CN104713266A - 一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组 - Google Patents

Abstract

一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路、喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，喷淋水或水溶液循环回路中设有水或水溶液池、循环泵和喷淋器，循环泵的进口通过连接管路与水或水溶液池相连通，循环泵的出口通过连接管路与喷淋器相连通，水或水溶液通过喷淋器喷淋在制冷剂循环回路中环境侧换热器内或与环境侧换热器相连通的冷却塔内，水溶液再生系统循环回路中设有溶液加热器、高压泵、反渗透器和反渗透压力调节阀。本发明制冷/制热能力和效率高，对节能环保有十分重要的意义。

Description

一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组

技术领域

本发明涉及一种冷热源机组，具体涉及一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组。

背景技术

热泵型冷热源机组有风冷热泵型冷热源机组和水冷热泵型冷热源机组，两者均可以用来制热和制冷。“风冷”和“水冷”是一种习惯性的称呼，并不一定总是代表冷却的含义，有时也代表热源的含义。比如，制热时，热泵就是从所述的“风”或“水”中吸取热量。风冷热泵型冷热源机组的室外换热器是制冷剂与室外空气直接进行热交换的换热器。制热时，室外换热器当作蒸发器使用，热泵循环通过该换热器从室外空气中吸热。此时，室外空气充当了热源的作用。制冷时，室外换热器当作冷凝器使用，热泵循环通过该换热器向室外空气散热。此时，室外空气充当了冷却介质的作用。水冷热泵型冷热源机组通过冷却水实现热泵与室外空气之间的热交换。冷却水在冷却塔和热泵机组中的一个换热器之间循环。制冷时，冷却水回路中热泵侧的换热器充当冷凝器的作用，冷却水在冷凝器中吸收制冷剂冷凝时释放出的热量，在冷却塔内释放在冷凝器中吸收的热量。由于冷却塔利用了室外空气的蒸发冷却作用，冷却水出口温度低，有利于降低热泵循环过程的冷凝温度，提高热泵机组的制冷效率。室外环境温度不是很低时，水冷热泵型冷热源机组也可工作于制热模式。此时，冷却水回路中热泵侧换热器充当制冷剂蒸发器的作用。冷却水在制冷剂蒸发器中释放热量给制冷剂，在冷却塔中从流过的室外空气中吸热。因此，这时的“冷却水”也是一个习惯的称呼，并不是真的起冷却作用，而是在热泵循环中充当热源的作用。

低温高湿环境下，传统风冷热泵型冷热源机组制热时，会因室外换热器的结霜降低其制热能力和效率。风冷热泵型冷热源机组可用于空调、热泵热水等生活或工程领域。制热模式下，室外空气作为热源，制冷剂在室外换热器盘管内蒸发吸热，流过该换热器的室外空气被冷却。当被冷却后的室外空气温度低于0℃时，空气中的水蒸气将可能在换热器表面凝华而结霜。结霜严重时必须化霜，否则会阻碍室外空气流过该换热器，降低换热器换热能力和热泵机组的制热能力和效率。化霜不仅要影响制热，还要消耗能量，从而也影响热泵的平均有效制热能力和效率。比如，在中国南部许多地区，一年中有相当长一段时间气温较低且接近零摄氏度，而且室外空气的相对湿度也不低。在这种条件下，使用风冷热泵型空调器制热时，室外换热器经常结霜。为了维持空调器的制热能力，不得不采取间隔性的化霜措施除去室外换热器中的积霜。在除霜模式下，热泵型空调器通过切换四通换向阀的阀位，将室内换热器转作蒸发器，将室外换热器转作冷凝器。这时，空调器不对房间供热。相反的，室内换热器的蒸发温度会大幅下降到-30℃左右，使得制冷剂在室内换热器中不断吸收房间内的热能。因此，即便通过间隔性的化霜措施可以恢复空调器制热时的制热能力和效率，化霜时消耗的功率和从房间吸走的热能使得空调器的平均有效供热能力和效率大幅降低。化霜模式的频繁运行也将导致室内温度波动大，采暖热舒适性降低。风冷型热泵机组用作热泵热水器也会出现需要化霜的现象，道理是类似的。

