CN107388627B - 一种新型能源塔热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于能源塔热泵领域，公开了一种新型能源塔热泵系统，包括能源塔体、喷淋式换热器、进风口、风机、喷淋装置、接水盘、喷淋介质、喷淋循环泵、制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀以及热泵输出接口，风机安装于能源塔体上，能源塔体内由上至下依次设置有风机、喷淋装置、喷淋式换热器、进风口以及接水盘，喷淋循环泵的输入端通过管路与接水盘连接，输出端通过管路与喷淋装置连接，喷淋式换热器的一端依次与膨胀阀、冷凝器及制冷压缩机的一端连接，制冷压缩机另一端与喷淋式换热器连接。本发明通过将喷淋式换热器设置在能源塔体内部，使能源塔与热泵系统结合，简化了现有能源塔的结构，提高了运行效率，还大幅降低了能源塔系统的成本造价问题。

Description

一种新型能源塔热泵系统

技术领域

本发明涉及能源塔热泵技术领域，尤其涉及一种新型能源塔热泵系统。

背景技术

本人自2006年发明能源塔热泵技术至今，在国内外得到了迅速发展和推广应用，已经形成替代水源热泵、地源热泵的趋势，为人类提供了一种新型空气可再生能源利用系统。然而，现行应用的能源塔、热源塔热泵系统，均采用本人发明的由换热水塔(大都采用开式或闭式冷却塔改进使用)与水源热泵组合而成的能源塔热泵系统。众所周知，开式塔简单，但换热介质直接进入水源热泵的蒸发器和冷凝器长期运行，换热介质及杂质对水源热泵的换热器产生一定的腐蚀，并导致加快在蒸发器和冷凝器中加重结垢，严重影响换热效果并缩短蒸发器和冷凝器的使用寿命。闭式塔虽然克服了开式塔的上述缺陷，但结构复杂，造价昂贵，同时闭式塔要经过塔内换热器和蒸发器或冷凝器的两次换热，导致增加换热温差损失，降低了换热效果。再有，国内现有能源塔、热源塔热泵技术产品，仅仅应用在室外气温≥﹣5℃的南方地区，无法在环境气温≤﹣5℃地区使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型能源塔热泵系统，以解决现有开式塔受换热介质及杂质的影响，蒸发器容易受到腐蚀，导致换热效果差，蒸发器及冷凝器内容易结垢，导致使用寿命降低的问题，闭式塔结构复杂，造价高昂，需经过换热器和蒸发器或冷凝器两次换热，换热温差损失大，换热效果低的问题。为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型能源塔热泵系统，包括能源塔体、喷淋式换热器、进风口、风机、喷淋装置、接水盘、喷淋介质、喷淋循环泵、制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀热以及两个热泵输出接口，风机安装于能源塔体上，喷淋装置配置在风机的下方，喷淋式换热器安装在喷淋装置的下方，且位于接水盘的上方，能源塔体下部为接水盘，进风口位于喷淋式换热器和接水盘之间，喷淋循环泵的吸入端口与接水盘连接，输出端口与喷淋装置相连接，制冷压缩机的吸气端连接在喷淋式换热器的一端，排气端与冷凝器制冷剂侧的一端相连接，冷凝器制冷剂侧的另一端连接在膨胀阀的一端，膨胀阀的另一端与喷淋式换热器相连接，两个热泵输出接口分别连接于冷凝器水侧的两端。

一种新型能源塔热泵系统，包括能源塔体、喷淋式换热器、进风口、风机、喷淋装置、接水盘、喷淋介质、喷淋循环泵、制冷压缩机、冷、热风式换热器、空调风机以及膨胀阀，风机安装于能源塔体上，喷淋装置安装在风机的下方，喷淋式换热器安装在喷淋装置的下方且位于接水盘的上方，能源塔体下部为接水盘，进风口位于喷淋式换热器和接水盘之间，喷淋循环泵的输入端口与接水盘连接，输出端口与喷淋装置相连接，制冷压缩机的吸气端与喷淋式换热器的一端相连接，排气端连接在冷、热风式换热器的一端，冷、热风式换热器的另一端连接在膨胀阀的一端，膨胀阀的另一端与喷淋式换热器相连接。

作为优选，还包括四通换向阀，四通换向阀的a端与制冷压缩机的排气端相连接，四通换向阀的c端与制冷压缩机的吸气端相连接，四通换向阀的d端连接在冷凝器制冷剂侧的一端，四通换向阀的b端与喷淋式换热器相连接。

作为优选，还包括四通换向阀，四通换向阀的a端与制冷压缩机的排气端相连接，四通换向阀的c端与制冷压缩机的吸气端相连接，四通换向阀的d端与冷、热风式换热器的一端相连接，四通换向阀的b端与喷淋式换热器相连接。

作为优选，还包括四个冷、热换向阀门，第一个冷、热换向阀门的一端与第二个冷、热换向阀门的一端连接后组成a端，且与制冷压缩机的排气端相连接，第二个冷、热换向阀门的另一端与第三个冷、热换向阀门的一端连接后组成b端，且与喷淋式换热器相连接，第三个冷、热换向阀门的另一端与第四个冷、热换向阀门的一端连接后组成c端，且与制冷压缩机的吸气端相连接，第四个冷、热换向阀门的另一端与第一个冷、热换向阀门的另一端连接后组成d端，且与冷凝器制冷剂侧的一端连接。

作为优选，还包括四个冷、热换向阀门，第一个冷、热换向阀门的一端与第二个冷、热换向阀门的一端连接后组成a端，且与制冷压缩机的排气端相连接，第二个冷、热换向阀门的另一端与第三个冷、热换向阀门的一端连接后组成b端，且与喷淋式换热器相连接，第三个冷、热换向阀门的另一端与第四个冷、热换向阀门的一端连接后组成c端，且与制冷压缩机的吸气端相连接，第四个冷、热换向阀门的另一端与第一个冷、热换向阀门的另一端连接后组成d端，且与冷、热风式换热器的一端连接。

