CN118304673A - 一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置及系统控制方法 - Google Patents

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戎向阳
刘希臣
范钟引
朱晓玥
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Abstract

本发明公开了一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置及系统控制方法，包括上下设置的溶液浓缩箱和溶液热回收箱，溶液浓缩箱和溶液热回收箱之间通过设置电动排液阀；溶液浓缩箱通过稀溶液水管与换热塔相连用于抽取稀浓度的防冻溶液；溶液热回收箱通过浓溶液水管与换热塔相连用于将浓缩后的防冻溶液送回换热塔；溶液浓缩箱内底部设置有毛细管蒸发冷却器，溶液浓缩箱上部侧壁上开设有排冰口，溶液浓缩箱内排冰口的对侧设置有除冰系统，除冰系统能够推动冰块向排冰口移动并排出。本发明采用冷冻浓缩的原理进行溶液浓缩，相较加热蒸发浓缩能耗更低，同时冷冻浓缩的循环温差小，装置的运行能效更高，使得溶液浓缩能耗进一步降低。

Description

一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置及系统控制方法
技术领域
本发明涉及可再生能源利用和溶液浓度保持技术领域，具体而言，涉及一种适用于热源塔热泵系统的太阳能光伏驱动型防冻溶液浓缩装置及系统控制方法。
背景技术
热源塔热泵系统可通过热泵机组与换热塔的共同作用，以少量电能为驱动，实现从空气中提取低品位热(冬季从低温空气中吸热、夏季向高温空气中排热)，向高品位热转化，可用于冬季制热、夏季制冷，是一种清洁、高效的可再生能源替换方案，正在被越来越多的项目使用，具有广泛的应用前景。
但在冬季时，热源塔热泵系统的换热塔在与室外低温空气进行热湿交换时，空气冷却过程中会不断有水凝入防冻溶液，使得防冻溶液浓度越来越低、冰点越来越高。为保证系统的稳定运行，需要通过溶液浓缩、加溶质的手段维持防冻溶液浓度在合理范围内。目前市面上的溶液浓缩装置通常采用加热法或真空加热法实现溶液浓缩，该方法虽然能很好的维持溶液浓度，但能耗较高。
另外，出于通风换热的需要，换热塔周围需要较大面积的空间用作通风，这些空间大部分闲置没有利用起来；此外为便于溶液浓度控制和节省输配能耗，热源塔热泵系统的溶液浓缩装置、防冻溶液的储液池、各类溶液泵一般都要求靠近换热塔设置，且为保证这类设备免受雨琳和阳光直射，通常会设置挡雨遮阳棚，这些雨棚的空间也是闲置没有利用起来。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
为了解决现有的技术问题和弥补领域内技术不足，本发明目的在于提供一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置及系统控制方法，采用冷冻浓缩的原理进行溶液浓缩，相较加热蒸发浓缩能耗更低，同时冷冻浓缩的循环温差小，稀溶液结冰温度在-10～-15℃，浓溶液温度在0～15℃，装置的运行能效更高，使得溶液浓缩能耗进一步降低。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，包括上下设置的溶液浓缩箱和溶液热回收箱，溶液浓缩箱和溶液热回收箱之间通过电动排液阀相连通；所述溶液浓缩箱通过稀溶液水管与热源塔热泵系统中的换热塔相连用于抽取稀浓度的防冻溶液；所述溶液热回收箱通过浓溶液水管与热源塔热泵系统中的换热塔相连用于将浓缩后的防冻溶液送回换热塔；所述溶液浓缩箱内底部设置有毛细管蒸发冷却器，溶液浓缩箱上部侧壁上开设有排冰口，溶液浓缩箱内排冰口的对侧设置有除冰系统，所述除冰系统能够推动溶液浓缩箱内的溶液表面悬浮的冰块向排冰口移动并从排冰口挤压出去。
