CN117606163A - 热源塔热泵系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供暖设备技术领域，尤其涉及一种热源塔热泵系统及其运行方法。热源塔热泵系统包括热源塔、稀溶液箱、浓溶液箱和溶液再生单元，热源塔通过出口管路与热泵蒸发器的出口连通，热源塔通过入口管路与热泵蒸发器的入口连通。稀溶液箱盛放有抗冻液的稀溶液并能够与出口管路连通，浓溶液箱盛放有抗冻液的浓溶液并能够与入口管路连通。循环泵设置于稀溶液箱与主换热器之间，稀溶液箱通过主换热器与蒸发分离器的入口连通，蒸发分离器的蒸汽出口和蒸汽发生器的出口均与蒸汽引射器的入口连通，蒸汽引射器的出口与主换热器连通，蒸发分离器的溶液出口与浓溶液箱连通。热源塔热泵系统及其运行方法提高了系统运行的整体能效、可靠性和稳定性。

Description

热源塔热泵系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及供暖设备技术领域，尤其涉及一种热源塔热泵系统及其运行方法。

背景技术

热源塔热泵系统主要由热泵主机、热源塔、溶液再生单元等组成。热源塔热泵系统在冬季运行供暖时，蒸发侧循环介质为低冰点的抗冻液，抗冻液流经热泵蒸发器侧放热后进入热源塔中，以吸收空气中的显热和潜热，抗冻液的温度升高且密度降低，然后再流回热泵蒸发器中。因此，维持抗冻液的密度在合理范围内是热源塔热泵系统高效稳定运行的关键。

目前抗冻液密度保障措施分为两种。第一种是通过添加溶质来达到需求的抗冻液密度，该方式会造成大量的抗冻液排放，在环保要求及成本控制方面存在诸多不足。另一种是采用抗冻液再生技术排出抗冻液内多余的水分，也是目前国内外主流技术路线。根据再生原理的不同，当前的再生方式主要可分为直接加热式、空气式和沸腾式三种，1)直接加热式溶液再生主要采用电加热溶液再生装置，其设备简单，但吨水耗电量高、运行成本高，且二次蒸汽中的潜热未充分利用；2)空气式溶液再生是将抗冻液加热并与湿空气接触，让抗冻液表面水蒸气在压差的作用下扩散到空气中，分离出稀溶液中的水分，提高抗冻液密度。该溶液再生单元复杂，设备占地大，适应性较差；3)沸腾式溶液再生过程是将抗冻液加热至沸腾状态，从而分离出水分，提高抗冻液密度，再生过程中，除水耗电量与系统真空度相关度很高，而系统真空度保持较为困难，导致系统除水量及单位除水耗电量均有所波动。因此，现有的抗冻液密度保障措施存在运行能耗高、设备占地大、系统稳定性差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热源塔热泵系统及其运行方法，以降低能耗，减少占地面积，提高热源塔热泵系统的稳定性。

为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

热源塔热泵系统，包括：

热源塔，所述热源塔通过出口管路与热泵蒸发器的出口连通，所述热源塔通过入口管路与所述热泵蒸发器的入口连通；

稀溶液箱和浓溶液箱，所述稀溶液箱盛放有抗冻液的稀溶液并能够与所述出口管路连通，所述浓溶液箱盛放有抗冻液的浓溶液并能够与所述入口管路连通；

溶液再生单元，包括循环泵、主换热器、蒸发分离器、蒸汽发生器与蒸汽引射器，所述循环泵设置于所述稀溶液箱与所述主换热器之间，所述稀溶液箱通过所述主换热器与所述蒸发分离器的入口连通，所述蒸发分离器的蒸汽出口和所述蒸汽发生器的出口均与所述蒸汽引射器的入口连通，所述蒸汽引射器的出口与所述主换热器连通，所述蒸发分离器的溶液出口与所述浓溶液箱连通。

