热源塔热泵系统及其运行方法与流程

本发明涉及供暖设备，尤其涉及一种热源塔热泵系统及其运行方法。

背景技术：

1、热源塔热泵系统主要由热泵主机、热源塔、溶液再生单元等组成。热源塔热泵系统在冬季运行供暖时，蒸发侧循环介质为低冰点的抗冻液，抗冻液流经热泵蒸发器侧放热后进入热源塔中，以吸收空气中的显热和潜热，抗冻液的温度升高且密度降低，然后再流回热泵蒸发器中。因此，维持抗冻液的密度在合理范围内是热源塔热泵系统高效稳定运行的关键。

2、目前抗冻液密度保障措施分为两种。第一种是通过添加溶质来达到需求的抗冻液密度，该方式会造成大量的抗冻液排放，在环保要求及成本控制方面存在诸多不足。另一种是采用抗冻液再生技术排出抗冻液内多余的水分，也是目前国内外主流技术路线。根据再生原理的不同，当前的再生方式主要可分为直接加热式、空气式和沸腾式三种，1)直接加热式溶液再生主要采用电加热溶液再生装置，其设备简单，但吨水耗电量高、运行成本高，且二次蒸汽中的潜热未充分利用；2)空气式溶液再生是将抗冻液加热并与湿空气接触，让抗冻液表面水蒸气在压差的作用下扩散到空气中，分离出稀溶液中的水分，提高抗冻液密度。该溶液再生单元复杂，设备占地大，适应性较差；3)沸腾式溶液再生过程是将抗冻液加热至沸腾状态，从而分离出水分，提高抗冻液密度，再生过程中，除水耗电量与系统真空度相关度很高，而系统真空度保持较为困难，导致系统除水量及单位除水耗电量均有所波动。因此，现有的抗冻液密度保障措施存在运行能耗高、设备占地大、系统稳定性差等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热源塔热泵系统及其运行方法，以降低能耗，减少占地面积，提高热源塔热泵系统的稳定性。

2、为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

3、热源塔热泵系统，包括：

4、热源塔，所述热源塔通过出口管路与热泵蒸发器的出口连通，所述热源塔通过入口管路与所述热泵蒸发器的入口连通；

5、稀溶液箱和浓溶液箱，所述稀溶液箱盛放有抗冻液的稀溶液并能够与所述出口管路连通，所述浓溶液箱盛放有抗冻液的浓溶液并能够与所述入口管路连通；

6、溶液再生单元，包括循环泵、主换热器、蒸发分离器、蒸汽发生器与蒸汽引射器，所述循环泵设置于所述稀溶液箱与所述主换热器之间，所述稀溶液箱通过所述主换热器与所述蒸发分离器的入口连通，所述蒸发分离器的蒸汽出口和所述蒸汽发生器的出口均与所述蒸汽引射器的入口连通，所述蒸汽引射器的出口与所述主换热器连通，所述蒸发分离器的溶液出口与所述浓溶液箱连通。

7、作为优选方案，所述热源塔热泵系统还包括第一密度传感器，所述第一密度传感器设置于所述出口管路上，以检测所述出口管路内的抗冻液的溶液密度ρ1。

8、作为优选方案，所述热源塔热泵系统还包括：

9、第一开关阀，设置于所述出口管路上，以连通或断开所述出口管路；

10、第二开关阀，设置于所述入口管路上，以连通或断开所述入口管路；

11、第三开关阀，设置于所述稀溶液箱与所述出口管路之间，以使所述稀溶液箱与所述出口管路连通或断开；

12、第四开关阀，设置于所述浓溶液箱与所述入口管路之间，以使所述浓溶液箱与所述入口管路连通或断开。

13、作为优选方案，所述热源塔热泵系统还包括：

14、第一液位传感器，设置于所述稀溶液箱内，以检测所述稀溶液箱内的稀溶液的液位h1；

15、第二液位传感器，设置于所述浓溶液箱内，以检测所述浓溶液箱内的浓溶液的液位h2。

16、作为优选方案，所述溶液再生单元还包括多级预热换热器，所述稀溶液箱依次通过所述多级预热换热器、所述主换热器后与所述蒸发分离器的入口连通，所述蒸发分离器的溶液出口通过所述多级预热换热器与所述浓溶液箱连通。

17、作为优选方案，所述溶液再生单元还包括第二密度传感器，所述第二密度传感器设置于所述蒸发分离器的溶液出口处，以检测所述蒸发分离器的溶液出口的抗冻液的溶液密度ρ2。