传统风冷热泵型冷热源机组制冷时的制冷效率也较低。传统风冷热泵型冷热源机组制冷时，制冷剂蒸汽的冷凝过程是依靠室外空气来冷却的。因为室外气温高，制冷剂的冷凝温度也高，制冷循环的效率低。

水冷热泵型冷热源机组制冷时可有效利用室外空气的蒸发冷却能力降低制冷剂的冷凝温度，提高机组的制冷能力和效率，但不适合于在接近0℃的低温环境下进行制热，因为这时的“冷却水”会冻结。制冷时，水冷热泵型冷热源机组，如大型中央空调系统中常用的冷水机组，采用冷却塔给冷却水降温，利用了室外空气的蒸发冷却能力，使冷却水的出口温度降低到低于室外空气的干球温度，从而有效降低了制冷循环过程的冷凝温度，提高了机组的制冷能力和效率。制热时，水冷热泵型冷热源机组要通过冷却塔从空气中吸热，也就是冷却塔的逆向使用。当室外气温较低且接近0℃时，冷却水会冻结，热泵也就无法工作。

低温环境下，有人探索了在水冷热泵型冷热源机组中使用盐溶液防冻，但盐溶液的再生要等到出太阳的天气用风来“吹干”再生，溶液储罐体积庞大，投资成本高昂，保障能力差。许多地区低温环境下，几天没有太阳是常见的天气。为了保证没有太阳的天气条件下系统的正常使用，系统需要配置一个大容量的溶液储罐，储存有阳光的气候条件下再生的浓溶液，溶液储罐的容量因此庞大，投资成本高。低温环境下，十几天没有太阳也不是很稀奇的事。这种情况下，溶液储罐储存的浓溶液可能无法满足系统对浓溶液量的需求，机组所需的制热能力得不到保障。

综上所述，在制热模式下可实现无霜或无冷却水冻结的连续运行方式，在制冷模式下又可以利用室外空气蒸发冷却能力降低制冷剂冷凝温度的热泵型冷热源机组可以提高机组的持续制冷制热能力和效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在制热模式下可实现无霜或无冷却水冻结的连续运行方式，在制冷模式下又可以利用室外空气蒸发冷却能力降低制冷剂冷凝温度的热泵型冷热源机组。该机组通过无霜或无冷却水冻结的连续运行方式消除了制热模式中间歇性化霜过程造成的附加能耗和制热中断，既可提高机组的持续平均有效制热能力和效率，也能改善机组的服务质量，该机组还可利用同一套喷淋装置在制冷模式下发挥室外空气的蒸发冷却能力，降低制冷循环过程的冷凝温度，提高制冷循环的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

技术方案一：一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，所述环境侧换热器为风冷式换热器；还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、喷淋器、环境侧换热器的空气侧以及连通管路Ⅱ，所述水或水溶液池通过连通管路Ⅱ与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路Ⅱ与喷淋器相连，所述喷淋器位于环境侧换热器的空气侧上方，所述环境侧换热器的空气侧位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路Ⅲ，所述溶液加热器通过连通管路Ⅲ分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路Ⅲ与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池相连。

进一步，所述喷淋水或水溶液循环回路中，还设有溶质加料器、排污阀、补水阀，所述溶质加料器、排污阀、补水阀分别与水或水溶液池相连。

进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有溶液热回收换热器、压能回收器，所述溶液热回收换热器安装在水或水溶液池、溶液加热器、反渗透压力调节阀之间，通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池、反渗透压力调节阀、溶液加热器相连，所述压能回收器安装在反渗透压力调节阀、反渗透器之间。

进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有排水管，所述排水管与水溶液再生系统循环回路中的反渗透器相连。

技术方案二：一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，所述环境侧换热器为水冷式换热器，所述环境侧换热器的冷却水侧通过连通管路Ⅳ与闭式冷却塔中的换热器、冷却水循环泵相连通；还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、喷淋器、闭式冷却塔换热器的空气侧以及连通管路Ⅱ，所述水或水溶液池通过连通管路Ⅱ与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路Ⅱ与喷淋器相连，所述喷淋器位于闭式冷却塔换热器的空气侧上方，所述闭式冷却塔换热器的空气侧位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路Ⅲ，所述溶液加热器通过连通管路Ⅲ分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路Ⅲ与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池相连。