作为优选，喷淋式换热器由竖直翅片管构成，且喷淋介质流经喷淋式换热器外表，当环境温度≤0℃时，喷淋介质为防冻液，当环境温度>0℃时，喷淋介质为清水。

作为优选，喷淋式换热器由蛇形翅片管构成，且喷淋介质流经喷淋式换热器外表面，当环境温度≤0℃时，喷淋介质为防冻液，当环境温度>0℃时，喷淋介质为清水。

作为优选，还包括储液罐以及排液注入阀，储液罐通过排液注入阀与接水盘连通，接水盘、配置储液罐以及排液注入阀构成储液装置。

作为优选，还包括液位上限传感装置、液位下限传感装置、防冻液配比循环泵、以及防冻液原料储料箱，排液注入阀为排液注入电动阀，在接水盘上由上至下依次设置有液位上限传感装置和液位下限传感装置，防冻液原料储料箱一端与接水盘的一端相连接，防冻液原料储料箱的另一端与防冻液配比循环泵的吸入端口相连接，防冻液配比循环泵的输出端口与接水盘相连接，排液注入阀、液位上限传感装置、液位下限传感装置、防冻液配比循环泵以及防冻液原料储料箱构成防冻液液位和配比自动控制系统。

作为优选，还包括热水辅热换热器、热水辅热水源以及热水拌热循环泵，热水辅热换热器一次侧的一端连接制冷压缩机的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器的一端连接，其二次侧的一端与热水辅热水源一端的输出接口相连接，二次侧的另一端通过热水拌热循环泵与热水辅热水源另一端的输出接口相连接，热水辅热换热器、热水辅热水源以及热水拌热循环泵构成热泵热水辅助拌热回路。

作为优选，还包括制冷剂辅热换热器和辅热膨胀阀，制冷剂辅热换热器一次侧的一端连接制冷压缩机的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器的一端连接，制冷剂辅热换热器二次侧的一端分别与制冷压缩机的排气端和冷凝器制冷剂侧的一端相连通，二次侧的另一端通过辅热膨胀阀与膨胀阀和喷淋式换热器之间的连接管路相连通，冷凝器、制冷剂辅热换热器以及辅热膨胀阀构成压缩机排气辅助拌热回路。

作为优选，还包括制冷剂辅热换热器和辅热膨胀阀，制冷剂辅热换热器一次侧的一端连接制冷压缩机的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器的一端连接，制冷剂辅热换热器二次侧的一端分别与制冷压缩机的排气端和冷、热风式换热器的一端相连通，二次侧的另一端通过辅热膨胀阀与膨胀阀和喷淋式换热器之间的连接管路相连通，冷、热风式换热器、制冷剂辅热换热器以及辅热膨胀阀构成压缩机排气辅助拌热回路。

作为优选，还包括热泵反馈辅热换热器和热泵反馈辅热循环泵，热泵反馈辅热换热器一次侧的一端连接制冷压缩机的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器的一端连接，热泵反馈辅热换热器二次侧的一端与热泵反馈辅热循环泵的一端连接，热泵反馈辅热循环泵的另一端分别和冷凝器水侧的一端以及热泵输出接口相连通，热泵反馈辅热换热器二次侧的另一端通过管路与冷凝器水侧的另一端以及热泵输出接口相连接，冷凝器、热泵反馈辅热换热器以及热泵反馈辅热循环泵构成热泵反馈循环辅助拌热回路。

作为优选，还包括热泵输出辅热换热器、输出辅助加热水源以及热泵输出辅热循环泵，热泵输出辅热换热器的一次侧串联在冷凝器水侧和热泵输出接口连接的管路上，热泵输出辅热换热器的二次侧的一端与输出辅助加热水源输出接口一端相连接，二次侧的另一端通过热泵输出辅热循环泵与输出辅助加热水源输出接口相连接，热泵输出辅热换热器、输出辅助加热水源以及热泵输出辅热循环泵构成热泵输出热水辅助拌热回路。

作为优选，还包括稀释防冻液烘干箱，稀释防冻液烘干箱内设置有电加热烘干装置和/或盘管热水加热烘干装置；

和/或将稀释防冻液烘干箱放置在室外太阳光照射位置并利用太阳光透光玻璃顶实现光热烘干稀释防冻液；

稀释防冻液烘干箱与电加热烘干装置和/或盘管热水加热烘干装置和/或玻璃顶构成稀释防冻液加热烘干提纯系统。

作为优选，还包括防冻液浓度自动检测报警控制装置，防冻液浓度自动检测报警控制装置用于自动检测并控制防冻液浓度，防冻液浓度自动检测报警控制装置构成防冻液浓度检测控制回路。

作为优选，在辅助拌热回路中配置辅助拌热温度自动检测控制装置，自动检测拌热温度并控制热水拌热循环泵、热泵反馈辅热循环泵、热泵输出辅热循环泵的供电频率；自动检测拌热温度并控制辅膨胀阀的开度，构成辅助拌热自动控制回路。

本发明的有益效果：

1)通过使喷淋式换热器中的制冷剂直接与喷淋介质换热，大大提高了喷淋换热效率，不但实现了闭式塔的结构，同时还克服了闭式塔二次换热的温差损失，与闭式塔相比提高了换热效果。

2)通过设置四通换向阀或者四个冷、热换向阀门，使新型能源塔热泵系统同时兼具制冷与制热的功能喷淋式换热器在新型能源塔热泵系统制热运行时作为蒸发器应用，在热泵系统制冷运行时作为冷凝器使用。

3)将喷淋式换热器设置在能源塔体内部，喷淋式换热器即是能源塔的一部分，又是热泵系统的蒸发器或冷凝器，使能源塔与热泵系统结合，不但简化了现有能源塔热泵复杂的系统结构，还大大提高了能源塔热泵的工作效率，还大幅度降低了能源塔系统的成本造价。

