CN104061615A - 一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能及能源利用技术领域，特别是一种应用于空调供暖行业的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，它包括浓缩罐以及两个以上开式热源塔构成的热源塔群；所述的浓缩罐底部设有储水池，浓缩罐内部的储水池上方设有隔板，将浓缩罐划分为左、右两个区。与现有技术比较，具有如下优点：初投资少，操作简单方便，设备少、施工简单，可以直接在任何开式热源塔系统中利用；在整个升温浓缩过程中不需要其他设备；大量节省防冻剂，减少了防冻液排放过程中造成的污染和浪费；不需要其他的浓缩装置，直接利用自然热源进行浓缩，对系统供暖效率无影响；大大节省了热源塔热泵系统开机运行时间，提高了系统供暖效率。

Description

一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统

技术领域

本发明涉及节能及能源利用技术领域，特别是一种应用于空调供暖行业的开式热源塔防冻液浓缩升温系统。

背景技术

热源塔热泵系统由于其冬夏两季皆可使用，运行费用低廉，占用空间小，运行效果好等特点，在空调制冷及供暖行业日益发展。在冬季，热源塔热泵系统中需要在热源塔与热泵之间的循环水中添加防冻剂形成防冻液，以防止外界温度较低时(低于5℃)热泵内部结冰冻坏换热器。在开式热源塔中，防冻液直接与低温高湿的空气接触，在运行过程中，防冻液会被热源塔内高速流动的空气所携带、飘逸出热源塔，同时低温(-4至-15℃)防冻液浓度会随着运行时间的推移而逐渐减小，加之在停机及运行期间的降雨降雪过程中有雨雪落入开式热源塔中，防冻液浓度将进一步减小。如果不对防冻液浓度进行处理，则会出现防冻液冰点上升、热泵效率降低的现象，严重者将冻坏热泵换热器。

目前为了保持防冻液的浓度，工程上通常采用直接添加防冻剂至防冻液内的方法，在添加防冻剂的过程中需要系统停机运行，采用人工或机械的方法将防冻剂添加至开式热源塔内，过程冗长、手续繁杂，需要随时监控防冻液浓度以防其浓度过高或者过低。所需的防冻剂及人工费用较高、添加时间长、添加频率高、对系统运行产生影响，其操作性与经济性不高。

为避免上述问题，申请号为2010202822668的发明专利“一种热源塔制冷供热节能系统”中采用了蒸馏釜、预热器、冷凝器及水箱，在实际使用中需要添置一套热泵系统供暖系统中吸收热量从而对防冻液进行高温蒸馏，浓缩效率较低。一方面增加了初投资，另一方面增加了运行成本。同时经过蒸馏后的防冻液需要排出系统，排出液中不可避免地带有防冻剂，从而造成经济损失和环境污染。

在申请号为2013103224279的发明专利“基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置”中提出利用过热制冷剂冷却的方式来进行防冻剂的浓缩，此种方式控制复杂，所需要的系统部件过多，在长时间运行中过热制冷剂的热量被大量消耗，系统能获得的热量减少，降低了供热效率，导致系统供热不足。

在申请号为2013103595546的发明专利“基于真空沸腾实现溶液再生及其热量再利用的热源塔热泵”中提出利用真空沸腾实现溶液浓缩，该系统利用的热量仍来自过热制冷剂，供热效率降低。浓缩过程中需要使用真空泵进行抽取真空，需要另外建造空气循环回路等。在该系统中，系统占据建筑空间大、系统操作及维护较为困难。

如何高效率、无污染地对热源塔热泵防冻液进行浓缩，保证热源塔热泵系统能够正常安全运行、系统整体性能保持稳定，设计一种新型高效、运行费用低的防冻液浓缩装置势在必行。

在热源塔群中，各个热源塔集水池之间连有平衡管以保证各热源塔水量平均及保证各热源塔不会出现溢水现象，同时起到在系统停机不运行时容纳防冻液的作用。在停机运行后由于与外界环境有温差(防冻液温度低于环境温度6至8℃)，集水池内的防冻液温度会缓慢上升，但是上升速度较慢；在整个热源塔群与热源塔热泵之间的管路中也容纳了防冻液，系统停机运行后，由于管外进行了保温措施，防冻液温度会保持不变。系统再次开机时，整个防冻液温度仍然较低，造成系统开机效率低下、供暖系统需要较长时间才能达到预定温度，故需要整个系统提前开机预热建筑，如此一来造成不必要的运行费用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统。

