CN112283824A - 一种热源塔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热源塔装置，涉及换热设备技术领域。该装置包括塔体、在塔体设置的第一腔体、以及安装于第一腔体内的换热组件；换热组件包括风机、若干张填料以及向填料喷淋溶液的喷头，若干张填料间隔设置形成导流通道，风机将新风引入第一腔体内，以使新风穿过导流通道与填料上的溶液进行热交换，经过热交换的新风通过风机排出塔体外，经过热交换的溶液通过导液口导出；装置还包括用于升温溶液的壳管换热器，壳管换热器的出液口与喷头连通，升温后的溶液在填料上与新风进行热交换，以使热交换后的溶液浓度增加。该装置具有吸热效率高和节能的效果，同时能够保证溶液在循环过程中具有较高的浓度一致性，便于提高热源塔热泵系统的稳定性。

Description

一种热源塔装置

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，特别是涉及一种热源塔装置。

背景技术

当前，我国长江中下游区域(夏热冬冷地区)夏季炎热，冬季湿冷，全年潮湿，建筑空调能耗大。热源塔热泵系统就是在夏热冬冷地区特有的气候特征迅速发展出来的。其在夏季按照常规的水冷冷水机组制冷模式运行，而在冬季冷却塔转化为吸热设备—热源塔运行，塔体中的循环溶液从空气中吸收热量，热泵机组为用户提供热量，是一种极其适合夏热冬冷地区的节能性热泵系统。

热源塔在冬季作为吸热设备，从空气中吸收热量，塔体内循环用的溶液一般为防冻液，但是，在溶液与空气进行热交换时，空气中的水分会伴随着换热过程进入到溶液之中，从而使得溶液的浓度变低，冰点上升，有结冰的可能，导致热源塔热泵系统的稳定性低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种热源塔装置。

本发明提供了一种热源塔装置，所述装置包括塔体、在所述塔体设置的第一腔体、以及安装于所述第一腔体内的换热组件；

所述换热组件包括风机、若干张填料以及向所述填料喷淋溶液的喷头，若干张所述填料间隔设置形成导流通道，所述风机将新风引入第一腔体内，以使新风穿过所述导流通道与填料上的溶液进行热交换，其中，经过热交换的新风通过所述风机排出塔体外，经过热交换的溶液通过导液口导出；

所述装置还包括用于升温溶液的壳管换热器，所述壳管换热器的出液口与喷头连通，升温后的溶液在所述填料上与新风进行热交换，以使热交换后的溶液浓度增加。

可选地，所述装置还包括在所述塔体上设置的第二腔体和翅片换热器，所述壳管换热器和翅片换热器均位于所述第二腔体内；其中，

所述第二腔体和风机的出风口连通，所述翅片换热器的出液口与壳管换热器的入液口连通，所述壳管换热器的出液口与喷头连通时，所述风机将位于第一腔体内的新风引入第二腔体内，使得所述翅片换热器升温溶液后，所述风机将位于第二腔体内的新风排出塔体外。

可选地，所述第一腔体的底部设置有用于容置溶液的溶液槽，所述溶液槽内设置有若干个相变球，其中，所述导液口与溶液槽连通。

可选地，每张所述填料竖直设置，并且，新风在所述导流通道内的流向为由下往上。

可选地，所述填料的横截面形状为波纹形。

可选地，位于所述第二腔体内的新风由翅片换热器的一侧流向另一侧。

可选地，所述装置还包括在所述塔体上设置的风阀，所述风阀在风机的出风口处安装，通过所述风阀，以控制位于第一腔体内的新风流向第二腔体或排出塔体外。

可选地，所述风阀配置为电动风阀。

可选地，所述第二腔体的底部设置有用于容置冷凝水的水槽，所述水槽连通有导水口。

可选地，所述装置还包括阀门，所述阀门用于控制流入塔体内的溶液流向。

与现有技术相比，通过喷头向填料喷淋溶液，采用风机吸入新风和排出新风，在填料中溶液与新风进行热交换，完成溶液的升温后向外输出，具有吸热效率高和节能的效果。同时，还可以利用水源泵将循环回流到塔体内的低温且浓度较低的溶液进行升温，升温后的溶液通过喷头喷淋到填料上，与新风进行热交换，使得温度降低且浓度增加，能够保证溶液在循环过程中具有较高的浓度一致性，便于提高热源塔热泵系统的稳定性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种热源塔装置的结构示意图。

