CN101713579A - 一种开放式低温热源制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调与制冷工程技术领域，涉及一种将溶液传热传质过程与热管节能技术相结合，实现由太阳能、地热能、各类余热、废热等的开放式低温热源制冷系统装置，将开放式空气流动、N级溶液处理、Q级热管冷量回收、N1级水循环、溶液流动与储存、M级溶液再生、P级热管回热、L级空气冷却塔、冷却水循环流动、冷冻水循环和温度控制共十一个子系统及低温热源有机连通组合为一体式低温热源制冷系统，其中1≤N≤20，N＝Q＝N1＝M＝P＝L；具有冷过程电力消耗少；制冷性能系数COP高，加工、制作工艺简单，系统运行稳定，安全可靠的优点；广泛应用于工业及家庭等需要冷量的场合。

Description

一种开放式低温热源制冷系统

技术领域：

本发明属于空调与制冷工程技术领域，涉及一种将溶液与空气直接接触所实现的高效传热传质过程与热管节能技术相结合，实现由太阳能、地热能、各类余热、废热等开放式低温热源制冷系统装置。

背景技术：

制冷系统广泛应用于工业、商业及人们家庭生活等领域。如工业、商业领域的中央空调，人们家庭生活所用的各类空调也离不开制冷系统。制冷系统能耗非常巨大，据统计，2002年我国建筑能耗总量达3.5亿吨标准煤，占社会总能耗的27.6％；而其中全国各电网空调制冷负荷达4500×10⁴kW，相当于2.5个三峡电站的满负荷能力。随着国家建设的发展和人民生活水平的提高，建筑能耗所占比例还将持续大幅增长，按发达国家的经验，最终将达到总社会能耗的35％左右。预计到2020年，全国制冷电力高峰负荷比2010年还要再翻一番，相当于10个三峡电站的满负荷能力。建设每千瓦的电站和电网设施，平均约需8千元人民币的投资，也就是说，如果空调负荷全靠电力，那么电力建设总投资将高达1.4万亿元人民币左右。同时，燃煤发电也对资源与环境造成严重的影响，包括COx、SOx、NOx以及尘埃的排放、城市空调造成的热岛效应、噪声污染等，都危及到经济社会的可持续发展；未来，制冷系统的方式必须革新，新型制冷系统必须能够满足经济、社会、人与环境协调发展的要求。低温热源制冷系统能够高效利用太阳能、地热能、各类余热、废热等低温热源，从保护环境、节约能源等方面来看是一种很有发展潜力的绿色空调方式。目前利用低温热源实现制冷的系统主要有三种方式：吸收式制冷方式、喷射式制冷方式和固体吸附式制冷方式，尽管人们对这些制冷方式已有很长的研究历史，但这些制冷方式对于50-80℃的低温热源的制冷过程来说，由于存在性能系数COP较低、封闭系统内真空环境容易破坏而不能正常运行等原因，一直未能大范围推广应用。近几年，随着溶液除湿技术的深入研究，部分学者提出了溶液除湿蒸发冷却系统，并对该系统的性能进行了理论分析与部分实验研究，认为是一种非常有前途的低温热源制冷系统，具有工作压力接近大气压力，设备结构简单、维护方便等突出优点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出一种将溶液与空气直接接触所实现的传热传质过程与热管节能技术有机结合，实现由太阳能、地热能、各类余热、废热等开放式低温热源制冷的高效节能系统装置。