本发明的目的是通过如下途径实现的：

一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，它包括浓缩罐以及两个以上开式热源塔构成的热源塔群；所述的浓缩罐底部设有储水池，浓缩罐内部的储水池上方设有隔板，将浓缩罐划分为左、右两个区：气水混合区及气水分离区；所述的气水混合区外侧壁下部开口并设有导流板，气水混合区内部设有布水片，布水片上方设有瀑布流下水管，气水混合区的顶部设有均流孔板，均流孔板将气水混合区及气水分离区的上部隔开；所述的气水分离区外侧壁下部开口并设有通风机，气水分离区内部设有填料，填料下方的隔板和通风机之间设有接水盘，接水盘接存水湾；所述的开式热源塔底部设有热源塔接水盘，热源塔接水盘分两路管道连接浓缩罐：一路通过管道连接热源塔回水集管、循环送水管、浓缩循环泵连接浓缩罐内瀑布流下水管；另一路通过管道连接循环回水管及浓缩罐底部的储水池。

作为本方案的进一步优化，所述的循环回水管上安装有1号电磁阀，循环送水管上安装有2号电磁阀。

作为本方案的进一步优化，所述的瀑布流下水管下部开口与布水片相接。

作为本方案的进一步优化，所述的瀑布流下水管与浓缩循环泵之间设有止回阀。

作为本方案的进一步优化，所所述的储水池与接水盘水平面持平。

作为本方案的进一步优化，所所述的开式热源塔内部的喷淋管通过热源塔送水集管连接热源塔热泵，热源塔热泵通过冷冻水循环泵连接热源塔回水集管。

作为本方案的进一步优化，所所述的冷冻水循环泵与热源塔回水集管设有浓度检测仪。

作为本方案的进一步优化，所述的循环送水管上安装有浓度检测仪。

作为本方案的进一步优化，所述的开式热源塔为单个或多个开式热源塔构成的热源塔群。

本发明一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，与现有技术比较，具有如下优点：

1.本发明仅依靠空气与防冻液溶液的强迫对流进行热湿交换，提高防冻液温度及浓度，不需要其他手段进行辅助加热或除湿，与其他现有设备及发明相比，初投资少，操作简单方便，设备少、施工简单，可以直接在任何开式热源塔系统中利用；

2.本发明运行费用低，在运行过程中仅需一台大流量小扬程水泵及通风机即可，其他设备如冷冻水循环泵开启时间很短，在整个升温浓缩过程中不需要其他设备；

3.与现行的添加防冻剂以提高防冻液浓度的措施相比，大量节省防冻剂，减少了防冻液排放过程中造成的污染和浪费；

4.与其他浓缩方式相比，不需要其他的浓缩装置，直接利用自然热源进行浓缩，对系统供暖效率无影响；

5.在系统停止运行期间，利用自然热源提高防冻液温度，大大节省了热源塔热泵系统开机运行时间，提高了系统供暖效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明结构示意图；

图中，浓缩罐1、隔板2、气水混合区3、气水分离区4、导流板5、布水片6、均流孔板7、通风机8、填料9、接水盘10、存水湾11、储水池12、瀑布流下水管13、循环送水管14、开式热源塔15、热源塔回水集管16、浓缩循环泵17、循环回水管18、止回阀19、热源塔接水盘20、1号电磁阀21、浓度检测仪22、2号电磁阀23、热源塔热泵24、冷冻水循环泵25、喷淋管26、热源塔送水集管27。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，它包括浓缩罐1以及两个以上开式热源塔15构成的热源塔群；所述的浓缩罐1底部设有储水池12，浓缩罐1内部的储水池12上方设有隔板2，将浓缩罐1划分为左、右两个区：气水混合区3及气水分离区4；所述的气水混合区3外侧壁下部开口并设有导流板5，气水混合区3内部设有布水片6，布水片6上方设有瀑布流下水管13，所述的瀑布流下水管13下部开口与布水片6相接，防冻液从布水片上部自上而下流经布水片表面，与空气呈逆流状态，在布水片的下部落下至储水池中。气水混合区3的顶部设有均流孔板7，均流孔板7将气水混合区3及气水分离区4的上部隔开；所述的气水分离区4外侧壁下部开口并设有通风机8，气水分离区4内部设有填料9，填料9下方的隔板2和通风机8之间设有接水盘10，接水盘10接存水湾11；在气水分离区中，携带有防冻液的湿空气在填料中向下流动，与填料相接触，空气中携带的防冻液液滴被填料遮挡后流至接水盘，经过存水湾流至储水池中。

所述的开式热源塔15底部设有热源塔接水盘20，热源塔接水盘20分两路管道连接浓缩罐1：一路通过管道连接热源塔回水集管16、循环送水管14、浓缩循环泵17连接浓缩罐1内瀑布流下水管13；另一路通过管道连接循环回水管18及浓缩罐1底部的储水池12；所述的循环送水管14上安装有浓度检测仪22。所述的循环回水管18上安装有1号电磁阀21，循环送水管14上安装有2号电磁阀23。所述的瀑布流下水管13与浓缩循环泵17之间设有止回阀19。