附图标记：1、塔体；2、第一腔体；3、换热组件；301、风机；302、填料；303、喷头；4、导液口；5、壳管换热器；6、第二腔体；7、翅片换热器；8、溶液槽；9、相变球；10、风阀；11、水槽；12、导水口；13、阀门。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1，本发明实施例提供了一种热源塔装置，所述装置包括塔体1、在所述塔体1设置的第一腔体2、以及安装于所述第一腔体2内的换热组件3。

所述换热组件3包括风机301、若干张填料302以及向所述填料302喷淋溶液的喷头303，若干张所述填料302间隔设置形成导流通道，所述风机301将新风引入第一腔体2内，以使新风穿过所述导流通道与填料302上的溶液进行热交换，其中，经过热交换的新风通过所述风机301排出塔体1外，经过热交换的溶液通过导液口4导出。

所述装置还包括用于升温溶液的壳管换热器5，所述壳管换热器5的出液口与喷头303连通，升温后的溶液在所述填料302上与新风进行热交换，以使热交换后的溶液浓度增加。

本发明实施例中，该热源塔装置可以包括塔体1、第一腔体2和换热组件3，其中，塔体1用于支撑整个装置。新风可以理解为低温环境下相对湿度较高且具有低温热能的塔体1外的空气，换热组件3用于提取新风与循环的溶液进行热交换，实现低温热能向高温热能的传递，从而达到升温溶液的目的。溶液一般为冰点低于0℃的防冻液。第一腔体2用于容置换热组件3，同时提供一相对密封的环境便于空气和溶液进行热交换。

一种示例中，换热组件3可以包括风机301、填料302和喷头303。其中，风机301用于提供引入和排出新风的风力。填料302指的是一种固定物料，用于增大新风和溶液之间的接触面积。由此，通过设置若干张填料302形成供新风穿设的若干条导流通道，可以提升溶液的吸热效率。其中，填料302可以通过支架固定于第一腔体2内，填料302的数量不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际情况自行选定。喷头303连通有管道，用于将循环流入到塔体1内的溶液喷淋到填料302上，喷头303。示例性地，喷头303可以安装于填料302的顶部的上方，喷头303可以设置为多个，以使能够将溶液均匀喷淋到每张填料302上。在风机301的作用下，新风进入到第一腔体2后，可以在穿过导流通道的过程中，与填料302表面的溶液进行热交换，使得溶液的温度升高，降温后的新风通过风机301排出到塔体1外，升温后的溶液可以通过导液口4导出，以供外部设备使用，例如供源塔热泵系统的热泵机组使用，防止其表面结霜和结冰。

另外地，该装置还可以包括壳管换热器5，其中，壳管换热器5的出液口与喷头303通过管道连通，由此，经过壳管换热器5升温后的溶液在填料302上与新风进行热交换后，新风温度身高且含湿量会升高。相应地，溶液的温度会降低且浓度增加。其中，壳管换热器5可以利用热泵机组热水作为热源，实现溶液中的水分转移，从而保证溶液在循环过程中的冰点稳定，提高了热源塔热泵系统的稳定性。

综上所述，通过喷头303向填料302喷淋溶液，采用风机301吸入新风和排出新风，在填料302中溶液与新风进行热交换，完成溶液的升温后向外输出，具有吸热效率高和节能的效果。同时，还可以利用水源泵将循环回流到塔体1内的低温且浓度较低的溶液进行升温，升温后的溶液通过喷头303喷淋到填料302上，与新风进行热交换，使得温度降低且浓度增加，能够保证溶液在循环过程中具有较高的浓度一致性，便于提高热源塔热泵系统的稳定性。

参照图1，一种可选地实施例，所述装置还包括在所述塔体1上设置的第二腔体6和翅片换热器7，所述壳管换热器5和翅片换热器7均位于所述第二腔体6内。

其中，所述第二腔体6和风机301的出风口连通，所述翅片换热器7的出液口与壳管换热器5的入液口连通，所述壳管换热器5的出液口与喷头303连通时，所述风机301将位于第一腔体2内的新风引入第二腔体6内，使得所述翅片换热器7升温溶液后，所述风机301将位于第二腔体6内的新风排出塔体1外。