4)热泵机组与能源塔可以共同安装在室外，还节省了机房占地面积，为用户节约机房建筑投入资金，进一步提高了新型能源塔热泵系统的市场竞争力。

5)通过设置热泵热水辅助拌热回路、压缩机排气辅助拌热回路、热泵反馈循环辅助拌热回路以及热泵输出热水辅助拌热回路，彻底攻克现有能源塔热泵系统不适用北方寒冷地区使用的现实，为能源塔热泵系统在严寒地区应用奠定了技术和产品基础。

附图说明

图1是本发明输出循环水式能源塔热泵系统的示意图；

图2是本发明输出循环风式能源塔热泵系统的示意图；

图3是图1所示新型能源塔热泵系统配置了四通换向阀的示意图；

图4是图2所示新型能源塔热泵系统配置了四通换向阀的示意图；

图5是图1所示新型能源塔热泵系统配置了冷、热换向阀门的示意图；

图6是图2所示新型能源塔热泵系统配置了冷、热换向阀门的示意图；

图7是图1所示新型能源塔热泵系统配置了储液罐的示意图；

图8是图2所示新型能源塔热泵系统配置了储液罐的示意图；

图9是图7所示新型能源塔热泵系统配置了液位和自动配比装置的示意图；

图10是图8所示新型能源塔热泵系统配置了液位和自动配比装置示意图；

图11是图1所示新型能源塔热泵系统配置了热水辅助拌热回路的示意图；

图12是图2所示新型能源塔热泵系统配置了热水辅助拌热回路的示意图；

图13是图1所示新型能源塔热泵系统配置了压缩机排气辅助拌热回路的示意图；

图14是图2所示新型能源塔热泵系统配置了压缩机排气辅助拌热回路的示意图；

图15是图1所示新型能源塔热泵系统配置了热泵反馈循环辅助拌热回路的示意图；

图16是图1所示新型能源塔热泵系统配置了热泵输出热水辅助拌热回路的示意图；

图17是图1至图16所示新型能源塔热泵系统配置了防冻液烘干装置的示意图。

图中：

1、能源塔体；2、喷淋式换热器；3、进风口；4、风机；5、喷淋装置；6、接水盘；7、喷淋介质；8、喷淋循环泵；9、制冷压缩机；10、冷凝器；11、膨胀阀；12、热泵输出接口；13、热泵输出接口；14、冷、热风式换热器；15、空调风机；16、四通换向阀；17、冷、热换向阀门；18、冷、热换向阀门；19、冷、热换向阀门；20冷、热换向阀门；21、储液罐；22、排液注入阀；23、储液罐输出泵；24、稀释防冻液；25、储液罐输出接口；26、防冻液原料储料箱；27、防冻液原料；28、防冻液配比循环泵；29、排液注入电动阀；30、液位上限传感装置；31、液位下限传感装置；32、热水辅热换热器；33、热水辅热水源；34、热水拌热循环泵；35、制冷剂辅热换热器；36、辅热膨胀阀；37、热泵反馈辅热换热器；38、热泵反馈辅热循环泵；39、热泵输出辅热换热器；40、输出辅助加热水源；41、热泵输出辅热循环泵；42、稀释防冻液烘干箱；43、烘干高浓度防冻液；44、电加热烘干装置；45、电加热电源接口；46、盘管热水加热烘干装置；47、盘管热水加热水源接口；48、太阳光透光玻璃顶；49、烘干浓缩防冻液输出泵；50、烘干浓缩防冻液输出接口；51、稀释防冻液注入接口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

附图1，是本发明实施例一输出循环水式能源塔热泵系统的示意图。图中包括能源塔体1、喷淋式换热器2、进风口3、风机4、喷淋装置5、接水盘6、喷淋介质7、喷淋循环泵8、制冷压缩机9、冷凝器10、膨胀阀11、热泵输出接口12以及热泵输出接口13，风机4安装于能源塔体1内的上部，用于循环能源塔体1空气，喷淋装置5配置在风机4的下方，喷淋式换热器2安装于喷淋装置5的下方，位于接水盘6且位于位于接水盘6内喷淋介质7液面的上方，接水盘6位于能源塔体的下部，进风口3位于喷淋式换热器2和接水盘6之间，喷淋循环泵8的吸入端口连接在接水盘6的底部，喷淋循环泵8的输出端口与喷淋装置5通过管道相连接，制冷压缩机9的吸气端通过管道与喷淋式换热器2的一端连接，制冷压缩机9的排气端通过管道与冷凝器10制冷剂侧的一端连接，冷凝器10制冷剂侧的另一端连接在膨胀阀11的一端，膨胀阀11的另一端与喷淋式换热器2相连接，热泵输出接口12和热泵输出接口13分别连接于冷凝器10水侧的两端，接水盘6可以和能源塔体1是一体式结构，也可以和能源塔体1为不同的个体结构，本实施例新型能源塔热泵系统的工作原理如下：

附图1，冬季采暖运行时，喷淋介质7更换为防冻液，喷淋循环泵8运转，制冷压缩机9运行。喷淋介质7经喷淋循环泵8至喷淋装置5向喷淋式换热器2淋降喷淋介质7，同时风机4运转，能源塔体1内形成负压，空气经进风口3进入能源塔体1并在喷淋式换热器2表面与淋降喷淋介质7逆向换热，空气热量换热至淋降喷淋介质7中，代表空气温度的淋降喷淋介质7流经喷淋式换热器2表面将其传给喷淋式换热器2内循环的制冷剂中。制冷压缩机9运行后，高压高温制冷剂气体流经冷凝器10制冷剂侧释放冷凝热并对水侧循环的水加热，热水经热泵输出接口12、泵输出接口13输出循环。如果是采暖供热应用，则采暖末端系统的循环水泵将采暖水经热泵输入接口12输入至冷凝器10水侧并被制冷剂侧释放的冷凝热加热后，经热泵输出接口13输出至风机盘管或暖气片采暖供热，构成采暖末端循环回路。如果是作为生活热水装置应用时，热水循环水泵将生活热水经热泵输入接口12输入至冷凝器10水侧并由制冷剂侧释放的冷凝热加热后，经热泵输出接口13输出至热水储水罐，对储水罐内生活热水加热循环，构成生活热水加热循环回路。

