WO2015027573A1

WO2015027573A1 - 利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置

Info

Publication number: WO2015027573A1
Application number: PCT/CN2013/087196
Authority: WO
Inventors: 梁彩华; 孙立镖; 蒋冬梅; 张小松
Original assignee: 东南大学
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-03-05
Also published as: CN103411352B; CN103411352A

Abstract

一种利用过冷热量实现溶液再生的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、空气回路、再生溶液加热回路和冷热水回路。该热泵装置充分利用了在真空下溶液沸点降低的特性进行溶液再生，在不影响热泵系统制热运行的前提下，采用系统液体制冷剂过冷放出的热量作为溶液再生热量，彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在冬季制热运行的可靠性，并实现了系统的综合高效。

Description

利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置技术领域

本发明属于制冷空调系统设计和制造领域，涉及一种利用制冷剂过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置。背景技术

近年来，南方供暖问题受到越来越多的关注，已经成为关乎社会民生的热点议题。随着人们生活水平的提高，我国夏热冬冷地区，冬季对供暖时长和舒适性方面的要求都越来越高，冬季采暖能耗迅速增加。

建筑现有的常规空调冷热源方案中，空气源热泵在夏季制冷时效率较低，冬季制热时存在结霜问题；冷水机组 +锅炉方案在冬季供热时，冷水机组闲置，采用锅炉燃烧油或天然气供热，存在一次能源利用效率低等不足；水地源热泵方案受地理地质条件的限制。热源塔热泵方案是针对这些不足所发展出的一种新型建筑冷热源方案，它通过一套机组同时解决建筑物夏季制冷、冬季供暖的需求，并可避免建筑常规冷热源方案的诸多不足，是一种具有发展前景的新型建筑冷热源方案。

热源塔热泵系统在冬季制热运行时，利用溶液在热源塔中与空气进行换热，吸收热量，但这过程中也因空气中水蒸汽分压力与溶液表面的水蒸汽分压力差的存在，空气中的水分将进入溶液，使溶液的浓度变稀，溶液的冰点将上升，为了保证系统运行的安全可靠，需要将从空气中进入溶液的水分从溶液中排出，提高溶液的浓度，即实现溶液的再生。溶液的再生过程是一个需要吸收热量的过程，如何获得溶液的再生热源，及其实现溶液再生热量的高效利用，对提高热源塔热泵系统性能，保证系统安全可靠运行具有重要意义。

因此，如何解决热源塔热泵系统的溶液再生热源和溶液再生热量的高效利用，实现热源塔热泵系统的综合高效等问题，设计出一种新型高效的热源塔热泵系统成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高效解决热源塔热泵系统溶液再生热源及其再生效率问题，提高热源塔热泵在各种工况下的运行可靠性的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置。

技术方案：本发明的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、空气回路、再生溶液加热回路和冷热水回路。制冷剂回路包括压縮机、四通阀、第一换热器、第一单向阀、第二单向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第二换热器、储液器、过滤器、电子膨胀阀、第三单向阀和第四单向阀、第三换热器、气液分离器及其相关连接管道，所述第一换热器同时也是冷热水回路的构成部件，第二换热器同时也是再生溶液加热回路的构成部件，第三换热器同时也是溶液回路的构成部件。

制冷剂回路中，压縮机的输出端与四通阀第一输入端连接，四通阀第一输出端与第一换热器第一输入端连接，第一换热器第一输出端同时与第一单向阀的入口和第三单向阀的出口连接，第一单向阀的出口分成三路，一路通过第一电磁阀与储液器的输入端连接，一路通过第二电磁阀与第二换热器第一输入端连接，另外一路与第二单向阀的出口连接，储液器的输入端同时与第二换热器第一输出端连接，第二单向阀的入口同时与第三换热器第一输入端和第四单向阀的出口连接，储液器的输出端通过过滤器与电子膨胀阀的输入端连接，电子膨胀阀的输出端分成两路，一路连接第三单向阀的入口，另外一路连接第四单向阀的入口，第三换热器第一输出端与四通阀第二输入端连接，四通阀第二输出端与气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与压縮机的输入端连接。

溶液回路包括第三换热器、溶液沸腾再生器、翅片管换热器、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第一溶液泵、热源塔、热回收器、第三电磁阀、第二溶液泵、溶液储液器、第七电磁阀、第八电磁阀及其相关连接管道，所述翅片管换热器同时也是空气回路的构成部件，溶液沸腾再生器同时也是空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路的构成部件。

