CN111503949A - 一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热泵载冷剂循环系统技术领域，特别涉及一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，包括载冷剂循环系统，所述载冷剂循环系统包括能源塔、热泵机组以及载冷剂循环管，所述载冷剂循环管包括载冷剂出水管以及载冷剂回水管，所述载冷剂循环管引出一条旁路管道，所述旁路管道上设有蒸发器，所述蒸发器的浓缩液出口通过回收管连接回到载冷剂循环系统中，设置旁路管道，将部分载冷剂通过旁路管道引入蒸发器内，再通过蒸发器将载冷剂循环系统中多余的水分蒸发分离掉，蒸发浓缩后的载冷剂通过回收管连接回到载冷剂循环系统中，通过此系统，可以在不补充盐分、不排多余盐水的情况下，保证载冷剂循环系统中载冷剂的浓度处于正常工作范围内。
Description
技术领域
本发明属于热泵载冷剂循环系统技术领域，具体涉及一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统。
技术背景
热泵载冷剂循环系统多采用盐水作为循环载冷剂，盐水必须在一定的浓度范围内才能保证热泵机组正常工作，浓度低于限定值时，载冷剂容易结冰，严重影响机组正常工作；盐水在流径能源塔时，会在空气中吸收大量的水分，由于大量水分的进入，循环系统中的盐水浓度会逐步降低，为了保证盐水浓度不低于限定值，需要向载冷剂循环系统中不断补充盐分，据实际测算，一个规模不大的小区，一个冬天下来，需要消耗几百吨的盐，非常的浪费，运行成本非常高，此举只能够确保盐水的浓度，系统内多余的盐水还需要另行排掉，排放盐水也属于一种排污行为，对环境影响比较大，非常不环保；
此外，载冷剂在能源塔内吸收水分的同时，会将空气中的灰尘，带入载冷剂循环系统内，灰尘随着载冷剂的循环会逐渐附着在热泵机组内，会增加热泵机组的能耗，影响热泵机组的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，可以解决背景技术中所指出的问题。
一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，包括载冷剂循环系统，所述载冷剂循环系统包括能源塔、热泵机组以及载冷剂循环管，所述载冷剂循环管包括载冷剂出水管以及载冷剂回水管，所述载冷剂循环管引出一条旁路管道，所述旁路管道上设有蒸发器，所述蒸发器的浓缩液出口通过回收管连接回到载冷剂循环系统中。
优选的，所述蒸发器为真空浓缩蒸发器，其包括热交换蒸发室以及汽液分离器，所述热交换蒸发室通过第一连接管与汽液分离器连接，所述旁路管道与热交换蒸发室的进液口连接，以实现载冷剂的进入，载冷剂在所述热交换蒸发室蒸发沸腾，并通过第一连接管进入汽液分离器进行汽液分离，所述汽液分离器的蒸汽出口通过第二连接管连接真空泵，所述汽液分离器的浓缩液出口通过回收管连接回到载冷剂循环系统中。
优选的，所述热交换蒸发室通过热泵机组的供暖出水管提供蒸发所需的热量，所述热交换蒸发室的热水进口通过热水进水管与供暖出水管连接，所述热交换蒸发室的热水回口通过冷水回水管与热泵机组的供暖回水管连接，以实现换热循环。
优选的，所述第二连接管上设有汽-水交换器，所述第二连接管与汽-水交换器上的蒸汽入口连接，所述汽-水交换器并联设置在载冷剂出水管上，所述载冷剂出水管上引出换热旁路，所述换热旁路包括换热旁路进水管以及换热旁路回水管，所述换热旁路进水管与汽-水交换器的载冷剂进水口连接，所述换热旁路回水管与汽-水交换器的载冷剂回水口连接，通过载冷剂出水管提供冷流体。
优选的，所述汽-水交换器位于所述汽液分离器与所述真空泵之间，所述真空泵与汽-水交换器的冷凝水出口连接，通过真空泵使热交换蒸发室、汽液分离器以及汽-水交换器内部产生真空，并通过真空泵将冷凝水排出。
优选的，所述能源塔内设有高液位传感器、低液位传感器以及密度计，所述热交换蒸发室内设有第一液位传感器，所述旁路管道上设有第一电磁阀，所述汽液分离器设有第二液位传感器，所述回收管上设有第一负压排水泵，所述汽-水交换器冷凝水出口连接第二负压排水泵，所述汽-水交换器内设有第三液位传感器。
优选的，所述载冷剂循环管上设有过滤系统，用于载冷剂循环系统的杂质去除。
优选的，所述过滤系统设置在第一过滤旁路上，所述第一过滤旁路设置在载冷剂循环管上。
优选的，所述第一过滤旁路上设有初级过滤器，所述第一过滤旁路引出第二过滤旁路，所述第二过滤旁路上设有二级过滤器。
优选的，所述初级过滤器为砂罐过滤器，所述二级过滤器为精细过滤器。
