CN102128512A - 一种吸收式容量调节热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种吸收式容量调节热泵系统，包括：室内换热器、节流装置、冷却器、室外换热器、四通换向阀、第一储液罐、精馏柱和第二储液罐，该系统通过高低沸点工质的分离和提取，从而改变系统中混合工质运行的浓度，以满足系统不同容量的需要。与现有技术相比，本发明充分发挥吸收式制冷节约压缩机驱动能源及变浓度容量调节方法节能的双重优势，克服现有技术中采用压缩机制冷所引起容量调节范围受压缩机排气温度限制的缺点，温度调节范围不受限制且容量调节范围大；同时，所采用的吸收式制冷可以利用低品位热能驱动，制冷剂对臭氧层无破坏作用。

Description

一种吸收式容量调节热泵系统
技术领域
本发明涉及到一种吸收式热泵系统，具体指一种混合工质变浓度吸收式容量调节热泵系统。
背景技术
热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置，但它所供给的热量却是所消耗的高位能和吸取的低位能之和，在冬季供暖具有明显的节能效果。但是热泵系统特性决定了在冬季供暖时，热泵的能量输出与建筑物消耗随着环境温度的降低呈相反的趋势，这势必影响舒适性的需要，削弱了热泵的优势。混合工质变浓度容量调节技术被应用于热泵系统，可以使热泵系统满足低温环境下高负荷的需求，例如美国专利号为US4722195和US5012651，中国专利号分别为00135060.9、98118641.6、98118641.6、03141556.3和100376850C等专利文献所披露的方案均属于此类发明。其中US5012651和中国专利号为03141556.3均带有储存富含高沸点工质的储液罐，系统增容时，储存高沸点工质的同时也将压缩机润滑油储存在储液罐中，使润滑油不能通过系统循环带回到压缩机，因而压缩机易缺油导致损坏。中国专利100376850C是将分离装置放置在高压段，解决了压缩机回油问题，同时使分离速度增大，但受压缩机排气温度过高的影响，容量调节范围有很大限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种不受压缩机排气温度的限制且容量调节范围大的吸收式容量调节热泵系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该吸收式容量调节热泵系统，包括：
室内换热器，用于与室内空气进行热交换，具有第一端口和第二端口，
节流装置，该节流装置的第一端口连接所述室内换热器的第二端口；
冷却器，该冷却器的第一端口连接所述节流装置的第二端口；
室外换热器，与室外空气进行换热，具有第一端口和第二端口，所述室外换热器的第一端口连接所述冷却器的第二端口；
四通换向阀，用于改变换热介质的流向，四通换向阀的第二端口连接所述室内换热器的第一端口，四通换向阀的第四端口连接所述室外换热器的第二端口；
第一储液罐，用于储存低沸点工质，具有气体入口、气体出口和液体出口；所述第一储液罐的气体出口通过第三电磁阀连接所述室内换热器的第一端口；所述的冷却器设置在该第一储液罐内；
精馏柱，用于分离不同沸点的工质，具有液体入口、介质入口和气体出口；其中，所述精馏柱的液体入口通过第六电磁阀连接所述第一储液罐的液体出口，所述精馏柱的气体出口经管道连于所述第一储液罐的气体入口，该管道上设有第二电磁阀；
第二储液罐，用于储存高沸点工质，具有液体入口和液体出口；其中，所述第二储液罐的液体入口连接精馏柱的液体出口，所述第二储液罐的液体出口通过第四电磁阀连接所述的室内换热器的第一端口；
所述的介质为两种或两种以上沸点不同的制冷工质的混合物；
其特征在于该热泵系统还包括：
发生器，该发生器内设有加热器，发生器的顶部设有介质出口，该介质出口分别连接所述四通换向阀的第一端口、通过第一电磁阀连接所述精馏柱的介质入口；该发生器的底部设有液体出口，发生器内还设有喷淋装置；
吸收器，该吸收器内设有冷却器，该吸收器具有介质入口、液体出口，该吸收器的上部设有喷淋装置；吸收器的介质入口分别连接所述四通换向阀的第三端口；吸收器的液体出口通过溶液泵连接所述发生器的喷淋装置；所述发生器的液体出口通过控制阀连接该吸收器的喷淋装置。