在某一实施方式中，所述除冰系统包括除冰挡板、固定轨道和驱动电机，所述除冰挡板在驱动电机的驱动下，沿着固定轨道从排冰口的对面向排冰口移动。
在某一实施方式中，所述除冰挡板包括连接竖板和底部横板，所述底部横板上开设有排水通孔，以便排除冰块中夹杂的水分，且底部横板朝向排冰口的一端向上倾斜，以便破开可能粘结的冰块。
在某一实施方式中，所述排冰口具有圆弧形导流结构，能够更有利于冰块的快速排出。
在某一实施方式中，所述溶液浓缩箱内设置有浓度检测器，溶液热回收箱的底部设置有液位检测器。
在某一实施方式中，稀溶液水管上设置有稀溶液泵和第一止回阀，浓溶液水管上设置有浓溶液泵和第二止回阀。
本发明采用冷冻浓缩的原理进行溶液浓缩，相较加热蒸发浓缩能耗更低，同时冷冻浓缩的循环温差小，稀溶液结冰温度在-10～-15℃，浓溶液温度在0～15℃，装置的运行能效更高，使得溶液浓缩能耗进一步降低。
本发明溶液浓缩装置的具体工作原理如下：开启稀溶液泵从换热塔抽取稀溶液经稀溶液水管送入到溶液浓缩箱中，当液位检测器监测到溶液液位达到最高允许液位时，自动控制关闭稀溶液泵，为了防止稀溶液泵和浓缩液泵停止运行时溶液倒流，管路上分别设有第一止回阀和第二止回阀；毛细管蒸发冷却器对稀溶液进行冷冻，稀溶液中水分冷冻结冰后，冰块会上浮至溶液上部，再通过除冰系统的往复运动将冰排出排冰口；当溶液浓度检测器监测到溶液浓度达到控制浓度的上限时，先开启浓溶液泵，将溶液热回收箱中的浓溶液通过浓溶液水管送回到换热塔集液池中，当设于溶液热回收箱底部的液位检测器监测到溶液液位达到最低允许液位时，自动控制关闭浓溶液泵、开启溶液浓缩箱底部的电动排液阀，将浓缩好的溶液排入溶液热回收箱。
在某一实施方式中，溶液热回收箱内底部设置有毛细管冷凝加热器，所述毛细管蒸发冷却器通过低温低压制冷剂管路的出口与压缩机的入口相连，压缩机的出口通过高温高压制冷剂管路与毛细管冷凝加热器入口相连，毛细管冷凝加热器的出口通过高温高压制冷剂管路与膨胀阀的入口相连，膨胀阀的出口通过低温低压制冷剂管路与毛细管蒸发冷却器的入口相连。
毛细管蒸发冷却器中的制冷剂吸热后，通过低温低压制冷剂管路回到设于压缩机箱中的压缩机，压缩机在电驱动下将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，并通过高温高压制冷剂管路送入设于溶液热回收箱下部的毛细管冷凝加热器中，借此加热溶液热回收箱中的浓溶液，实现冷凝热回收。高温高压制冷剂放热后再经过高温高压制冷剂管路上的膨胀阀节流转变成低温低压的制冷剂，再通过低温低压制冷剂管路送入到毛细管蒸发冷却器中去冷却稀溶液。
在某一实施方式中，所述溶液浓缩装置还设置有中央处理器。
目前市场上主流的热源塔热泵系统溶液浓度保持基本采用加热蒸发浓缩的方式，调研得到该系统的运行能耗占到了热泵系统供热总能耗的20％左右，严重阻碍了热源塔热泵系统的推广应用。
本发明采用冷冻浓缩的原理进行溶液浓缩的装置构造，相较加热蒸发浓缩2250J/g的耗热量，冷冻浓缩335J/g的耗热量，使溶液浓缩能耗可降低85％；加热蒸发浓缩因热泵运行的循环温差大，溶液浓缩装置的运行能效在3～3.5，而冷冻浓缩的循环温差小，稀溶液结冰温度在-10～-15℃，浓溶液温度在0～15℃，装置的运行能效可达5.0以上，使得溶液浓缩能耗可再降低约35％，即该装置可将溶液浓度保持的能耗控制到热泵系统总能耗的2％左右。以夏热冬冷地区的办公建筑为例，每平方米建筑面积可节能约2kWh。
第二方面，本发明还提供一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩系统，包括上述溶液浓缩装置、热源塔热泵系统溶液监测装置、太阳能光伏、蓄电池和市政电路，所述浓缩装置的中央处理器用于接收热泵系统的溶液浓度信号、光伏发电功率信号、蓄电池状态反馈信号，并对接受的信号进行综合判断，控制溶液浓缩装置、太阳能光伏、蓄电池、市政电路的运行状态。太阳能光伏通过电线一与溶液浓缩装置相连，通过电线二与市政电路相连。