经制冷压缩机9压缩的高压高温制冷剂气体经冷凝器10冷凝放热后，制冷剂液体经膨胀阀11节流减压后，进入喷淋式换热器2，此时喷淋式换热器2为蒸发器，输入蒸发器的制冷剂液体蒸发吸收表面淋降的喷淋介质7中热量，过热的制冷剂气体输至制冷压缩机9的吸气端，经制冷压缩机9压缩后，重复上述制冷压缩循环。经蒸发器吸收热量后的淋降喷淋介质7，温度降低，过冷的淋降喷淋介质7落入接水盘6中，再经喷淋循环泵8循环至喷淋装置5，继续与空气换热并被加热后，淋降至喷淋式换热器2表面，源源不断的通过喷淋介质7将空气热量传递给喷淋式换热器2内循环的制冷剂，重复上述喷淋循环换热运行。

附图2，是本发明实施例二输出循环风式能源塔热泵系统的示意图。与附图1除了输出为循环风外，其它与附图1基本相同。制热运行时，制冷压缩机9运行后，高压高温制冷剂气体经冷、热风式换热器14冷凝放热，由空调风机15向空调房间吹风，将冷、热风式换热器14释放的冷凝热带入空调房间中进行采暖供热。其它运行过程与附图1一样，不再重复介绍。

附图3，是图1所示新型能源塔热泵系统配置了四通换向阀16的示意图。在附图1的基础上配置了四通换向阀16，构成能源塔热泵空调系统，其它与附图1基本相同。

冬季制热采暖运行时，制冷压缩机9运行后，此时四通换向阀16内ad和bc通道开通，ab和cd通道关闭。高压高温制冷剂气体经四通换向阀16的a端口进入至d端口输出至冷凝器10制冷剂侧，冷凝放热并对由热泵输出接口12、13循环的采暖热水加热。冷凝放热后的制冷剂液体经膨胀阀11节流减压后，进入喷淋式换热器2，蒸发吸收表面淋降的喷淋介质7中热量，过热的制冷剂气体输至四通换向阀16的b端，经bc通道输入制冷压缩机9的吸气端，重复制冷压缩循环。

夏季制冷空调运行时，喷淋介质7防冻液将更换为清水，四通换向阀16由制热换向至制冷状态，此时四通换向阀16内ad和bc通道关闭，ab和dc通道开通。制冷压缩机9运行后，高压高温制冷剂气体经四通换向阀16的a端口进入至b端口输出至喷淋式换热器2，此时喷淋式换热器2为冷凝器，高压高温制冷剂气体经喷淋介质7清水冷凝放热后，制冷剂气体冷凝为液体，制冷剂液体经膨胀阀11节流减压后进入冷凝器10的制冷剂侧，此时冷凝器10为蒸发器应用。制冷剂在蒸发器蒸发吸收流经热泵输出接口12和13循环的空调冷媒水中热量，将冷媒水制冷为冷冻水输出至风机盘管完成制冷空调运行。制冷剂在蒸发器内蒸发吸热后，制冷剂气体由d端口进入至c端口输出至制冷压缩机9的吸气端，继续压缩重复上述制冷运行。其它运行过程与附图1完全相同，在此不再重复叙述。

附图4，是图2所示新型能源塔热泵系统配置了四通换向阀16的示意图。除了四通换向阀16的d端口与冷热风机14的一端连接，其余的与附图2和附图3运行过程相同，在此不再重复介绍。

附图5，是图1所示新型能源塔热泵系统配置了冷、热换向阀门的示意图。与附图3区别在于四通换向阀16由冷、热换向阀门17、冷、热换向阀门18、冷、热换向阀门19、冷、热换向阀门20替代，应用于大型能源塔热泵机组。因为四通换向阀16一般应用在小型热泵机组中，目前国内外尚没有适合大型机组使用的四通换向阀。因此，本发明用四只大型制冷阀门17、冷、热换向阀门18、冷、热换向阀门19、冷、热换向阀门20替代四通换向阀16。其中，冷、热换向阀门17和冷、热换向阀门19替代ad和bc通道的开关；冷、热换向阀门18和冷、热换向阀门20替代ab和dc通道的开关。制热运行时，冷、热换向阀门17和冷、热换向阀门19开启；冷、热换向阀门18和冷、热换向阀门20关闭。制冷运行时，冷、热换向阀门18和冷、热换向阀门20开启；冷、热换向阀门17和冷、热换向阀门19关闭。其它与附图3相同，不再重复说明。

附图6，是图2所示新型能源塔热泵系统配置了冷、热换向阀门的示意图；与附图5的四只大型制冷阀门17、冷、热换向阀门18、冷、热换向阀门19、冷、热换向阀门20替代四通换向阀16完全一样，即：冷、热换向阀门17和19替代ad和bc通道的开关；冷、热换向阀门18和冷、热换向阀门20替代ab和dc通道的开关。制热运行时，冷、热换向阀门17和冷、热换向阀门19开启；冷、热换向阀门18和冷、热换向阀门20关闭。制冷运行时，冷、热换向阀门18和冷、热换向阀门20开启；冷、热换向阀门17和冷、热换向阀门19关闭。其它部分与图4、图5工作原理完全相同，不再重复说明。