该热泵系统还包括溶液热交换器，该溶液热交换器的管程入口连接所述的溶液泵，管程出口连接所述发生器的喷淋装置；该溶液热交换器的壳程入口连接所述发生器的液体出口，壳程出口通过所述控制阀连接所述吸收器的喷淋装置。
所述的精馏柱设置在所述第二储液罐内。
与现有技术相比，本发明提出了一种新的吸收式容量调节装置，充分发挥吸收式制冷节约压缩机驱动能源及变浓度容量调节方法节能的双重优势，克服现有技术中采用压缩机制冷所引起容量调节范围受压缩机排气温度限制的缺点，温度调节范围不受限制且容量调节范围大；同时，所采用的吸收式制冷可以利用低品位热能驱动，制冷剂对臭氧层无破坏作用。另外，将由精馏柱、两个储液罐和冷却器组成的分离装置设置在发生器的介质出口，可以在高压状况下实现混合工质的分离，并且分离速度快；同时，精馏柱的进料是从发生器出来的高温高压气体，精馏过程不需额外的热源，另外在发生器和吸收器之间所设置的溶液热交换器，能够充分利用系统自身的热量，均有利于能源节约。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，该吸收式容量调节热泵系统包括：
发生器1，其内设有用于对介质和吸收剂进行加热的加热器15，发生器的顶部设有介质出口，发生器的底部设有液体出口，发生器内的中上部位置还设有喷淋器16，在本实施例中，介质为两种沸点不同的制冷剂工质的混合物，为常规物。
吸收器2，其内设有用于冷却介质和吸收剂的冷却装置17，该吸收器2具有介质入口和液体出口，吸收器2内的中上部位置设有喷淋器18。
吸收器的液体出口通过溶液泵3连接溶液热交换器4的管程，继而连接到发生器内的喷淋器16；发生器的液体出口连接溶液热交换器4的壳程，继而通过球阀11e连接吸收器内的喷淋装置18。
室内换热器5，用于与室内空气进行热交换，具有第一端口和第二端口；室内换热器的第二端口通过节流装置7连接冷却器12的第一端口。
室外换热器6，与室外空气进行换热，具有第一端口和第二端口；室外换热器的第一端口连接冷却器的第二端口。
第一储液罐8，用于储存低沸点工质，具有气体入口、气体出口和液体出口；第一储液罐的气体出口通过第三电磁阀11c连接室内换热器5的第一端口。冷却器12设置在第一储液罐8内，能将进入第一储液罐内的气体液化，以解决能源。
精馏柱9，用于分离不同沸点的工质，具有液体入口、介质入口和气体出口；其中，精馏柱的液体入口通过第六电磁阀11f连接第一储液罐8的液体出口，精馏柱的介质入口通过第一电磁阀11a连接发生器1的介质出口，精馏柱的气体出口通过管道连接第一储液罐8的气体入口，该管道上设有第二电磁阀11b。本实施例中，精馏柱9设置在下述第二储液罐10内的上部。
第二储液罐10，用于储存高沸点工质，其下部设有液体出口；本实施例中第二储液罐的液体入口即为精馏柱9的液体出口。第二储液罐的液体出口通过第四电磁阀11d连接室内换热器5的第一端口。
四通换向阀13，用于改变换热介质的流向，以互换制冷和制热功能。其第一端口连接发生器1的介质出口；其第二端口连接室内换热器5的第一端口；四通换向阀的第四端口连接室外换热器6的第二端口；其第三端口连接吸收器2的介质入口。
以制热工况为例说明吸收式容量调节热泵系统的工作原理。
当系统容量与用户负荷近似相等时，系统定容量运行。此时，第一电磁阀11a、第三电磁阀11c和第四电磁阀11d都关闭。从发生器1出来的高温高压气体介质经四通换向阀13第一端口及第二端口进入室内换热器5冷凝成高温液体，经节流装置7、冷却器12、室外换热器6、四通换向阀13的第四端口及第三端口进入吸收器2顶端被吸收剂吸收，吸收器2吸收制冷介质后在底部经溶液泵2、溶液热交换器4的管程进入发生器1的喷淋器16喷淋；发生器1内的液体经发生器的液体出口进入溶液热交换器4的壳程、经球阀11e进入吸收器内的喷淋装置18进行喷淋。如此循环，系统制热。
