CN210179937U - 基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置 - Google Patents

Abstract

基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，涉及能源塔热泵空调系统的技术领域。本实用新型的制冷系统包括：压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。供热系统包括冷凝器、热用户、泵四和第十电磁阀。溶液再生系统包括稀溶液罐、蒸发器、真空制冰器、真空泵、离心除盐机、浓溶液罐、蓄冰池、泵一、泵二、泵三、第一电磁阀、第二电磁阀，第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀和第十一电磁阀。基于真空闪蒸制冰原理，采用离心除盐机使含盐冰排除大量盐分，完成溶液再生。本实用新型解决了能源塔热泵机组溶液再生问题，作为能源塔热泵系统的辅助热源，保障系统的安全运行，提高能源塔溶液再生的综合能效。

Description

基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置

技术领域

本实用新型涉及能源塔热泵空调系统，尤其涉及一种基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置。

背景技术

随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，对工作环境和居住环境的舒适性要求也越来越高，供暖需求也越迫切。长江中下游地区属于夏热冬冷地区，该地区气候特征为夏季闷热、冬季湿冷，且该地区经济较为发达，对建筑供暖的需求尤为迫切。

作为中央空调系统的冷热源方案之一，空气源热泵因其具有结构简单、安装便利和环境友好等优点，在中国南方地区广泛应用。空气源热泵在冬季运行时，室外换热器表面易结霜。对于夏热冬冷地区，空气源热泵结霜现象尤为严重。为了解决空气源热泵的结霜问题，部分学者提出了能源塔热泵系统。

能源塔热泵系统是一种以空气作为冷热源，通过能源塔与空气进行热量交换的新型热泵技术，可充分利用空气热能。在冬季时，室外气温一般低于0℃，为避免循环水冻结，能源塔热泵系统一般采用醋酸钾、氯化钠或氯化钙等盐溶液作为循环工质。溶液在能源塔内喷淋的过程中，空气和溶液之间发生热质传递，低温溶液从空气中同时吸取显热和潜热，循环溶液由于水分进入而被稀释，导致溶液冰点温度升高，妨碍系统安全运行。因此，必须采用合适的方式进行溶液再生，保障系统安全运行。

发明内容

本实用新型提出的基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置及其工作方法，目的在于解决现有技术中能源塔热泵系统的溶液再生问题，保障系统的安全运行，提高能源塔溶液再生的综合能效。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：一种基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，所述溶液再生系统包括稀溶液罐、蒸发器、真空制冰器、真空泵、离心除盐机、浓溶液罐和蓄冰池，所述稀溶液罐一端设有第一电磁阀，稀溶液罐通过第二电磁阀和泵一与蒸发器连接，蒸发器通过第三电磁阀与真空制冰器连接，真空制冰器上设置真空泵和第四电磁阀，真空制冰器通过第五电磁阀和泵二与离心除盐机连接，离心除盐机通过第六电磁阀与浓溶液罐连接，浓溶液罐的底部设有第七电磁阀，离心除盐机通过第八电磁阀与蓄水池连接，蓄水池通过第九电磁阀和泵三与离心除盐机连接，蓄水池的底部设有第十一电磁阀。

进一步地，本实用新型离心除盐机和蓄冰池均设有用于分离水和冰的过滤网。

进一步地，本实用新型蓄冰池位置低于离心除盐机；冰浆靠重力作用流入蓄冰池，否则要安装水泵进行输送。

一种基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，包括稀溶液罐、制冷系统和供热系统，所述稀溶液罐一端设有第一电磁阀，稀溶液罐通过第二电磁阀和泵一与蒸发器连接；在制冷系统中，蒸发器通过压缩机与冷凝器连接，冷凝器通过节流阀与蒸发器连接；在供热系统中，冷凝器通过泵四和第十电磁阀与热用户连接。