第三方面，本发明提供一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩系统的控制方法，包括如下步骤：
S1，设定热源塔热泵系统允许的溶液浓度上限为C3，下限为C1，设定安全保护的溶液浓度为C2；
S2，中央处理器接收热源塔热泵系统溶液监测装置反馈溶液浓度信号、太阳能光伏的控制端反馈的光伏发电功率信号和蓄电池的控制端反馈的蓄电池状态反馈信号；
S3，判断溶液浓度：
S31，若溶液浓度大于等于C3时，控制溶液浓缩装置保持关闭状态；
S32，若溶液浓度处于C1到C3之间，判断太阳能光伏发电功率：
S321，若光伏发电功率在N1到N2之间，则利用太阳能光伏发电对溶液浓缩装置进行供电启动，其中N1指浓缩装置的额定功率，N2指浓缩装置变频下限的运行功率；
S322，若光伏发电功率大于N1，判断蓄电池是否蓄满，若已蓄满则太阳能光伏发电通过逆变器接入供电系统，若未蓄满则太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
S323，若光伏发电功率小于N2，判断溶液浓度是否低于C2：
(1)若低于C2，判断蓄电池是否有电可供溶液浓缩装置运行，若蓄电池有存电，浓缩装置在太阳能光伏和蓄电池联合供电下以额定工况运行；若蓄电池没有存电，控制溶液浓缩装置保持关闭状态，太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
(2)若不低于C2，控制溶液浓缩装置保持关闭状态，判断蓄电池是否蓄满，若蓄满则太阳能光伏发电通过逆变器接入供电系统；若蓄电池未蓄满，太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
S33，若溶液浓度不高于C1，太阳能光伏的发电和蓄电无法支撑溶液浓缩系统运行，因此利用市政电路驱动溶液浓缩装置在额定工况运行。
本发明的溶液浓缩系统及控制方法，将太阳能光伏板与热源塔热泵系统换热塔的通风空间和溶液浓缩装置等配套设备的遮阳遮雨棚结合设置，拓展建筑自产能系统的安装空间，然后采用太阳能光伏发电为溶液浓缩装置供电，利用热源塔热泵系统的防冻溶液浓度可在较大范围内变动，将太阳能光伏的发电量优先用于溶液浓度保持，变相将发电量“存储”在溶液中；并通过设置蓄电池进一步缓冲太阳能光伏的发电量，减少了与电网的电力交互，使装置更具推广应用的操作性与稳定性。
本发明太阳能光伏驱动的溶液浓缩装置的仅在热源塔热泵运行的季节(采暖季、即冬天)使用，其它季节均不启动溶液浓缩装置。因此非采暖季，太阳能光伏发电可以直接接入所属热源塔热泵系统项目的供电系统，供给其它设备使用；采暖季，太阳能光伏发电优先供给溶液浓缩装置使用，富裕部分利用蓄电池储存，再有剩余的部分接入供电系统供给其它设备使用。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明实施例提供的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，采用冷冻浓缩的原理进行溶液浓缩，相较加热蒸发浓缩2250J/g的耗热量，冷冻浓缩的耗热量仅需335J/g，使溶液浓缩能耗降低了85％；加热蒸发浓缩因热泵运行的循环温差大，溶液浓缩装置的运行能效在3～3.5，而冷冻浓缩的循环温差小，稀溶液结冰温度在-10～-15℃，浓溶液温度在0～15℃，装置的运行能效可达5.0以上，使得溶液浓缩能耗可再降低约35％，即该装置可将溶液浓度保持的能耗控制到热泵系统总能耗的2％左右；