为了实现上述目的，本发明将开放式空气流动子系统、N级溶液处理子系统、Q级热管冷量回收子系统、N1级水循环子系统、溶液流动与储存子系统、M级溶液再生子系统、P级热管回热子系统、L级空气冷却塔子系统)、冷却水循环流动子系统、冷冻水循环子系统、温度控制子系统共十一个子系统及低温热源有机连通组合为一体式低温热源制冷系统，其中1≤N≤20，N＝Q＝N1＝M＝P＝L；开放式空气流动子系统、N级溶液处理子系统、Q级热管冷量回收子系统、N1级水循环处理子系统组成本体功能区；溶液流动与储存子系统、M级溶液再生子系统、P级热管回热子系统及低温热源组成溶液再生功能区，L级空气冷却塔子系统、冷却水循环流动子系统组成辅助功能区；冷冻水循环子系统为冷用户功能区；温度控制子系统为控制功能区；本体功能区完成制备冷冻水的过程，即进入本体功能区风道的空气由N级溶液处理子系统进行去湿处理后变为干燥空气，再由Q级热管冷量回收子系统的蒸发器进行适度的降温处理后，变为低温干燥空气，低温干燥空气进入N1级水循环处理子系统，水与低温干燥空气直接接触发生传热传质过程，水分汽化现象使水温降低，获得冷冻水，同时，空气温度降低而湿度增大，该低温高湿空气再经过Q级热管冷量回收子系统的冷凝器，将冷量传递给热管工质回收利用，变为高温高湿空气后被排出去；溶液再生功能区对吸湿后形成的稀溶液的浓缩再生，由溶液流动与储存子系统将N级溶液处理子系统中流出的稀溶液送入M级溶液再生子系统中，稀溶液与经过P级热管回热子系统的冷凝器预热，又经低温热源加热后的热空气逆向流动，通过直接接触的方式完成传热传质过程后，稀溶液中的部分水分蒸发到空气中形成浓溶液，浓溶液由溶液流动与储存子系统再送回到N级溶液处理子系统，形成一个循环不断的溶液再生过程；辅助功能区为本体功能区提供必要的冷源，L级空气冷却塔子系统与冷却水循环流动子系统相结合为本体功能区提供冷却水；冷用户功能区为冷用户输送冷冻水；控制功能区完成本体功能区制备的冷冻水的温度控制。

本发明的本体功能区N级溶液处理子系统、N1级水循环处理子系统与Q级热管冷量回收子系统串联组合，形成空气处理过程，实现利用由低温热源产生的浓溶液制备低温冷冻水的过程。

本发明的溶液处理子系统是一个或多个，当溶液处理子系统为一个时，为单级溶液处理子系统；当溶液处理子系统为多个时，为多级溶液处理子系统。

本发明的溶液再生子系统是一个或多个，当溶液再生子系统为一个时，为单级再生子系统，当溶液再生子系统为多个时，为多级溶液再生子系统。

本发明的热管冷量回收子系统是一个或多个，当热管冷量回收子系统为一个时，为单级热管冷量回收子系统；当热管冷量回收子系统为多个时，为多级热管冷量回收子系统。

本发明的水循环处理子系统是一个或多个，当水循环处理子系统为一个时，为单级水循环处理子系统；当水循环处理子系统为多个时，为多级水循环处理子系统。

本发明的热管回热子系统是一个或多个，当热管回热子系统为一个时，为单级热管回热子系统；当热管回热子系统为多个时，为多级热管回热子系统。

本发明空气冷却塔子系统是一个或多个，当空气冷却塔子系统为一个时，为单级空气冷却塔子系统；当空气冷却塔子系统为多个时，为多级空气冷却塔子系统。

本发明的再生功能区的空气在进入M级溶液再生子系统前，先采用P级热管回热子系统的冷凝器预热，然后再经低温热源加热，使再生功能区的进口空气为具有较高温度的热空气，减少或避免再生过程中高温溶液对空气的传热，使溶液在再生过程中始终保持较高的温度，具有更大的传质驱动力；此方案大幅度降低了溶液再生温度，使再生过程能够采用更低温度的低温热源；由于从M级溶液再生子系统排出的空气先进入P级热管回热子系统的蒸发器，热量被热管回热子系统回收，并用于预热再生空气，不会因为再生过程中空气温度较高而引起热能损失。

本发明的N级溶液处理子系统、M级溶液再生子系统和N1级水循环处理子系统的内部结构是填充床式或填料塔式或喷淋室式或喷淋盘管式；填料塔式内的填料是规整型填料或散装填料；根据性价比最优的原则确定具体的内部结构和材料。

本发明的控制子系统通过调节N级溶液处理子系统的浓溶液供应量来调节冷冻水温度；通过调节风量、改变气液流量比的方式实现冷冻水温度调节。

本发明与现有技术相比，一是以低温热源为动力源，能大幅降低制冷过程的电力消耗；二是具有制冷性能系数COP高，加工、制作工艺简单，避免了原制冷方式中存在的因封闭系统真空破坏而影响系统正常稳定运行等现象的突出优点；三是广泛应用于工业、农业、商业及人们家庭生活等需要冷量的领域。