基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，溶液再生的工作方法为，打开第一电磁阀，来自能源塔系统的稀溶液进入稀溶液罐，在稀溶液罐内进行过滤，当液位升到设定值时，打开第二电磁阀和泵一，将稀溶液泵入到蒸发器内降温；当溶液温度降至三相点温度时，打开第三电磁阀，降温后的稀溶液进入真空制冰器；在真空制冰器内，三相点温度的溶液状态不稳定，部分溶液蒸发，变成水蒸气，期间吸收热量，使得剩余的溶液结冰，打开第四电磁阀和真空泵，进行抽真空操作，真空制冰器的压力小于600Pa，把水蒸气抽出，直至制冰结束；关闭第四电磁阀和真空泵，打开第五电磁阀和泵二，由真空制冰器制备的冰浆经第五电磁阀和泵二进入离心除盐机，进行脱盐处理；打开第六电磁阀，浓溶液进入浓溶液罐，通过控制离心时间，控制剩余含盐冰浓度；当含盐冰浓度降至设定浓度时，关闭第六电磁阀，打开第九电磁阀和泵三，从蓄冰池内抽取部分水送至离心除盐机，将剩余含盐冰和水混合形成冰浆，打开第八电磁阀，冰浆排入蓄冰池；当浓溶液罐内溶液达到规定液位时，打开第七电磁阀，浓溶液送至能源塔系统，完成了溶液再生过程。

基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，辅助供热的工作方法为：打开第一电磁阀，来自能源塔系统的稀溶液进入稀溶液罐，在稀溶液罐内进行过滤，当液位升到设定值时，打开第二电磁阀和泵一，将稀溶液泵入到蒸发器内降温，低温低压的制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热变成低温低压的制冷剂气体，使得溶液降至三相点温度；再经压缩机压缩成高温高压的制冷剂气体，经冷凝器冷凝后变成高温高压的制冷剂液体，期间放出热量，高温高压的制冷剂液体由节流阀节流降压进入蒸发器内，变成低温低压的制冷剂液体，完成制冷循环；空调回水进入冷凝器，吸收制冷剂冷凝放出的热量，水温升高，打开泵四和第十电磁阀升温后的空调供水进入热用户供热，供热之后水温降低，返回冷凝器再次加热，完成辅助供热循环。

进一步地，本实用新型辅助供热系统的循环工质为制冷剂，在冷凝器内放热用来制备空调热水，同时在蒸发器内吸热，使得稀溶液温度降至设定温度。

进一步地，本实用新型能源塔系统的稀溶液为醋酸钾溶液、氯化钠溶液或氯化钙溶液中的一种。

有益效果

1、本实用新型提出的基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，可高效解决能源塔溶液再生问题，保障能源塔热泵系统安全运行。

2、本实用新型提出的基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，可作为能源塔热泵系统的辅助热源，保障能源塔热泵系统在极端天气条件下稳定运行。

3、本实用新型提出的基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，可以减小能源塔热泵系统机组装机容量，降低能源塔热泵系统初投资，大幅提高能源塔热泵系统能效。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一电磁阀；2-第二电磁阀；3-第三电磁阀；4-第四电磁阀；5-第五电磁阀；6-第六电磁阀；7-第七电磁阀；8-第八电磁阀；9-第九电磁阀；10- 第十电磁阀；11-第十一电磁阀；21-泵一；22-泵二；23-泵三；24-泵四；31- 稀溶液罐；32-蒸发器；33-真空制冰器；34-真空泵；35-浓溶液罐；36-离心除盐机；37-蓄水池；41-压缩机；42-冷凝器；43-节流阀；44-热用户。

具体实施方式

下面结合附图，对最佳实施例进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示，本实用新型一种基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，包括制冷系统、供热系统和溶液再生系统。在制冷系统中，蒸发器32通过压缩机41与冷凝器42连接，冷凝器42通过节流阀43与蒸发器32连接；在供热系统中，冷凝器42通过泵四24和第十电磁阀10与热用户44连接；在溶液再生系统中，稀溶液罐31一端设有第一电磁阀1，稀溶液罐31通过第二电磁阀2和泵一21与蒸发器32连接，蒸发器32通过第三电磁阀3与真空制冰器33连接，真空制冰器33上设置真空泵34和第四电磁阀4，真空制冰器33通过第五电磁阀5和泵二22与离心除盐机36连接，离心除盐机36通过第六电磁阀6与浓溶液罐35连接，浓溶液罐35的底部设有第七电磁阀7，离心除盐机36通过第八电磁阀8与蓄水池37连接，蓄水池37 通过第九电磁阀9和泵三23与离心除盐机36连接，蓄水池37的底部设有第十一电磁阀11。