附图7，是图1所示新型能源塔热泵系统配置了储液罐的示意图。在附图1的基础上配置了储液罐21、排液注入阀22和储液罐输出泵23。其目的是冬季采暖运行过程中，喷淋介质7(防冻液)与空气热交换过程中，空气中含有一定的水份，由于防冻液低于空气温度5-10℃左右，空气中的水份遇到过冷的防冻液会结成冰晶融入防冻液之中，导致防冻液逐渐被稀释，体积越来越大会溢出塔外。为防止防冻液外溢，打开排液注入阀22将稀释防冻液注入储液罐21之中，将稀释防冻液24储存在储液罐21之中备用。还可以向储液罐21投放防冻液原料，待稀释防冻液24浓度升高后，通过储液罐输出泵23经储液罐输出接口25将高浓度防冻液输出注入需要高浓度防冻液的地方。

冬季过后气温≥0℃，不需要防冻液时，将能源塔体1内的防冻液全部排放注入储液罐21之中，日后备用。此时将能源塔体1内注入清水，用于清水换热或夏季制冷空调冷却水之用。

附图8，是图2所示新型能源塔热泵系统配置了储液罐的示意图。其作用和原来与附图7的储液罐完全一样，不再重复说明了。

附图9，是图7所示新型能源塔热泵系统配置了液位和自动配比装置的示意图。附图9，是在附图7的基础上，在能源塔体1的接水盘6上配置防冻液原料储料箱26、防冻液原料27、防冻液配比循环泵28、排液注入电动阀29、液位上限传感装置30和液位下限传感装置31，其目的是对稀释防冻液进行液位自动控制和自动浓度配比调整。其工作过程如下：

冬季采暖运行，当喷淋介质7防冻液被稀释后，液位逐渐上升至液位上限传感装置30时，经液位上限传感装置30打开排液注入电动阀29并排放稀释防冻液注入至储液罐21中，待液位下降至液位下限传感装置31时，通过液位下限传感装置31关闭排液注入电动阀29停止排液，同时通过自动控制装置开启防冻液配比循环泵28运行，将防冻液原料储料箱26内高浓度的防冻液向接水盘6内循环并融合，提高接水盘6内喷淋介质7防冻液的浓度。待接水盘6内喷淋介质7防冻液的浓度升高至所需的浓度时，自动关闭防冻液配比循环泵28的运行。根据经验，还可以利用时间继电器，待防冻液配比循环泵28运行到一定的时间后，也就是接水盘6内喷淋介质7防冻液的浓度提高到一定浓度后，停止防冻液配比循环泵28运转。防冻液原料储料箱26应能储存一定量的防冻液原料27，保证防冻液配比装置自动配比运行一定时间。

液位上限传感装置30和液位下限传感装置31，其传感装置可以是电接点开关式或声、光、电等方式的传感器均可。

本实施例，配置防冻液浓度自动检测报警控制装置，防冻液浓度稀释到一定程度时，由防冻液浓度自动检测报警装置自动发出声、光报警，提示值班人员进行关注和处理。还可以自动开启防冻液配比循环泵28运行，自动调整防冻液浓度至所需数值。

附图10，是图8所示新型能源塔热泵系统配置了液位和自动配比装置示意图。附图10，是在附图8的基础上，在能源塔体1的接水盘6上配置防冻液原料储料箱26、防冻液原料27、防冻液配比循环泵28、排液注入电动阀29、液位上限传感装置30和液位下限传感装置31，其目的是对稀释防冻液进行液位自动控制和自动浓度配比调整。其工作原理与附图9完全一样，不再重复介绍了。

附图11，是图1所示新型能源塔热泵系统配置了热水辅助拌热回路的示意图。附图11，是在附图1的基础上，配置了热水辅热换热器32、热水辅热水源33和热水拌热循环泵34的热水拌热装置，其目的是提高热泵适应寒冷地区制热效果。冬季环境气温低到采暖无法正常运行时，由热水辅热水源33提供热水经热水辅热循环泵34循环至热水辅热换热器32的二次侧一端，由二次侧的另一端循环回热水辅热水源33，流经热水辅热换热器32二次侧的热水对一次侧流经的制冷剂加热，提高制冷压缩机9的回气温度和压力，提升蒸发温度，进而增加热泵的制热效果，满足严寒地区能源塔热泵的采暖供热需要。

热水辅热水源33可以由电锅炉热水装置或燃气锅炉热水装置或太阳能热水装置或废热水源或任何热水水源提供。

热水辅热循环泵34根据所需蒸发温度进行变频控制，综合考虑环境气温和热泵输出热水温度自动控制热水辅热循环泵34的供电频率，达到最佳节能采暖供热需求。其它与附图1相同，不再重复介绍。

附图12，是图2所示新型能源塔热泵系统配置了热水辅助拌热回路的示意图；附图12，是在附图2的基础上，配置了热水辅热换热器32、热水辅热水源33和热水拌热循环泵34的热水拌热装置，其目的是提高热泵适应寒冷地区制热效果。其工作原理与附图11完全一样，不再重复说明了。

附图13，是图1所示新型能源塔热泵系统配置了压缩机排气辅助拌热回路的示意图；附图13，是在附图1的基础上，配置制冷剂辅热换热器35和辅热膨胀阀36，其作用是利用制冷压缩机9的高温排气辅助拌热。制冷压缩机9的高温排气经制冷剂辅热换热器35的二次侧冷凝放热，对一次侧流经的制冷剂加热，冷凝放热后的制冷剂液体经辅热膨胀阀36节流后进入喷淋式换热器2继续蒸发吸热参与热泵运行，完成利用制冷压缩机9的高温排气辅助拌热的工作。

辅热膨胀阀36的开度根据所需蒸发温度进行自动控制，综合考虑环境气温和热泵输出热水温度自动控制辅热膨胀阀36的开度，达到最佳节能采暖供热需求。其它与附图1相同，不再重复介绍。

附图14，是图2所示新型能源塔热泵系统配置了压缩机排气辅助拌热回路的示意图。附图14，是在附图2的基础上，配置制冷剂辅热换热器35和辅热膨胀阀36，其作用是利用制冷压缩机9的高温排气辅助拌热。工作原理与附图13完全一样，不再重复叙述了。