2、本发明实施例提供的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩系统的控制方法，将太阳能光伏板与热源塔热泵系统换热塔的通风空间和溶液浓缩装置等配套设备的遮阳遮雨棚结合设置，拓展建筑自产能系统的安装空间，然后采用太阳能光伏发电为溶液浓缩装置供电，利用热源塔热泵系统的防冻溶液浓度可在较大范围内变动，将太阳能光伏的发电量优先用于溶液浓度保持，变相将发电量“存储”在溶液中；并通过设置蓄电池进一步缓冲太阳能光伏的发电量，减少了与电网的电力交互，使装置更具推广应用的操作性与稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的溶液浓缩装置正面示意图；
图2为本发明实施例1提供的溶液浓缩装置背面示意图；
图3为本发明实施例1提供的溶液浓缩装置运行示意图；
图4为本发明实施例2提供的系统控制流程示意图。
附图标记及对应零部件名称：
1-太阳能光伏，2-溶液浓缩箱，3-溶液热回收箱，4-压缩机箱，5-循环水泵箱，6-压缩机，7-膨胀阀，8-毛细管蒸发冷却器，9-毛细管冷凝加热器，10-低温低压制冷剂管路，11-高温高压制冷剂管路，12-除冰挡板，13-固定轨道，14-驱动电机，15-排冰口，16-溶液浓度检测器，17-电动排液阀，18-浓溶液泵，19-浓溶液泵，20-稀溶液水管，21-浓溶液水管，22-第一止回阀，23-第二止回阀，24-液位检测器，25-液位检测器，26-电线一，27-电线二，28-蓄电池。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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保护范围的限制。
实施例1
如图1-图3所示，本发明实施例提供一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，包括上下设置的溶液浓缩箱2和溶液热回收箱3，最底层还设置有压缩机箱4和循环水泵箱5，溶液浓缩箱2和溶液热回收箱3之间通过电动排液阀17相连通；所述溶液浓缩箱2通过稀溶液水管20与热源塔热泵系统中的换热塔相连用于抽取稀浓度的防冻溶液；所述溶液热回收箱3通过浓溶液水管21与热源塔热泵系统中的换热塔相连用于将浓缩后的防冻溶液送回换热塔；所述溶液浓缩箱2内底部设置有毛细管蒸发冷却器8，溶液浓缩箱2上部侧壁上开设有排冰口15，溶液浓缩箱2内排冰口15的对侧设置有除冰系统，所述除冰系统能够推动溶液浓缩箱2内的溶液表面悬浮的冰块向排冰口15移动并从排冰口15挤压出去。
在某一实施方式中，所述除冰系统包括除冰挡板12、固定轨道13和驱动电机14，所述除冰挡板12在驱动电机14的驱动下，沿着固定轨道13从排冰口15的对面向排冰口15移动。
在某一实施方式中，所述除冰挡板12包括连接竖板和底部横板，所述底部横板上开设有排水通孔，以便排除冰块中夹杂的水分，且底部横板朝向排冰口15的一端向上倾斜，以便破开可能粘结的冰块。
在某一实施方式中，所述排冰口15具有圆弧形导流结构，能够更有利于冰块的快速排出。
在某一实施方式中，所述溶液浓缩箱2内设置有浓度检测器16，溶液热回收箱3的底部设置有液位检测器25。
在某一实施方式中，稀溶液水管20水管上设置有稀溶液泵18和第一止回阀22，浓溶液水管21水管上设置有浓溶液泵19和第二止回阀23。
本发明采用冷冻浓缩的原理进行溶液浓缩，相较加热蒸发浓缩能耗更低，同时冷冻浓缩的循环温差小，稀溶液结冰温度在-10～-15℃，浓溶液温度在0～15℃，装置的运行能效更高，使得溶液浓缩能耗进一步降低。