溶液回路中，热源塔溶液输出端与第一溶液泵的入口连接，第一溶液泵的出口分三路，一路通过第一电动调节阀连接翅片管换热器溶液输入端，一路连接第三换热器第二输入端，另一路通过第二电动调节阀连接热回收器第一输入端，翅片管换热器溶液输出端与热源塔溶液第一输入端连接，第三换热器第二输出端也与热源塔溶液第一输入端连接，热回收器第一输出端与溶液沸腾再生器第一输入端连接，溶液沸腾再生器第一输出端与第二溶液泵的输入端相连，第二溶液泵的输出端接热回收器第二输入端，热回收器第二输出端分为两路，一路通过第七电磁阀同时连接热源塔溶液第一输入端和第三换热器第二输出端，另一路通过第三电磁阀连接溶液储液器的输入端，溶液储液器的输出端通过第八电磁阀连接热源塔溶液第二输入端，在翅片管换热器溶液输出端装有温度传感器测量翅片管换热器出口溶液温度，溶液沸腾再生器中装有密度传感器测量溶液密度；

真空维持回路包括溶液沸腾再生器、调压阀、调压器、第四电磁阀、真空泵及其相关连接管道；

真空维持回路中，溶液沸腾再生器调压端通过调压阀连接调压器的输入端，调压器的输出端通过第四电磁阀与真空泵的输入端连接，在溶液沸腾再生器中装有压力传感器，用以测量溶液沸腾再生器中的空气压力；

空气回路包括依次相接的溶液沸腾再生器、风机、翅片管换热器及相关连接管道; 在所述空气回路中，溶液沸腾再生器、风机和翅片管换热器通过管道依次连接，翅片管换热器的空气出口与溶液沸腾再生器的空气入口连接，构成一个闭合循环回路。

再生溶液加热回路包括第二换热器、溶液沸腾再生器、水泵及相关连接管道。再生溶液加热回路中第二换热器第二输出端连接溶液沸腾再生器第二输入端，溶液沸腾再生器第二输出端与水泵输入端相连，水泵输出端与第二换热器第二输入端连接。

冷热水回路包括第一换热器及其与机组冷热水回水端和冷热水供水端之间的相关连接管路。冷热水回路中第一换热器第二输入端接机组冷热水回水端，第一换热器第二输出端接机组冷热水供水端。

本发明中，利用温度传感器感知翅片管换热器的出口溶液温度，通过控制第一电动调节阀调节进入翅片管换热器的溶液流量，实现翅片管换热器中空气的除湿量调节。

本发明中，利用密度传感器感知溶液沸腾再生器中溶液的密度，将其转化为溶液的浓度，通过控制第二电动调节阀调节进入热回收器的溶液流量，可实现对沸腾溶液再生器中的溶液流量、温度和浓度进行控制，使得热源塔热泵装置在获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。

本发明中，利用真空回路中的真空泵、调压器和调压阀的共同作用调节溶液沸腾再生器中的工作压力，来控制溶液的沸腾再生温度和再生速度。

本发明中，系统溶液再生利用的是所述第二换热器中液体制冷剂过冷所放出的热量，基于再生溶液加热回路，加热溶液沸腾再生器中的溶液，使之沸腾，实现溶液再生。

本发明中，空气回路中的翅片管换热器中，实现空气中水分凝结的冷量来源为系统中的低温溶液。

本发明中，热源塔在不工作时，出风口具有自开闭功能，工作时出风口自动打开，不工作时自动关闭，防止雨水进入塔内。

热源塔热泵夏季制冷运行时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被压縮机吸入压縮后变成高温高压过热蒸气排出，经过四通阀进入第三换热器中，制冷剂放出热量，冷凝变成液体，从第三换热器中流出，再依次经过第二单向阀、第一电磁阀（此时第二电磁阀关闭）、储液器、过滤器、电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀后进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中吸热蒸发，制取冷水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第一换热器出来经过四通阀进入气液分离器，然后再次被吸入压縮机，从而完成制冷循环，制取冷冻水。此时溶液回路中充灌着冷却水，溶液回路中除热源塔、第一溶液泵、第三换热器工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从热源塔出来后被第一溶液泵吸入，经过第一溶液泵加压后，冷却水进入第三换热器（此时第一电动调节阀、第二电动调节阀都完全关闭），在第三换热器中吸收热量将制冷剂冷凝成液体，自身温度升高后进入热源塔与空气进行热湿交换，冷却水温度降低后再次从热源塔流出。冷热水回路中冷冻水从机组的冷热水回水端进入第一换热器中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第一换热器出来后由机组冷热水供水端流出机组。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。