附图15，是图1所示新型能源塔热泵系统配置了热泵反馈循环辅助拌热回路的示意图。附图15，是在附图1的基础上，配置了热泵反馈辅热换热器37和热泵反馈辅热循环泵38，利用热泵自身输出热水辅助拌热。热泵输出热水经冷凝器10水侧的一端，由热泵反馈辅热循环泵38循环至热泵反馈辅热换热器37的二次侧，对一次侧流经的制冷剂加热，提高制冷压缩机9的回气温度和压力，提升蒸发温度，进而增加热泵的制热效果，满足严寒地区能源塔热泵的采暖供热需要。过冷的热水经管道流回冷凝器10水侧的另一端，完成利用热泵自身反馈热水辅助拌热运行。其它与附图1相同，不再重复叙述。

附图16，是在附图1的基础上，配置了热泵输出辅热换热器39、输出辅助加热水源40和热泵输出辅热循环泵41，其目的是提高热泵适应寒冷地区制热效果。冬季环境气温低到采暖无法正常运行时，由输出辅助加热水源40经输出辅助加热循环水泵41至热泵输出辅热换热器39二次侧的一端，循环流经二次侧的另一端回至输出辅助加热水源40，利用输出辅助加热水源40的热水辅助对热泵输出流经热泵输出接口13管道的热水辅助加热，提升热泵输出热水的温度，以满足冬季寒冷气温下所需的采暖热水温度的需要。

输出辅助加热水源40可以由电锅炉热水装置或燃气锅炉热水装置或太阳能热水装置或废热水源或任何高于热泵输出热水温度的热水水源提供。

附图17，是图1至图16所示新型能源塔热泵系统配置了防冻液烘干装置的示意图。附图17，是在附图1-16任一附图所对应的一种新型能源塔热泵系统的方案的基础上，均可配置稀释防冻液烘干箱42、烘干高浓度防冻液43、电加热烘干装置44、电加热电源接口45、盘管热水加热烘干装置46、盘管热水加热水源接口47、太阳光透光玻璃顶48、烘干浓缩防冻液输出泵49、烘干浓缩防冻液输出接口50以及稀释防冻液注入接口51，所述的稀释防冻液烘干箱42配置电加热烘干装置44或盘管热水加热烘干装置46构成的稀释防冻液加热烘干系统，利用稀释防冻液受热后水份蒸发的原理烘干提纯防冻液。也可以将稀释防冻液烘干箱42安装在室外阳光照射的地方，通过室外太阳光透过太阳光透光玻璃顶48，利用太阳光热烘干浓缩稀释防冻液。烘干浓缩后的高浓度防冻液经烘干浓缩防冻液输出泵49，由烘干浓缩防冻液输出接口50输出至需要高浓度防冻液的地方。附图1-16任一附图所对应的一种新型能源塔热泵系统的方案中的稀释防冻液，经稀释防冻液注入接口51注入稀释防冻液烘干箱42之中，进行烘干提纯。

本实施例中，如果采用电加热时，由电热管电源接口45与供电电源相连接。如果使用盘管热水加热烘干装置46加热烘干时，由盘管热水加热水源接口47接入循环热水，该热水可以是任何热水水源或太阳能热水装置水源或燃气锅炉热水装置水源或电锅炉热水装置水源或废热水等水源或其它任何热水水源。

能源塔系统中配置防冻液浓度自动检测报警控制装置，当防冻液稀释到一定程度时，由防冻液浓度自动检测报警装置发出声、光报警，提示值班人员进行关注并处理，或者自动开启防冻液浓度配比装置运行，自动调整防冻液浓度。

在辅助拌热系统中配置辅助拌热温度自动检测控制装置，依据环境气温和运行工况，自动检测控制辅助拌热效果，达到热泵最佳采暖节能运行工况。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，包括能源塔体（1）、喷淋式换热器（2）、进风口（3）、风机（4）、喷淋装置（5）、接水盘（6）、喷淋介质（7）、喷淋循环泵（8）、制冷压缩机（9）、冷凝器（10）、膨胀阀（11）以及热泵输出接口（12、13），所述风机（4）安装于能源塔体（1）上，所述喷淋装置（5）配置在风机（4）的下方，所述喷淋式换热器（2）安装在喷淋装置（5）的下方，且位于接水盘（6）的上方，所述能源塔体（1）下部为接水盘（6），所述进风口（3）位于喷淋式换热器（2）和接水盘（6）之间，所述喷淋循环泵（8）的吸入端口与所述接水盘（6）连接，其输出端口与喷淋装置（5）相连接，所述制冷压缩机（9）的吸气端连接在喷淋式换热器（2）的一端，其排气端与所述冷凝器（10）制冷剂侧的一端相连接，冷凝器（10）制冷剂侧的另一端连接在所述膨胀阀（11）的一端，膨胀阀（11）的另一端与喷淋式换热器（2）相连接，热泵输出接口（12）、热泵输出接口（13）分别连接于冷凝器（10）水侧的两端；

还包括热泵反馈辅热换热器（37）和热泵反馈辅热循环泵（38），所述热泵反馈辅热换热器（37）一次侧的一端连接制冷压缩机（9）的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器（2）的一端连接，所述热泵反馈辅热换热器（37）二次侧的一端与所述热泵反馈辅热循环泵（38）的一端连接，所述热泵反馈辅热循环泵（38）的另一端分别和所述冷凝器（10）水侧的一端以及所述热泵输出接口（13）相连通，热泵反馈辅热换热器（37）二次侧的另一端通过管路与冷凝器（10）水侧的另一端以及所述热泵输出接口（12）相连接，冷凝器（10）、热泵反馈辅热换热器（37）以及热泵反馈辅热循环泵（38）构成热泵反馈循环辅助拌热回路；

