季再次制热运行，需要将溶液储液器29中的溶液流入热源塔31时，关闭第五电磁阀27，打开第七电磁阀。[0045]在系统制热运行模式一过程中，溶液无需再生，在不启用溶液再生的同时，保证系统的闻效运行。
[0046]在系统制热运行模式二过程中，溶液再生利用的是过热制冷剂冷却放出的热量，通过控制电动三通调节阀33，实现对分别进入第二换热器6和热回收器26的溶液流量调节，从而调节进行再生的溶液量，实现对进入溶液沸腾再生器19的溶液流量、温度和浓度进行控制，同时利用真空维持回路，实现空气回路工作压力即溶液沸腾再生器中19压力的调节，确保溶液沸腾再生器19中的溶液在此压力下能够被加热至沸腾，同时，实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节，使得系统获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定，同时利用空气回路中，空气中水蒸汽在翅片管换热器18中凝结放出的热量，力口热供热热水，实现再生热量的高效利用。
【权利要求】
1.一种基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，其特征在于，该装置包括制冷剂回路，溶液回路，真空维持回路，空气回路，再生溶液加热回路和冷热水回路；所述制冷剂回路包括压缩机(1)、第一电磁阀(2)、第二电磁阀(3)、第一换热器(4)、四通阀(5)、第二换热器(6)、第一单向阀(7)、第二单向阀(8)、储液器(9)、过滤器(10)、电子膨胀阀(11)、第三单向阀(12)、第四单向阀(13)、第三换热器(14)、气液分离器(15)及其相关连接管道，所述第一换热器(4)同时也是再生溶液加热回路的构成部件，第二换热器(6)同时也是溶液回路的构成部件，第三换热器(14)同时也是冷热水回路的构成部件；所述制冷剂回路中，压缩机(1)的输出端分两路，一路通过第二电磁阀(3)与第一换热器第一输入端(4a)连接，另一路通过第一电磁阀(2)与四通阀第一输入端(5a)连接，四通阀第一输入端(5a)同时还与第一换热器第一输出端(4b)连接，四通阀第一输出端(5b)与第二换热器第一输入端(6a)连接，第二换热器第一输出端(6b)与第一单向阀(7)的入口连接，第一单向阀(7)的出口分成两路，一路与储液器(9)的输入端连接，另外一路与第二单向阀(8 )的出口连接，第二单向阀(8 )的入口与第三换热器第一输出端(14b )连接，储液器(9)的输出端通过过滤器(10)与电子膨胀阀(11)的输入端连接，电子膨胀阀(11)的输出端分成两路，一路连接第三单向阀(12)的入口，另外一路连接第四单向阀(13)的入口，第三单向阀(12)的出口也与第三换热器第一输出端(14b)连接，第四单向阀(13)的出口同时与第二换热器第一输出端(6b)和第一单向阀(7)的入口连接，第三换热器第一输入端(14a)与四通阀第二输入端(5c)连接，四通阀第二输出端(5d)与气液分离器(15)的输入端连接，气液分离器(15)的输出端与压缩机(1)的输入端连接；所述溶液回路包括第二换热器(6)、溶液沸腾再生器(19)、第一溶液泵(25)、热回收器(26)、第五电磁阀(27)、第六电磁阀(28)、溶液储液器(29)、第七电磁阀(30)、热源塔(31)、第二溶液泵(32)、电动三通调节阀(33)及其相关连接管道，所述沸腾溶液再生器(19)同时是空气回路和真空维持回路的构成部件；所述溶液回路中，热源塔溶液输出端(31b)与第二溶液泵(32)的入口连接，第二溶液泵(32)的出口与电动三通调节阀输入端(33a)连接，电动三通调节阀第一输出端(33b)与热回收器第一输入端(26a)连接,热回收器第一输出端(26b)与溶液沸腾再生器第一输入端(19a)连接，溶液沸腾再生器第一输出端(19b)通过第一溶液泵(25)与热回收器第二输入端(26c)连接，热回收器第二输出端(26d)分成两路，一路通过第六电磁阀(28)与热源塔第一输入端(31a)连接，另外一路通过第五电磁阀(27)与溶液储液器(29)的输入端连接，溶液储液器(29)的输出端通过第七电磁阀(30)与热源塔第二输入端(31c)连接，电动三通调节阀第二输出端(33c)与第二换热器第二输入端(6c)连接，第二换热器第二输出端(6d)也与热源塔第一输入端(31a)连接；所述真空维持回路包括溶液沸腾再生器(19)、调压阀(21)、调压罐(22)、第三电磁阀(23)、真空泵(24)及其相关连接管道；所述真空维持回路中，溶液沸腾再生器调压端(19e)通过调压阀(21)与调压罐第一端口(22a)连接，调压罐第二端口(22b)通过第三电磁(23)与真空泵(24)的进口连接；所述空气回路包括依次相接的翅片管换热器(18)、溶液沸腾再生器(19)、风机(20)以及连通所述翅片管换热器(18)、溶液沸腾再生器(19)、风机(20)的连接管道，构成一个循环回路，所述翅片管换热器凝结水输出端(18c)通过第八电磁阀(35)接储水罐(36)的输入端，储水罐(36)的输出端连接有第九电磁阀(37)，翅片管换热器(18)同时也是冷热水回路的构成部件；所述再生溶液加热回路包括第二水泵(34)、溶液沸腾再生器(19)、第一换热器(4)及其相关连接管道；所述再生溶液加热回路中，第一换热器第二输出端(4d)与溶液沸腾再生器第二输入端(19c)连接，溶液沸腾再生器第二输出端(19d)与第二水泵(34)的入口端连接，第二水泵(34 )的出口端与第一换热器第二输入端(4c )连接；冷热水回路包括第一水泵(16)、第三电磁阀(17)、翅片管换热器(18)、第三换热器(14)及其相关连接管道；所述冷热水回路中，第一水泵(16)的入口与热源塔热泵装置的回水端连接，第一水泵(16)的出口分成两路，一路与第三换热器第二输入端(14c)连接，另外一路通过第三电磁阀(17)与翅片管换热器冷热水输入端(18a)连接，翅片管换热器冷热水输出端(18b)与热源塔热泵装置的供水端连接，第三换热器第二输出端(14d)也与热源塔热泵装置的供水端连接。
2.根据权利要求1所述的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，其特征在于，通过控制电动三通调节阀(33)，来调节进入第二换热器(6)和热回收器(26)的溶液流量，实现对进入沸腾溶液再生器(19)的溶液流量、温度和浓度的控制，使得热源塔热泵装置在获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。
3.根据权利要求1所述的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，其特征在于，利用调压罐(22)和调压阀(21)调节溶液沸腾再生器(19)中的工作压力，来控制溶液的再生温度和速度。
4.根据权利要求1所述的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，其特征在于，利用所述第一换热器(4)中过热制冷剂冷却放出的热量作为溶液再生热量，基于再生溶液加热回路，加热溶液沸腾再生器中的溶液，使之沸腾，实现溶液再生。
5.根据权利要求1所述的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，其特征在于，所述空气回路中的翅片管换热器(18)中，利用空气中水分凝结放出的热量加热冷热水回路中的热水，实现溶液再生热量的再次利用。
6.根据权利要求1所述的基于溶液低压沸腾再生的热源塔热泵系统，其特征在于，所述热源塔(31)的出风口具有自开闭功能，工作时出风口自动打开，不工作时自动关闭，防止雨水进入塔内。
【文档编号】F25B13/00GK203478691SQ201320503998
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】梁彩华, 郜骅, 蒋冬梅, 张小松 申请人:东南大学