具体实施中有两种工作模式：溶液再生模式和辅助供热模式。

溶液再生模式：

打开第一电磁阀1，来自能源塔系统的稀溶液进入稀溶液罐31，在稀溶液罐31内进行过滤，当液位升到设定值时，打开第二电磁阀2和泵一21，将稀溶液泵入到蒸发器32内降温；当溶液温度降至三相点温度时，打开第三电磁阀3，降温后的稀溶液进入真空制冰器33；在真空制冰器33内，三相点温度的溶液状态不稳定，部分溶液蒸发，变成水蒸气，期间吸收热量，使得剩余的溶液结冰，打开第四电磁阀4和真空泵34，进行抽真空操作，真空制冰器33的压力小于600Pa，把水蒸气抽出，直至制冰结束；关闭第四电磁阀4和真空泵34，打开第五电磁阀5和泵二22，由真空制冰器33 制备的冰浆经第五电磁阀5和泵二22进入离心除盐机36，进行脱盐处理；打开第六电磁阀6，浓溶液进入浓溶液罐35，通过控制离心时间，控制剩余含盐冰浓度；当含盐冰浓度降至设定浓度时，关闭第六电磁阀6，打开第九电磁阀9和泵三23，从蓄冰池37内抽取部分水送至离心除盐机36，将剩余含盐冰和水混合形成冰浆，打开第八电磁阀8，冰浆排入蓄冰池37；当浓溶液罐35内溶液达到规定液位时，打开第七电磁阀7，浓溶液送至能源塔系统，完成了溶液再生过程。

辅助供热模式：

打开第一电磁阀1，来自能源塔系统的稀溶液进入稀溶液罐31，在稀溶液罐31内进行过滤，当液位升到设定值时，打开第二电磁阀2和泵一21，将稀溶液泵入到蒸发器32内降温，低温低压的制冷剂液体在蒸发器32内蒸发吸热变成低温低压的制冷剂气体，使得溶液降至三相点温度；再经压缩机41压缩成高温高压的制冷剂气体，经冷凝器42冷凝后变成高温高压的制冷剂液体，期间放出热量，高温高压的制冷剂液体由节流阀43节流降压进入蒸发器32内，变成低温低压的制冷剂液体，完成制冷循环；空调回水进入冷凝器42，吸收制冷剂冷凝放出的热量，水温升高，打开泵四24和第十电磁阀10升温后的空调供水进入热用户44供热，供热之后水温降低，返回冷凝器42再次加热，完成辅助供热循环。

本实用新型中的第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、第四电磁阀4、第六电磁阀6、第七电磁阀7、第九电磁阀9、第十电磁阀10和第十一电磁阀11的型号为OSA7325或DN25；第五电磁阀5和第八电磁阀8 的型号为OSA7340或DN40。本实用新型中的真空泵34的型号为2BV2061；泵一21、泵三23和泵四24的型号为WB-Z0.37；泵二22的型号为40FX-18D。

熟知本领域的人士将理解，虽然这里为了便于解释已描述了具体实施例，但是可在不背离本实用新型精神和范围的情况下做出各种改变。因此，除了所附权利要求之外，不能用于限制本实用新型。

Claims (3)

1.一种基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，其特征在于：所述溶液再生系统包括稀溶液罐(31)、蒸发器(32)、真空制冰器(33)、真空泵(34)、离心除盐机(36)、浓溶液罐(35)和蓄水池(37)，所述稀溶液罐(31)一端设有第一电磁阀(1)，稀溶液罐(31)通过第二电磁阀(2)和泵一(21)与蒸发器(32)连接，蒸发器(32)通过第三电磁阀(3)与真空制冰器(33)连接，真空制冰器(33)上设置真空泵(34)和第四电磁阀(4)，真空制冰器(33)通过第五电磁阀(5)和泵二(22)与离心除盐机(36)连接，离心除盐机(36)通过第六电磁阀(6)与浓溶液罐(35)连接，浓溶液罐(35)的底部设有第七电磁阀(7)，离心除盐机(36)通过第八电磁阀(8)与蓄水池(37)连接，蓄水池(37)通过第九电磁阀(9)和泵三(23)与离心除盐机(36)连接，蓄水池(37)的底部设有第十一电磁阀(11)。

2.根据权利要求1所述的基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，其特征在于：所述离心除盐机(36)和蓄水池(37)均设有用于分离水和冰的过滤网。

3.一种基于真空冷冻法的能源塔溶液再生装置，其特征在于：包括稀溶液罐(31)、制冷系统和供热系统，所述稀溶液罐(31)一端设有第一电磁阀(1)，稀溶液罐(31)通过第二电磁阀(2)和泵一(21)与蒸发器(32)连接；在制冷系统中，蒸发器(32)通过压缩机(41)与冷凝器(42)连接，冷凝器(42)通过节流阀(43)与蒸发器(32)连接；在供热系统中，冷凝器(42)通过泵四(24)和第十电磁阀(10)与热用户(44)连接。

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