本发明溶液浓缩装置的具体工作原理如下：开启稀溶液泵18从换热塔抽取稀溶液经稀溶液水管20送入到溶液浓缩箱2中，当液位检测器24监测到溶液液位达到最高允许液位时，自动控制关闭稀溶液泵18，为了防止稀溶液泵18和浓缩液泵19停止运行时溶液倒流，管路上分别设有第一止回阀22和第二止回阀23；毛细管蒸发冷却器8对稀溶液进行冷冻，水分结冰被排出排冰口15，当溶液浓度检测器16监测到溶液浓度达到控制浓度的上限时，先开启浓溶液泵19，将溶液热回收箱3中的浓溶液通过浓溶液水管21送回到换热塔集液池中，当设于溶液热回收箱3底部的液位检测器25监测到溶液液位达到最低允许液位时，自动控制关闭浓溶液泵18、开启溶液浓缩箱2底部的电动排液阀17，将浓缩好的溶液排入溶液热回收箱3。
在某一实施方式中，溶液热回收箱3内底部设置有毛细管冷凝加热器9，所述毛细管蒸发冷却器8通过低温低压制冷剂管路10的出口与压缩机6的入口相连，压缩机6的出口通过高温高压制冷剂管路11与毛细管冷凝加热器9入口相连，毛细管冷凝加热器9的出口通过高温高压制冷剂管路11与膨胀阀7的入口相连，膨胀阀7的出口通过低温低压制冷剂管路10与毛细管蒸发冷却器8的入口相连。
毛细管蒸发冷却器8中的制冷剂吸热后，通过低温低压制冷剂管路10回到设于压缩机箱4中的压缩机6，压缩机6在电驱动下将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，并通过高温高压制冷剂管路11送入设于溶液热回收箱3下部的毛细管冷凝加热器9中，借此加热溶液热回收箱3中的浓溶液，实现冷凝热回收。高温高压制冷剂放热后再经过高温高压制冷剂管路11上的膨胀阀7节流转变成低温低压的制冷剂，在通过低温低压制冷剂管路10送入到毛细管蒸发冷却器8中去冷却稀溶液。
在某一实施方式中，所述溶液浓缩装置还设置有中央处理器和蓄电池28。
目前市场上主流的热源塔热泵系统溶液浓度保持基本采用加热蒸发浓缩的方式，调研得到该系统的运行能耗占到了热泵系统供热总能耗的20％左右，严重阻碍了热源塔热泵系统的推广应用。
本发明采用冷冻浓缩的原理进行溶液浓缩的装置构造，相较加热蒸发浓缩2250J/g的耗热量，冷冻浓缩335J/g的耗热量，使溶液浓缩能耗可降低85％；加热蒸发浓缩因热泵运行的循环温差大，溶液浓缩装置的运行能效在3～3.5，而冷冻浓缩的循环温差小，稀溶液结冰温度在-10～-15℃，浓溶液温度在0～15℃，装置的运行能效可达5.0以上，使得溶液浓缩能耗可再降低约35％，即该装置可将溶液浓度保持的能耗控制到热泵系统总能耗的2％左右。以夏热冬冷地区的办公建筑为例，每平方米建筑面积可节能约2kWh。
实施例2
如图4所示，本发明实施例提供一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩系统及控制方法，所述系统包括上述溶液浓缩装置、热源塔热泵系统溶液监测装置、太阳能光伏1、蓄电池和市政电路，所述浓缩装置的中央处理器用于接收热泵系统的溶液浓度信号、光伏发电功率信号、蓄电池状态反馈信号，并对接受的信号进行综合判断，控制溶液浓缩装置、太阳能光伏1、蓄电池、市政电路的运行状态，太阳能光伏通过电线一26与溶液浓缩装置相连，通过电线二27与市政电路相连；
所述控制方法包括如下步骤：
S1，通过中央处理器设定热源塔热泵系统允许的溶液浓度上限为C3，下限为C1，考虑到溶液浓度较低时，往往是太阳能资源匮乏的时段，为了避免仅依靠太阳能光伏发电驱动的溶液浓缩速度匹配不了热源塔热泵系统换热塔吸水的速度，通过中央处理器设置一个用于安全保护的溶液浓度C2，此外溶液浓缩装置的额定功率和装置变频下限的运行功率分别为N1和N2
S2，中央处理器接收热源塔热泵系统溶液监测装置反馈溶液浓度信号、太阳能光伏的控制端反馈的光伏发电功率信号和蓄电池的控制端反馈的蓄电池状态反馈信号；
S3，判断溶液浓度：
S31，若溶液浓度大于等于C3时，控制溶液浓缩装置保持关闭状态；
S32，若溶液浓度处于C1到C3之间，判断太阳能光伏发电功率：
S321，若光伏发电功率在N1到N2之间，则利用太阳能光伏发电对溶液浓缩装置进行供电启动；
