CN103123193B - 一种用于闭式热源塔的融霜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于闭式热源塔的融霜装置，包括向热源塔换热盘管外壁和翅片喷射溶液的外融霜系统和向热源塔中的换热盘管内注入高温防冻液的内融霜系统；所述外融霜系统包括溶液池、用于加热溶液池内溶液的外融霜加热机构，所述溶液池的出液口通过管路连接到设在热源塔上方的喷头，热源塔底部蓄液箱与溶液池的进液口的连接；所述内融霜系统包括储存防冻液的蓄液罐、用于加热蓄液罐内防冻液的内融霜加热机构，所述蓄液罐的出液口与换热盘管的一端通过管路连接而蓄液罐的进液口与换热盘管的另一端通过管路连接。本发明集蓄能、加热于一体，能充分利用可再生能源，降低热能成本，通过内加热和外喷淋同时化霜，快速完成融霜过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于闭式热源塔的融霜装置。
背景技术
建设节约型社会，构建资源节约的循环经济是我国国民经济和社会发展的一项长远战略方针。对于空调系统来讲，冷热源能耗约占空调系统总能耗的50%，因此，寻求廉价的低品位可再生冷热源是空调系统节能降耗的关键措施。热源塔可利用工作介质与空气进行热质交换，适时地按需采集空气冷量或热量。在夏季用作冷却塔，利用水蒸发冷却为空调机组提供冷源；在冬季用作热源塔，利用低温防冻液提取空气中的热量，从而为空调机组提供热源。热源塔有开式塔和闭式塔两种类型，开式塔推向市场已有5年多的历史，大大小小安装了30多台（套）设备，经过几年的运行，暴露了严重的问题：①设备腐蚀严重，严重影响设备使用寿命；②防冻液易漂失，污染大气环境；③防冻液未加处理排放；污染水源；④防冻液渣渍堵塞蒸发器内换热管上的空隙，增加了热阻，影响传热效率；⑤防冻液浓度必须根据环境温度的变化进行适时调整，且冰点性能不稳定，运行时须仔细观测，设备的后期管理相当繁琐；⑥环境温度低于8℃就须加氯盐，加盐时间长，运行成本高。为解决上述问题，闭式塔应运而生，闭式塔以封闭式结构内置循环溶液小温差传热，即时吸收空气中低温位热能，对环境无任何污染，环境空气温度在0℃以下时热源塔换热管外壁和翅片上会结霜，挂霜运行一段时间后，必须实施融霜。目前见到的融霜方案是配置负温度凝结水浓缩分离器和溶液池等防霜和融霜设施，以实现热泵环境在空气负温度状态下无霜运行。上述方案还未见到实物，也未见到实际运行的装置。根据中央空调末端环境使用要求，瞬间降温超过5℃是人们难以承受的，这也要求热泵机组停止运行待化霜时间每次不能超过10分钟，最好在5分钟以内完成化霜与待机运行。为此，闭式热源塔的融霜装置必须快速彻底地完成化霜过程，且热泵机组不能停机而必须待机运行，才能满足使用需要。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种用于闭式热源塔的融霜装置，通过内加热和外喷淋同时化霜，快速完成融霜过程。
本发明的技术方案为，一种用于闭式热源塔的融霜装置，包括向热源塔换热盘管外壁和翅片喷射溶液的外融霜系统和向热源塔中的换热盘管内注入高温防冻液的内融霜系统；所述外融霜系统包括溶液池、用于加热溶液池内溶液的外融霜加热机构，所述溶液池的出液口通过管路连接到设在热源塔上方的喷头，热源塔底部蓄液箱与溶液池的进液口的连接；所述内融霜系统包括储存防冻液的蓄液罐、用于加热蓄液罐内防冻液的内融霜加热机构，所述蓄液罐的出液口与换热盘管的一端通过管路连接而蓄液罐的进液口与换热盘管的另一端通过管路连接。
所述热源塔底部蓄液箱内设有热源塔蓄液箱电辅加热器，该热源塔蓄液箱电辅加热器也可安装在溶液池内。
溶液池出液口与喷头的连接管路上设有喷淋管电辅加热器。
所述蓄液罐出液口与换热盘管的连接管路上设有内融霜系统电辅加热器，该内融霜系统电辅加热器也可安装在蓄液罐内。
所述溶液池底部设有由溶液池排污阀控制的溶液池排污口。
所述蓄液罐底部设有由蓄液罐排污阀控制的蓄液罐排污口。