进一步，所述喷淋水或水溶液循环回路中，还设有溶质加料器、排污阀、补水阀，所述溶质加料器、排污阀、补水阀分别与水或水溶液池相连。

进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有溶液热回收换热器、压能回收器，所述溶液热回收换热器安装在水或水溶液池、溶液加热器、反渗透压力调节阀之间，通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池、反渗透压力调节阀、溶液加热器相连，所述压能回收器安装在反渗透压力调节阀、反渗透器之间。

进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有排水管，所述排水管与水溶液再生系统循环回路中的反渗透器相连。

技术方案三：一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，所述环境侧换热器为水冷式换热器；还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、环境侧换热器的冷却水侧、喷淋器、开式冷却塔中的填料层以及连通管路Ⅱ，所述水或水溶液池通过连通管路Ⅱ与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路Ⅱ与喷淋器相连，所述喷淋器位于开式冷却塔填料层上方，所述开式冷却塔填料层位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路Ⅲ，所述溶液加热器通过连通管路Ⅲ分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路Ⅲ与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池相连。

进一步，所述喷淋水或水溶液循环回路中，还设有溶质加料器、排污阀、补水阀，所述溶质加料器、排污阀、补水阀分别与水或水溶液池相连。

进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有溶液热回收换热器、压能回收器，所述溶液热回收换热器安装在水或水溶液池、溶液加热器、反渗透压力调节阀之间，通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池、反渗透压力调节阀、溶液加热器相连，所述压能回收器安装在反渗透压力调节阀、反渗透器之间。

进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有排水管，所述排水管与水溶液再生系统循环回路中的反渗透器相连。

制热模式下，水溶液喷淋在制冷剂循环回路中环境侧换热器内或与环境侧换热器相连通的冷却塔内，可以防止结霜或冷却水冻结，其中的水溶液可以是氯化钠、氯化钙等水溶液，这是因为溶液的冰点低于水的冰点，而且，通过控制溶液的浓度，可以将其结晶点降低到零下几十度。

制冷模式下，利用同一套喷淋装置，可将水喷淋在环境侧换热器内或与环境侧换热器相连通的冷却塔内，从而产生蒸发冷却效果，降低制冷剂冷凝温度，提高冷热源机组的制冷系数。

本发明通过设置溶液加热器，实现对溶液的加热，使溶液进入反渗透器之前的温度升高，防止反渗透器内渗出的水结冰；通过设置高压泵，提高溶液的压力，通过反渗透压力调节阀调节高压泵出口的溶液压力，保证溶液在反渗透器内具有足够的反渗透压力，能使水经过反渗透器内的渗透膜从溶液中析出，实现溶液的再生。进一步，通过设置溶液热回收换热器，回收反渗透后溶液的热能，减少溶液加热器的能量消耗，此外，还通过设置压能回收器，回收反渗透再生后溶液的压能，减少高压泵的功率消耗。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）制热模式下，通过水溶液喷淋措施实现热泵型冷热源机组的连续运行，无需化霜或解冻，既可提高热泵型冷热源机组的持续平均有效制热能力和效率，也可提高机组的制热服务质量。

2）制冷模式下，利用同一套喷淋装置，可将水喷淋在环境侧换热器内或与环境侧换热器相连通的冷却塔内，从而产生蒸发冷却效果，降低制冷剂冷凝温度，提高热泵型冷热源机组的制冷能力和效率。