热源塔热泵冬季制热运行分三种模式，制热运行模式一：热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较少，即溶液无需再生时，气液分离器中低温低压的制冷剂气体被压縮机吸入、压縮后排出，通过四通阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后通过第一单向阀、第一电磁阀（此时第二电磁阀关闭）后依次经过储液器、过滤器、电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相通过第四单向阀进入第三换热器中，在第三换热器中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第三换热器出来流经四通阀进入气液分离器，最后再次被压縮机吸入，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔、第一溶液泵、第三换热器工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液从热源塔出来后被第一溶液泵吸入，经过第一溶液泵加压后进入第三换热器（此时第一电动调节阀、第二电动调节阀都完全关闭），在其中与制冷剂换热，放出热量给制冷剂，自身温度降低后流出第三换热器，进入热源塔与空气进行热湿交换，溶液温度升高后再次从热源塔流出。冷热水回路中热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器出来后由机组冷热水供水端流出机组。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。

制热运行模式二：当空气中湿度较大或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生，制冷剂回路为气液分离器中低温低压的制冷剂气体被压縮机吸入、压縮后排出通过四通阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后通过第一单向阀、第二电磁阀（此时第一电磁阀关闭）进入第二换热器，制冷剂液体在第二换热器中与水进行换热，制冷剂温度降低，实现过冷，制冷剂从第二换热器出来后依次储液器、过滤器、电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相经过第四单向阀进入第三换热器中，在第三换热器中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第三换热器出来流经四通阀进入气液分离器，最后再次被压縮机吸入，重新被压縮参与循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔出来后进入第一溶液泵，从第一溶液泵出来分成三路，一路溶液通过第一电动调节阀进入翅片管换热器，在翅片管换热器中与空气进行换热，溶液温度升高，溶液从翅片管换热器出来后从热源塔溶液第一输入端流回到热源塔，一路溶液进入第三换热器，与制冷剂换热，放出热量，温度降低，溶液从第三换热器出来后也从热源塔溶液第一输入端流回到热源塔，另外一路溶液通过第二电动调节阀进入热回收器，在热回收器中与从溶液沸腾再生器中流进热回收器的溶液进行换热，溶液温度升高，溶液从热回收器中出来后进入溶液沸腾再生器，溶液在其中被加热、沸腾，溶液中水分蒸发，溶液浓度提高后，从溶液沸腾再生器的第一输出端流出，再经过第二溶液泵加压后进入热回收器，在热回收器中放出热量，温度降低，溶液从热回收器出来后经过第七电磁阀（此时第三电磁阀、第八电磁阀关闭）也从热源塔溶液第一输入端流回热源塔。

再生溶液加热回路中，在第二换热器中水与制冷剂换热，水温升高，水从第二换热器出来后进入溶液沸腾再生器，在其中与溶液进行换热，水的温度降低后流出溶液沸腾再生器被水泵吸入，加压后再次进入第二换热器，如此循环。

真空维持回路中，利用真空泵对调压器抽真空，保持调压器在设定的压力范围，当调压器中压力低于设定压力值时，真空泵不工作，关闭第四电磁阀，当调压器中压力高于设定压力值时，真空泵工作，第四电磁阀打开；利用调压器和调压阀对空气回路中的工作压力进行调节，既控制溶液沸腾再生器中的工作压力，使得溶液沸腾再生器中溶液一直处于沸腾状态，实现溶液的高速再生。空气回路工作时，其内部的压力低于大气压力，处于真空状态，在溶液沸腾再生器中溶液被加热，在空气回路真空的工作压力下，溶液将沸腾，水蒸汽进入空气回路中形成高湿的空气，高湿的空气从溶液沸腾再生器流出后被风机吸入、加压，然后进入翅片管换热器，在翅片管换热器中与从热源塔来的低温溶液进行换热，高湿的空气温度降低至其露点温度以下，空气中水蒸汽凝出，含湿量下降，空气从翅片管换热器流出后，进入溶液沸腾再生器，如此循环。此时第五电磁阀打开，第六电磁阀关闭，储水罐处于接水的状态，当水位到达一定高度时，关闭第五电磁阀，打开第六电磁阀，将储水罐中的水排空后重新关闭第六电磁阀，打开第五电磁阀。冷热水回路中热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器出来后由机组的冷热水供水端流出机组。

