CN1153942C - 吸收热泵及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种吸收式热泵，设有再生器1、冷凝器2、第1蒸发器3、第1吸收器4、第2蒸发器5、及第2吸收器6；该再生器1接受余热，从吸收液蒸发分离冷媒；该冷凝器2用于冷凝由再生器1生成的冷媒蒸气；该第1蒸发器3用余热来加热该冷凝器2供给的冷媒液使其蒸发；该第1吸收器4将第1蒸发器3蒸发产生的冷媒蒸气吸收到再生器1供给的吸收液中；该第2蒸发器5用冷凝器2供给的冷媒液从流过传热管15A的水吸取热量而使其冷媒液蒸发；该第2吸收器6接受从第1吸收器4返回到再生器1的吸收液的一部分，吸收由第2蒸发器5蒸发的冷媒蒸气，并将其返回到再生器1。该吸收式热泵从热水管14供给热水，从冷水管15供给冷水，根据温度传感器S1检测出的冷水温度控制供给到第2吸收器6的冷却水量和由第2蒸发器5喷洒的冷媒液的量等。从而可利用余热获得高温流体和低温流体。

Description

吸收式热泵及其控制方法
本发明涉及一种吸收式热泵，该吸收式热泵可利用化工厂等排出的余热产生温度比其高的流体，例如高温蒸气，并且，由于化工厂等使用的冷却水在夏天会因温度上升而变得不能使用，所以还可提供低温冷却水。
在现有技术中，分别设置利用化工厂等排出的余热产生温度比其高的高温蒸气的吸收式热泵装置和产生可用作冷却水的规定低温水的吸收式冷冻机。
然而，分别设置产生高温蒸气的吸收式热泵装置和产生规定低温水的吸收式冷冻机需要大的设备设置空间。另外，由于机器设置重复，所以系统全体存在导致费用增加的问题，需要实现设备的小型化和费用的削减。
本发明就是为了解决上述现有技术的问题而作出的，其目的在于提供一种吸收式热泵和该吸收式热泵的第1～第5控制方法。该吸收式热泵设有冷凝器、第1蒸发器、第2蒸发器、第1吸收器、及第2吸收器；该冷凝器用冷却水冷却并排设置的再生器供给的冷媒，使其冷凝；该第1蒸发器用热源流体带有的热来加热该冷凝器供给的冷媒使其蒸发；该第2蒸发器用上述冷凝器供给的冷媒从被冷却流体吸取热量使其冷却，同时使冷媒蒸发；该第1吸收器并排设置于上述第1蒸发器旁，用于将第1蒸发器供给的冷媒吸收到由上述再生器蒸发分离冷媒后供给的吸收液中，使其返回到上述再生器，此外，在该第1吸收器的内部还流过被加热流体；该第2吸收器并排设置于上述第2蒸发器旁，用于将第2蒸发器供给的冷媒吸收到由上述第1吸收器吸收冷媒后返回到上述再生器的吸收液的一部分，或吸收到由上述再生器蒸发分离冷媒后供给的吸收液的一部分，此外，还在该第2吸收器的内部流过冷却水。
第1控制方法在上述构成的吸收式热泵中，根据由冷媒蒸发而冷却后从第2蒸发器取出的被冷却流体的温度，控制供给到第2吸收器的冷却水的流量。
第2控制方法在上述构成的吸收式热泵中，根据由冷媒蒸发而冷却后从第2蒸发器取出的被冷却流体的温度，控制第2蒸发器中的冷媒喷洒量。
第3控制方法在上述构成的吸收式热泵中，根据由冷媒蒸发而冷却后从第2蒸发器取出的被冷却流体的温度，控制供给到第2吸收器的吸收液的流量。
第4控制方法在上述构成的吸收式热泵中，根据第2蒸发器内的冷媒液的液面控制从冷凝器供给到第2蒸发器的冷媒的量。
第5控制方法在上述第4控制方法中，通过控制接续冷凝器和第2蒸发器的冷媒管中设置的泵的转速和其起动/停止，控制从冷凝器供给到第2蒸发器的冷媒的量。
对附图简单说明如下：
图1为示出装置构成例的说明图。
图2为示出冷水温度和流量控制阀的开度关系的说明图。
图3为示出冷媒液面和流量控制阀开度的关系的说明图。
图4为示出装置的其它构成例的说明图。