本发明既可适用于各种类型的空调应用场合，也可适用于热泵热水器等各种可以通过热泵方式提供冷热源的场合，对节能环保有十分重要的意义。

附图说明

图1 为本发明实施例1之可实现无霜冻与蒸发冷却的风冷热泵型冷热源机组；

图2 为本发明实施例2之可实现无霜冻与蒸发冷却的闭式水冷热泵型冷热源机组；

图3 为本发明实施例3之可实现无霜冻与蒸发冷却的开式水冷热泵型冷热源机组。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图1，本实施例之可实现无霜冻与蒸发冷却的风冷热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路、喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路。所述制冷剂循环回路包括压缩机11、四通换向阀12、用户侧换热器13、节流阀14、环境侧换热器（为风冷式换热器，包括风冷式换热器本体15和风机16）以及连通管路Ⅰ10。所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池21、循环泵22、喷淋器23、环境侧换热器的空气侧以及连通管路Ⅱ20，所述水或水溶液池21通过连通管路Ⅱ与循环泵22相连，所述循环泵22通过连通管路Ⅱ与喷淋器23相连，所述喷淋器23位于环境侧换热器的空气侧上方，所述环境侧换热器的空气侧位于水或水溶液池21上方；所述喷淋水或水溶液循环回路中的水或水溶液池21还与溶质加料器26、排污阀24和补水阀25相连通。通过溶质加料器26、排污阀24和补水阀25的联合操作，既可实现水溶液循环，也可实现纯水循环。所述水溶液再生系统循环回路包括溶液热回收换热器31、溶液加热器32、高压泵33、反渗透器34、压能回收器36(利用液体压力做功的微型动力机)、反渗透压力调节阀37以及连通管路Ⅲ30，所述溶液热回收换热器31通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池21、反渗透压力调节阀37、溶液加热器32相连，所述溶液加热器3通过连通管路Ⅲ与高压泵33相连，所述高压泵33通过连通管路Ⅲ与反渗透器34相连，所述反渗透器34通过连通管路Ⅲ与压能回收器36相连，所述压能回收器36通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀37；所述水溶液再生系统循环回路中的反渗透器34还与排水管35相连接。

制热时，本实施例的工作原理介绍如下。

制热时，制冷剂循环回路中四通换向阀的连通关系如图1的实线所示，从压缩机11排出的制冷剂依次经过四通换向阀12的高压侧、用户侧换热器13、节流阀14、环境侧换热器、四通换向阀12的低压侧和压缩机进气口流回压缩机。此时，用户侧换热器为冷凝器，环境侧换热器为蒸发器。制冷剂在冷凝器中冷凝，为用户提供热量。制冷剂在蒸发器中蒸发，从流过蒸发器的室外空气流中吸取热量。

制热时的喷淋水溶液循环回路中，水溶液先从水溶液池流向循环泵22的入口，然后在循环泵22的驱动下，依次流过喷淋器23、环境侧换热器15，最后流回水溶液池。水溶液流过环境侧换热器时，吸收空气中的水分，防止水分在环境侧换热器内结霜，使制冷剂在环境侧换热器中可以持续不断的从流过的室外空气流中吸热，免去化霜所需的能耗和对热泵机组造成的制热中断，从而确保热泵机组的持续制热能力和效率。

制热时的水溶液再生系统循环回路中，水溶液先从水溶液池被吸入到溶液热回收换热器31的稀溶液侧，然后依次流过溶液加热器32、高压泵33、反渗透器34、压能回收器36、反渗透压力调节阀37和溶液热回收换热器31的浓溶液侧，最后回到水溶液池。水溶液经过溶液加热器时被加热，温度升高至0℃以上足够高的温度，以确保反渗透器中渗透出来的水不会结冰即可。溶液经过高压泵提高压力，使得反渗透器中具有足够高的反渗透压力，能使得水溶液经过反渗透器渗出足够的水分而获得合适的再生溶液浓度，从而使水溶液池内的水溶液浓度也维持在合适的值，使得制冷剂循环回路中的环境侧换热器内不会出现结霜或结冰。从反渗透器出来的再生溶液经过压能回收器回收其中的压能，以减少高压泵的功率消耗。反渗透压力调节阀配合压缩机调节溶液的反渗透压力，以实现溶液的再生要求。溶液热回收换热器回收再生后浓溶液的余热，预热未再生的稀溶液，以减少溶液加热器的能量消耗。

制冷时，本实施例的工作原理介绍如下。

制冷时，制冷剂循环回路中四通换向阀的连通关系如图1的虚线所示，从压缩机11排出的制冷剂依次经过四通换向阀12的高压侧、环境侧换热器、节流阀14、用户侧换热器13、四通换向阀12的低压侧和压缩机进气口流回压缩机。此时，用户侧换热器为制冷剂蒸发器，环境侧换热器为制冷剂冷凝器。制冷剂在蒸发器中蒸发，为用户提供冷量。制冷剂在冷凝器中冷凝，将热量传递给流过冷凝器内的室外空气。

制冷时的水循环回路中，水先从水池流向循环泵22的入口，然后在循环泵22的驱动下，依次流过喷淋器23、环境侧换热器，最后流回水池。水流过环境侧换热器时，与流过其中的室外空气流接触，产生蒸发冷却作用，使制冷剂的冷凝温度降低，提高热泵型冷热源机组的制冷能力和效率。