所述外融霜加热机构为板式换热器，板式换热器包括外融霜系统热源水循环水管和两端分别与溶液池连接的外融霜系统溶液加热循环水管，所述外融霜系统热源水循环水管与外融霜系统溶液加热循环水管在板式换热器内进行热交换。
所述内融霜加热机构为内融霜系统板式换热器，该内融霜系统板式换热器包括内融霜系统热源循环管和两端分别与蓄液罐连接的内融霜系统溶液加热循环管，所述内融霜系统热源循环管与内融霜系统溶液加热循环管在内融霜系统板式换热器内进行热交换。在没有地源、水源、污水源、太阳能等额外热源情况下，也可用热泵压缩机余热或冷凝器冷冻水热量加热开式融霜系统溶液池内的溶液。
外融霜系统通过向热源塔换热盘管外壁和翅片喷射溶液，而将粘在盘管外壁和翅片上的结霜快速融化掉，化霜溶液存放于溶液池内，池内的溶液温度高于15℃即可，可通过板式换热器吸收地源、水源、太阳能等可再生能源热量加热池内溶液。喷淋时启动循环水泵和打开阀门，便可完成喷淋过程。喷淋过程中，如热源塔底部蓄液箱已结冰，则开启蓄液箱内电辅加热器，便可迅速将冰块融化掉，融化后的溶液能自动流回到溶液池内。在没有地源热、污水源热、水源热、太阳能热等外部热源情况下，可利用热泵压缩机余热或冷凝器冷冻水热能和电辅加热器等加热溶液，在实施化霜过程中，停止热源塔风机的运转，热泵主机处于卸载和待机状态。
内融霜系统是通过向热源塔换热盘管内注入高于40℃的防冻液（同蒸发器内防冻液），快速加热盘管和翅片，将粘结在盘管外壁和翅片上的结霜融化掉。防冻溶液存放在承压式溶液罐内，在环境温度达到或低于3℃时，启动板式换热器吸热装置将溶液罐内防冻液加热至40℃以上，一旦环境温度达到或低于0℃时，间隔一段时间通过调节三通阀和启动循环水泵将防冻液注入到热源塔盘管内，在将防冻液注入到盘管内的同时，启动电辅加热，以保证防冻液的温度，在实施化霜过程中，停止热源塔风机的运转，热泵主机处于卸载和待机状态。
电辅加热系统包括上述的蓄液箱电辅加热器、外融霜系统电辅加热器和内融霜系统电辅加热器，当环境温度低于-3℃和要求快速化霜情况下设计的方案，该方案可保证热泵系统在任何情况下能正常稳定地运行。该系统的实施是在喷淋管道上溶液池出口端或溶液池内、防冻液管道上蓄液罐出口端或蓄液罐内、热源塔蓄水池等部位安装电辅加热装置，可实现快速连续地加热喷淋溶液、防冻液和热源塔底部储水箱内的冰水混合物等。加热时间、启动时间和关闭时间由控制柜内电辅加热控制模块完成。
本发明所述的融霜装置还包括控制系统，控制系统由控制柜、温度、压力、液位、时间等信号采集与检测模块、外融霜控制模块、内融霜控制模块、电辅加热控制模块、热泵主机控制模块等组成。通过采集与检测环境温度、蓄液罐内防冻液温度和液位高度、溶液池内溶液温度和液位高度等信号，再对比设定温度和液位高度等设定值来控制各系统水泵、阀门、风机、电辅加热器等部件的开启程序，完成各系统的协调操作与运行。
本发明中外融霜系统工作过程：
当环境温度达到设定温度（约3℃）时，关闭溶液池排污阀5，开启溶液池进液阀6，向溶液池4内注水或防冻溶液，当水位达到设定高度时，关闭溶液池进液阀6，启动外融霜系统热源水循环水泵1和外融霜系统溶液加热循环水泵3，将溶液池内的水或防冻液加热到设定下限低温度（约15℃）以上，池内水温达到设定上限温度（约21℃）时，停止外融霜系统热源水循环水泵1和外融霜系统溶液加热循环水泵3的运行。当环境温度达到融霜温度（0℃）并持续设定的融霜间隔时间（10～16小时）时，启动外融霜系统热源水循环水泵1、外融霜系统溶液加热循环水泵3、喷淋循环水泵11，关闭热源塔14风机，卸载冷凝器39负荷，使热泵主机处于待机状态，开启热源塔蓄液箱电辅加热器15，依次开启喷淋管热源塔分向电磁阀12，这样便可以依顺序给各热源塔喷淋融霜，在融霜过程中，如水温低于15℃，则开启喷淋管电辅加热器10，保证喷淋溶液温度在15℃以上，按照每个热源塔设定的融霜时间（约3分钟）给各个热源塔化霜。设定时间到点后，停止喷淋循环水泵11，关闭热源塔蓄液箱电辅加热器15和喷淋管电辅加热器10，但保留外融霜系统热源水循环水泵1和外融霜系统溶液加热循环水泵3的运行，直至将池内液体温度再次加热到21℃，才停止水泵外融霜系统热源水循环水泵1和外融霜系统溶液加热循环水泵3的运行。随着融霜的进行，溶液池内的液体会越来越多，当达到或超过设定液位高度时，开启溶液池排污阀5，排掉多余的溶液。