本发明提供一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，设置旁路管道以及蒸发器，将部分载冷剂通过旁路管道引入蒸发器内，再通过蒸发器将载冷剂循环系统中多余的水分蒸发分离掉，蒸发浓缩后的载冷剂通过回收管连接回到载冷剂循环系统中，通过此系统，可以在不补充盐分、不排多余盐水的情况下，保证载冷剂循环系统中载冷剂的浓度处于正常工作范围内，此外，设置能效保持系统(也就是旁路过滤系统)，可以有效的将载冷剂循环系统中的灰尘、杂质去除掉，达到水质清洁的目的，从而保护热泵机组，保持热泵机组的能效。
附图说明
图1为本发明的系统示意图，
图2为本发明蒸发器示意图，
图3为本发明逻辑控制示意图，
附图标记说明：
图中标号：1、能源塔；2、热泵机组；3、载冷剂出水管；4、载冷剂回水管；5、旁路管道；6、蒸发器；61、交换蒸发室；62、汽液分离器；63、第一连接管；64、第二连接管；65、进液口；66、蒸汽出口；67、浓缩液出口；68、热水进口；69、热水回口； 7、回收管；8、真空泵； 9、供暖出水管；10、热水进水管；11、冷水回水管；12、供暖回水管；13、汽-水交换器；131、蒸汽出口；132、冷凝水出口；133、蒸汽入口；134、载冷剂进水口；135、载冷剂回水口；14、高液位传感器；15、低液位传感器；16、密度计； 17、第一液位传感器；18、第二液位传感器； 19、第一电磁阀；20、第一负压排水泵；21、第一过滤旁路；22、初级过滤器；23、第二过滤旁路；24、二级过滤器；25、载冷剂循环泵；26、第三液位传感器；27、锅炉；28、第二负压排水泵； 30、换热旁路进水管；31、换热旁路回水管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1：
如图1-2所示，本发明实施例提供的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，包括载冷剂循环系统，所述载冷剂循环系统包括能源塔1、热泵机组2、若干个阀门组、载冷剂循环泵25以及载冷剂循环管，所述载冷剂循环管包括载冷剂出水管3以及载冷剂回水管4，由载冷剂循环管的载冷剂出水管3上引出一条旁路管道5，所述旁路管道5上设有蒸发器6，所述蒸发器6的浓缩液出口通过回收管7连接回到载冷剂循环系统中，回收管7宜连接在载冷剂出水管3上，连接点宜位于载冷剂循环泵25的后方，通过载冷剂循环泵25将蒸发器6中的浓缩液(也就是浓盐水-浓载冷剂)抽回载冷剂循环系统中，通过旁路管道5将部分载冷剂，引入蒸发器6内，再通过蒸发器6将载冷剂循环系统中多余的水分蒸发掉，浓载冷剂通过回收管7再次回到载冷剂循环系统内，通过此系统，可以将循环系统中载冷剂的浓度始终保持在合理的工作区间内，此外，由于蒸发掉的都是纯水，也不会对环境产生任何影响，非常环保。
所述蒸发器6可采用真空浓缩蒸发器(也就是化工、制药企业用的真空浓缩器)，其与真空泵8连接，通过真空泵8抽真空，使真空浓缩蒸发器内部形成真空状态，真空浓缩蒸发器可大大降低沸腾温度，使其在较低温度就可沸腾蒸发，由于在较低温度就可以使载冷剂蒸发沸腾，因此真空浓缩蒸发器可通过热泵机组2的供暖出水管9提供蒸发所需的热量，采用现有热源提供所需热量，即节约了建造成本，又降低了运行成本，具体为：所述蒸发器6为真空浓缩蒸发器，其包括热交换蒸发室61以及汽液分离器62，所述热交换蒸发室61的热水进口68通过热水进水管10与供暖出水管9连接，所述热交换蒸发室61的热水回口69通过冷水回水管11与热泵机组2的供暖回水管12连接，以实现换热循环；在此过程中，如果供暖出水管9的出水温度达不到蒸发沸腾要求，蒸发所需的热量也可以通过供暖系统中的锅炉27去实现。
所述热交换蒸发室61通过第一连接管63与汽液分离器62连接，所述旁路管道5与热交换蒸发室61的进液口65连接，以实现载冷剂的进入，载冷剂在所述热交换蒸发室61蒸发沸腾，并通过第一连接管63进入汽液分离器62进行汽液分离，在汽液分离器62蒸汽向上，浓缩液向下，所述汽液分离器62的蒸汽出口66通过第二连接管64连接真空泵8，所述汽液分离器62的浓缩液出口67通过回收管7连接回到载冷剂循环系统中，以使载冷剂的浓度始终保持在合理的工作区间内，。
汽液分离器62内的蒸汽可以直接排掉，但是蒸汽中存在一定的热量，如果能充分利用的话，也是一个非常好的选择，对节能、降耗有所帮助，通过下列结构可将蒸汽中的热量利用起来，所述第二连接管64上设有汽-水交换器13，所述第二连接管64与汽-水交换器13上的蒸汽入口133连接，所述汽-水交换器13并联设置在载冷剂出水管3上，所述载冷剂出水管3上引出换热旁路，所述换热旁路包括换热旁路进水管30以及换热旁路回水管31，所述换热旁路进水管30与汽-水交换器13的载冷剂进水口134连接，所述换热旁路回水管31与汽-水交换器13的载冷剂回水口135连接，通过载冷剂出水管3提供冷流体，蒸汽提供热流体，在汽-水交换器13内部发生热交换，用蒸汽的余热加热进入汽-水交换器13内的载冷剂，提高流入热泵机组2中载冷剂的温度，可降低热泵机组2的能耗，比较节能；蒸汽经过换热后变为冷凝水，可直接排掉，不对环境产生影响。