制冷时的水溶液再生系统停止工作。

实施例2

参照图2，本实施例之可实现无霜冻与蒸发冷却的闭式水冷热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路、喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路。所述制冷剂循环回路包括压缩机11、四通换向阀12、用户侧换热器13、节流阀14、环境侧换热器（为水冷式换热器17）以及连通管路Ⅰ10；所述环境侧换热器的冷却水侧通过连通管路Ⅳ40与闭式冷却塔43中的换热器42、冷却水循环泵41相连通。所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池21、循环泵22、喷淋器23、闭式冷却塔换热器的空气侧以及连通管路Ⅱ20，所述水或水溶液池21通过连通管路Ⅱ与循环泵22相连，所述循环泵22通过连通管路Ⅱ与喷淋器23相连，所述喷淋器23位于闭式冷却塔换热器的空气侧上方，所述闭式冷却塔换热器的空气侧位于水或水溶液池21上方；所述喷淋水或水溶液循环回路中的水或水溶液池21还与溶质加料器26、排污阀24和补水阀25相连通。通过溶质加料器26、排污阀24和补水阀25的联合操作，既可实现水溶液循环，也可实现纯水循环。所述水溶液再生系统循环回路包括溶液热回收换热器31、溶液加热器32、高压泵33、反渗透器34、压能回收器36、反渗透压力调节阀37以及连通管路Ⅲ30，所述溶液热回收换热器31通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池21、反渗透压力调节阀37、溶液加热器32相连，所述溶液加热器32通过连通管路Ⅲ与高压泵33相连，所述高压泵33通过连通管路Ⅲ与反渗透器34相连，所述反渗透器34通过连通管路Ⅲ与压能回收器36相连，所述压能回收器36通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀37相连；所述水溶液再生系统循环回路中的反渗透器34还与排水管35相连接。

制热时，本实施例的工作原理介绍如下。

制热时，制冷剂循环回路中四通换向阀的连通关系如图2的实线所示，从压缩机11排出的制冷剂依次经过四通换向阀12的高压侧、用户侧换热器13、节流阀14、环境侧换热器、四通换向阀12的低压侧和压缩机进气口流回压缩机。此时，用户侧换热器为冷凝器，环境侧换热器为蒸发器。制冷剂在冷凝器中冷凝，为用户提供热量。制冷剂在蒸发器中蒸发，从流过蒸发器的冷却水中吸取热量。此时的冷却水实际上不是起冷却作用，而是对制冷剂起加热作用。为了防冻，冷却水中应加防冻剂，如甘油、氯化钙、氯化钠等。冷却水在闭式冷却塔换热器和制冷剂循环回路中的环境侧换热器之间循环流动，通过闭式冷却塔换热器吸收室外空气的热量，通过制冷剂循环回路中的环境侧换热器将热量传递给制冷剂。

制热时的水溶液循环回路中，水溶液先从水溶液池流向循环泵22的入口，然后在循环泵22的驱动下，依次流过喷淋器23、闭式冷却塔换热器，最后流回水溶液池。水溶液流过闭式冷却塔换热器时，吸收空气中的水分，防止水分在换热器内结霜，使制冷剂在闭式冷却塔换热器中可以持续不断的从流过的室外空气流中吸热，免去化霜所需的能耗和对热泵机组造成的制热中断，从而确保热泵机组的持续制热能力和效率。

制热时的水溶液再生系统循环回路的工作原理和作用与实施例1的完全相同。

制冷时，本实施例的工作原理介绍如下。

制冷时，制冷剂循环回路中四通换向阀的连通关系如图2的虚线所示，从压缩机11排出的制冷剂依次经过四通换向阀12的高压侧、环境侧换热器、节流阀14、用户侧换热器13、四通换向阀12的低压侧和压缩机进气口流回压缩机。此时，用户侧换热器为制冷剂蒸发器，环境侧换热器为制冷剂冷凝器。制冷剂在蒸发器中蒸发，为用户提供冷量。制冷剂在冷凝器中冷凝，将冷凝过程散热量传递给流过冷凝器的冷却水。冷却水在闭式冷却塔换热器和制冷剂循环回路中的环境侧换热器之间循环流动，通过制冷剂循环回路中的环境侧换热器吸收制冷剂冷凝过程散热量，通过闭式冷却塔换热器将热量传递给流过其中的室外空气。