(第1实施形式)
下面根据图1和图2说明本发明的第1实施形式。图中标号1为再生器，标号2为冷凝器，标号3为第1蒸发器，标号4为第1吸收器，标号5为第2蒸发器，标号6为第2吸收器，标号7为高温换热器，标号8为低温换热器，P1～P3为冷媒泵，P4和P5为吸收液泵，V1为流量控制阀，标号11和12为余热供给管，标号13为冷却水管，标号14为热水管，标号15为冷水管，标号1A、3A、4A、5A、6A为喷洒装置，标号11A～15A和13B为传热管，S1为温度传感器，它们分别如图所示那样进行设置。
即，在再生器1的内部具有传热管11A，从喷洒装置1A洒到该传热管11A上的吸收液由例如80～90℃左右的高温蒸气或热水加热而蒸发分离冷媒，该高温蒸气或热水从图中未示出的化工厂等通过余热供给管11供给。该分离出的冷媒蒸气进入冷凝器2，向通过冷却水管13供给到传热管13B的冷却水放热而冷凝。
在冷凝器2冷凝了的冷媒液由冷媒泵P1供给到第1蒸发器3和第2蒸发器5。供给到第1蒸发器3的冷媒液由冷媒泵P2从喷洒装置3A喷洒到传热管12A上，由从图中未示出的化工厂等通过余热供给管12供给到传热管12A的80～90℃左右的高温蒸气或热水进行加热而蒸发，并由供给到第1吸收器4的吸收液吸收，然后再返回到再生器1。该供给到第1吸收器4的吸收液由吸收液泵P4从蒸发分离了冷媒的再生器1供给并从喷洒装置4A喷洒到传热管14A上。
蒸发分离冷媒后从再生器1供给到第1吸收器4的吸收液与吸收冷媒蒸气后从第1吸收器4返回到再生器1的吸收液，在高温换热器7中进行热交换，从再生器1供给到第1吸收器4的吸收液降低温度，从第1吸收器4返回到再生器1的吸收液提高温度。
在第1蒸发器中加热生成的冷媒蒸气的保有热量和吸收液在吸收冷媒时发生的反应热，将在传热管14A内部流动的水加热到120～150℃左右，通过热水管14供给到所需的热负荷。
另一方面，从冷凝器2由冷媒泵P1供给到第2蒸发器5的冷媒液，由冷媒泵P3从喷洒装置5A洒到传热管15A上，从通过冷水管15供给的水吸取热量，将其温度降低到可作为化工厂等的冷却水使用的温度，例如20℃。
在第2蒸发器5中从流过传热管15A内部的水吸取热量而蒸发的冷媒供给到第2吸收器6，由经过低温换热器8从喷洒装置6A洒到传热管13A上的吸收液，即从第1吸收器4经过高温换热器7返回到再生器1的一部分吸收液所吸收。
在第2吸收器6中吸收了冷媒的吸收液由吸收泵P5返回到再生器1。在该场合，吸收冷媒蒸气然后从第1吸收器4供给到第2吸收器6的吸收液与进一步吸收冷媒蒸气后从第2吸收器6返回到再生器1的吸收液，在低温换热器8中换热，供给到第2吸收器6的吸收液降低温度，从第2吸收器6返回到再生器1的吸收液提高温度。
从冷却水管13供给到第2吸收器6内部的传热管13A的冷却水流量由流量控制阀V1适当地进行控制，以使在传热管15A中被冷却后流出到冷水管15的冷水的温度达到规定的设定温度，例如20℃。
即，流过传热管13A的冷却水的流量越多，则从喷洒装置6A洒到传热管13A上的吸收液被冷却、对冷媒产生的吸收作用越强，第2吸收器6和第2蒸发器5内部的冷媒蒸气减少，其压力下降，第2蒸发器5中的冷媒的蒸发量增加，经过传热管15A的水被更强有力地冷却。
例如，如图2所示，当由传热管15A冷却后流出到冷水管15的冷水的温度即由温度传感器S1检测出的温度为20℃时，将流量控制阀V1的开度设定到规定的开度；当温度传感器S1检测出的温度比规定的设定温度20℃高时，则根据其程度增大流量控制阀V1的开度，增加流到传热管13A的冷却水的流量；当温度传感器S1检测出的温度比规定的设定温度20℃低时，则根据其程度减小流量控制阀V1的开度，限制流到传热管13A的冷却水的流量；由此使在第2蒸发器5的传热管15A中冷却后供给到冷水管15的冷水的温度为规定的20℃。
