CN115164263A - 一种利用地热资源的采暖空调机组 - Google Patents
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Abstract
一种利用地热资源的采暖空调机组，由地热水循环线路、溴化锂溶液循环线路、室内空气加热线路组成。来自稀溶液集液槽的溴化锂稀溶液经稀溶液泵驱动，被喷淋在盘管翅片的翅片上受到盘管加热，由于此时溴化锂溶液的饱和蒸汽压高于室外低温气体的水蒸气分压，因此浓度低的溴化锂溶液蒸发出水蒸气，变为浓溶液，滴落到浓溶液集热槽内，浓溶液经浓溶液泵驱动，被喷淋在浓溶液湿帘上，吸收地热水湿帘上蒸发出的水蒸气变回稀溶液，同时释放出吸收热，加热空气，完成制热过程。本空调机组所需地热水温度低、更节能、结构简单、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及地源热泵技术领域，具体涉及一种利用地热资源的采暖空调机组。
背景技术
地源热泵是一种利用浅层地热资源的即可供热又可制冷的高效节能空调设备。地源热泵通过输入少量的高品位能源，实现由低温位热能向高温位热能转移。具有节能环保，可再生等特点。然而传统的地源热泵结构复杂，成本高，需要高品位能源驱动（如压缩式热泵需要电能驱动压缩机，吸收式热泵需要高温热源驱动），而在实际应用中，尤其是最需要供暖的冬季，地热水的温度仅为10~15℃，热源温度低，所以到目前为止，地源热泵技术应用并不广泛，尤其是在使用市场较大的农村，由于成本高、耗能大等原因，地源热泵应用很少。
现有的吸收式热泵，包括发生器、冷凝器、蒸发器、冷机泵、溶液泵、吸收器、溶液热交换器等。发生器以高温烟气或蒸汽等为驱动热源，蒸发器通过热源水回路的低品位热源吸热，热水回路串联通过，吸收器和冷凝器工作时，喷淋在吸收器管束上的，浓溶液吸收来自蒸发器的蒸汽，同时放出吸收热使管内热水加热升温，来自发生器的冷剂蒸汽在冷凝管束上冷凝，释放出冷凝潜热，使热水第二次被加热。上述地源热泵装置，成本高，维修量大，结构复杂，实用性差，原因是：（1）该吸收式热泵需真空装置，为负压容器，金属消耗量大，气密性要求高，维修量大。（2）需要较高品位热源才能驱动吸收式热泵工作，而中国大陆地热水温度冬季时多在10℃左右，因此现有技术既增加了运行成本，又增加了系统复杂性，间接增加了制作成本。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的技术问题，提供一种利用地热资源的采暖空调机组。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用地热资源的采暖空调机组，包括室外风机（1）、盘管翅片（2）、稀溶液喷淋装置（3）、室内风机（4）、地热水湿帘（5）、地热水喷淋装置（6）、浓溶液湿帘（7）、浓溶液喷淋装置（8）、稀溶液集液槽（9）、稀溶液泵（10）、挡液板（11）、地热水集液槽（12）、空气净化装置（13）、室内采暖装置（14）、浓溶液泵（15）、浓溶液集热槽（16）、地热水泵（17），该采暖空调机组由地热水循环线路、溴化锂溶液循环线路、室内空气加热线路组成；所述地热水泵（17）的进口与地热水相通，地热水泵（17）的出口一端与地热水喷淋装置（6）的进口相连，地热水喷淋装置（6）下方安装有地热水湿帘（5），地热水湿帘（5）下方安装有地热水集液槽（12），地热水集液槽（12）的出口与地热水出口Ⅰ相通，地热水泵（17）的出口另一端与盘管翅片（2）的盘管进口相连，盘管翅片（2）的盘管出口与地热水出口Ⅱ相通，构成该采暖空调机组的地热水循环线路；所述稀溶液集液槽（9）的出口与稀溶液泵（10）的进口相连，