制冷时的水循环回路中，水先从水池流向循环泵22的入口，然后，在循环泵的驱动下依次流过喷淋器23、闭式冷却塔换热器，最后流回水池。水流过闭式冷却塔换热器时，与流过其中的室外空气流接触，产生蒸发冷却作用，使冷却水降温，最终使制冷剂的冷凝温度降低，提高热泵型冷热源机组的制冷能力和效率。

制冷时的水溶液再生系统停止工作。

实施例3

参照图3，本实施例之可实现无霜冻与蒸发冷却的开式水冷热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路、喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路。所述制冷剂循环回路包括压缩机11、四通换向阀12、用户侧换热器13、节流阀14、环境侧换热器（为水冷式换热器17）以及连通管路Ⅰ10。所述喷淋水或水溶液循环回路也是冷却水循环回路，包括水或水溶液池21、循环泵22、环境侧换热器的冷却水侧、喷淋器23、开式冷却塔43中的填料层27以及连通管路Ⅱ20，所述水或水溶液池21通过连通管路Ⅱ与循环泵22相连，所述循环泵22通过连通管路Ⅱ与喷淋器23相连，所述喷淋器23位于开式冷却塔填料层上方，所述开式冷却塔填料层位于水或水溶液池21上方；所述喷淋水或水溶液循环回路中的水或水溶液池21还与溶质加料器26、排污阀24和补水阀25相连通。通过溶质加料器26、排污阀24和补水阀25的联合操作，既可实现水溶液循环，也可实现纯水循环。所述水溶液再生系统循环回路包括溶液热回收换热器31、溶液加热器32、高压泵33、反渗透器34、压能回收器36、反渗透压力调节阀37以及连通管路Ⅲ30，所述溶液热回收换热器31通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池21、反渗透压力调节阀37、溶液加热器32相连，所述溶液加热器32通过连通管路Ⅲ与高压泵33相连，所述高压泵33通过连通管路Ⅲ与反渗透器34相连，所述反渗透器34通过连通管路Ⅲ与压能回收器36相连，所述压能回收器36通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀37相连；所述水溶液再生系统循环回路中的反渗透器34还与排水管35相连接。

制热时，本实施例的工作原理介绍如下。

制热时，制冷剂循环回路中四通换向阀的连通关系如图3的实线所示，从压缩机11排出的制冷剂依次经过四通换向阀12的高压侧、用户侧换热器13、节流阀14、环境侧换热器、四通换向阀12的低压侧和压缩机进气口流回压缩机。此时，用户侧换热器为冷凝器，环境侧换热器为蒸发器。制冷剂在冷凝器中冷凝，为用户提供热量。制冷剂在蒸发器中蒸发，从流过蒸发器的水溶液中吸取热量。

制热时的水溶液循环回路中，水溶液先从水溶液池流向循环泵22的入口，然后在循环泵的驱动下，依次流过环境侧换热器、喷淋器23、开式冷却塔中的填料层27，最后流回水溶液池。水溶液流过制冷剂循环回路中的环境侧换热器时给制冷剂提供热量，水溶液流过开式冷却塔填料层时，吸收流过其中的室外空气释放的热量。由于溶液的冰点低，整个溶液循环中不会出现冻结现象，从而确保热泵机组的持续制热能力和效率。

制热时的水溶液再生系统循环回路的工作原理和作用与实施例1的完全相同。

制冷时，本实施例的工作原理介绍如下。

制冷时，制冷剂循环回路中四通换向阀的连通关系如图3的虚线所示，从压缩机11排出的制冷剂依次经过四通换向阀12的高压侧、环境侧换热器、节流阀14、用户侧换热器13、四通换向阀12的低压侧和压缩机进气口流回压缩机。此时，用户侧换热器为制冷剂蒸发器，环境侧换热器为制冷剂冷凝器。制冷剂在蒸发器中蒸发，为用户提供冷量。制冷剂在冷凝器中冷凝，将冷凝过程散热量传递给流过冷凝器的冷却水。