作为优选方案，所述热源塔热泵系统还包括第一密度传感器，所述第一密度传感器设置于所述出口管路上，以检测所述出口管路内的抗冻液的溶液密度ρ1。

作为优选方案，所述热源塔热泵系统还包括：

第一开关阀，设置于所述出口管路上，以连通或断开所述出口管路；

第二开关阀，设置于所述入口管路上，以连通或断开所述入口管路；

第三开关阀，设置于所述稀溶液箱与所述出口管路之间，以使所述稀溶液箱与所述出口管路连通或断开；

第四开关阀，设置于所述浓溶液箱与所述入口管路之间，以使所述浓溶液箱与所述入口管路连通或断开。

作为优选方案，所述热源塔热泵系统还包括：

第一液位传感器，设置于所述稀溶液箱内，以检测所述稀溶液箱内的稀溶液的液位H1；

第二液位传感器，设置于所述浓溶液箱内，以检测所述浓溶液箱内的浓溶液的液位H2。

作为优选方案，所述溶液再生单元还包括多级预热换热器，所述稀溶液箱依次通过所述多级预热换热器、所述主换热器后与所述蒸发分离器的入口连通，所述蒸发分离器的溶液出口通过所述多级预热换热器与所述浓溶液箱连通。

作为优选方案，所述溶液再生单元还包括第二密度传感器，所述第二密度传感器设置于所述蒸发分离器的溶液出口处，以检测所述蒸发分离器的溶液出口的抗冻液的溶液密度ρ2。

作为优选方案，所述溶液再生单元还包括三通阀，所述三通阀具有第一连接口、第二连接口和第三连接口，所述三通阀设置于所述蒸发分离器的溶液出口与所述多级预热换热器之间，所述第一连接口与所述蒸发分离器的溶液出口连通；

当所述ρ2在预设密度范围内时，所述第二连接口与所述多级预热换热器连通，所述第三连接口关闭；当所述ρ2低于所述预设密度范围内时，所述第二连接口关闭，所述第三连接口通过所述主换热器与所述蒸发分离器的入口连通。

作为优选方案，热源塔热泵系统还包括废水回用单元，所述废水回用单元包括：

定压补水箱，所述蒸汽引射器的出口依次通过所述主换热器、所述多级预热换热器后与所述定压补水箱连通；

回收泵，设置于所述多级预热换热器与所述定压补水箱之间，以使所述蒸汽引射器出口的蒸汽依次经过所述主换热器与所述多级预热换热器换热后生成的废水回收至所述定压补水箱内。

热源塔热泵系统的运行方法，包括如下模式：

第一种模式：当出口管路内的抗冻液的溶液密度ρ1低于预设密度范围内，且稀溶液箱内的稀溶液的液位H1在第一预设液位范围、浓溶液箱内的浓溶液的液位H2在第二设定液位范围内时，第一开关阀与第二开关阀关闭，第三开关阀与第四开关阀打开，出口管路内的抗冻液流向所述稀溶液箱内，所述浓溶液箱内的抗冻液的浓溶液流向入口管路，溶液再生单元与废水回用单元均关闭；

第二种模式：当所述ρ1在所述预设密度范围内，且所述H1在所述第一预设液位范围内，所述H2在所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀与所述第二开关阀打开，所述第三开关阀与所述第四开关阀关闭，所述稀溶液箱与所述出口管路断开连接，所述浓溶液箱与所述入口管路断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均关闭；

第三种模式：当所述ρ1低于所述预设密度范围内，且所述H1高于所述第一预设液位范围或者所述H2低于所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀与所述第二开关阀关闭，所述第三开关阀与所述第四开关阀打开；所述出口管路内的抗冻液流向所述稀溶液箱内，所述浓溶液箱内的抗冻液的浓溶液流向所述入口管路，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开；

第四种模式，当所述ρ1在所述预设密度范围内，且所述H1高于所述第一预设液位范围内，所述H2低于所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀与所述第二开关阀打开，所述第三开关阀与所述第四开关阀关闭；所述稀溶液箱与所述出口管路断开连接，所述浓溶液箱与所述入口管路断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开。