所述汽-水交换器13宜设置在所述汽液分离器62与所述真空泵8之间，所述真空泵8与汽-水交换器13的冷凝水出口131连接，通过真空泵8使热交换蒸发室61、汽液分离器62以及汽-水交换器13内部产生真空，并通过真空泵8将冷凝水排出，之所以将真空泵8设置在此位置(抽真空系统的末端)，目的是延长真空泵8的使用寿命，。
实施例2：
为了使系统更加智能，实现自动控制，减少人工操作，在实施例一的基础上增加自动控制系统，结合图1和图3所示，所述能源塔1内设有高液位传感器14、低液位传感器15以及密度计16，所述热交换蒸发室61内设有第一液位传感器17，所述旁路管道5上设有第一电磁阀19，所述汽液分离器62设有第二液位传感器18，所述回收管7上设有第一负压排水泵20，所述汽-水交换器13冷凝水出口132连接第二负压排水泵28，所述汽-水交换器13内设有第三液位传感器26；所有电磁阀、液位传感器、密度计以及真空泵和负压排水泵均与控制系统电性连接，控制系统可以为PLC控制系统；
控制原理或控制流程如下：当高液位传感器14检测到能源塔内的液位高于设定水位后或密度计16检测到能源塔内的的载冷剂浓度低于设定值后，控制系统控制第一电磁阀19开启，向热交换蒸发室61内注入载冷剂，当第一液位传感器17检测到热交换蒸发室61水位到达设定值后，控制系统控制第一电磁阀19关闭，第一电磁阀19也可采用流量调节阀代替，根据蒸发器的蒸发脱水量，将流量调节阀调成匹配的流量，这样流量调节阀可按此流量进行常开设置，载冷剂在热交换蒸发室61内被加热，控制系统控制真空泵8延时启动，真空泵8将热交换蒸发室61、汽液分离器62以及汽-水交换器13内抽真空，载冷剂在热交换蒸发室61内逐渐沸腾，沸腾的载冷剂通过第一连接管63进入汽液分离器62进行汽液分离，在汽液分离器62蒸汽向上，浓缩液向下，浓缩液在汽液分离器62逐渐积累，待达到第二液位传感器18设定水位后，控制系统控制回收管7的第一负压排水泵20开启，将汽液分离器62中的浓缩液(浓载冷剂)抽回至载冷剂循环系统中，之所以在回收管7设置第一负压排水泵20，可以在汽液分离器62不解除真空的状态下，将浓缩液(浓载冷剂)抽离，如果不采用第一负压排水泵20，需要关闭真空泵8，还要开启汽液分离器62进气阀，解除真空状态，汽液分离器62正常工作时，还要再次抽真空，非常麻烦，需要一定的时间周期才能完成，而且控制元件更多，故障点也会相应增加；基于相同的道理，当第三液位传感器26检测到汽-水交换器13内的冷凝水达到设定液位后，控制系统控制第二负压排水泵28启动，将汽-水交换器13内的冷凝水排放到环境中，通过此结构，可以使系统更加智能，自动控制，不用额外的人工干预。
实施例3：
在上述任意实施例的基础上，所述载冷剂循环管上设有过滤系统，用于载冷剂循环系统的杂质去除，具体为：所述过滤系统设置在第一过滤旁路21上，第一过滤旁路21由载冷剂出水管3上引出，第一过滤旁路21上设有初级过滤器22，所述初级过滤器22为砂罐过滤器，砂罐过滤器可以过滤掉漂浮物、有机物、颗粒物等，如果将过滤器直接设置在载冷剂出水管3上，由于载冷剂循环量超大，过滤器的体积非常大才能完成正常的过滤工作，施工成本较大，而且没有太大的必要性，基于载冷剂循环量超大，载冷剂中的灰尘量较少，通过这种旁路形式的设计，多次循环过滤，完全能够过滤掉载冷剂中的绝大数灰尘、杂质；第一过滤旁路21引出第二过滤旁路23，第二过滤旁路23上设有二级过滤器24，所述二级过滤器24为精细过滤器，如PP棉过滤器等，精细过滤器可以过滤更小的杂质，通过旁路二级过滤或多级过滤，可进一步过滤出载冷剂中的灰尘、杂质，第二旁路设计原理与上述第一过滤旁路设计原理一致。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，包括载冷剂循环系统，所述载冷剂循环系统包括能源塔（1）、热泵机组（2）以及载冷剂循环管，所述载冷剂循环管包括载冷剂出水管（3）以及载冷剂回水管（4），其特征在于：所述载冷剂循环管引出一条旁路管道（5），所述旁路管道（5）上设有蒸发器（6），所述蒸发器（6）的浓缩液出口通过回收管（7）连接回到载冷剂循环系统中。