制冷时的水循环回路中，冷却水先从水池流向循环泵22的入口，然后在循环泵22的驱动下，依次流过环境侧换热器17、喷淋器23、开式冷却塔中的填料层27，最后流回水池。水流过开式冷却塔填料层时，与流过其中的室外空气流接触，产生蒸发冷却作用，使冷却水降温，最终使制冷剂的冷凝温度降低，提高热泵型冷热源机组的制冷能力和效率。

制冷时的水溶液再生系统停止工作。

Claims (10)

1. 一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，所述环境侧换热器为风冷式换热器；其特征在于：还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、喷淋器、环境侧换热器的空气侧以及连通管路Ⅱ，所述水或水溶液池通过连通管路Ⅱ与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路Ⅱ与喷淋器相连，所述喷淋器位于环境侧换热器的空气侧上方，所述环境侧换热器的空气侧位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路Ⅲ，所述溶液加热器通过连通管路Ⅲ分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路Ⅲ与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池相连。

2.根据权利要求1所述的可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，其特征在于：所述喷淋水或水溶液循环回路中，还设有溶质加料器、排污阀、补水阀，所述溶质加料器、排污阀、补水阀分别与水或水溶液池相连。

3.根据权利要求1或2所述的可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，其特征在于：所述水溶液再生系统循环回路中，还设有溶液热回收换热器、压能回收器，所述溶液热回收换热器安装在水或水溶液池、溶液加热器、反渗透压力调节阀之间，通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池、反渗透压力调节阀、溶液加热器相连，所述压能回收器安装在反渗透压力调节阀、反渗透器之间。

4.根据权利要求1或2所述的可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，其特征在于：所述水溶液再生系统循环回路中，还设有排水管，所述排水管与水溶液再生系统循环回路中的反渗透器相连。

5.一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，所述环境侧换热器为水冷式换热器，所述环境侧换热器的冷却水侧通过连通管路Ⅳ与闭式冷却塔中的换热器、冷却水循环泵相连通；其特征在于：还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、喷淋器、闭式冷却塔换热器的空气侧以及连通管路Ⅱ，所述水或水溶液池通过连通管路Ⅱ与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路Ⅱ与喷淋器相连，所述喷淋器位于闭式冷却塔换热器的空气侧上方，所述闭式冷却塔换热器的空气侧位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路Ⅲ，所述溶液加热器通过连通管路Ⅲ分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路Ⅲ与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池相连。

6.根据权利要求5所述的可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，其特征在于：所述喷淋水或水溶液循环回路中，还设有溶质加料器、排污阀、补水阀，所述溶质加料器、排污阀、补水阀分别与水或水溶液池相连。

7.根据权利要求5或6所述的可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，其特征在于：所述水溶液再生系统循环回路中，还设有溶液热回收换热器、压能回收器，所述溶液热回收换热器安装在水或水溶液池、溶液加热器、反渗透压力调节阀之间，通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池、反渗透压力调节阀、溶液加热器相连，所述压能回收器安装在反渗透压力调节阀、反渗透器之间；所述水溶液再生系统循环回路中，还设有排水管，所述排水管与水溶液再生系统循环回路中的反渗透器相连。

8.一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，所述环境侧换热器为水冷式换热器；其特征在于：还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、环境侧换热器的冷却水侧、喷淋器、开式冷却塔中的填料层以及连通管路Ⅱ，所述水或水溶液池通过连通管路Ⅱ与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路Ⅱ与喷淋器相连，所述喷淋器位于开式冷却塔填料层上方，所述开式冷却塔填料层位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路Ⅲ，所述溶液加热器通过连通管路Ⅲ分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路Ⅲ与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池相连。

9.根据权利要求8所述的可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，其特征在于：所述喷淋水或水溶液循环回路中，还设有溶质加料器、排污阀、补水阀，所述溶质加料器、排污阀、补水阀分别与水或水溶液池相连。

10.根据权利要求8或9所述的可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，其特征在于：所述水溶液再生系统循环回路中，还设有溶液热回收换热器、压能回收器，所述溶液热回收换热器安装在水或水溶液池、溶液加热器、反渗透压力调节阀之间，通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池、反渗透压力调节阀、溶液加热器相连，所述压能回收器安装在反渗透压力调节阀、反渗透器之间；所述水溶液再生系统循环回路中，还设有排水管，所述排水管与水溶液再生系统循环回路中的反渗透器相连。