当系统容量比用户负荷大时，系统需要减容。此时，第一电磁阀11a、第四电磁阀11d打开，第三电磁阀11c关闭，球阀11e打开。从发生器1的介质出口出来的高温高压气体分两路：第一路经第一电磁阀11a进入精馏柱9产生气体，该气体上升经精馏柱9的气体出口、第一储液罐的气体入口进入第一储液罐8；第二路经四通换向阀13的第一端口及第二端口流经室内换热器5、节流装置7进入冷却器12，冷却器12在第一储液罐8内将精馏柱9送来的气体冷却成液体，这部分液体经第一储液罐的液体出口、第六电磁阀11f，从精馏柱的液体入口进入精馏柱9下流，与上升的气体相遇发生精馏，分离出的富含高沸点工质的混合物进入第二储液罐10，经第四电磁阀11d与第一路高温高压气体并流，进入室内换热器5，经节流装置7、冷却器12、室外换热器6、四通换向阀第四端口及第三端口，从吸收器的介质入口进入吸收器2顶端被吸收剂吸收，吸收器2底部的液体经溶液泵2、溶液热交换器4的管程进入发生器1内的喷淋器16内喷淋，发生器1底部溶液经溶液热交换器4的管程、球阀11e进入吸收器内的喷淋装置18内喷淋。此时，减容完毕。减容完毕时，第一电磁阀11a、第四电磁阀11d都关闭，系统在新的容量下进行定容量运行。
当系统容量比用户负荷小时，系统需要增容。此时，第一电磁阀11a、第三电磁阀11c打开，第四电磁阀11d关闭，控制阀11e打开。从发生器1的介质出口出来的高温高压气体分成两路：第一路经第一电磁阀11a进入精馏柱9产生气体，该气体上升进入第一储液罐8内；第二路经四通换向阀第一端口及第二端口流经室内换热器5、节流装置7进入冷却器12，冷却器12在第一储液罐中将精馏柱送来的气体冷却成液体，这部分液体进入精馏柱9下流，与上升的第一路气体相遇进行精馏，分离出的富含高沸点工质的混合物进入第二储液罐10储存，分离出的富含低沸点工质的混合物从第一储液罐的气体出口流出，经第三电磁阀11c与第二路并流进入室内换热器5，经节流装置7、冷却器12、室外换热器6、四通换向阀第四端口及第三端口进入吸收器2顶端被吸收剂吸收，吸收器吸收工质后在底部经溶液泵2、溶液热交换器4进入发生器1的喷淋器16内，发生器1底部的溶液经溶液热交换器4、球阀11e进入吸收器内的喷淋装置18喷淋。增容完毕时，第一电磁阀11a、第四电磁阀11d都关闭，系统在新的容量下进行定容量运行。
需要制冷时，可通过四通换向阀换向工作实现制冷的目的。制冷工况下的增容、减容以及定容量运行的原理与制热工况时类似，这里不再描述。

Claims (3)

1.一种吸收式容量调节热泵系统，包括：
室内换热器，用于与室内空气进行热交换，具有第一端口和第二端口，
节流装置，该节流装置的第一端口连接所述室内换热器的第二端口；
冷却器，该冷却器的第一端口连接所述节流装置的第二端口；
室外换热器，与室外空气进行换热，具有第一端口和第二端口，所述室外换热器的第一端口连接所述冷却器的第二端口；
四通换向阀，用于改变换热介质的流向，四通换向阀的第二端口连接所述室内换热器的第一端口，四通换向阀的第四端口连接所述室外换热器的第二端口；
第一储液罐，用于储存低沸点工质，具有气体入口、气体出口和液体出口；所述第一储液罐的气体出口通过第三电磁阀连接所述室内换热器的第一端口；所述的冷却器设置在该第一储液罐内；
精馏柱，用于分离不同沸点的工质，具有液体入口、介质入口和气体出口；其中，所述精馏柱的液体入口通过第六电磁阀连接所述第一储液罐的液体出口，所述精馏柱的气体出口经管道连于所述第一储液罐的气体入口，该管道上设有第二电磁阀；
第二储液罐，用于储存高沸点工质，具有液体入口和液体出口；其中，所述第二储液罐的液体入口连接精馏柱的液体出口，所述第二储液罐的液体出口通过第四电磁阀连接所述的室内换热器的第一端口；
所述的介质为两种或两种以上沸点不同的制冷工质的混合物；
其特征在于该热泵系统还包括：
发生器，该发生器内设有加热器，发生器的顶部设有介质出口，该介质出口分别连接所述四通换向阀的第一端口、通过第一电磁阀连接所述精馏柱的介质入口；该发生器的底部设有液体出口，发生器内还设有喷淋装置；
吸收器，该吸收器内设有冷却器，该吸收器具有介质入口、液体出口，该吸收器的上部设有喷淋装置；吸收器的介质入口分别连接所述四通换向阀的第三端口；吸收器的液体出口通过溶液泵连接所述发生器的喷淋装置；所述发生器的液体出口通过控制阀连接该吸收器的喷淋装置。
2.根据权利要求1所述的吸收式容量调节热泵系统，其特征在于该热泵系统还包括溶液热交换器，该溶液热交换器的管程入口连接所述的溶液泵，管程出口连接所述发生器的喷淋装置；该溶液热交换器的壳程入口连接所述发生器的液体出口，壳程出口通过所述控制阀连接所述吸收器的喷淋装置。
3.根据权利要求1或2所述的吸收式容量调节热泵系统，其特征在于所述的精馏柱设置在所述第二储液罐内。
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