2.根据权利要求1所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述蒸发器（6）为真空浓缩蒸发器，其包括热交换蒸发室（61）以及汽液分离器（62），所述热交换蒸发室（61）通过第一连接管（63）与汽液分离器（62）连接，所述旁路管道（5）与热交换蒸发室（61）的进液口（65）连接，以实现载冷剂的进入，载冷剂在所述热交换蒸发室（61）蒸发沸腾，并通过第一连接管（63）进入汽液分离器（62）进行汽液分离，所述汽液分离器（62）的蒸汽出口（66）通过第二连接管（64）连接真空泵（8），所述汽液分离器（62）的浓缩液出口（67）通过回收管（7）连接回到载冷剂循环系统中。
3.根据权利要求2所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述热交换蒸发室（61）通过热泵机组（2）的供暖出水管（9）提供蒸发所需的热量，所述热交换蒸发室（61）的热水进口（68）通过热水进水管（10）与供暖出水管（9）连接，所述热交换蒸发室（61）的热水回口（69）通过冷水回水管（11）与热泵机组（2）的供暖回水管（12）连接，以实现换热循环。
4.根据权利要求2所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述第二连接管（64）上设有汽-水交换器（13），所述第二连接管（64）与汽-水交换器（13）上的蒸汽入口（133）连接，所述汽-水交换器（13）并联设置在载冷剂出水管（3）上，所述载冷剂出水管（3）上引出换热旁路，所述换热旁路包括换热旁路进水管（30）以及换热旁路回水管（31），所述换热旁路进水管（30）与汽-水交换器（13）的载冷剂进水口（134）连接，所述换热旁路回水管（31）与汽-水交换器（13）的载冷剂回水口（135）连接，通过载冷剂出水管（3）提供冷流体。
5.根据权利要求4所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述汽-水交换器（13）位于所述汽液分离器（62）与所述真空泵（8）之间，所述真空泵（8）与汽-水交换器（13）的冷凝水出口（131）连接，通过真空泵（8）使热交换蒸发室（61）、汽液分离器（62）以及汽-水交换器（13）内部产生真空，并通过真空泵（8）将冷凝水排出。
6.根据权利要求5任意一项所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述能源塔（1）内设有高液位传感器（14）、低液位传感器（15）以及密度计（16），所述热交换蒸发室（61）内设有第一液位传感器（17），所述旁路管道（5）上设有第一电磁阀（19），所述汽液分离器（62）设有第二液位传感器（18），所述回收管（7）上设有第一负压排水泵（20），，所述汽-水交换器（13）冷凝水出口（132）连接第二负压排水泵（28），所述汽-水交换器（13）内设有第三液位传感器（26）。
7.根据权利要求1-6所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述载冷剂循环管上设有过滤系统，用于载冷剂循环系统的杂质去除。
8.根据权利要求7所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述过滤系统设置在第一过滤旁路（21）上，所述第一过滤旁路（21）设置在载冷剂循环管上。
9.根据权利要求8所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述第一过滤旁路（21）上设有初级过滤器（22），所述第一过滤旁路（21）引出第二过滤旁路（23），所述第二过滤旁路（23）上设有二级过滤器（24）。
10.根据权利要求9所述的一种热泵载冷剂循环系统用载冷剂浓度控制、能效保持系统，其特征在于：所述初级过滤器（22）为砂罐过滤器，所述二级过滤器（24）为精细过滤器。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN112963891A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-15 | 蔡宏武 | 一种零排污的新型热源塔热泵供热系统 |
| CN113891626A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-04 | 欧伏电气股份有限公司 | 一种数据中心用载冷剂循环方法及自动循环系统 |
| CN115406143A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-29 | 武汉鑫雪制冷设备工程有限公司 | 一种制冷设备用干燥过滤装置 |
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2020
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