S322，若光伏发电功率大于N1，判断蓄电池是否蓄满，若已蓄满则太阳能光伏发电通过逆变器接入供电系统，若未蓄满则太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
S323，若光伏发电功率小于N2，判断溶液浓度是否低于C2：
(1)若低于C2，判断蓄电池是否有电可供溶液浓缩装置运行，若蓄电池有存电，浓缩装置在太阳能光伏和蓄电池联合供电下以额定工况运行；若蓄电池没有存电，控制溶液浓缩装置保持关闭状态，太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
(2)若不低于C2，控制溶液浓缩装置保持关闭状态，判断蓄电池是否蓄满，若蓄满则太阳能光伏发电通过逆变器接入供电系统；若蓄电池未蓄满，太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
S33，若溶液浓度不高于C1，表明太阳能光伏的发电和蓄电无法支撑溶液浓缩系统运行，因此利用市政电路驱动溶液浓缩装置在额定工况运行。
本发明的溶液浓缩系统及控制方法，将太阳能光伏板与热源塔热泵系统换热塔的通风空间和溶液浓缩装置等配套设备的遮阳遮雨棚结合设置，拓展建筑自产能系统的安装空间，然后采用太阳能光伏发电为溶液浓缩装置供电，利用热源塔热泵系统的防冻溶液浓度可在较大范围内变动，将太阳能光伏的发电量优先用于溶液浓度保持，变相将发电量“存储”在溶液中；并通过设置蓄电池进一步缓冲太阳能光伏的发电量，减少了与电网的电力交互，使装置更具推广应用的操作性与稳定性。
本发明太阳能光伏驱动的溶液浓缩装置的仅在热源塔热泵运行的季节(采暖季、即冬天)使用，其它季节均不启动溶液浓缩装置。因此非采暖季，太阳能光伏发电可以直接接入所属热源塔热泵系统项目的供电系统，供给其它设备使用；采暖季，太阳能光伏发电优先供给溶液浓缩装置使用，富裕部分利用蓄电池储存，再有剩余的部分接入供电系统供给其它设备使用。
以某约3万㎡的办公建筑为例，结合热源塔热泵的换热塔等室外设备，可敷设约300㎡的太阳能光伏板，预计每平方米光伏板可发电125kWh/年，年发电量可达3.75万kWh。经测算预计，采用本发明的溶液浓缩装置，采暖季的耗电量约6000kWh，可见太阳能光伏采暖季的发电可实现溶液浓缩装置的“零能耗”，而采暖季剩余部分和其它季节的发电还可供给项目的其它设备使用，具有良好的节能减排效益和推广应用前景。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，包括上下设置的溶液浓缩箱(2)和溶液热回收箱(3)，溶液浓缩箱(2)和溶液热回收箱(3)之间通过电动排液阀(17)相连通；
所述溶液浓缩箱(2)通过稀溶液水管(20)与热源塔热泵系统中的换热塔相连用于抽取稀浓度的防冻溶液；
所述溶液热回收箱(3)通过浓溶液水管(21)与热源塔热泵系统中的换热塔相连用于将浓缩后的防冻溶液送回换热塔；
所述溶液浓缩箱(2)内底部设置有毛细管蒸发冷却器(8)，溶液浓缩箱(2)上部侧壁上开设有排冰口(15)，溶液浓缩箱(2)内排冰口(15)的对侧设置有除冰系统，所述除冰系统能够推动溶液浓缩箱(2)内的溶液表面悬浮的冰块向排冰口(15)移动并从排冰口(15)排出。
2.根据权利要求1所述的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，所述除冰系统包括除冰挡板(12)、固定轨道(13)和驱动电机(14)，所述除冰挡板(12)在驱动电机(14)的驱动下，沿着固定轨道(13)从排冰口(15)的对面向排冰口(15)移动。
3.根据权利要求2所述的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，所述除冰挡板(12)包括连接竖板和底部横板，所述底部横板上开设有排水通孔，且底部横板朝向排冰口(15)的一端向上倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，所述排冰口(15)具有圆弧形导流结构。