附图说明：

图1为本发明的基本工作流程和结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

本实施例涉及的开放式空气流动子系统、N级溶液处理子系统、Q级热管冷量回收子系统、N1级水循环子系统、溶液流动与储存子系统、M级溶液再生子系统、P级热管回热子系统、L级空气冷却塔子系统、冷却水循环流动子系统、冷冻水循环子系统、温度控制子系统等十一个子系统及低温热源为必备部分，其中1≤N≤20，N＝Q＝N1＝M＝P＝L；包括冷却水循环管路1，第1级室外空气冷却塔2，冷却塔水管路3，冷却塔水泵4，第2级室外空气冷却塔5，第L级室外空气冷却塔6，冷却水循环水泵7，第1级工作溶液换热器8，第N-1级工作溶液换热器9，第N级工作溶液换热器10，挡液板11，第Q级热管冷量回收子系统蒸发器12，第1级热管冷量回收子系统蒸发器13，N1级水循环处理子系统水喷淋部分14，N1级水循环处理子系统循环水管路15，第1级热管冷量回收子系统冷凝器16，第Q级热管冷量回收子系统冷凝器17，本体功能区风机18，第1级工作溶液处理分液装置19，工作溶液分液管20，第N级工作溶液处理分液装置21，第1级水循环处理子系统分水装置22，第N1-1级水循环处理子系统分水装置23，第N1级水循环处理子系统分水装置24，本体功能区风道出风方向25，本体功能区风道进风方向26，本体功能区风道27，工作溶液槽28，工作溶液循环泵29，工作溶液循环管30，工作溶液输送管31，水循环处理子系统循环水泵32，第1级热管冷量回收子系统连接管路33，水槽34，第Q级热管冷量回收子系统连接管路35；稀溶液罐36，浓溶液罐37，冷冻水循环管路38，冷冻水循环水泵39，冷用户40，冷冻水罐41，温度发信器42，稀溶液泵43，稀溶液输送管44，浓溶液输送管45，浓溶液供液泵46，温度控制信号线47，温度控制器48，温度发信器信号线49，稀溶液与浓溶液换热器50，低温热源51，低温热源52，再生功能区风道出风方向53，再生功能区风道54，再生功能区风机55，第P级热管回热器蒸发器56，第1级热管回热器蒸发器57，再生溶液换热器58，再生溶液换热器59，再生溶液喷淋部分60，再生空气用辅助换热器61，第1级热管回热器冷凝器62，第P级热管回热器冷凝器63，再生功能区风道进风方向64，第1级再生溶液处理分液装置65，第2级再生溶液处理分液装置66，第M级再生溶液处理分液装置67，再生溶液循环泵68，再生溶液循环管路69，再生溶液槽70，第1级热管回热器连接管路71，浓溶液回液泵72，第P级热管回热器连接管路73和冷冻水补充水管74。

本实施例的开放式空气流动子系统包括本体功能区风道27、挡液板11和本体功能区风机18；通过本体功能区风机18所提供的动力，使空气在风道中依次流过N级溶液处理子系统、Q级热管冷量回收子系统和N1级水循环处理子系统；使本体功能区的空气按照要求的方向合理流动起来。

本实施例的N级溶液处理子系统：在开放式空气流动子系统中串联布置N级结构相同的溶液处理子系统，溶液整体流动方向与空气流动方向互为逆流，每级溶液处理子系统由工作溶液槽28、工作溶液循环泵29、工作溶液循环管30、工作溶液换热器8、9、10，工作溶液分液管20、溶液处理分液装置(内部结构是填充床式、填料塔式、喷淋室式或喷淋盘管式；填料塔式内的填料是规整型填料或散装填料)19、21组成；工作溶液循环泵29通过工作溶液循环管30将工作溶液槽28中的工作溶液送入工作溶液换热器8、9或10中，由工作溶液换热器8、9或10对工作溶液进行冷却处理后送入工作溶液分液管20，使工作溶液均匀地分布在具有较大传热传质面积的分液装置19、21的各个部分，被处理的空气均匀地通过传热传质面，发生直接接触式传热传质，完成对空气的除湿处理过程。

