CN103344131A - 可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，包括热源塔塔体、设置在热源塔塔体中的空气流动回路和溶液流动回路，空气流动回路包括设置在热源塔塔体顶部的出风口、设置在热源塔塔体底部四周的进风口、设置在热源塔塔体内部的填料、从下至上依次设置在出风口下方的挡液装置、变速风机和自开式防雨装置。溶液流动回路包括位于热源塔塔体内部的布液系统、填料和位于热源塔塔体底部的集液槽，集液槽位于填料的下方，集液槽底部设置有热源塔溶液进口和溶液出口。本发明可防止雨水进入逆流型热源塔稀释溶液，解决冬夏两季布液不均问题，同时可减少溶液漂液造成的溶液质量损失，实现热源塔高效、稳定运行。

Description

可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置

 

技术领域

本发明属于制冷空调系统设计和制造技术领域，涉及一种逆流型热源塔装置。

 

背景技术

热源塔热泵系统作为一种新型的建筑冷热源方案，可通过一套机组同时解决建筑物夏季供冷、冬季供热的需求，相比利用水冷冷水机组加锅炉系统，其设备初投资更小、设备利用率更高。热源塔热泵系统冬季供热时利用溶液在热源塔内与空气进行热质交换，从空气中取热作为热泵的低位热源，从根本上避免了空气源热泵冬季运行时翅片管蒸发器的结霜问题；夏季供冷时热源塔热泵系统为水冷冷水机组形式，其运行效率高于等同工况下空气源热泵系统的运行效率。可见，热源塔热泵系统相比空气源热泵系统，在冬夏两季工况下的应用都有优势。相比地源热泵系统，热源塔热泵系统的初投资更小，且不受地理环境和地质条件的限制。热源塔因兼顾冬夏季制冷制热运行，相比常规冷却塔具有它自身的特点，常规的逆流型冷却塔相比横流型冷却塔和顺流型冷却塔，具有更高的传热传质性能。逆流型冷却塔常采用布液管旋转的方式进行布液，而布液管旋转布液的均匀性对冷却塔的流体流量大小有要求，布液管旋转的推力来自于所布流体流出布液管的反作用力，因此，常规冷却塔流量在大范围内变化时将使得布液管布液不均匀，甚至布液管不能正常旋转布液。逆流型热源塔在冬季和夏季运行时，进入热源塔内的流体流量不同，夏季热源塔流量约为冬季的3～4倍。采取常规单布液管旋转布液将难以适应大范围变流量的运行工况,在大流量能够满足较好的均匀布液时,在小流量的情况下将会出现布液管难以推动旋转的问题。同时热源塔热泵冬季制热运行时，遇到雨水天气，雨水会从出风口进入热源塔，使得溶液变稀，降低溶液冰点，影响热泵系统的性能和安全可靠运行。

因此，如何解决逆流型热源塔在冬夏季大流量变化工况下塔内布液的均匀，实现冬夏季节热源塔都具有较高的热工性能，同时冬季防止雨水进入，造成溶液被稀释等问题，设计出一种新型高效的逆流型热源塔成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

 

发明内容

技术问题：本发明提供一种可解决雨水进入热源塔稀释溶液，冬夏季热源塔内流体流量不同所导致的布液不均等问题，同时可减少溶液漂液造成的溶液质量损失的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置。       

技术方案：本发明的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，包括热源塔塔体、设置在热源塔塔体中的空气流动回路和溶液流动回路，空气流动回路包括设置在热源塔塔体顶部的出风口、设置在热源塔塔体底部四周的进风口、设置在热源塔塔体内部的填料、从下至上依次设置在出风口下方的挡液装置、变速风机和自开式防雨装置。溶液流动回路包括位于热源塔塔体内部的布液系统、填料和位于热源塔塔体底部的集液槽，集液槽位于填料的下方，集液槽底部设置有热源塔溶液进口和溶液出口。

自开式防雨装置包括顶部固定板、分别位于顶部固定板两侧的风阀叶片支撑装置和多个依次水平叠放设置在风阀叶片支撑装置上的矩形风阀叶片，风阀叶片支撑装置下端安装在热源塔出风口上，上端与顶部固定板连接，矩形风阀叶片上设置有叶片旋转轴，叶片旋转轴的两端分别与风阀叶片支撑装置连接，矩形风阀叶片闭合时，正好覆盖至前一片矩形风阀叶片的叶片旋转轴，顶部固定板和矩形风阀叶片将热源塔出风口覆盖，并且具有一定的倾斜角度。