(第2实施形式)
作为根据温度传感器S1检测出的冷水温度控制流量控制阀V1开度的替代方法，将流量控制阀V2设置到虚线所示位置，与上述图2一样地设定该流量控制阀V2的开度，即，当温度传感器S1检测出的温度为规定的设定温度20℃时，将流量控制阀V2的开度设定到规定的开度；当温度传感器S1检测出的温度比规定的设定温度20℃高时，则根据其程度增大流量控制阀V2的开度，增加从喷洒装置5A洒到传热管15A上的冷媒液的量；当温度传感器S1检测出的温度比规定的设定温度20℃低时，则根据其程度减小流量控制阀V2的开度，降低从喷洒装置5A洒到传热管15A上的冷媒液的量；由此控制在第2蒸发器5蒸发的冷媒的量，使在传热管15A中冷却后供给到冷水管15的冷水的温度为规定的20℃。
(第3实施形式)
在上述第2实施形式中，根据温度传感器S1检测出的冷水温度调节控制流量控制阀V2的开度，控制从喷洒装置5A洒到传热管15A上的冷媒液的量，从而控制在第2蒸发器5蒸发的冷媒的量，使在传热管15A中冷却后供给到冷水管15的冷水的温度为规定的20℃。但是，也可根据温度传感器S1检测出的冷水温度控制冷媒泵P3的转速，控制从喷洒装置5A洒到传热管15A上的冷媒液的量，从而控制在第2蒸发器5蒸发的冷媒的量，使在传热管15A中冷却后供给到冷水管15的冷水的温度为规定的20℃。
(第4实施形式)
将流量控制阀V3设置到虚线所示位置，与上述图2一样地设定该流量控制阀V3的开度，即，当温度传感器S1检测出的温度为规定的设定温度20℃时，将流量控制阀V3的开度设定到规定的开度；当温度传感器S1检测出的温度比规定的设定温度20℃高时，则根据其程度增大流量控制阀V3的开度，增加从喷洒装置6A洒到传热管13A上的吸收液的量；当温度传感器S1检测出的温度比规定的设定温度20℃低时，则根据其程度减小流量控制阀V3的开度，降低从喷洒装置6A洒到传热管13A上的吸收液的量；由此控制对冷媒吸收作用的大小，从而可控制在第2蒸发器5蒸发的冷媒的量，使在传热管15A中冷却后供给到冷水管15的冷水的温度为规定的20℃。
(第5实施形式)
也可将流量控制阀V4和用于检测第2蒸发器5的冷媒液槽中冷媒液的液面的液面传感器S2设置到由虚线示出的位置，根据液面传感器S2检测出的液面高度例如按图3所示那样控制流量控制阀V4的开度。
即，当液面传感器S2检测出的冷媒液面处于规定的高度时，将流量控制阀V4的开度设定到规定的开度；当液面传感器S2检测出的液面比规定的设定高度高时，根据其程度增大流量控制阀V4的开度，增加从冷凝器2供给到第2蒸发器5的冷媒液的量；当液面传感器S2检测出的液面比规定的设定高度低时，根据其程度减小流量控制阀V4的开度，降低从冷凝器2供给到第2蒸发器5的冷媒液的量；由此控制供给到第2蒸发器5的冷媒液的量，从而可在第2蒸发器5中时常保持规定量的冷媒液，确实地由冷媒泵P3在传热管15A上喷洒冷媒液，所以，可将供给到冷水管15的冷水的温度控制为规定的20℃。
(第6实施形式)
在上述第5实施形式中，根据液面传感器S2检测出的冷媒的液面调节流量控制阀V4的开度，控制从冷凝器2供给到第2蒸发器5的冷媒液的量。但是，也可设置用于从冷凝器2向第1蒸发器3输送冷媒液的冷媒泵和用于从冷凝器2向第2蒸发器5输送冷媒液的冷媒泵，根据液面传感器S2检测出的冷媒的液面控制用于从冷凝器2向第2蒸发器5输送冷媒液的冷媒泵的转速，调整第2蒸发器5中的冷媒液的高度。