本实施例的Q级热管冷量回收子系统在开放式空气流动子系统中的N1级水循环处理子系统的前后安装有Q级热管冷量回收子系统；按气流流动方向，Q级热管冷量回收子系统的蒸发器12、13安装在N1级水循环处理子系统之前；Q级热管冷量回收子系统的冷凝器16、17安装在N1级水循环处理子系统之后，热管冷量回收子系统连接管路33、35将热管冷量回收子系统的冷凝器与蒸发器连接起来；按常规的双循环可控热管系统中的双循环系统的工作原理，实现热管换热过程；将N1级水循环处理子系统之后低温空气的冷能回收起来，用于预冷N级溶液处理子系统出口处的空气，使空气在进入N1级水循环处理子系统前被冷却到一定程度，从而制备更多的冷冻水。

本实施例的N1级水循环子系统：在开放式空气流动子系统的N级溶液处理子系统和Q级热管冷量回收子系统的蒸发器后布置有N1级结构相同的水循环子系统，水整体流动方向与空气流动方向互为逆流，每级水循环子系统由水循环处理子系统循环水泵32，水循环处理子系统循环水管路15，水循环处理子系统水喷淋部分14，水循环处理子系统分水装置(内部结构是填充床式、填料塔式、喷淋室式或喷淋盘管式；填料塔式内的填料是规整型填料或散装填料)22、23、24，水槽34组成；循环水泵32通过循环水管路15将水槽34中的水送入水喷淋部分14，使工作溶液均匀地分布在具有较大传热传质面积的分水装置22、23、24的各个部分，被处理的空气均匀地通过传热传质面，发生直接接触式传热传质；完成对水的制冷处理过程，制备冷冻水。

本实施例的溶液流动与储存子系统包括稀溶液罐36、稀溶液泵43、稀溶液管道44、稀溶液与浓溶液换热器50、浓溶液回液泵72、浓溶液供液泵46、浓溶液管道45、浓溶液罐37和工作溶液输送管31；稀溶液泵43、浓溶液回液泵72与浓溶液供液泵46作为动力使溶液实现合理流动；稀溶液与浓溶液换热器50按照传热原理使浓溶液的余热传递给较低温度的稀溶液；稀溶液罐36与浓溶液罐37实现储能功能；将N级溶液处理子系统中流出的稀溶液送入M级溶液再生子系统中，并将M级溶液再生子系统形成的浓溶液送入到N级溶液处理子系统中；在输送过程中，由稀溶液与浓溶液换热器回收利用浓溶液的余热。

本实施例的M级溶液再生子系统：在再生风道54中串联布置M级结构相同的溶液再生子系统，溶液整体流动方向与再生空气流动方向互为逆流，每级溶液再生子系统的由再生溶液槽70、再生溶液循环泵68、再生溶液循环管69、再生溶液换热器58、59、再生溶液分液管60、再生处理分液装置(内部结构是填充床式、填料塔式、喷淋室式、喷淋盘管式；填料塔式内的填料是规整型填料或散装填料)65、66、67组成；再生溶液循环泵68通过再生溶液循环管69将再生溶液槽70中的再生溶液送入再生溶液换热器58、59中，由再生溶液换热器58、59对再生溶液加热处理后，送入再生溶液分液管60中(按溶液流动方向，后面几级溶液再生子系统中没有再生溶液换热器，故再生溶液循环泵68通过再生溶液循环管69将再生溶液直接送入再生溶液分液管60中)，将再生溶液均匀地分布在具有较大传热传质面积的再生分液装置65、66、67的各个部分，使再生的空气均匀地通过传热传质面，发生直接接触式传热传质；完成稀溶液转化为浓溶液的再生处理过程。

本实施例的P级热管回热子系统：在再生功能区的M级溶液再生子系统前后串联布置P级结构相同的热管回热子系统，按再生空气流动方向为准，M级溶液再生子系统前布置热管冷凝器，M级溶液再生子系统后布置热管蒸发器，每级热管回热子系统的主要部件包括热管蒸发器56或57、热管冷凝器62或63、热管工质输送管路71或73；按常规的双循环可控热管系统中的双循环系统的工作原理，实现热管换热过程；将M级溶液再生子系统的再生空气出口空气的热能回收起来，用于预热溶液再生子系统入口处的再生空气实现节能。

本实施例的L级空气冷却塔子系统的主要部件包括室外空气冷却塔2、5与6，冷却塔水泵4、冷却塔水管路3，室外空气冷却塔2、5与6串联起来共L级，按水流流动方向，冷却水依次流过各个室外空气冷却塔2、5与6后，由冷却塔6提供低温冷却；利用水与空气直接接触所实现的高效传热传质原理，在理想情况下，冷却水温度可达到所接触空气的湿球温度；高效利用室外空气的自然冷能(包括由于湿球温度低而产生的传质过程冷能)，以最大限度地节约能源。