作为优选方案，所述热源塔热泵系统的运行方法还包括：

第五种模式：当供热季结束、热源塔热泵系统关闭时，所述第一开关阀、所述第二开关阀与所述第四开关阀关闭，所述第三开关阀打开，所述出口管路内的抗冻液流向所述稀溶液箱内，所述浓溶液箱与所述入口管路断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开。

本发明的有益效果为：

本发明提出的热源塔热泵系统包括热源塔、稀溶液箱、浓溶液箱和溶液再生单元，通过蒸汽引射器保持蒸发分离器内的微负压环境，使得进入蒸发分离器内的稀溶液中的水分能够在相对较低的温度下蒸发出来，而且通过主换热器充分利用蒸发分离器所产生蒸汽的热量来加热通过主换热器的稀溶液，极大地降低了能耗，提高了热源塔热泵系统的整体运行能效，且使得热源塔热泵系统的占地面积小。同时溶液再生单元能够将进入稀溶液箱内的抗冻液的稀溶液经过换热、蒸发分离后生成抗冻液的浓溶液，高效实现了抗冻液的浓缩再生，以保证出口管路与入口管路内的抗冻液的密度始终保持在预设密度范围内，提高了热源塔热泵系统的可靠性和稳定性。

本发明提出的热源塔热泵系统的运行方法，根据出口管路内的抗冻液的溶液密度的ρ1、稀溶液箱内的稀溶液的液位H1以及浓溶液箱内的浓溶液的液位H2的大小，灵活选择不同的运行模式，使得包括热源塔与热泵蒸发器的供热单元、包括稀溶液箱与浓溶液箱的溶液供给单元以及溶液再生单元之间相互匹配，高效实现了抗冻液的浓缩再生，以保证出口管路与入口管路内的抗冻液的密度始终保持在预设密度范围内，提高了热源塔热泵系统的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的热源塔热泵系统的结构分布图。

图中部件名称和标号如下：

1、热源塔；2、出口管路；3、入口管路；4、稀溶液箱；5、浓溶液箱；6、循环泵；7、主换热器；8、蒸发分离器；9、蒸汽发生器；10、蒸汽引射器；11、第一密度传感器；12、第一开关阀；13、第二开关阀；14、第三开关阀；15、第四开关阀；16、第一液位传感器；17、第二液位传感器；18、多级预热换热器；19、第二密度传感器；20、三通阀；21、定压补水箱；22、回收泵；23、第一浓溶液泵；24、第二浓溶液泵；25、第一稀溶液泵；26、第二稀溶液泵；27、过滤器。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

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。

实施例一

如图1所示，本实施例提出了一种热源塔热泵系统，该热源塔热泵系统包括热泵主机和供热单元，供热单元包括热源塔1、热泵蒸发器、出口管路2与入口管路3，热源塔1通过出口管路2与热泵蒸发器的出口连通，热源塔1通过入口管路3与热泵蒸发器的入口连通。抗冻液为低冰点的抗冻液，抗冻液流经热泵蒸发器内放热并向热泵主机供热，以实现供暖。然后，抗冻液通过出口管路2进入热源塔1，以吸收空气中的显热和潜热，抗冻液温度升高且密度降低(由于同时吸收了空气中的水分)，然后再通过入口管路3流回热泵机组蒸发器内。

为了维持抗冻液密度在合理范围内以保证热源塔热泵系统的高效稳定运行，目前抗冻液密度保障措施分为两种。第一种是通过添加溶质来达到需求的抗冻液密度，该方式会造成大量的抗冻液排放，在环保要求及成本控制方面存在诸多不足。另一种是采用抗冻液再生技术排出抗冻液内多余的水分，也是目前国内外主流技术路线。现有的抗冻液密度保障措施存在运行能耗高、设备占地大、系统稳定性差等问题。