本发明实施例中，在溶液浓度增加的运行工况下，壳管换热器5的出液口与喷头303连通。为了能够充分利用第一腔体2内的高湿高温的新风，可以在塔体1内设置第二腔体6和翅片换热器7。示例性地，翅片换热器7和壳管换热器5均可以位于第二腔体6内，第一腔体2和第二腔体6通过风机301连通，其中，风机301的出风口朝向第二腔体6。由此，翅片换热器7用于对进入塔体1内的低温浓度低溶液进行第一次升温，第二腔体6内的新风经过翅片换热器7热交换之后可以直接排出塔体1外。

翅片换热器7的出液口与壳管换热器5的入液口连通，翅片换热器7升温后的溶液流向壳管换热器5，通过壳管换热器5对溶液进行第二次升温后通过喷头303喷淋到填料302上。利用第一腔体2内的高湿高温的新风对溶液进行初步升温，可以优化该装置的节能性能。

一种可选地实施例，所述第一腔体2的底部设置有用于容置溶液的溶液槽8，所述溶液槽8内设置有若干个相变球9，其中，所述导液口4与溶液槽8连通。

本发明实施例中，第一腔体2的底部设置有溶液槽8，用于容置溶液，其中，在溶液槽8内可以放置若干个用于蓄能的相变球9，相变球9可以在溶液槽8中与溶液进行热交换，从而使得溶液的温度基本能够保持恒定。示例性地，溶液槽8与导液口4连通设置，用于将温度稳定的溶液通过导液口4导出，以供外部设备使用。

参照图1，一种可选地实施例，每张所述填料302竖直设置，并且，新风在所述导流通道内的流向为由下往上。

所述填料302的横截面形状为波纹形。

本发明实施例中，为了便于提高溶液喷淋到填料302的两个表面的均匀度，每张填料302可以在竖直方向上设置，且相邻两张填料302之间相互平行，由此形成的导流通道与竖直方向平行。示例性地，喷头303将溶液喷淋到填料302的顶部时，可以通过溶液的重力作用，其流向可以确定为竖直向下。因此，当新风在导流通道中的流向由下往上时，可以增加新风与填料302表面的溶液的热交换时间，从而提高溶液的吸热效率。由此，示例性地，塔体1的进风口位于填料302的底部。另一种示例中，可以通过增大填料302上的溶液与新风的换热面积，来进一步提高溶液的吸热效率。例如，将填料302的横截面形状限定为波纹形，其中波纹形可以包括正弦波形、锯齿波形等。

一种可选地实施例，位于所述第二腔体6内的新风由翅片换热器7的一侧流向另一侧。

本发明实施例中，第二腔体6包括进风口和出风口，第一腔体2和第二腔体6的连通处作为第二腔体6的进风口，其中，当进风口和出风口不处于翅片换热器7的同一侧时，能够提高翅片换热器7与新风的换热面积和换热时间，从而优化翅片换热器7对溶液的升温性能。因此，作为一种示例，限定位于第二腔体6内的新风由翅片换热器7的一侧流向另一侧。

一种可选地实施例，所述装置还包括在所述塔体1上设置的风阀10，所述风阀10在风机301的出风口处安装，通过所述风阀10，以控制位于第一腔体2内的新风流向第二腔体6或排出塔体1外。

所述风阀10配置为电动风阀10。

本发明实施例中，该装置还可以包括风阀10，风阀10用于控制第一腔体2内的新风是否流向第二腔体6，当不需要提高溶液浓度时，壳管换热器5和翅片换热器7均不需要进行换热，此时调节风阀10为打开的状态，风机301将第一腔体2内的新风通过风阀10排出到塔体1外。当需要提高溶液浓度时，此时调节风阀10为关闭的状态，风机301将第一腔体2内的新风引入第二腔体6内。具体地，风阀10可以为电动风阀10，电动风阀10可以便于调节和控制，其可以在塔体1上正对风机301的出风口安装。

参照图1，一种可选地实施例，所述第二腔体6的底部设置有用于容置冷凝水的水槽11，所述水槽11连通有导水口12。

本发明实施例中，第二腔体6的底部设置有水槽11，用于容置新风经过热交换后产生的冷凝水，具体地，水槽11还可以连通一导水口12，以便于将水槽11内的冷凝水导出。

一种可选地实施例，所述装置还包括阀门13，所述阀门13用于控制流入塔体1内的溶液流向。

本发明实施例中，该装置还可以包括阀门13，具体地，可以通过阀门13来变更管道内的溶液流向。例如当不需要提高溶液浓度时，可以调节阀门13，使得流入到塔体1的溶液直接流向喷头303。当需要提高溶液浓度时，可以使得流入到塔体1的溶液流向翅片换热器7。一种示例中，阀门13可以配置为电动阀。