18、作为优选方案，所述溶液再生单元还包括三通阀，所述三通阀具有第一连接口、第二连接口和第三连接口，所述三通阀设置于所述蒸发分离器的溶液出口与所述多级预热换热器之间，所述第一连接口与所述蒸发分离器的溶液出口连通；

19、当所述ρ2在预设密度范围内时，所述第二连接口与所述多级预热换热器连通，所述第三连接口关闭；当所述ρ2低于所述预设密度范围内时，所述第二连接口关闭，所述第三连接口通过所述主换热器与所述蒸发分离器的入口连通。

20、作为优选方案，热源塔热泵系统还包括废水回用单元，所述废水回用单元包括：

21、定压补水箱，所述蒸汽引射器的出口依次通过所述主换热器、所述多级预热换热器后与所述定压补水箱连通；

22、回收泵，设置于所述多级预热换热器与所述定压补水箱之间，以使所述蒸汽引射器出口的蒸汽依次经过所述主换热器与所述多级预热换热器换热后生成的废水回收至所述定压补水箱内。

23、热源塔热泵系统的运行方法，包括如下模式：

24、第一种模式：当出口管路内的抗冻液的溶液密度ρ1低于预设密度范围内，且稀溶液箱内的稀溶液的液位h1在第一预设液位范围、浓溶液箱内的浓溶液的液位h2在第二设定液位范围内时，第一开关阀与第二开关阀关闭，第三开关阀与第四开关阀打开，出口管路内的抗冻液流向所述稀溶液箱内，所述浓溶液箱内的抗冻液的浓溶液流向入口管路，溶液再生单元与废水回用单元均关闭；

25、第二种模式：当所述ρ1在所述预设密度范围内，且所述h1在所述第一预设液位范围内，所述h2在所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀与所述第二开关阀打开，所述第三开关阀与所述第四开关阀关闭，所述稀溶液箱与所述出口管路断开连接，所述浓溶液箱与所述入口管路断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均关闭；

26、第三种模式：当所述ρ1低于所述预设密度范围内，且所述h1高于所述第一预设液位范围或者所述h2低于所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀与所述第二开关阀关闭，所述第三开关阀与所述第四开关阀打开；所述出口管路内的抗冻液流向所述稀溶液箱内，所述浓溶液箱内的抗冻液的浓溶液流向所述入口管路，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开；

27、第四种模式，当所述ρ1在所述预设密度范围内，且所述h1高于所述第一预设液位范围内，所述h2低于所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀与所述第二开关阀打开，所述第三开关阀与所述第四开关阀关闭；所述稀溶液箱与所述出口管路断开连接，所述浓溶液箱与所述入口管路断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开。

28、作为优选方案，所述热源塔热泵系统的运行方法还包括：

29、第五种模式：当供热季结束、热源塔热泵系统关闭时，所述第一开关阀、所述第二开关阀与所述第四开关阀关闭，所述第三开关阀打开，所述出口管路内的抗冻液流向所述稀溶液箱内，所述浓溶液箱与所述入口管路断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开。

30、本发明的有益效果为：

31、本发明提出的热源塔热泵系统包括热源塔、稀溶液箱、浓溶液箱和溶液再生单元，通过蒸汽引射器保持蒸发分离器内的微负压环境，使得进入蒸发分离器内的稀溶液中的水分能够在相对较低的温度下蒸发出来，而且通过主换热器充分利用蒸发分离器所产生蒸汽的热量来加热通过主换热器的稀溶液，极大地降低了能耗，提高了热源塔热泵系统的整体运行能效，且使得热源塔热泵系统的占地面积小。同时溶液再生单元能够将进入稀溶液箱内的抗冻液的稀溶液经过换热、蒸发分离后生成抗冻液的浓溶液，高效实现了抗冻液的浓缩再生，以保证出口管路与入口管路内的抗冻液的密度始终保持在预设密度范围内，提高了热源塔热泵系统的可靠性和稳定性。

32、本发明提出的热源塔热泵系统的运行方法，根据出口管路内的抗冻液的溶液密度的ρ1、稀溶液箱内的稀溶液的液位h1以及浓溶液箱内的浓溶液的液位h2的大小，灵活选择不同的运行模式，使得包括热源塔与热泵蒸发器的供热单元、包括稀溶液箱与浓溶液箱的溶液供给单元以及溶液再生单元之间相互匹配，高效实现了抗冻液的浓缩再生，以保证出口管路与入口管路内的抗冻液的密度始终保持在预设密度范围内，提高了热源塔热泵系统的可靠性和稳定性。