为了解决上述问题，如图1所示，热源塔热泵系统还包括稀溶液箱4、浓溶液箱5和溶液再生单元，溶液供给单元包括上述的稀溶液箱4和浓溶液箱5。稀溶液箱4盛放有抗冻液的稀溶液并能够与出口管路2连通，浓溶液箱5盛放有抗冻液的浓溶液并能够与入口管路3连通。溶液再生单元包括循环泵6、主换热器7、蒸发分离器8、蒸汽发生器9与蒸汽引射器10，循环泵6设置于稀溶液箱4与主换热器7之间，稀溶液箱4通过主换热器7与蒸发分离器8的入口连通，蒸发分离器8的蒸汽出口和蒸汽发生器9的出口均与蒸汽引射器10的入口连通，蒸汽引射器10的出口与主换热器7连通，蒸发分离器8的溶液出口与浓溶液箱5连通。通过蒸汽引射器10保持蒸发分离器8内的微负压环境，使得进入蒸发分离器8内的稀溶液中的水分能够在相对较低的温度下蒸发出来，而且通过主换热器7充分利用蒸发分离器8所产生蒸汽的热量来加热通过主换热器7的稀溶液，极大地降低了能耗，提高了热源塔热泵系统的整体运行能效，且使得热源塔热泵系统的占地面积小。同时溶液再生单元能够将进入稀溶液箱4内的抗冻液的稀溶液经过换热、蒸发分离后生成抗冻液的浓溶液，高效实现了抗冻液的浓缩再生，以保证出口管路2与入口管路3内的抗冻液的密度始终保持在预设密度范围内，提高了热源塔热泵系统的可靠性和稳定性。

如图1所示，热源塔热泵系统还包括第一密度传感器11、第一开关阀12、第二开关阀13、第三开关阀14、第四开关阀15、第一液位传感器16、第二液位传感器17、多级预热换热器18、第一浓溶液泵23、第二浓溶液泵24、第一稀溶液泵25和第二稀溶液泵26。其中，供热单元还包括上述的第一密度传感器11、第一开关阀12、第二开关阀13。第一密度传感器11设置于出口管路2上，以检测出口管路2内的抗冻液的溶液密度ρ1。第一开关阀12设置于出口管路2上，以连通或断开出口管路2。第二开关阀13设置于入口管路3上，以连通或断开入口管路3。

热源塔热泵系统的溶液供给单元包括上述的稀溶液箱4、浓溶液箱5、第三开关阀14、第四开关阀15、第一液位传感器16、第二液位传感器17、第一浓溶液泵23和第一稀溶液泵25，第三开关阀14设置于稀溶液箱4与出口管路2之间，以使稀溶液箱4与出口管路2连通或断开。第四开关阀15设置于浓溶液箱5与入口管路3之间，以使浓溶液箱5与入口管路3连通或断开。第一液位传感器16设置于稀溶液箱4内，以检测稀溶液箱4内的稀溶液的液位H1。第二液位传感器17设置于浓溶液箱5内，以检测浓溶液箱5内的浓溶液的液位H2。第一稀溶液泵25设置于稀溶液箱4与出口管路2之间，以使出口管路2内的抗冻液进入稀溶液箱4内。第一浓溶液泵23设置于浓溶液箱5与入口管路3之间，以使浓溶液箱5内的浓溶液流入入口管路3中。

溶液再生单元还包括上述的第二稀溶液泵26、第二浓溶液泵24和过滤器27，第二稀溶液泵26设置于稀溶液箱4与多级预热换热器18之间，以使稀溶液箱4内的稀溶液进入多级预热换热器18内预热。第二浓溶液泵24设置于浓溶液箱5与多级预热换热器18之间，以使多级预热换热器18的浓溶液进入浓溶液箱5内。本实施例的过滤器27为蓝式过滤器，以过滤进入多级预热换热器18的稀溶液。

进一步地，如图1所示，稀溶液箱4依次通过多级预热换热器18、主换热器7后与蒸发分离器8的入口连通，蒸发分离器8的溶液出口通过多级预热换热器18与浓溶液箱5连通。本实施例的多级预热换热器18以预热从稀溶液箱4中流出的稀溶液为主要目的。多级预热换热器18的内部包括多个板式换热器，被加热侧均为稀溶液，热源侧为主换热器7出口的废水或蒸汽分离器8的溶液出口的浓溶液，可通过合理设置每级换热器进出口的温度实现热量的梯级利用，降低抗冻液再生能耗，节约运行成本。