5.根据权利要求1所述的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，所述溶液浓缩箱(2)内设置有浓度检测器(16)，溶液热回收箱(3)的底部设置有液位检测器(25)。
6.根据权利要求1所述的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，稀溶液水管(20)上设置有稀溶液泵(18)和第一止回阀(22)，浓溶液水管(21)上设置有浓溶液泵(19)和第二止回阀(23)。
7.根据权利要求1所述的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，溶液热回收箱(3)内底部设置有毛细管冷凝加热器(9)，所述毛细管蒸发冷却器(8)通过低温低压制冷剂管路(10)的出口与压缩机(6)的入口相连，压缩机(6)的出口通过高温高压制冷剂管路(11)与毛细管冷凝加热器(9)入口相连，毛细管冷凝加热器(9)的出口通过高温高压制冷剂管路(11)与膨胀阀(7)的入口相连，膨胀阀(7)的出口通过低温低压制冷剂管路(10)与毛细管蒸发冷却器(8)的入口相连。
8.根据权利要求1所述的一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩装置，其特征在于，所述溶液浓缩装置还设置有中央处理器。
9.一种热源塔热泵系统防冻溶液的浓缩系统，其特征在于，包括权利要求1～8任一所述溶液浓缩装置、热源塔热泵系统溶液监测装置、太阳能光伏(1)、蓄电池和市政电路，所述浓缩装置的中央处理器用于接收热泵系统的溶液浓度信号、光伏发电功率信号、蓄电池状态反馈信号，并对接受的信号进行综合判断，控制溶液浓缩装置、太阳能光伏(1)、蓄电池、市政电路的运行状态。
10.一种权利要求9所述一种热源塔热泵系统防冻溶液浓缩系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，设定热源塔热泵系统允许的溶液浓度上限为C3，下限为C1，设定安全保护的溶液浓度为C2；
S2，中央处理器接收热源塔热泵系统溶液监测装置反馈溶液浓度信号、太阳能光伏的控制端反馈的光伏发电功率信号和蓄电池的控制端反馈的蓄电池状态反馈信号；
S3，判断溶液浓度：
S31，若溶液浓度大于等于C3时，控制溶液浓缩装置保持关闭状态；
S32，若溶液浓度处于C1到C3之间，判断太阳能光伏发电功率：
S321，若光伏发电功率在N1到N2之间，则利用太阳能光伏发电对溶液浓缩装置进行供电启动，其中N1指浓缩装置的额定功率，N2指浓缩装置变频下限的运行功率；
S322，若光伏发电功率大于N1，判断蓄电池是否蓄满，若已蓄满则太阳能光伏发电通过逆变器接入供电系统，若未蓄满则太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
S323，若光伏发电功率小于N2，判断溶液浓度是否低于C2：
(1)若低于C2，判断蓄电池是否有电可供溶液浓缩装置运行，若蓄电池有存电，浓缩装置在太阳能光伏和蓄电池联合供电下以额定工况运行；若蓄电池没有存电，控制溶液浓缩装置保持关闭状态，太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
(2)若不低于C2，控制溶液浓缩装置保持关闭状态，判断蓄电池是否蓄满，若蓄满则太阳能光伏发电通过逆变器接入供电系统；若蓄电池未蓄满，太阳能光伏发电供给蓄电池储存；
S33，若溶液浓度不高于C1，表明太阳能光伏的发电和蓄电无法支撑溶液浓缩系统运行，因此利用市政电路驱动溶液浓缩装置在额定工况运行。
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