CN104501458B - 盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法，盐水聚能塔热泵系统包括盐水聚能塔、循环泵、蒸发器、节流装置、冷凝器、压缩机、盐水浓度自动调节装置、阀门；所述循环泵包括第一循环泵和第二循环泵；所述阀门包括第一阀门和第二阀门；所述盐水浓度自动调节装置包括盐水罐、水罐、盐水浓度计、电子开关阀、隔板。隔板内设置有只供水分子通过的半透膜。通过两个阀门控制盐水和清水的流量，通过电子开关阀控制隔板的开启与关闭，从而实现系统内的盐水浓度调整。本发明的一种盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法，具有能够解决热泵机组蒸发器结霜和结垢的问题、提高了机组效率、不会增加系统功耗等优点。

Description

盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法
技术领域
本发明涉及一种热泵系统，尤其是一种盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法。
背景技术
空气源热泵作为一种节能装置已在国内广泛应用，但其运行在低温环境下(0℃以下)蒸发器会结霜，且空冷蒸发器运行过程易结垢，使得蒸发器换热效率下降，进而导致热泵COP(性能系数)降低，传统的化霜和除灰装置都属于“先污染，后治理”的模式，无法从根本上解决结霜及结垢问题。
中国专利“CN 102252459 B”采用空气聚能塔热泵机组，即采用循环水在聚能塔中吸收能量后通过蒸发器将热量传递给制冷工质，并且循环水中加入了防冻液。这样虽解决了蒸发器的结霜、结垢问题，但由于循环水加入了防冻液后，其饱和水蒸气分压会改变，在与空气接触换热过程中会吸收空气中的水分子(或扩散水分子到空气中)，导致防冻液的浓度波动，进而影响循环水热量携带能力，增加了系统的功耗，存在有功耗较高的缺点。
发明内容
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法，以解决热泵机组蒸发器结霜和结垢的问题且不会增加系统功耗。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案。
盐水聚能塔热泵系统，其结构特点是，包括盐水聚能塔、循环泵、蒸发器、节流装置、冷凝器、压缩机、盐水浓度自动调节装置、阀门；所述循环泵包括第一循环泵和第二循环泵；所述阀门包括第一阀门和第二阀门；所述盐水浓度自动调节装置包括盐水罐、水罐、盐水浓度计、电子开关阀、隔板；所述盐水罐位于所述水罐的顶端，所述隔板设置于所述盐水罐、水罐之间；隔板中设置有只能使水分子通过的半透膜；所述盐水罐内插入有一个盐水浓度计；所述隔板的打开和关闭由所述电子开关阀控制；所述盐水罐设置有盐水出口、盐水入口；所述水罐设置有水出口；
所述盐水聚能塔的出口通过所述第一循环泵与所述蒸发器的水入口相连接；所述蒸发器的水出口与所述盐水浓度自动调节装置的盐水罐的盐水入口相连接；所述盐水浓度自动调节装置的盐水罐的盐水出口依次通过第一阀门和第二循环泵与盐水聚能塔的入口相连接；所述盐水浓度自动调节装置的水罐的水出口依次通过第二阀门和第二循环泵与盐水聚能塔的入口相连接；
所述蒸发器的工质出口通过所述压缩机与所述冷凝器的工质入口相连接；所述冷凝器的工质出口通过所述节流装置与所述蒸发器的工质入口相连接。
本发明的盐水聚能塔热泵系统的结构特点也在于：
所述盐水罐还设置有排污口，用于将盐水罐内的污物排出；所述水罐还设置有补水口，用于为水罐补水。