如上述那样分别设置用于从冷凝器2向第1蒸发器3输送冷媒液的冷媒泵和用于从冷凝器2向第2蒸发器5输送冷媒液的冷媒泵，可使第2蒸发器5的冷媒液的供给优先于第1吸收器3的供给，优先进行冷水管15的冷水供给，所以，如将该冷水用于化工厂等的冷却水，则可消除夏天冷却水不足的问题。
另外，对于上述第5、第6实施形式的控制，也可根据液面传感器S2检测出的冷媒液的液面简单地开闭流量控制阀V4，或控制另行设置的冷媒泵的起动/停止，从而将第2蒸发器5的冷媒液的液面抑制在规定的高度范围内。另外，该第5、第6的实施形式的控制可与第1～第4实施形式的控制适当地进行组合。
另外，作为吸收式热泵，也可以不是向第2吸收器6供给在第1吸收器4中吸收冷媒后返回到再生器1的吸收液的一部分，而是例如按图4所示那样向第2吸收器6供给由再生器1蒸发分离了冷媒的吸收液的一部分。即使在该图4所示那样的吸收式热泵装置中，上述所有控制都同样有效。
按照本发明的吸收式热泵，利用化工厂等排出的余热，可产生温度比其高的热水和蒸气，并不论季节怎样都可获得20℃左右的冷水，所以，在夏天也可容易地确保化工厂等使用的冷却水。
在现有技术中，由用于获得高温的第1蒸发器和第1吸收器及用于获得低温的第2蒸发器和第2吸收器构成的、用于获得高温的吸收式热泵装置和用于获得低温的吸收式冷冻机，分别设置到一组再生器和冷凝器中。与该现有技术相比，由于没有配管和机器设置重复，所以，可由减少设置空间的紧凑布置实现低廉的装置。
另外，按照第2～4项发明，可确实地供给冷却到规定温度的水等，按照第5项和第6项发明，不会在用于获得冷水等的第2蒸发器产生冷媒液的不足。

Claims (6)

1.一种吸收式热泵，其特征在于：设有冷凝器、第1蒸发器、第2蒸发器、第1吸收器、及第2吸收器；该冷凝器用冷却水冷却从并排设置的再生器供给的冷媒，使其冷凝；该第1蒸发器用热源流体带有的热来加热从该冷凝器供给的冷媒而使其蒸发；该第2蒸发器用从上述冷凝器供给的冷媒从被冷却流体吸取热量而使其冷却，同时使冷媒蒸发；该第1吸收器并排设置于上述第1蒸发器旁，用于将从第1蒸发器供给的冷媒吸收到由上述再生器蒸发分离冷媒后供给的吸收液中，使其返回到上述再生器，此外，在该第1吸收器的内部还流过被加热流体；该第2吸收器并排设置于上述第2蒸发器旁，用于将从第2蒸发器供给的冷媒吸收到由上述第1吸收器吸收冷媒后返回到上述再生器的吸收液的一部分、或吸收到由上述再生器蒸发分离冷媒后供给的吸收液的一部分，此外，还在该第2吸收器的内部流过冷却水。
2.一种吸收式热泵的控制方法，其特征在于：在权利要求1所述的吸收式热泵中，根据由冷媒蒸发而冷却后从第2蒸发器取出的被冷却流体的温度，控制供给到第2吸收器的冷却水的流量。
3.一种吸收式热泵的控制方法，其特征在于：在权利要求1所述的吸收式热泵中，根据由冷媒蒸发而冷却后从第2蒸发器取出的被冷却流体的温度，控制第2蒸发器中的冷媒喷洒量。
4.一种吸收式热泵的控制方法，其特征在于：在权利要求1所述的吸收式热泵中，根据由冷媒蒸发而冷却后从第2蒸发器取出的被冷却流体的温度，控制供给到第2吸收器的吸收液的流量。
5.一种吸收式热泵的控制方法，其特征在于：在权利要求1所述的吸收式热泵中，根据第2蒸发器内的冷媒的液面控制从冷凝器供给到第2蒸发器的冷媒的量。
6.如权利要求5所述的吸收式热泵的控制方法，其特征在于：通过控制连接冷凝器和第2蒸发器的冷媒液管中设置的泵的转速或控制其起动/停止，控制从冷凝器供给到第2蒸发器的冷媒的量。
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