本实施例的冷却水循环流动子系统包括冷却水管路1、冷却水循环水泵7、工作溶液换热器10、9和8；冷却水循环水泵7作为动力源，驱动冷却水流过各级换热器10、9、8，实现热量交换；由冷却水循环水泵7和冷却水管路1构成的水循环为N级溶液处理子系统的各级溶液换热器提供冷却水。

本实施例的冷冻水循环子系统包括冷冻水循环管路38，冷冻水循环水泵39，冷用户40和冷冻水罐41；冷冻水循环水泵39提供动力，将冷冻水罐41的冷冻水通过冷冻水循环管路38提供给冷用户40；为冷用户40提供冷量。

本实施例的温度控制子系统包括温度发信器42、温度发信器信号线49、温度控制器48、温度控制线47及浓溶液供液泵46；实现冷冻水温度的控制。

本实施例的低温热源包括低温热源管路51、52和低温热源换热器58、59、61；将各种低温热源(如太阳能、地热能、各类余热能等)的热量经低温热源换热器传递给相关工质，起到提供低温热能的作用。

实施例1：

本实施例的本体功能区风道27、挡液板11和本体功能区风机18等构成开放式空气流动子系统，该子系统通过风机18所提供的动力，使空气在风道中依次流过N级溶液处理子系统(1≤N≤20)、Q级热管冷量回收子系统(1≤Q≤20)和N1级水循环处理子系统(1≤N1≤20)；工作溶液槽28、工作溶液循环泵29、工作溶液循环管30、工作溶液换热器8、9或10，工作溶液分液管20、溶液处理分液装置19、21构成N级溶液处理子系统(1≤N≤20)；该子系统中，工作溶液循环泵29通过工作溶液循环管30将工作溶液槽28中的工作溶液送入工作溶液换热器8、9或10中，由工作溶液换热器8、9或10对工作溶液进行冷却处理后，送入工作溶液分液管20，使工作溶液均匀地分布在具有较大传热传质面积的分液装置19、21的各个部分，被处理的空气均匀地通过传热传质面，发生高效的传热传质，完成对空气的除湿处理过程；水循环处理子系统循环水泵32，水循环处理子系统循环水管路15，水循环处理子系统水喷淋部分14，水循环处理子系统分水装置22、23、24，水槽34等构成N1级水循环子系统(1≤N1≤20)，该子系统的循环水泵32通过循环水管路15将水槽34中的水送入水喷淋部分14，使工作溶液均匀地分布在具有较大传热传质面积的分水装置22、23、24的各个部分，被处理的空气均匀地通过传热传质面，发生高效的传热传质，完成对水的冷却处理过程，制备冷冻水；按气流流动方向，Q级热管冷量回收子系统的蒸发器12、13安装在N1级水循环处理子系统之前，Q级热管冷量回收子系统的冷凝器16、17安装在N1级水循环处理子系统之后，热管冷量回收子系统连接管路33、35将热管冷量回收子系统的冷凝器与蒸发器有机连接起来，该子系统将N1级水循环处理子系统之后的空气的冷能回收起来，用于预冷N级溶液处理子系统出口处的空气，使空气在进入N1级水循环处理子系统前，已被冷却到一定程度，从而制备更多的冷冻水；稀溶液罐36、稀溶液泵43、稀溶液管道44、稀溶液与浓溶液换热器50、浓溶液回液泵72、浓溶液供液泵46、工作溶液输送管31、浓溶液管道45、浓溶液罐37、浓溶液泵72等构成溶液流动与储存子系统，该子系统将N级溶液处理子系统中流出的稀溶液送入M级溶液再生子系统中，并将M级溶液再生子系统形成的浓溶液送入到N级溶液处理子系统中，在输送过程中，由稀溶液与浓溶液换热器50回收利用浓溶液的余热；再生溶液槽70、再生溶液循环泵68、再生溶液循环管69、再生溶液换热器58、59、再生溶液分液管60、再生处理分液装置65、66、67等构成M级溶液再生子系统(1≤M≤20)，该子系统中，再生溶液循环泵68通过再生溶液循环管69将再生溶液槽70中的再生溶液送入再生溶液换热器58、59中，由再生溶液换热器58、59对再生溶液加热处理后，送入再生溶液分液管60中(按溶液流动方向，后面几级溶液再生子系统中没有再生溶液换热器，故再生溶液循环泵68通过再生溶液循环管69将再生溶液直接送入再生溶液分液管60中)，将再生溶液均匀地分布在具有较大传热传质面积的再生分液装置65、66、67的各个部分，使再生的空气均匀地通过传热传质面，发生高效的传热传质，完成稀溶液转化为浓溶液的再生处理过程；热管蒸发器56或57、热管冷凝器62或63、热管工质输送管路71或73等构成P级热管回热子系统(1≤P≤20)，该子系统将M级溶液再生子系统的风道54出口处空气的热能回收起来，用于预热溶液再生子系统入口处64新进入的再生空气，达到节能的目的；室外空气冷却塔2、5与6，冷却塔水泵4、冷却塔水管路3等，室外空气冷却塔2、5与6串联起来共L级构成L级空气冷却塔子系统(1≤L≤20)，该子系统利用水与空气直接接触所实现的高效传热传质原理，高效利用室外空气的自然冷能，以最大限度地节约能源；冷却水管路1、冷却水循环水泵7、工作溶液换热器8、9、10等构成冷却水循环流动子系统，该子系统以冷却水循环水泵1作为动力源，驱动冷却水依次流过各级换热器10、9、8，实现热量交换，为N级溶液处理子系统的各级溶液换热器提供冷却水；冷冻水循环管路38，冷冻水循环水泵39，冷用户40、冷冻水罐41等构成冷冻水循环子系统，该子系统由冷冻水循环水泵39提供动力将冷冻水罐41的冷冻水通过冷冻水循环管路38提供给冷用户4，为冷用户40提供所需冷量；温度发信器42、温度发信器信号线49、温度控制器48、温度控制线47及执行机构-浓溶液供液泵46等构成温度控制子系统，实现冷冻水温度控制；低温热源管路51、52和低温热源换热器58、59、61等构成低温热源部分，将各种低温热源(如太阳能、地热能、各类余热能等)的热量经低温热源换热器传递给相关工质，起到提供低温热能的作用。