需要说明的是，本实施例的蒸汽分离器8的溶液出口流出的浓溶液经过多级预热换热器18放热后的温度与热泵蒸发器的入口流入的原有的浓溶液的设定温度保持一致。

具体地，当稀溶液箱4内的稀溶液流过多级预热换热器18时，蒸汽分离器8的溶液出口的浓溶液能够对稀溶液进行预热升温。同时，蒸汽引射器10出口的蒸汽经过主换热器7对稀溶液进行换热后降温变成废水，废水继续流向多级预热换热器18，以加热即将进入蒸发分离器8的稀溶液，充分利用废水中的热量，进一步降低了热源塔热泵系统的运行能耗。

如图1所示，溶液再生单元还包括第二密度传感器19，第二密度传感器19设置于蒸发分离器8的溶液出口处，以检测蒸发分离器8的溶液出口的抗冻液的溶液密度ρ2。通过第二密度传感器19能够实时监控蒸发分离器8的溶液出口的抗冻液的溶液密度，从而使进入浓溶液箱5内的溶液密度保持稳定。

进一步地，溶液再生单元还包括三通阀20，三通阀20具有第一连接口、第二连接口和第三连接口，三通阀20设置于蒸发分离器8的溶液出口与多级预热换热器18之间，第一连接口与蒸发分离器8的溶液出口连通。当ρ2在预设密度范围内时，第二连接口与多级预热换热器18连通，第三连接口关闭；当ρ2低于预设密度范围内时，第二连接口关闭，第三连接口通过主换热器7与蒸发分离器8的入口连通。通过设置三通阀20，使得ρ2低于预设密度范围时，蒸发分离器8的溶液出口的抗冻液继续通过主换热器7后再次流入蒸发分离器8内进行蒸发分离，进一步提升抗冻液的密度，直至ρ2在预设密度范围内，最后使满足密度要求的蒸发分离器8的溶液出口的抗冻液通过三通阀20流向多级预热换热器18中。

如图1所示，热源塔热泵系统还包括废水回用单元，废水回用单元包括定压补水箱21和回收泵22，蒸汽引射器10的出口依次通过主换热器7、多级预热换热器18后与定压补水箱21连通。回收泵22设置于多级预热换热器18与定压补水箱21之间，以使蒸汽引射器10出口的蒸汽依次经过主换热器7与多级预热换热器18换热后生成的废水回收至定压补水箱21内。定压补水箱21用于回收经过多级预热换热器18换热后生成的废水，实现了废水的零排放。

进一步地，定压补水箱21通过管道连接供热单元热媒水的补水入口端，以将废水补入供热单元的热媒水中，提高废水的资源化利用率，使得热源塔热泵系统在冬季供暖时不仅能够从空气中获取热量，同时还能够获取水。

实施例二

本实施例提出了一种热源塔热泵系统的运行方法，该热源塔热泵系统的运行方法应用于实施例一中的热源塔热泵系统中。

具体地，热源塔热泵系统的运行方法包括如下模式：

第一种模式：当出口管路2内的抗冻液的溶液密度ρ1低于预设密度范围内，且稀溶液箱4内的稀溶液的液位H1在第一预设液位范围、浓溶液箱5内的浓溶液的液位H2在第二设定液位范围内时，第一开关阀12与第二开关阀13关闭，第三开关阀14与第四开关阀15打开，出口管路2内的抗冻液流向稀溶液箱4内，浓溶液箱5内的抗冻液的浓溶液流向入口管路3，溶液再生单元与废水回用单元均关闭；

第二种模式：当ρ1在预设密度范围内，且H1在第一预设液位范围内，H2在第二设定液位范围内时，第一开关阀12与第二开关阀13打开，第三开关阀14与第四开关阀15关闭，稀溶液箱4与出口管路2断开连接，浓溶液箱5与入口管路3断开连接，溶液再生单元与废水回用单元均关闭；