还包括四通换向阀（16），所述四通换向阀（16）的a端与所述制冷压缩机（9）的排气端相连接，所述四通换向阀（16）的c端与制冷压缩机（9）的吸气端相连接，所述四通换向阀（16）的d端连接在所述冷凝器（10）制冷剂侧的一端，所述四通换向阀（16）的b端与所述喷淋式换热器（2）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括冷、热换向阀门（17、18、19、20），所述冷、热换向阀门（17）的一端与冷、热换向阀门（18）的一端连接后组成a端，且与所述制冷压缩机（9）的排气端相连接，冷、热换向阀门（18）的另一端与冷、热换向阀门（19）的一端连接后组成b端，且与所述喷淋式换热器（2）相连接，冷、热换向阀门（19）的另一端与冷、热换向阀门（20）的一端连接后组成c端，且与制冷压缩机（9）的吸气端相连接，冷、热换向阀门（17）的另一端与冷、热换向阀门（20）的另一端连接后组成d端，且与所述冷凝器（10）制冷剂侧的一端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，所述喷淋式换热器（2）由竖直翅片管构成，且所述喷淋介质（7）流经所述喷淋式换热器（2）外表，当环境温度≤0℃时，所述喷淋介质（7）为防冻液，当环境温度>0℃时，所述喷淋介质（7）为清水。

4.根据权利要求1所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，所述喷淋式换热器（2）由蛇形翅片管构成，且所述喷淋介质（7）流经所述喷淋式换热器（2）外表面，当环境温度≤0℃时，所述喷淋介质（7）为防冻液，当环境温度>0℃时，所述喷淋介质（7）为清水。

5.根据权利要求1所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括储液罐（21）以及排液注入阀（22），所述储液罐（21）通过所述排液注入阀（22）与所述接水盘（6）连通，接水盘（6）、配置储液罐（21）以及排液注入阀（22）构成储液装置。

6.根据权利要求5所述一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括液位上限传感装置（30）、液位下限传感装置（31）、防冻液配比循环泵（28）以及防冻液原料储料箱（26），所述排液注入阀（22）为排液注入电动阀（29），在接水盘（6）上由上至下依次设置有液位上限传感装置（30）和液位下限传感装置（31），所述防冻液原料储料箱（26）一端与所述接水盘（6）的一端相连接，防冻液原料储料箱（26）的另一端与防冻液配比循环泵（28）的吸入端口相连接，防冻液配比循环泵（28）的输出端口与接水盘（6）相连接，排液注入电动阀（29）、液位上限传感装置（30）、液位下限传感装置（31）、所述防冻液配比循环泵（28）以及所述防冻液原料储料箱（26）构成防冻液液位和配比自动控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括热水辅热换热器（32）、热水辅热水源（33）以及热水拌热循环泵（34），所述热水辅热换热器（32）一次侧的一端连接制冷压缩机（9）的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器（2）的一端连接，其二次侧的一端与热水辅热水源（33）一端的输出接口相连接，二次侧的另一端通过热水拌热循环泵（34）与热水辅热水源（33）另一端的输出接口相连接，热水辅热换热器（32）、热水辅热水源（33）以及热水拌热循环泵（34）构成热泵热水辅助拌热回路。

8.根据权利要求1所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括制冷剂辅热换热器（35）和辅热膨胀阀（36），所述制冷剂辅热换热器（35）一次侧的一端连接制冷压缩机（9）的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器（2）的一端连接，所述制冷剂辅热换热器（35）二次侧的一端分别与制冷压缩机（9）的排气端和冷凝器（10）制冷剂侧的一端相连通，二次侧的另一端通过辅热膨胀阀（36）与膨胀阀（11）和喷淋式换热器（2）之间的连接管路相连通，冷凝器（10）、制冷剂辅热换热器（35）以及辅热膨胀阀（36）构成压缩机排气辅助拌热回路。

9.根据权利要求1所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括热泵输出辅热换热器（39）、输出辅助加热水源（40）以及热泵输出辅热循环泵（41），所述热泵输出辅热换热器（39）的一次侧串联在冷凝器（10）水侧和热泵输出接口（13）连接的管路上，热泵输出辅热换热器（39）的二次侧的一端与输出辅助加热水源（40）输出接口一端相连接，二次侧的另一端通过热泵输出辅热循环泵（41）与输出辅助加热水源（40）输出接口相连接，热泵输出辅热换热器（39）、输出辅助加热水源（40）以及热泵输出辅热循环泵（41）构成热泵输出热水辅助拌热回路。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括稀释防冻液烘干箱（42），所述稀释防冻液烘干箱（42）内设置有电加热烘干装置（44）和/或盘管热水加热烘干装置（46）；

和/或将稀释防冻液烘干箱（42）放置在室外太阳光照射位置并利用太阳光透光玻璃顶（48）实现光热烘干稀释防冻液；

稀释防冻液烘干箱（42）与电加热烘干装置（44）和/或盘管热水加热烘干装置（46）和/或玻璃顶（48）构成稀释防冻液加热烘干提纯系统。

11.根据权利要求1-9任一项所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括防冻液浓度自动检测报警控制装置，所述防冻液浓度自动检测报警控制装置用于自动检测并控制防冻液浓度，所述防冻液浓度自动检测报警控制装置构成防冻液浓度检测控制回路。

12.根据权利要求6-9任一项所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，在所述辅助拌热回路中配置辅助拌热温度自动检测控制装置，自动检测拌热温度并控制热水拌热循环泵（34）、热泵反馈辅热循环泵（38）、热泵输出辅热循环泵（41）的供电频率；自动检测拌热温度并控制辅膨胀阀（36）的开度，构成辅助拌热自动控制回路。