所述的储水池12与接水盘10水平面持平。

所述的开式热源塔15内部的喷淋管23通过热源塔送水集管27连接热源塔热泵24，热源塔热泵24通过冷冻水循环泵25连接热源塔回水集管16，所述的冷冻水循环泵25与热源塔回水集管16设有浓度检测仪22。

本发明一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统工作流程如下：

1.热源塔热泵系统工作，防冻液温度下降至负温度，浓度降低；

2.热源塔热泵供暖系统停止工作；

3.开启1、2号电磁阀，开启浓缩循环泵、开启通风机；

4.负温度、低浓度的防冻液由热源塔接水盘经过热源塔回水集管流入循环送水管、浓度检测仪、浓缩循环泵、止回阀后进入瀑布流下水管中；

5.防冻液从下水管中流出，流经布水片，在布水片表面形成向下流动的薄膜后落入储水池中；

6.储水池下部开口与循环回水管相接，循环回水管上装有1号电磁阀，循环回水管上开支管与每台开式热源塔的接水盘相接，接口在接水盘的上部；

7.热水交换后的防冻液经循环回水管后进入热源塔接水盘中，再次经热源塔回水集管进入循环送水管中进行再次循环；

8.在浓缩循环泵的入口前的管道上装有浓度检测仪，在检测到浓度已经达到预定浓度时，停止浓缩循环泵，关闭1、2号电磁阀、关闭通风机；

9.打开冷冻水循环泵，运行十分钟，将热源塔接水盘中的防冻液与冷冻水管道中的防冻液及机组中的防冻液混合均匀；

10.再次进行1至8过程，直至冷冻水循环泵前入口的浓度检测仪检测浓度达到预定浓度，可停止整个工作流程；

11.在系统运行期间，外部高温低湿度空气由导流板进入气水混合区中，自下而上流动，与布水片上的负温度、低浓度的防冻液接触，在接触过程中防冻液表面受空气强迫对流影响，防冻液表面水蒸气分压力高于空气水蒸气分压力，防冻液表面水分子进入空气中。最终防冻液温度升高、防冻液内水分蒸发、浓度上升；

12.在接水盘下部接有存水湾，存水湾高度应大于通风机负压水柱高，以保证接水盘内的防冻液顺利流入储水池中；

13.需要选用大流量、小扬程水泵作为浓缩循环泵；

14.经过长时间热湿交换，最终防冻液温度可达到外界空气干球温度，防冻液浓度上升。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：

它包括浓缩罐(1)以及开式热源塔(15)；

所述的浓缩罐(1)底部设有储水池(12)，浓缩罐(1)内部的储水池(12)上方设有隔板(2)，将浓缩罐(1)划分为左、右两个区：气水混合区(3)及气水分离区(4)；所述的气水混合区(3)外侧壁下部开口并设有导流板(5)，气水混合区(3)内部设有布水片(6)，布水片(6)上方设有瀑布流下水管(13)，气水混合区(3)的顶部设有均流孔板(7)，均流孔板(7)将气水混合区(3)及气水分离区(4)的上部隔开；所述的气水分离区(4)外侧壁下部开口并设有通风机(8)，气水分离区(4)内部设有填料(9)，填料(9)下方的隔板(2)和通风机(8)之间设有接水盘(10)，接水盘(10)接存水湾(11)；

所述的开式热源塔(15)底部设有热源塔接水盘(20)，热源塔接水盘(20)分两路管道连接浓缩罐(1)：一路通过管道连接热源塔回水集管(16)、循环送水管(14)、浓缩循环泵(17)连接浓缩罐(1)内瀑布流下水管(13)；另一路通过管道连接循环回水管(18)及浓缩罐(1)底部的储水池(12)。

2.如权利要求1所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的循环回水管(18)上安装有1号电磁阀(21)，循环送水管(14)上安装有2号电磁阀(23)。

3.如权利要求1所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的瀑布流下水管(13)下部开口与布水片(6)相接。

4.如权利要求1所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的瀑布流下水管(13)与浓缩循环泵(17)之间设有止回阀(19)。

5.如权利要求1所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的储水池(12)与接水盘(10)水平面持平。

6.如权利要求1所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的开式热源塔(15)内部的喷淋管(26)通过热源塔送水集管(27)连接热源塔热泵(24)，热源塔热泵(24)通过冷冻水循环泵(25)连接热源塔回水集管(16)。

7.如权利要求6所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的冷冻水循环泵(25)与热源塔回水集管(16)设有浓度检测仪(22)。

8.如权利要求1或2所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的循环送水管(14)上安装有浓度检测仪(22)。

9.如权利要求1或6所述的一种开式热源塔防冻液浓缩升温系统，其特征在于：所述的开式热源塔(15)为单个或多个开式热源塔构成的热源塔群。