第三种模式：当ρ1低于预设密度范围内，且H1高于第一预设液位范围或者H2低于第二设定液位范围内时，第一开关阀12与第二开关阀13关闭，第三开关阀14与第四开关阀15打开；出口管路2内的抗冻液流向稀溶液箱4内，浓溶液箱5内的抗冻液的浓溶液流向入口管路3，溶液再生单元与废水回用单元均打开；

第四种模式，当ρ1在预设密度范围内，且H1高于第一预设液位范围内，H2低于第二设定液位范围内时，第一开关阀12与第二开关阀13打开，第三开关阀14与第四开关阀15关闭；稀溶液箱4与出口管路2断开连接，浓溶液箱5与入口管路3断开连接，溶液再生单元与废水回用单元均打开。

本实施例的热源塔热泵系统的运行方法根据出口管路2内的抗冻液的溶液密度的ρ1、稀溶液箱4内的稀溶液的液位H1以及浓溶液箱5内的浓溶液的液位H2的大小，灵活选择不同的运行模式，使得包括热源塔1与热泵蒸发器的供热单元、包括稀溶液箱4与浓溶液箱5的溶液供给单元以及溶液再生单元之间相互匹配，将进入稀溶液箱4内的抗冻液的稀溶液经过换热、蒸发分离后生成抗冻液的浓溶液，高效实现了抗冻液的浓缩再生，以保证出口管路2与入口管路3内的抗冻液的密度始终保持在预设密度范围内，提高了热源塔热泵系统的可靠性和稳定性。

在本实施例中，第一种模式适用于每年冬季时热源塔热泵系统的供热单元首次启动时，或者供热单元正常运行过程中。第二种模式、第三种模式与第四种模式均属于供热单元正常运行阶段。在第一种模式中，ρ1低于预设密度范围，通过浓溶液箱5的浓溶液通过入口管路3进入热源塔1中，热泵蒸发器的出口的抗冻液通过出口管路2进入稀溶液箱4内。在第二种模式中，ρ1在预设密度范围内，供热单元正常运行即可，溶液供给单元、溶液再生单元和废水回用单元均不运行。

在第三种模式中，第一开关阀12关闭，使得热泵蒸发器出口的抗冻液进入稀溶液箱4，浓溶液箱5通过入口管路3供给浓溶液至热泵蒸发器侧的入口。稀溶液箱4中稀溶液经多级预热换热器18预热后在循环泵6作用下进入主换热器7中换热升温，稀溶液温度提升后进入蒸发分离器8，在微负压环境下实现水分的蒸发，并分离出蒸汽和浓溶液。蒸发分离器8分离出的蒸汽通过蒸汽出口进入蒸汽引射器10的工作流体入口端，蒸汽发生器9加热产生的过热蒸汽进入蒸汽引射器10的引射流体入口端，两股蒸汽在蒸汽引射器10内混合，实现对蒸发分离器8内微负压环境的维持以及对蒸发分离器8分离出蒸汽的增压增焓。蒸汽引射器10出口的蒸汽作为主换热器7的热源，加热即将进入蒸发分离器8的稀溶液，蒸汽经过换热降温后变成废水，废水流经多级预热换热器18对进入主换热器7的稀溶液进行预热，充分利用废水中的热量，废水回收泵22进入定压补水箱21中，作为供热单元的热媒水补水的水源，实现溶液再生单元所产生废水的资源化利用。

当第二密度传感器19检测到蒸发分离器8的溶液出口的浓溶液的密度ρ2低于预设密度范围时，蒸发分离器8的溶液出口的浓溶液通过三通阀20再次进入主换热器7换热后重新进入蒸发分离器8中继续分离出蒸汽，直到第二密度传感器19检测到蒸发分离器8的溶液出口的浓溶液的密度ρ2达到预设密度范围。然后，蒸发分离器8的溶液出口的浓溶液通过三通阀20流经多级预热换热器18进行换热降温，对进入主换热器7的稀溶液进行预热，充分利用浓溶液中的热量，最后在第二浓溶液泵24的作用下进入浓溶液箱5中。