13.一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，包括能源塔体（1）、喷淋式换热器（2）、进风口（3）、风机（4）、喷淋装置（5）、接水盘（6）、喷淋介质（7）、喷淋循环泵（8）、制冷压缩机（9）、冷、热风式换热器（14）、空调风机（15）以及膨胀阀（11），所述风机（4）安装于所述能源塔体（1）上，所述喷淋装置（5）安装在所述风机（4）的下方，所述喷淋式换热器（2）安装在所述喷淋装置（5）的下方且位于所述接水盘（6）的上方，所述能源塔体（1）下部为接水盘（6），所述进风口（3）位于所述喷淋式换热器（2）和接水盘（6）之间，所述喷淋循环泵（8）的输入端口与所述接水盘（6）连接，其输出端口与所述喷淋装置（5）相连接，所述制冷压缩机（9）的吸气端与所述喷淋式换热器（2）的一端相连接，其排气端连接在所述冷、热风式换热器（14）的一端，冷、热风式换热器（14）的另一端连接在所述膨胀阀（11）的一端，膨胀阀（11）的另一端与所述喷淋式换热器（2）相连接；

还包括冷、热换向阀门（17、18、19、20），所述冷、热换向阀门（17）的一端与冷、热换向阀门（18）的一端连接后组成a端，且与所述制冷压缩机（9）的排气端相连接，冷、热换向阀门（18）的另一端与冷、热换向阀门（19）的一端连接后组成b端，且与所述喷淋式换热器（2）相连接，冷、热换向阀门（19）的另一端与冷、热换向阀门（20）的一端连接后组成c端，且与制冷压缩机（9）的吸气端相连接，冷、热换向阀门（17）的另一端与冷、热换向阀门（20）的另一端连接后组成d端，且与所述冷、热风式换热器（14）的一端相连接；

还包括四通换向阀（16），所述四通换向阀（16）的a端与所述制冷压缩机（9）的排气端相连接，所述四通换向阀（16）的c端与制冷压缩机（9）的吸气端相连接，所述所述四通换向阀（16）的d端与所述冷、热风式换热器（14）的一端相连接，所述四通换向阀（16）的b端与喷淋式换热器（2）相连接。

14.根据权利要求13所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，所述喷淋式换热器（2）由竖直翅片管构成，且所述喷淋介质（7）流经所述喷淋式换热器（2）外表，当环境温度≤0℃时，所述喷淋介质（7）为防冻液，当环境温度>0℃时，所述喷淋介质（7）为清水。

15.根据权利要求13所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，所述喷淋式换热器（2）由蛇形翅片管构成，且所述喷淋介质（7）流经所述喷淋式换热器（2）外表面，当环境温度≤0℃时，所述喷淋介质（7）为防冻液，当环境温度>0℃时，所述喷淋介质（7）为清水。

16.根据权利要求13所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括储液罐（21）以及排液注入阀（22），所述储液罐（21）通过所述排液注入阀（22）与所述接水盘（6）连通，接水盘（6）、配置储液罐（21）以及排液注入阀（22）构成储液装置。

17.根据权利要求16所述一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括液位上限传感装置（30）、液位下限传感装置（31）、防冻液配比循环泵（28）以及防冻液原料储料箱（26），所述排液注入阀（22）为排液注入电动阀（29），在接水盘（6）上由上至下依次设置有液位上限传感装置（30）和液位下限传感装置（31），所述防冻液原料储料箱（26）一端与所述接水盘（6）的一端相连接，防冻液原料储料箱（26）的另一端与防冻液配比循环泵（28）的吸入端口相连接，防冻液配比循环泵（28）的输出端口与接水盘（6）相连接，排液注入电动阀（29）、液位上限传感装置（30）、液位下限传感装置（31）、所述防冻液配比循环泵（28）以及所述防冻液原料储料箱（26）构成防冻液液位和配比自动控制系统。

18.根据权利要求13所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括热水辅热换热器（32）、热水辅热水源（33）以及热水拌热循环泵（34），所述热水辅热换热器（32）一次侧的一端连接制冷压缩机（9）的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器（2）的一端连接，其二次侧的一端与热水辅热水源（33）一端的输出接口相连接，二次侧的另一端通过热水拌热循环泵（34）与热水辅热水源（33）另一端的输出接口相连接，热水辅热换热器（32）、热水辅热水源（33）以及热水拌热循环泵（34）构成热泵热水辅助拌热回路。

19.根据权利要求13所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括制冷剂辅热换热器（35）和辅热膨胀阀（36），所述制冷剂辅热换热器（35）一次侧的一端连接制冷压缩机（9）的吸气端，一次侧的另一端与喷淋式换热器（2）的一端连接，所述制冷剂辅热换热器（35）二次侧的一端分别与制冷压缩机（9）的排气端和冷、热风式换热器（14）的一端相连通，二次侧的另一端通过辅热膨胀阀（36）与膨胀阀（11）和喷淋式换热器（2）之间的连接管路相连通，冷、热风式换热器（14）、制冷剂辅热换热器（35）以及辅热膨胀阀（36）构成压缩机排气辅助拌热回路。

20.根据权利要求13-18任一项所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括稀释防冻液烘干箱（42），所述稀释防冻液烘干箱（42）内设置有电加热烘干装置（44）和/或盘管热水加热烘干装置（46）；

和/或将稀释防冻液烘干箱（42）放置在室外太阳光照射位置并利用太阳光透光玻璃顶（48）实现光热烘干稀释防冻液；

稀释防冻液烘干箱（42）与电加热烘干装置（44）和/或盘管热水加热烘干装置（46）和/或玻璃顶（48）构成稀释防冻液加热烘干提纯系统。

21.根据权利要求18所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，还包括防冻液浓度自动检测报警控制装置，所述防冻液浓度自动检测报警控制装置用于自动检测并控制防冻液浓度，所述防冻液浓度自动检测报警控制装置构成防冻液浓度检测控制回路。

22.根据权利要求18-19任一项所述的一种新型能源塔热泵系统，其特征在于，在所述辅助拌热回路中配置辅助拌热温度自动检测控制装置，自动检测拌热温度并控制热水拌热循环泵（34）、热泵反馈辅热循环泵（38）、热泵输出辅热循环泵（41）的供电频率；自动检测拌热温度并控制辅膨胀阀（36）的开度，构成辅助拌热自动控制回路。

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