本发明还提供了一种盐水浓度调节方法。
所述的盐水聚能塔热泵系统的盐水浓度调节方法，通过所述第一阀门控制从盐水罐流向第二循环泵的盐水流量，通过第二阀门控制从水罐流向第二循环泵的清水的流量；所述电子开关阀根据盐水浓度控制隔板是否开启；当盐水浓度低时，开启电子开关阀，通过半透膜过滤部分水以提高盐水浓度；当盐水浓度高时，关闭电子开关阀，同时打开第二阀门，使得水罐内的清水和盐水罐内的盐水都进入第二循环泵，盐水与清水混合降低盐水浓度。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明的一种盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法，盐水聚能塔热泵系统包括盐水聚能塔、循环泵、蒸发器、节流装置、冷凝器、压缩机、盐水浓度自动调节装置、阀门；所述循环泵包括第一循环泵和第二循环泵；所述阀门包括第一阀门和第二阀门；所述盐水浓度自动调节装置包括盐水罐、水罐、盐水浓度计、电子开关阀、隔板。隔板内设置有只供水分子通过的半透膜。通过两个阀门控制盐水和清水的流量，通过电子开关阀控制隔板的开启与关闭，从而实现系统内的盐水浓度调整。
通过为蒸发器内提供盐水以防冻，同时通过盐水浓度自动调节装置调节盐水浓度，以确保在满足防冻的情况下不会因为浓度高而对设备产生危害。
本发明的一种盐水聚能塔热泵系统及其盐水浓度调节方法，具有能够解决热泵机组蒸发器结霜和结垢的问题、提高了机组效率、不会增加系统功耗等优点。
附图说明
图1为本发明的盐水聚能塔热泵系统的结构示意图。
图2为本发明的盐水浓度自动调节装置的结构图。
图3为图2中隔板的主视图。
附图1-3中标号：盐水聚能塔S1，第一循环泵S2-1，第二循环泵S2-2，蒸发器S3，节流装置S4，冷凝器S5，压缩机S6，盐水浓度自动调节装置S7，第一阀门S8-1，第二阀门S8-2，盐水罐1，水罐2，盐水浓度计3，电子开关阀4，半透膜5，隔板6，盐水出口7，盐水入口8，水出口9，排污口10，补水口11。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1-3，本发明的盐水聚能塔热泵系统，包括盐水聚能塔S1、循环泵、蒸发器S3、节流装置S4、冷凝器S5、压缩机S6、盐水浓度自动调节装置S7、阀门；所述循环泵包括第一循环泵S2-1和第二循环泵S2-2；所述阀门包括第一阀门S8-1和第二阀门S8-2；所述盐水浓度自动调节装置S7包括盐水罐1、水罐2、盐水浓度计3、电子开关阀4、隔板6；所述盐水罐1位于所述水罐2的顶端，所述隔板6设置于所述盐水罐1、水罐2之间；隔板6中设置有只能使水分子通过的半透膜5；所述盐水罐1内插入有一个盐水浓度计3；所述隔板6的打开和关闭由所述电子开关阀4控制；所述盐水罐1设置有盐水出口7、盐水入口8；所述水罐2设置有水出口9；
所述盐水聚能塔S1的出口通过所述第一循环泵S2-1与所述蒸发器S3的水入口相连接；所述蒸发器S3的水出口与所述盐水浓度自动调节装置S7的盐水罐1的盐水入口8相连接；所述盐水浓度自动调节装置S7的盐水罐1的盐水出口7依次通过第一阀门S8-1和第二循环泵S2-2与盐水聚能塔S1的入口相连接；所述盐水浓度自动调节装置S7的水罐2的水出口9依次通过第二阀门S8-2和第二循环泵S2-2与盐水聚能塔S1的入口相连接；
所述蒸发器S3的工质出口通过所述压缩机S6与所述冷凝器S5的工质入口相连接；所述冷凝器S5的工质出口通过所述节流装置S4与所述蒸发器S3的工质入口相连接。