稀溶液泵（10）的出口与稀溶液喷淋装置（3）的进口相连，稀溶液喷淋装置（3）的下方安装有盘管翅片（2），盘管翅片（2）的下方安装有浓溶液集热槽（16），浓溶液集热槽（16）的出口与浓溶液泵（15）的进口相连，浓溶液泵（15）的出口与浓溶液喷淋装置（8）的进口相连，浓溶液喷淋装置（8）的下方安装有浓溶液湿帘（7），浓溶液湿帘（7）的下方安装有稀溶液集液槽（9），构成该采暖空调机组的溴化锂溶液循环线路；所述室内风机（4）的进口与室内空气相通，室内风机（4）的出口与空气净化装置（13）的进口相通，空气净化装置（13）的出口与地热水湿帘（5）的气体进口相通，地热水湿帘（5）的气体出口与浓溶液湿帘（7）的气体进口相通，浓溶液湿帘（7）的气体出口与室内气体相通，构成该采暖空调机组室内空气加热线路。
优选地，所述地热水喷淋装置（6）、地热水湿帘（5）、地热水集液槽（12）由上而下竖直安装，构成地热水蒸汽发生装置；所述浓溶液喷淋装置（8）、浓溶液湿帘（7）、稀溶液集液槽（9）由上而下竖直安装，构成浓溶液吸收装置；地热水蒸汽发生装置与浓溶液吸收装置之间设有设有挡液板（11）。
优选地，所述室内风机（4）、空气净化装置（13）、地热水蒸汽发生装置和浓溶液吸收装置从左至右依次安装，构成室内采暖装置（14）的内部结构；室内采暖装置（14）上下前后密封，左右设有空气进出口。
优选地，所述稀溶液喷淋装置（3）、盘管翅片（2）、浓溶液集热槽（16）由上而下竖直安装，构成稀溶液蒸汽发生装置；所述室外风机（1）安装在稀溶液蒸汽发生装置的一侧；所述室外风机（1）与稀溶液蒸汽发生装置均安装在室外。
优选地，所述稀溶液泵（10）、浓溶液泵（15）均为聚四氟乙烯磁力泵。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
（1）所需地热水温度低。由以上技术方案可知，来自稀溶液集液槽的溴化锂稀溶液被喷淋在盘管翅片上，由于此时溴化锂溶液的饱和蒸汽压高于低温气体的水蒸气分压，因此浓度低的溴化锂溶液在低温的情况下即可蒸发出水蒸气，完成溴化锂溶液的浓度提升过程，与现有技术相比，所需地热水温度大大降低。
（2）更节能。由上述技术方案可知，在循环过程中，溴化锂溶液均处于常压状态，因此稀溶液泵、浓溶液泵两侧压差小，而且进口压力也为正压，因此泵的用电量更小，比现有技术更加节能。
（3）结构简单成本低。由以上技术方案可知，本装置非压力容器，不需要大量金属，无需冷凝器，减少了零部件，结构简单，维修量小，成本低，实用性强。
附图说明
图1是本发明实施例的流程示意图。
图中：1、室外风机，2、盘管翅片，3、稀溶液喷淋装置，4、室内风机，5、地热水湿帘，6、地热水喷淋装置，7、浓溶液湿帘，8、浓溶液喷淋装置，9、稀溶液集液槽，10、稀溶液泵，11、挡液板，12、地热水集液槽，13、空气净化装置，14、室内采暖装置，15、浓溶液泵，16、浓溶液集热槽，17、地热水泵。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。
一种利用地热资源的采暖空调机组，如图1所示：包括室外风机1、盘管翅片2、稀溶液喷淋装置3、室内风机4、地热水湿帘5、地热水喷淋装置6、浓溶液湿帘7、浓溶液喷淋装置8、稀溶液集液槽9、稀溶液泵10、挡液板11、地热水集液槽12、空气净化装置13、室内采暖装置14、浓溶液泵15、浓溶液集热槽16、地热水泵17，该采暖空调机组由地热水循环线路、溴化锂溶液循环线路、室内空气加热线路组成；地热水泵17的进口与地热水相通，地热水泵17的出口一端与地热水喷淋装置6的进口相连，地热水喷淋装置6下方安装有地热水湿帘5，地热水湿帘5下方安装有地热水集液槽12，