工作原理：在不需要提高溶液浓度的工况下，调节阀门13使得流入到塔体1内的溶液直接流向喷头303，通过喷头303喷淋到填料302上，打开风阀10，同时使风机301工作，此时引入新风到第一腔体2内，新风与填料302上的溶液进行换热，溶液温度升高，新风温度降低，通过风机301将新风排出塔体1外，溶液流向溶液槽8中并与相变球9换热，随后温度稳定的溶液通过导液口4导出，供外部设备使用。

在需要提高溶液浓度的工况下，调节阀门13使得流入到塔体1内的溶液流向翅片换热器7。同时关闭风阀10，使得风机301工作，此时引入新风到第一腔体2内，经过壳管换热器5升温的溶液通过喷头303喷淋到填料302上与新风进行热交换，此时，溶液温度降低且浓度增加，新风温度升高且湿度升高。高温高湿的新风在风机301的作用下进入到第二腔体6内流向翅片换热器7，此时翅片换热器7对流入到塔体1内的溶液进行升温，经过翅片换热器7升温后的溶液流向壳管换热器5进一步升温，高温高湿的新风则从第二腔体6的出风口排出。

综上所述，通过喷头303向填料302喷淋溶液，采用风机301吸入新风和排出新风，在填料302中溶液与新风进行热交换，完成溶液的升温后向外输出，具有吸热效率高和节能的效果。同时，还可以利用水源泵将循环回流到塔体1内的低温且浓度较低的溶液进行升温，升温后的溶液通过喷头303喷淋到填料302上，与新风进行热交换，使得温度降低且浓度增加，能够保证溶液在循环过程中具有较高的浓度一致性，便于提高热源塔热泵系统的稳定性。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本发明的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (10)

1.一种热源塔装置，其特征在于，所述装置包括塔体(1)、在所述塔体(1)设置的第一腔体(2)、以及安装于所述第一腔体(2)内的换热组件(3)；

所述换热组件(3)包括风机(301)、若干张填料(302)以及向所述填料(302)喷淋溶液的喷头(303)，若干张所述填料(302)间隔设置形成导流通道，所述风机(301)将新风引入第一腔体(2)内，以使新风穿过所述导流通道与填料(302)上的溶液进行热交换，其中，经过热交换的新风通过所述风机(301)排出塔体(1)外，经过热交换的溶液通过导液口(4)导出；

所述装置还包括用于升温溶液的壳管换热器(5)，所述壳管换热器(5)的出液口与喷头(303)连通，升温后的溶液在所述填料(302)上与新风进行热交换，以使热交换后的溶液浓度增加。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括在所述塔体(1)上设置的第二腔体(6)和翅片换热器(7)，所述壳管式换热器(5)和翅片管换热器(7)均位于所述第二腔体(6)内；其中，

所述第二腔体(6)和风机(301)的出风口连通，所述翅片换热器(7)的出液口与壳管换热器(5)的入液口连通，所述壳管换热器(5)的出液口与喷头(303)连通时，所述风机(301)将位于第一腔体(2)内的新风引入第二腔体(6)内，使得所述翅片换热器(7)升温溶液后，所述风机(301)将位于第二腔体(6)内的新风排出塔体(1)外。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一腔体(2)的底部设置有用于容置溶液的溶液槽(8)，所述溶液槽(8)内设置有若干个相变球(9)，其中，所述导液口(4)与溶液槽(8)连通。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，每张所述填料(302)竖直设置，并且，新风在所述导流通道内的流向为由下往上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述填料(302)的横截面形状为波纹形。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，位于所述第二腔体(6)内的新风由翅片换热器(7)的一侧流向另一侧。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括在所述塔体(1)上设置的风阀(10)，所述风阀(10)在风机(301)的出风口处安装，通过所述风阀(10)，以控制位于第一腔体(2)内的新风流向第二腔体(6)或排出塔体(1)外。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述风阀(10)配置为电动风阀(10)。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二腔体(6)的底部设置有用于容置冷凝水的水槽(11)，所述水槽(11)连通有导水口(12)。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括阀门(13)，所述阀门(13)用于控制流入塔体(1)内的溶液流向。

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