本发明的盐水聚能塔热泵系统，包括盐水循环系统和工质循环系统。盐水循环系统包括盐水聚能塔S1、两个循环泵、蒸发器S3、盐水浓度自动调节装置S7和两个阀门，形成一个盐水循环系统。通过盐水浓度自动调节装置S7调节循环过程中的盐水的浓度。
所述工质循环系统包括蒸发器S3、节流装置S4、冷凝器S5、压缩机S6，工质依次在蒸发器S3、节流装置S4、冷凝器S5、压缩机S6中循环流通，构成一个热泵系统。
通过调整蒸发器S3中的盐水浓度，从而保证了蒸发器的防冻，同时能确保盐水不会对设备产生危害，具有以下3个方面的技术特点：1解决了热泵机组蒸发器结霜、结垢的问题，提高了机组效率；2增设了盐水浓度自动调节装置，可保证盐水运行在设定浓度下，不会因为浓度高而对设备产生危害，因浓度低不能满足防冻要求；3增设的盐水浓度自动调节装置及其调节方法是由重力和第一循环泵的吸力来实现，不会额外增加功耗，具有结构简单、耗能低的特点。
所述盐水罐1还设置有排污口10，用于将盐水罐1内的污物排出；所述水罐2还设置有补水口11，用于为水罐2补水。通过所述排污口，可随时将盐水罐内的污物排出去，以保持盐水罐内的清洁，提高系统的运行效率。通过补水口，可随时为水罐补入清水，以确保能够调节盐水浓度。
所述的盐水聚能塔热泵系统的盐水浓度调节方法中，通过所述第一阀门S8-1控制从盐水罐1流向第二循环泵S2-2的盐水流量，通过第二阀门S8-2控制从水罐2流向第二循环泵S2-2的清水的流量；所述电子开关阀4根据盐水浓度控制隔板6是否开启；当盐水浓度低时，开启电子开关阀4，通过半透膜5过滤部分水以提高盐水浓度；当盐水浓度高时，关闭电子开关阀4，同时打开第二阀门S8-2，使得水罐2内的清水和盐水罐1内的盐水都进入第二循环泵S2-2，盐水与清水混合降低盐水浓度。
一定浓度的盐水在盐水聚能塔S1中吸收空气热量，盐水聚能塔S1的出口与第一循环泵S2-1的一端相连，第一循环泵S2-1的另一端与蒸发器S3水侧的进口端相连，蒸发器S3水侧的出口端与盐水浓度自动调节装置S7的进口端相连，盐水浓度自动调节装置S7有两个出口端，盐水浓度自动调节装置S7的盐水出口7与第一阀门S8-1的一端相连，盐水浓度自动调节装置S7的水出口9与第二阀门S8-2的一端相连，第一阀门S8-1和第二阀门S8-2的另一端共同与第二循环泵S2-2的一端相连，第二循环泵S2-2的另一端与盐水聚能塔S1的进口相连形成回路，蒸发器S3工质侧出口与压缩机S6的进口相连，压缩机S6的出口与冷凝器S5工质侧进口相连，冷凝器S5工质侧出口与节流装置S4的一端相连，节流装置S4的另一端与蒸发器S3工质侧进口相连形成回路，冷凝器S5的水侧两口为热用户提供热量；所述的盐水浓度调节装置包括：盐水罐1、水罐2、盐水浓度计3、电子开关阀4、(只有水分子通过的)半透膜5、隔板6组成，盐水浓度计3在盐水罐1中实时监测盐水浓度，水罐2在盐水罐1的下部，盐水罐1水罐2和之间由隔板6隔开，隔板6中装有半透膜5，可通过电子开关阀4开启或关闭。隔板6之间布设有只能供水分子通过的半透膜5。
盐水浓度自动调节方法是：第一阀门S8-1控制盐水流量，第二阀门S8-2控制水的流量，电子开关阀4根据盐水浓度控制隔板6是否开启，当盐水浓度低时，开启电子开关阀4，通过半透膜5过滤部分水以提高盐水浓度，当盐水浓度高时，关闭电子开关阀4，同时打开第一阀门S8-1、第二阀门S8-2让盐水与水混合降低盐水浓度，需要时可为水罐2补水。
所述的第一阀门S8-1、第二阀门S8-2、电子开关阀4通过盐水浓度计3测量数值的大小进行开闭，调节盐水浓度。
所述的盐水可为氯化钙溶液。