在第四种模式中，热泵蒸发器出口的抗冻液通过出口管路2进入热源塔1中吸热后，再通过进口管路进入热泵蒸发器内进行放热。由于稀溶液箱4中液位H1高于第一预设液位范围内或者H2低于第二设定液位范围时，溶液再生单元和废水回用单元运行，使得稀溶液箱4中的稀溶液通过溶液再生单元形成浓溶液后收集至浓溶液箱5中，在溶液再生单元运行过程的中产生的废水经过废水回用单元进行收集利用。在该模式中，溶液再生单元和废水回用单元的运行方法与第三种模式中溶液再生单元和废水回用单元的运行方法一致，在此不再赘述。

进一步地，热源塔热泵系统的运行方法还包括第五种模式，当每年供热季结束(冬季供热单元停止使用)时，采用第五种模式。当热源塔热泵系统关闭时，第一开关阀12、第二开关阀13与第四开关阀15关闭，第三开关阀14打开，出口管路2内的抗冻液流向稀溶液箱4内，浓溶液箱5与入口管路3断开连接，溶液再生单元与废水回用单元均打开。通过第五种模式，使得供热单元停用后，将稀溶液箱4中的稀溶液通过溶液再生单元生成浓溶液存储于浓溶液箱5中备用。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.热源塔热泵系统，其特征在于，包括：

热源塔(1)，所述热源塔(1)通过出口管路(2)与热泵蒸发器的出口连通，所述热源塔(1)通过入口管路(3)与所述热泵蒸发器的入口连通；

稀溶液箱(4)和浓溶液箱(5)，所述稀溶液箱(4)盛放有抗冻液的稀溶液并能够与所述出口管路(2)连通，所述浓溶液箱(5)盛放有抗冻液的浓溶液并能够与所述入口管路(3)连通；

溶液再生单元，包括循环泵(6)、主换热器(7)、蒸发分离器(8)、蒸汽发生器(9)与蒸汽引射器(10)，所述循环泵(6)设置于所述稀溶液箱(4)与所述主换热器(7)之间，所述稀溶液箱(4)通过所述主换热器(7)与所述蒸发分离器(8)的入口连通，所述蒸发分离器(8)的蒸汽出口和所述蒸汽发生器(9)的出口均与所述蒸汽引射器(10)的入口连通，所述蒸汽引射器(10)的出口与所述主换热器(7)连通，所述蒸发分离器(8)的溶液出口与所述浓溶液箱(5)连通。

2.根据权利要求1所述的热源塔热泵系统，其特征在于，所述热源塔热泵系统还包括第一密度传感器(11)，所述第一密度传感器(11)设置于所述出口管路(2)上，以检测所述出口管路(2)内的抗冻液的溶液密度ρ1。

3.根据权利要求2所述的热源塔热泵系统，其特征在于，所述热源塔热泵系统还包括：

第一开关阀(12)，设置于所述出口管路(2)上，以连通或断开所述出口管路(2)；

第二开关阀(13)，设置于所述入口管路(3)上，以连通或断开所述入口管路(3)；

第三开关阀(14)，设置于所述稀溶液箱(4)与所述出口管路(2)之间，以使所述稀溶液箱(4)与所述出口管路(2)连通或断开；

第四开关阀(15)，设置于所述浓溶液箱(5)与所述入口管路(3)之间，以使所述浓溶液箱(5)与所述入口管路(3)连通或断开。

4.根据权利要求3所述的热源塔热泵系统，其特征在于，所述热源塔热泵系统还包括：

第一液位传感器(16)，设置于所述稀溶液箱(4)内，以检测所述稀溶液箱(4)内的稀溶液的液位H1；

第二液位传感器(17)，设置于所述浓溶液箱(5)内，以检测所述浓溶液箱(5)内的浓溶液的液位H2。

5.根据权利要求1所述的热源塔热泵系统，其特征在于，所述溶液再生单元还包括多级预热换热器(18)，所述稀溶液箱(4)依次通过所述多级预热换热器(18)、所述主换热器(7)后与所述蒸发分离器(8)的入口连通，所述蒸发分离器(8)的溶液出口通过所述多级预热换热器(18)与所述浓溶液箱(5)连通。