布液系统包括并联设置的第一布液管和第二布液管，第一布液管与外管连接，第二布液管与内管连接，外管上设置有第一电磁阀，内管上设置有第二电磁阀，内管嵌入在外管中。

本发明中，进风口处设置有环境温度传感器和环境湿度传感器，热源塔溶液出口处设置有温度传感器。

本发明中，变速风机为三速风机或变频风机。

本发明中，自开式防雨装置为与变速风机同步开闭的无动力风阀。

本发明装置的具体工作方法是：当热源塔夏季运行时，热源塔运行大流量模式，此时进入热源塔的流体是水，空气流动回路中，空气从热源塔进风口进入热源塔塔体后，进入填料中，与填料中的水进行传热传质，空气从填料中出来后进入挡液装置，将空气中携带的小液滴去除，从挡液装置出来后，空气被变速风机吸入、加压后从自开式防雨装置流出热源塔塔体（此时自开式风阀被自动吹开，具体原理见下文）。溶液流动回路中，当水从热源塔溶液进口进入热源塔塔体时，外管上的第一电磁阀和内管上的第二电磁阀同时打开，水同时流入外管和内管，分别进入第一布液管和第二布液管，水将从第一布液管和第二布液管流出,在水流的反推动力下,第一布液管和第二布液管都将旋转，将水均匀布撒在填料上，进入填料的水与空气进行换热，部分水分蒸发，其余水温度降低后落入集液槽，最终从热源塔溶液出口流出。

当热源塔冬季运行时，热源塔运行小流量模式，此时进入热源塔的流体是溶液，空气流动回路中，空气从热源塔进风口进入热源塔塔体后，进入填料中，与填料中的溶液进行传热传质，空气温度降低，空气从填料中出来后进入挡液装置，将空气中携带的小液滴去除，从挡液装置出来后，空气被变速风机吸入、加压后从自开式防雨装置流出热源塔塔体。溶液流动回路中，当溶液从热源塔溶液进口进入热源塔塔体时，内管上的第二电磁阀打开,外管上的第一电磁阀关闭，溶液将只从内管经过，进入第二布液管，溶液从第二布液管流出,在水流的反推动力下,第二布液管将旋转,实现小流量时将溶液均匀布撒在填料上，流入填料的溶液与空气进行换热，溶液温度升高后落入集液槽，最终从热源塔溶液出口流出。

遇到下雨天气，热源塔不工作时，变速风机不运行，自开式防雨装置将关闭，由于矩形风阀叶片和顶部固定板将热源塔出风口覆盖，并且具有一定的倾斜角度，雨水落在矩形风阀叶片上会沿着叶片向下滑落，最终离开整个风阀，从而防止雨水从热源塔出风口进入热源塔塔体中。当热源塔工作时，变速风机开启，风力作用在矩形风阀叶片上，根据力矩原理，矩形风阀叶片将绕着叶片旋转轴向上自动打开，形成出风通道，变速风机停止工作时，矩形风阀叶片在自身重力的作用下又会自动回落，恢复关闭状态。从而实现在热源塔非工作状态下防止雨水进入热源塔稀释溶液，减少溶液的再生需求。

在热源塔进风口装有环境温度传感器测量环境温度、环境湿度传感器测量环境湿度，在热源塔溶液出口装有温度传感器测量热源塔溶液出口温度。变速风机为三速风机，有高、中、低三种不同转速，可根据环境的干球温度、湿球温度和热源塔出口溶液温度进行调节，当热源塔的出口溶液温度与空气干球温度、湿球温度差值小于设定值时，变速风机将降低转速，风速由高调低，反之相反。

 布液系统中外管与第一布液管连接，内管与第二布液管连接，内管与外管平行,且内管嵌入在外管中，从而保证外管和内管相互独立，第一布液管与第二布液管的旋转布液互不干扰。热源塔夏热和冬季运行时的液体流量不同，通过第一电磁阀和第二电磁阀的控制，实现夏季时第一布液管和第二布液管都工作,实现大流量均匀布液，而冬季时只有第二布液管工作，保证小流量均匀布液，从而实现热源塔在冬季和夏季运行在大差别的流量时都能实现均匀布液，正常工作。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：      

本发明提出的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，可防止雨水进入逆流型热源塔稀释溶液，解决冬夏两季进入逆流型热源塔的流体流量不同导致的布液不均问题，同时可减少溶液漂液造成的溶液质量损失，实现热源塔高效、稳定运行。

 