内融霜系统工作过程：
当环境温度达到设定温度（约3℃）时，关闭蓄液罐排污阀25，开启蓄液罐进液电磁阀30，向蓄液罐26注入防冻液，当防冻液液位达到设定高度时，关闭蓄液罐进液电磁阀30，启动内融霜系统防冻液加热循环泵33，开启冷冻水旁路电磁阀36，将蓄液罐内的防冻液设定温度（约45℃），关闭冷冻水旁路电磁阀36，停止内融霜系统防冻液加热循环泵33的运行。当环境温度达到融霜温度（0℃）并持续设定的融霜间隔时间（10～16小时）时，启动内融霜系统化霜循环泵23和内融霜系统防冻液加热循环泵33，打开内融霜系统防冻液进液管电磁阀17，将三通阀19开到融霜档，停止蒸发器冷却水出水水泵21和蒸发器冷却水进水水泵22，此时，高温防冻液便依次通过各热源塔盘管，并将盘管和翅片加热，粘附在盘管外壁和翅片上的结霜遇热迅速融化，一块块掉到热源塔储液池内，再遇到外融霜液体后，融化成水流到外融霜系统溶液池内。当环境温度低于-3℃或防冻液温度低于40℃时，启动内融霜系统电辅加热器24，以加热防冻液，当所有的热源塔轮流融过一次霜后，关闭内融霜系统防冻液进液管电磁阀17，停止内融霜系统化霜循环泵23和内融霜系统电辅加热器24，并将三通阀19调节到蒸发器20档，开启蒸发器冷却水出水水泵21和蒸发器冷却水进水水泵22，同时启动内融霜系统防冻液加热循环泵33，开启冷冻水旁路电磁阀36，以加热蓄液罐26内防冻液。防冻液被加热至45℃时，有部分会变成气体，并带有压力，当压力达到设定值时，泄压阀28会自动泄压，防冻液处于密闭状态下流动，损耗不大，需要添加时，打开蓄液罐进液电磁阀30即可。防冻液达到设定温度（约45℃）后，停止内融霜系统防冻液加热循环泵33运行，关闭冷冻水旁路电磁阀36，此时，蓄液罐内储存的是高温防冻液，可用于下一过程的融霜。
本发明所述一种用于闭式热源塔的融霜装置，集蓄能、加热于一体，能充分利用可再生能源，降低热能成本，通过内加热和外喷淋同时化霜，快速完成融霜过程。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
在图中：
1、外融霜系统热源水循环水泵；2、外融霜系统板式换热器；3、外融霜系统溶液加热循环水泵；4、溶液池；5、溶液池排污阀；6、溶液池进液阀；7、溶液池溶液温度传感器；8、溶液池液位传感器；9、溶液池液位显示器；10、喷淋管电辅加热器；11、喷淋循环水泵；12、喷淋管热源塔分向电磁阀；13、回液管逆向截流阀；14、热源塔；15、热源塔蓄液箱电辅加热器；16、热源塔储液池排污阀；17、内融霜系统防冻液进液管电磁阀；18、内融霜系统防冻液回液管逆向截流阀；19、三通阀；20、蒸发器；21、蒸发器冷却水出水水泵；22、蒸发器冷却水进水水泵；23、内融霜系统化霜循环泵；24、内融霜系统电辅加热器；25、蓄液罐排污阀；26、蓄液罐；27、压力传感器；28、泄压阀；29、蓄液罐内防冻液温度传感器；30、蓄液罐进液电磁阀；31、压力表；32、蓄液罐液位传感器和液位计；33、内融霜系统防冻液加热循环泵；34、内融霜系统板式换热器；35、闭式融霜系统冷冻水逆向截流阀；36、冷冻水旁路电磁阀；37、冷冻水进水水泵；38、冷冻水出水水泵；39、冷凝器；40、环境温度传感器；41、 喷头；42、蓄液箱。
具体实施方式
如图1所示，一种用于闭式热源塔的融霜装置，包括向热源塔换热盘管外壁和翅片喷射溶液的外融霜系统和向热源塔14中的换热盘管内注入高温防冻液的内融霜系统；所述外融霜系统包括溶液池4、用于加热溶液池4内溶液的外融霜加热机构2，所述溶液池4的出液口通过管路连接到设在热源塔上方的喷头41，热源塔底部蓄液箱42与溶液池4的进液口的连接；所述内融霜系统包括储存防冻液的蓄液罐26、用于加热蓄液罐26内防冻液的内融霜加热机构34，所述蓄液罐26的出液口与换热盘管的一端通过管路连接而蓄液罐26的进液口与换热盘管的另一端通过管路连接。