本实施例先将各部件按附图1所示安装，将各个热管子系统抽真空并充入适量的循环工质，将稀溶液罐36、浓溶液罐37中充入一定浓度、一定数量的工作溶液，冷冻水罐41中充入适量的冷冻循环水，启动本体功能区风机18、再生风机55，使本体功能区空气与再生功能区空气流动起来；启动浓溶液供液泵46，使工作溶液槽28中进入适量浓溶液，启动冷冻水循环水泵39，使水槽34中进入适量循环水，启动稀溶液泵43，使再生溶液槽70中进入适量稀溶液；再启动N级溶液处理子系统的工作溶液子系统，启动Q级热管冷量回收子系统、N1级水循环子系统、溶液流动与储存子系统、M级溶液再生子系统、P级热管回热子系统、L级空气冷却塔子系统、冷却水循环流动子系统、冷冻水循环子系统，本发明的一种开放式低温热源制冷系统便启动运行；一定时间后，上述各子系统在温度控制子系统的调节作用下达到稳定的工作状态，稳定工作后，按一定流量通过冷冻水补充管74向冷却水循环流动子系统补充适量的洁净水，用以弥补N1级水循环子系统循环过程中水分蒸发所失去的水分。在稳定运行过程中，本体功能区完成制备冷冻水的过程，即进入本体功能区风道的空气由N级溶液处理子系统进行去湿处理后变为干燥空气，再由Q级热管冷量回收子系统的蒸发器进行适度的降温处理后，变为低温干燥空气，这些低温干燥空气进入N1级水循环处理子系统，水与低温干燥空气直接接触发生高效的传热传质过程，水分汽化现象使水温降低，获得冷冻水，同时，空气温度降低而湿度增大，该低温高湿空气再经过Q级热管冷量回收子系统的冷凝器，将冷量传递给热管工质回收利用，变为高温高湿空气后被排出去；溶液再生功能区完成对吸湿后形成的稀溶液的浓缩再生过程，由溶液流动与储存子系统将N级溶液处理子系统中流出的稀溶液送入M级溶液再生子系统中，在M级溶液再生子系统中，稀溶液与经过P级热管回热子系统的冷凝器预热，又经低温热源加热后的热空气逆向流动，通过直接接触的方式完成高效传热传质过程后，稀溶液中的部分水分蒸发到空气中，形成浓溶液，再由溶液流动与储存子系统送回到N级溶液处理子系统中，形成一个循环不断的溶液再生过程；辅助功能区为本体功能区提供必要的冷源；L级空气冷却塔子系统与冷却水循环流动子系统相结合为本体功能区提供冷却水；冷用户功能区为冷用户输送冷冻水；控制功能区完成本体功能区的温度控制。