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是流量调节装置结构示意图。

图3a是流量调节装置的A-A剖面图。

图3b是流量调节装置的B-B剖面图。

图4是自开式防雨装置关闭状态主视图。

图5是自开式防雨装置关闭状态俯视图。

图6是自开式防雨装置打开状态主视图。

图7是自开式防雨装置打开状态俯视图。

图中有：顶板固定板1；矩形风阀叶片2；叶片旋转轴21；风阀叶片支撑装置22；变速风机3；挡液装置4；第一布液管5；第二布液管6；填料7；热源塔塔体8；集液槽9；外管10；内管11；第一电磁阀12；第二电磁阀13；环境温度传感器14；环境湿度传感器15；溶液出口温度传感器16。

 

具体实施方式

结合附图进一步说明本发明的具体实施方式：本发明的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置包空气流动回路和溶液流动回路，具体的连接方法是：空气流动回路设有热源塔塔体8、设置在热源塔塔体8顶部的出风口、设置在热源塔塔体8底部四周的进风口、设置在热源塔塔体8内部的填料7、从下至上依次设置在出风口下方的挡液装置4、变速风机3和自开式防雨装置。溶液流动回路包括位于热源塔塔体8内部的布液系统、填料7和位于热源塔塔体8底部的集液槽9，集液槽9位于填料7的下方，集液槽9底部设置有热源塔溶液进口和溶液出口，以及设置在热源塔溶液进口至热源塔布液系统间的外管10上的第一电磁阀12和内管11上的第二电磁阀13。

自开式防雨装置包括顶部固定板1、分别位于顶部固定板1两侧的风阀叶片支撑装置22和多个依次水平叠放设置在所述风阀叶片支撑装置22上的矩形风阀叶片2，风阀叶片支撑装置22下端安装在热源塔出风口上，上端与顶部固定板1连接，矩形风阀叶片2上设置有叶片旋转轴21，所述叶片旋转轴21的两端分别与风阀叶片支撑装置连接，所述矩形风阀叶片2闭合时，正好覆盖至前一片矩形风阀叶片2的叶片旋转轴21，顶部固定板1和矩形风阀叶片2将热源塔出风口覆盖，并且具有一定的倾斜角度；

布液系统包括并联设置的第一布液管5和第二布液管6，第一布液管5与外管10连接，第二布液管6与内管11连接，外管10上设置有第一电磁阀12，内管11上设置有第二电磁阀13，内管11嵌入在外管10中。

在热源塔进风口装有环境温度传感器14、环境湿度传感器15测量环境湿度，在热源塔溶液出口处装有温度传感器16。

当热源塔夏季运行时，热源塔运行大流量模式，此时进入热源塔的流体是水，空气流动回路中，空气从热源塔进风口进入热源塔塔体8后，进入填料7中，与填料7中的水进行传热传质，空气从填料7中出来后进入挡液装置4，将空气中携带的小液滴去除，从挡液装置4出来后，空气被变速风机3吸入、加压后从自开式防雨装置流出热源塔塔体8。溶液流动回路中，当水从热源塔溶液进口进入热源塔塔体8时，外管10上的第一电磁阀12和内管11上的第二电磁阀13同时打开，水同时流入外管10和内管11，分别进入第一布液管5和第二布液管6，水将从第一布液管5和第二布液管6流出，在水流的反推动力下,第一布液管5和第二布液管6都将旋转，将水均匀布撒在填料7上，进入填料7的水与空气进行换热，部分水分蒸发，其余水温度降低后落入集液槽9，最终从热源塔溶液出口流出。

当热源塔冬季运行时，热源塔运行小流量模式，此时进入热源塔的流体是溶液，空气流动回路中，空气从热源塔进风口进入热源塔塔体8后，进入填料7中，与填料7中的溶液进行传热传质，空气温度降低，空气从填料7中出来后进入挡液装置4，将空气中携带的小液滴去除，从挡液装置4出来后，空气被变速风机3吸入、加压后从自开式防雨装置流出热源塔塔体8。溶液流动回路中，当溶液从热源塔溶液进口进入热源塔塔体8时，内管11上的第二电磁阀13打开,外管10上的第一电磁阀12关闭，溶液将只从内管11经过，进入第二布液管6，溶液从第二布液管6流出,在水流的反推动力下,第二布液管6将旋转，实现小流量时将溶液均匀布撒在填料7上，流入填料7的溶液与空气进行换热，溶液温度升高后落入集液槽9，最终从热源塔溶液出口流出。