所述的制冷工质采用常用R32、R134a等制冷剂。
所述的管材、阀门、循环泵等和部件采用防锈处理。
一定浓度的盐水在盐水聚能塔中吸收空气热量后，通过第一循环泵打入蒸发器，将热量传递给蒸发器中制冷工质，进入盐水浓度自动调节装置，依次经过第一阀门和第二循环泵后回到盐水聚能塔中；制冷工质在蒸发器中吸收热量后进入压缩机压缩，然后在冷凝器中将热量释放给热用户后进入节流装置节流降压，最后回到蒸发器中。
本发明优势在于解决了热泵机组蒸发器结霜、结垢的问题，提高了机组效率；增设了盐水浓度自动调节装置，可保证盐水运行在设定浓度下，不会因为浓度高而对设备产生危害，因浓度低不能满足防冻要求；增设的盐水浓度自动调节装置及其调节方法是由重力和第一循环泵的吸力来实现，不会额外增加功耗；具有结构简单、耗能低的特点。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.盐水聚能塔热泵系统，包括盐水聚能塔(S1)、循环泵、蒸发器(S3)、节流装置(S4)、冷凝器(S5)、压缩机(S6)、盐水浓度自动调节装置(S7)、阀门；所述蒸发器(S3)的工质出口通过所述压缩机(S6)与所述冷凝器(S5)的工质入口相连接；所述冷凝器(S5)的工质出口通过所述节流装置(S4)与所述蒸发器(S3)的工质入口相连接；
其特征是，
所述循环泵包括第一循环泵(S2-1)和第二循环泵(S2-2)；所述阀门包括第一阀门(S8-1)和第二阀门(S8-2)；所述盐水浓度自动调节装置(S7)包括盐水罐(1)、水罐(2)、盐水浓度计(3)、电子开关阀(4)、隔板(6)；所述盐水罐(1)位于所述水罐(2)的顶端，所述隔板(6)设置于所述盐水罐(1)、水罐(2)之间；隔板(6)中设置有只能使水分子通过的半透膜(5)；所述盐水罐(1)内插入有一个盐水浓度计(3)；所述隔板(6)的打开和关闭由所述电子开关阀(4)控制；所述盐水罐(1)设置有盐水出口(7)、盐水入口(8)；所述水罐(2)设置有水出口(9)；
所述盐水聚能塔(S1)的出口通过所述第一循环泵(S2-1)与所述蒸发器(S3)的水入口相连接；所述蒸发器(S3)的水出口与所述盐水浓度自动调节装置(S7)的盐水罐(1)的盐水入口(8)相连接；所述盐水浓度自动调节装置(S7)的盐水罐(1)的盐水出口(7)依次通过第一阀门(S8-1)和第二循环泵(S2-2)与盐水聚能塔(S1)的入口相连接；所述盐水浓度自动调节装置(S7)的水罐(2)的水出口(9)依次通过第二阀门(S8-2)和第二循环泵(S2-2)与盐水聚能塔(S1)的入口相连接。
2.根据权利要求1所述的盐水聚能塔热泵系统，其特征是，所述盐水罐(1)还设置有排污口(10)，用于将盐水罐(1)内的污物排出；所述水罐(2)还设置有补水口(11)，用于为水罐(2)补水。
3.一种根据权利要求1所述的盐水聚能塔热泵系统的盐水浓度调节方法，其特征是，通过所述第一阀门(S8-1)控制从盐水罐(1)流向第二循环泵(S2-2)的盐水流量，通过第二阀门(S8-2)控制从水罐(2)流向第二循环泵(S2-2)的清水的流量；所述电子开关阀(4)根据盐水浓度控制隔板(6)是否开启；当盐水浓度低时，开启电子开关阀(4)，通过半透膜(5)过滤部分水以提高盐水浓度；当盐水浓度高时，关闭电子开关阀(4)，同时打开第二阀门(S8-2)，使得水罐(2)内的清水和盐水罐(1)内的盐水都进入第二循环泵(S2-2)，盐水与清水混合降低盐水浓度。
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