Claims (5)

1.一种开放式低温热源制冷系统，其特征在于将开放式空气流动子系统、N级溶液处理子系统、Q级热管冷量回收子系统、N1级水循环子系统、溶液流动与储存子系统、M级溶液再生子系统、P级热管回热子系统、L级空气冷却塔子系统、冷却水循环流动子系统、冷冻水循环子系统、温度控制子系统共十一个子系统及低温热源有机连通组合为一体式低温热源制冷系统，其中1≤N≤20，N＝Q＝N1＝M＝P＝L；开放式空气流动子系统、N级溶液处理子系统、Q级热管冷量回收子系统、N1级水循环处理子系统组成本体功能区；溶液流动与储存子系统、M级溶液再生子系统、P级热管回热子系统及低温热源组成溶液再生功能区，L级空气冷却塔子系统、冷却水循环流动子系统组成辅助功能区；冷冻水循环子系统为冷用户功能区；温度控制子系统为控制功能区；本体功能区完成制备冷冻水的过程，即进入本体功能区风道的空气由N级溶液处理子系统进行去湿处理后变为干燥空气，再由Q级热管冷量回收子系统的蒸发器进行适度的降温处理后，变为低温干燥空气，低温干燥空气进入N1级水循环处理子系统，水与低温干燥空气直接接触发生传热传质过程，水分汽化现象使水温降低，获得冷冻水，同时，空气温度降低而湿度增大，该低温高湿空气再经过Q级热管冷量回收子系统的冷凝器，将冷量传递给热管工质回收利用，变为高温高湿空气后被排出去；溶液再生功能区对吸湿后形成的稀溶液的浓缩再生，由溶液流动与储存子系统将N级溶液处理子系统中流出的稀溶液送入M级溶液再生子系统中，稀溶液与经过P级热管回热子系统的冷凝器预热，又经低温热源加热后的热空气逆向流动，通过直接接触的方式完成传热传质过程后，稀溶液中的部分水分蒸发到空气中形成浓溶液，浓溶液由溶液流动与储存子系统再送回到N级溶液处理子系统，形成一个循环不断的溶液再生过程；辅助功能区为本体功能区提供必要的冷源，L级空气冷却塔子系统与冷却水循环流动子系统相结合为本体功能区提供冷却水；冷用户功能区为冷用户输送冷冻水；控制功能区完成本体功能区制备的冷冻水的温度控制。

2.根据权利要求1所述的开放式低温热源制冷系统，其特征在于本体功能区N级溶液处理子系统、N1级水循环处理子系统与Q级热管冷量回收子系统串联组合，形成空气处理过程，实现利用由低温热源产生的浓溶液制备低温冷冻水的过程。

3.根据权利要求1所述的开放式低温热源制冷系统，其特征在于溶液再生功能区的空气在进入M级溶液再生子系统前，先采用P级热管回热子系统的冷凝器预热，然后再经低温热源加热，使再生功能区的进口空气为具有较高温度的热空气，减少或避免再生过程中高温溶液对空气的传热，使溶液在再生过程中始终保持较高的温度，具有更大的传质驱动力；降低溶液再生温度，使再生过程能够采用更低温度的低温热源；从M级溶液再生子系统排出的空气先进入P级热管回热子系统的蒸发器，热量被热管回热子系统回收，用于预热再生空气。

4.根据权利要求1所述的开放式低温热源制冷系统，其特征在于N级溶液处理子系统、M级溶液再生子系统和N1级水循环处理子系统的内部结构是填充床式或填料塔式或喷淋室式或喷淋盘管式；填料塔式内的填料是规整型填料或散装填料；根据性价比最优的原则确定具体的内部结构和材料。

5.根据权利要求1所述的开放式低温热源制冷系统，其特征在于控制子系统通过调节N级溶液处理子系统的浓溶液供应量来调节冷冻水温度；通过调节风量、改变气液流量比的方式实现冷冻水温度调节。

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