地热水集液槽12的出口与地热水出口Ⅰ相通，地热水泵17的出口另一端与盘管翅片2的盘管进口相连，盘管翅片2的盘管出口与地热水出口Ⅱ相通，构成该采暖空调机组的地热水循环线路；稀溶液集液槽9的出口与稀溶液泵10的进口相连，稀溶液泵10的出口与稀溶液喷淋装置3的进口相连，稀溶液喷淋装置3的下方安装有盘管翅片2，盘管翅片2的下方安装有浓溶液集热槽16，浓溶液集热槽16的出口与浓溶液泵15的进口相连，浓溶液泵15的出口与浓溶液喷淋装置8的进口相连，浓溶液喷淋装置8的下方安装有浓溶液湿帘7，浓溶液湿帘7的下方安装有稀溶液集液槽9，构成该采暖空调机组的溴化锂溶液循环线路；室内风机4的进口与室内空气相通，室内风机4的出口与空气净化装置13的进口相通，空气净化装置13的出口与地热水湿帘5的气体进口相通，地热水湿帘5的气体出口与浓溶液湿帘7的气体进口相通，浓溶液湿帘7的气体出口与室内气体相通，构成该采暖空调机组室内空气加热线路。
其工作原理如下：地热水经地热水泵17驱动，一部分进入地热水喷淋装置6，被喷淋在地热水湿帘5上，蒸发出大量水蒸气后温度降低，落在地热水集液槽12内，然后经过地热水出口Ⅰ流回地下，另一部分地热水进入盘管翅片2的盘管内，加热盘管外侧翅片，温度降低后经地热水出口Ⅱ流回地下，完成地热水的循环过程。来自稀溶液集液槽9的溴化锂稀溶液经稀溶液泵10驱动，进入稀溶液喷淋装置3，被喷淋在盘管翅片2的翅片上，并受到盘管翅片2盘管内地热水的加热，由于此时溴化锂溶液的饱和蒸汽压高于室外低温气体的水蒸气分压，因此浓度低的溴化锂溶液蒸发出水蒸气，变为浓溶液，滴落到浓溶液集热槽16内，浓溶液经浓溶液泵15驱动，进入浓溶液喷淋装置8喷淋，均匀分布在浓溶液湿帘7上，吸收地热水湿帘5上蒸发出的水蒸气，变回稀溶液，同时释放出吸收热，加热空气，完成制热过程，稀溶液则滴落到稀溶液集液槽9，完成溴化锂溶液的循环过程。室内的干冷空气经室内风机4驱动，进入空气净化装置13，经净化后进入地热水湿帘5，先受到地热水湿帘5上地热水的加热，变为湿的温空气，然后进入浓溶液湿帘7，湿空气中的水蒸气被浓溶液湿帘7上的浓溶液吸收，同时释放出吸收热，加热空气，湿的温空气变为干的热空气，回到室内，完成室内空气的加热循环。
数据说明：由溴化锂溶液的气液状态图可知，当环境温度低于0℃、地热水温度为15℃时，浓度为40%左右的溴化锂溶液经过稀溶液泵10驱动，进入稀溶液喷淋装置3喷淋在盘管翅片2的翅片上，并受到盘管翅片2盘管内地热水的加热，此时溴化锂溶液的蒸汽压873Pa，高于室外低温气体的水蒸气分压，因此浓度40%的溴化锂溶液不断蒸发出水蒸气，直到溴化锂溶液的蒸汽压力与空气中的水蒸气分压相平衡，此时溴化锂溶液浓度变为45%左右，滴落到浓溶液集热槽16内，浓溶液经浓溶液泵15驱动，进入浓溶液喷淋装置8喷淋，均匀分布在浓溶液湿帘7上，室内的干冷空气先受到地热水湿帘5上地热水的加热，变为温度为15℃的饱和空气，此时空气中水蒸气分压为1.7KPa，当经过浓溶液湿帘7时，饱和空气中的水蒸气被浓溶液湿帘7上浓度为45%的溴化锂溶液吸收，同时释放出吸收热，此时溴化锂溶液与空气被同时加热到25℃以上，完成制热过程，室内采暖装置14吹出的空气温度在25℃左右，而吸收了水蒸气后的溴化锂溶液变回浓度40%，完成工作循环。
地热水喷淋装置6、地热水湿帘5、地热水集液槽12由上而下竖直安装，构成地热水蒸汽发生装置；浓溶液喷淋装置8、浓溶液湿帘7、稀溶液集液槽9由上而下竖直安装，构成浓溶液吸收装置；地热水蒸汽发生装置与浓溶液吸收装置之间设有设有挡液板11，防止地热水液滴溅入浓溶液吸收装置而造成机组效率下降的情况。