6.根据权利要求5所述的热源塔热泵系统，其特征在于，所述溶液再生单元还包括第二密度传感器(19)，所述第二密度传感器(19)设置于所述蒸发分离器(8)的溶液出口处，以检测所述蒸发分离器(8)的溶液出口的抗冻液的溶液密度ρ2。

7.根据权利要求6所述的热源塔热泵系统，其特征在于，所述溶液再生单元还包括三通阀(20)，所述三通阀(20)具有第一连接口、第二连接口和第三连接口，所述三通阀(20)设置于所述蒸发分离器(8)的溶液出口与所述多级预热换热器(18)之间，所述第一连接口与所述蒸发分离器(8)的溶液出口连通；

当所述ρ2在预设密度范围内时，所述第二连接口与所述多级预热换热器(18)连通，所述第三连接口关闭；当所述ρ2低于所述预设密度范围内时，所述第二连接口关闭，所述第三连接口通过所述主换热器(7)与所述蒸发分离器(8)的入口连通。

8.根据权利要求5所述的热源塔热泵系统，其特征在于，热源塔热泵系统还包括废水回用单元，所述废水回用单元包括：

定压补水箱(21)，所述蒸汽引射器(10)的出口依次通过所述主换热器(7)、所述多级预热换热器(18)后与所述定压补水箱(21)连通；

回收泵(22)，设置于所述多级预热换热器(18)与所述定压补水箱(21)之间，以使所述蒸汽引射器(10)出口的蒸汽依次经过所述主换热器(7)与所述多级预热换热器(18)换热后生成的废水回收至所述定压补水箱(21)内。

9.热源塔热泵系统的运行方法，其特征在于，包括如下模式：

第一种模式：当出口管路(2)内的抗冻液的溶液密度ρ1低于预设密度范围内，且稀溶液箱(4)内的稀溶液的液位H1在第一预设液位范围、浓溶液箱(5)内的浓溶液的液位H2在第二设定液位范围内时，第一开关阀(12)与第二开关阀(13)关闭，第三开关阀(14)与第四开关阀(15)打开，出口管路(2)内的抗冻液流向所述稀溶液箱(4)内，所述浓溶液箱(5)内的抗冻液的浓溶液流向入口管路(3)，溶液再生单元与废水回用单元均关闭；

第二种模式：当所述ρ1在所述预设密度范围内，且所述H1在所述第一预设液位范围内，所述H2在所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀(12)与所述第二开关阀(13)打开，所述第三开关阀(14)与所述第四开关阀(15)关闭，所述稀溶液箱(4)与所述出口管路(2)断开连接，所述浓溶液箱(5)与所述入口管路(3)断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均关闭；

第三种模式：当所述ρ1低于所述预设密度范围内，且所述H1高于所述第一预设液位范围或者所述H2低于所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀(12)与所述第二开关阀(13)关闭，所述第三开关阀(14)与所述第四开关阀(15)打开；所述出口管路(2)内的抗冻液流向所述稀溶液箱(4)内，所述浓溶液箱(5)内的抗冻液的浓溶液流向所述入口管路(3)，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开；

第四种模式，当所述ρ1在所述预设密度范围内，且所述H1高于所述第一预设液位范围内，所述H2低于所述第二设定液位范围内时，所述第一开关阀(12)与所述第二开关阀(13)打开，所述第三开关阀(14)与所述第四开关阀(15)关闭；所述稀溶液箱(4)与所述出口管路(2)断开连接，所述浓溶液箱(5)与所述入口管路(3)断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开。

10.根据权利要求9所述的热源塔热泵系统的运行方法，其特征在于，所述热源塔热泵系统的运行方法还包括：

第五种模式：当供热季结束、热源塔热泵系统关闭时，所述第一开关阀(12)、所述第二开关阀(13)与所述第四开关阀(15)关闭，所述第三开关阀(14)打开，所述出口管路(2)内的抗冻液流向所述稀溶液箱(4)内，所述浓溶液箱(5)与所述入口管路(3)断开连接，所述溶液再生单元与所述废水回用单元均打开。