遇到下雨天气，热源塔不工作时，变速风机3不运行，自开式防雨装置将关闭，由于矩形风阀叶片2和顶部固定板1将热源塔出风口覆盖，并且具有一定的倾斜角度，雨水落在矩形风阀叶片2上会沿着叶片向下滑落，最终离开整个风阀，从而防止雨水从热源塔出风口落入热源塔塔体8中。当热源塔工作时，变速风机3开启，风力作用在矩形风阀叶片2上，根据力矩原理，矩形风阀叶片2将绕着旋转轴21向上自动打开，形成出风通道，变速风机3停止工作时，矩形风阀叶片2在自身重力的作用下又会自动回落，恢复关闭状态。从而实现在热源塔非工作状态下防止雨水进入热源塔稀释溶液，减少溶液的再生需求。

在热源塔进风口装有环境温度传感器14测量环境温度、环境湿度传感器15测量环境湿度，在热源塔溶液出口装有温度传感器16测量热源塔溶液出口温度。变速风机3为三速风机，有高、中、低三种不同转速，可根据环境的干球温度、湿球温度和热源塔出口溶液温度进行调节，当热源塔的出口溶液温度与空气干球温度、湿球温度差值小于设定值时，变速风机3将降低转速，风速由高调低，反之相反。布液系统中外管10与第一布液管5连接，内管11与第二布液管6连接，内管11与外管10平行,且内管11嵌入在外管10中，从而保证外管10和内管11相互独立，第一布液管5与第二布液管6的旋转布液互不干扰。热源塔夏热和冬季运行时的液体流量不同，通过第一电磁阀12和第二电磁阀13的控制，实现夏季时第一布液管5和第二布液管6都工作，实现大流量均匀布液，而冬季时只有第二布液管6工作，保证小流量均匀布液，从而实现热源塔在冬季和夏季运行在大差别的流量时都能实现均匀布液，正常工作。

Claims (5)

1.一种可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，其特征在于，该装置包括热源塔塔体（8）、设置在所述热源塔塔体（8）中的空气流动回路和溶液流动回路，所述空气流动回路包括设置在热源塔塔体（8）顶部的出风口、设置在热源塔塔体（8）底部四周的进风口、设置在热源塔塔体（8）内部的填料（7）、从下至上依次设置在出风口的挡液装置（4）、变速风机（3）和自开式防雨装置；所述溶液流动回路包括位于所述热源塔塔体（8）内部的布液系统、填料（7）和位于热源塔塔体（8）底部的集液槽（9），所述布液系统位于挡液装置（4）和填料（7）之间，所述集液槽（9）位于填料（7）的下方，集液槽（9）底部设置有热源塔溶液进口和出口；

所述自开式防雨装置包括顶部固定板（1）、分别位于所述顶部固定板（1）两侧的风阀叶片支撑装置（22）和多个依次水平叠放设置在所述风阀叶片支撑装置（22）上的矩形风阀叶片（2），所述风阀叶片支撑装置（22）下端安装在热源塔出风口上，上端与顶部固定板（1）连接，所述矩形风阀叶片（2）上设置有叶片旋转轴（21），所述叶片旋转轴（21）的两端分别与风阀叶片支撑装置连接，所述矩形风阀叶片（2）闭合时，正好覆盖至前一片矩形风阀叶片（2）的叶片旋转轴（21），顶部固定板（1）和矩形风阀叶片（2）将热源塔出风口覆盖，并且具有一定的倾斜角度；

所述布液系统包括并联设置的第一布液管（5）和第二布液管（6），所述第一布液管（5）与外管（10）连接，所述第二布液管（6）与内管（11）连接，所述外管（10）上设置有第一电磁阀（12），所述内管（11）上设置有第二电磁阀（13），所述内管（11）嵌入在外管（10）中。

2.根据权利要求1所述的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，其特征在于，所述进风口处设置有环境温度传感器（14）和环境湿度传感器（15），所述热源塔溶液出口处设置有温度传感器（16）。

3.根据权利要求1或2所述的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，其特征在于，所述变速风机（3）为三速风机或变频风机。

4.根据权利要求1或2所述的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，其特征在于，所述自开式防雨装置为与变速风机（3）同步开闭的无动力风阀。

5.根据权利要求1或2所述的可适用于大范围变流量的逆流型热源塔装置，其特征在于，所述外管（10）和内管（11）的进口即为热源塔溶液进口，通过第一电磁阀（12）控制第一布液管（5）的工作与否，通过第二电磁阀（13）控制第二布液管（6）的工作与否。

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