热源塔底部蓄液箱42内设有热源塔蓄液箱电辅加热器15，溶液池4出液口与喷头41的连接管路上设有喷淋管电辅加热器10，蓄液罐出液口与换热盘管的连接管路上设有内融霜系统电辅加热器24。
溶液池4底部设有由溶液池排污阀5控制的溶液池排污口。
蓄液罐26底部设有由蓄液罐排污阀25控制的蓄液罐排污口。
外融霜加热机构2为外融霜系统板式换热器，外融霜系统板式换热器包括外融霜系统热源水循环水管和两端分别与溶液池4连接的外融霜系统溶液加热循环水管，所述外融霜系统热源水循环水管与外融霜系统溶液加热循环水管在外融霜系统式换热器内进行热交换。
内融霜加热机构34为内融霜系统板式换热器，该内融霜系统板式换热器包括内融霜系统热源循环管和两端分别与蓄液罐26连接的内融霜系统溶液加热循环管，所述内融霜系统热源循环管与内融霜系统溶液加热循环管在内融霜系统板式换热器内进行热交换。
Claims (8)
1. 一种用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，包括向热源塔中的换热盘管的外壁和翅片喷射溶液的外融霜系统和向热源塔（14）中的换热盘管内注入高温防冻液的内融霜系统；所述外融霜系统包括溶液池（4）、用于加热溶液池（4）内溶液的外融霜加热机构（2），所述溶液池（4）的出液口通过管路连接到设在热源塔上方的喷头（41），热源塔底部蓄液箱（42）与溶液池（4）的进液口的连接；所述内融霜系统包括储存防冻液的蓄液罐（26）、用于加热蓄液罐（26）内防冻液的内融霜加热机构（34），位于热源塔外的所述蓄液罐（26）的出液口与换热盘管的一端通过管路连接而蓄液罐（26）的进液口与换热盘管的另一端通过管路连接。
2.根据权利要求1所述用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，所述热源塔底部蓄液箱（42）内设有热源塔蓄液箱电辅加热器（15）。
3.根据权利要求1所述用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，溶液池（4）出液口与喷头（41）的连接管路上设有喷淋管电辅加热器（10）。
4.根据权利要求1所述用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，所述蓄液罐出液口与换热盘管的连接管路上设有内融霜系统电辅加热器（24）。
5.根据权利要求1所述用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，所述溶液池（4）底部设有由溶液池排污阀（5）控制的溶液池排污口。
6.根据权利要求1所述用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，所述蓄液罐（26）底部设有由蓄液罐排污阀（25）控制的蓄液罐排污口。
7.根据权利要求1所述用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，所述外融霜加热机构（2）为外融霜系统板式换热器，外融霜系统板式换热器包括外融霜系统热源水循环水管和两端分别与溶液池（4）连接的外融霜系统溶液加热循环水管，所述外融霜系统热源水循环水管与外融霜系统溶液加热循环水管在外融霜系统板式换热器内进行热交换。
8.根据权利要求1所述用于闭式热源塔的融霜装置，其特征是，所述内融霜加热机构（34）为内融霜系统板式换热器，该内融霜系统板式换热器包括内融霜系统热源循环管和两端分别与蓄液罐（26）连接的内融霜系统溶液加热循环管，所述内融霜系统热源循环管与内融霜系统溶液加热循环管在内融霜系统板式换热器内进行热交换。
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