室内风机4、空气净化装置13、地热水蒸汽发生装置和浓溶液吸收装置从左至右依次安装，构成室内采暖装置14的内部结构；室内采暖装置14上下前后密封，左右设有空气进出口，室内冷空气由左侧进口进入，在室内采暖装置14被加热，加热后的热空气由右侧排出。
稀溶液喷淋装置3、盘管翅片2、浓溶液集热槽16由上而下竖直安装，构成稀溶液蒸汽发生装置；室外风机1安装在稀溶液蒸汽发生装置的一侧；室外风机1与稀溶液蒸汽发生装置均安装在室外。
稀溶液泵10、浓溶液泵15均为聚四氟乙烯磁力泵，既防止了腐蚀，而且更加节能。
Claims (5)
1.一种利用地热资源的采暖空调机组，包括室外风机（1）、盘管翅片（2）、稀溶液喷淋装置（3）、室内风机（4）、地热水湿帘（5）、地热水喷淋装置（6）、浓溶液湿帘（7）、浓溶液喷淋装置（8）、稀溶液集液槽（9）、稀溶液泵（10）、挡液板（11）、地热水集液槽（12）、空气净化装置（13）、室内采暖装置（14）、浓溶液泵（15）、浓溶液集热槽（16）、地热水泵（17），其特征在于：该采暖空调机组由地热水循环线路、溴化锂溶液循环线路、室内空气加热线路组成；所述地热水泵（17）的进口与地热水相通，地热水泵（17）的出口一端与地热水喷淋装置（6）的进口相连，地热水喷淋装置（6）下方安装有地热水湿帘（5），地热水湿帘（5）下方安装有地热水集液槽（12），地热水集液槽（12）的出口与地热水出口Ⅰ相通，地热水泵（17）的出口另一端与盘管翅片（2）的盘管进口相连，盘管翅片（2）的盘管出口与地热水出口Ⅱ相通，构成该采暖空调机组的地热水循环线路；所述稀溶液集液槽（9）的出口与稀溶液泵（10）的进口相连，稀溶液泵（10）的出口与稀溶液喷淋装置（3）的进口相连，稀溶液喷淋装置（3）的下方安装有盘管翅片（2），盘管翅片（2）的下方安装有浓溶液集热槽（16），浓溶液集热槽（16）的出口与浓溶液泵（15）的进口相连，浓溶液泵（15）的出口与浓溶液喷淋装置（8）的进口相连，浓溶液喷淋装置（8）的下方安装有浓溶液湿帘（7），浓溶液湿帘（7）的下方安装有稀溶液集液槽（9），构成该采暖空调机组的溴化锂溶液循环线路；所述室内风机（4）的进口与室内空气相通，室内风机（4）的出口与空气净化装置（13）的进口相通，空气净化装置（13）的出口与地热水湿帘（5）的气体进口相通，地热水湿帘（5）的气体出口与浓溶液湿帘（7）的气体进口相通，浓溶液湿帘（7）的气体出口与室内气体相通，构成该采暖空调机组室内空气加热线路。
2.根据权利要求1所述的一种利用地热资源的采暖空调机组，其特征在于：所述地热水喷淋装置（6）、地热水湿帘（5）、地热水集液槽（12）由上而下竖直安装，构成地热水蒸汽发生装置；所述浓溶液喷淋装置（8）、浓溶液湿帘（7）、稀溶液集液槽（9）由上而下竖直安装，构成浓溶液吸收装置；地热水蒸汽发生装置与浓溶液吸收装置之间设有设有挡液板（11）。
3.根据根据权利要求1和权利要求2所述的一种利用地热资源的采暖空调机组，其特征在于：所述室内风机（4）、空气净化装置（13）、地热水蒸汽发生装置和浓溶液吸收装置从左至右依次安装，构成室内采暖装置（14）的内部结构；室内采暖装置（14）上下前后密封，左右设有空气进出口。
4.根据权利要求1所述的一种利用地热资源的采暖空调机组，其特征在于：所述稀溶液喷淋装置（3）、盘管翅片（2）、浓溶液集热槽（16）由上而下竖直安装，构成稀溶液蒸汽发生装置；所述室外风机（1）安装在稀溶液蒸汽发生装置的一侧；所述室外风机（1）与稀溶液蒸汽发生装置均安装在室外。
5.根据权利要求1所述的一种利用地热资源的采暖空调机组，其特征在于：所述稀溶液泵（10）、浓溶液泵（15）均为聚四氟乙烯磁力泵。
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