当热源塔热泵冬季供热即将结束，系统制热运行模式三——溶液高度浓縮模式时: 其他回路运行情况与模式二一致，只有在溶液回路中，第三电磁阀打开，第七电磁阀和第八电磁阀关闭，从热回收器第二输出端流出的溶液将经过第三电磁阀流入溶液储液器储存，而不再流入热源塔。当机组冬季再次制热运行，需要将溶液储液器中的溶液流入热源塔时，关闭第三电磁阀，打开第八电磁阀。

在系统制热运行模式一过程中，溶液无需再生，在不启用溶液再生的同时，保证系统的高效运行。

在系统制热运行模式二过程中， 1 )通过控制第一电动调节阀，调节进入翅片管换热器的溶液流量，实现翅片管换热器中空气的除湿量调节； 2)溶液再生利用的是液体制冷剂过冷所放出的热量，通过控制第二电动调节阀，调节进入热回收器的溶液流量，实现对溶液沸腾再生器中的溶液流量、温度和浓度进行控制； 3)利用真空维持回路中真空泵、调压器和调压阀的共同作用，实现空气回路工作压力即溶液沸腾再生器中压力的调节，确保溶液沸腾再生器中的溶液在此压力下能够被再生溶液加热回路中的水加热至沸腾，同时，实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节，使得系统获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明提出的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，充分利用了在真空下溶液沸点降低的特性进行溶液再生，在不影响热泵系统制热运行的前提下，采用系统液体制冷剂过冷放出的热量作为溶液再生热量，彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在冬季制热运行的可靠性，并实现了系统的综合高效。附图说明

图 1是本发明利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置的示意图。图中有：压縮机 1 ; 四通阀 2; 四通阀第一输入端 2a; 四通阀第一输出端 2b; 四通阀第二输入端 2c_; 四通阀第二输出端 2d;第一换热器 3;第一换热器第一输入端 3a; 第一换热器第一输出端 3b; 第一换热器第二输入端 3c; 第一换热器第二输出端 3d; 第一单向阀 4; 第二单向阀 5; 第一电磁阀 6; 第二电磁阀 7; 第二换热器 8; 第二换热器第一输入端 8a_; 第二换热器第一输出端 8b_; 第二换热器第二输入端 8c_; 第二换热器第二输出端 8d; 储液器 9; 过滤器 10; 电子膨胀阀 11 ; 第三单向阀 12; 第四单向阀 13；第三换热器 14; 第三换热器第一输入端 14a; 第三换热器第一输出端 14b; 第三换热器第二输入端 14c; 第三换热器第二输出端 14d; 气液分离器 15; 溶液沸腾再生器 16；溶液沸腾再生器第一输入端 16a; 溶液沸腾再生器第二输出端 16b; 溶液沸腾再生器第二输入端 16c; 溶液沸腾再生器第二输出端 16d; 溶液沸腾再生器调压端 16e; 压力传感器 17; 风机 18; 翅片管换热器 19; 翅片管换热器溶液输入端 19a; 翅片管换热器溶液输出端 19b_; 第一电动调节阀 20; 第二电动调节阀 21 ; 第一溶液泵 22; 热源塔 23；热源塔溶液第一输入端 23a; 热源塔溶液输出端 23b; 热源塔溶液第二输入端 23c; 热回收器 24; 热回收器第一输入端 24a; 热回收器第一输出端 24b; 热回收器第二输入端 24c; 热回收器第二输出端 24d; 水泵 25; 第二溶液泵 26; 第三电磁阀 27; 溶液储液器 28; 温度传感器 29; 调压阀 30; 调压器 31 ; 第四电磁阀 32; 真空泵 33; 第五电磁阀 34; 储水器 35; 第六电磁阀 36; 密度传感器 37; 第七电磁阀 38; 第八电磁阀 39。具体实施方式

下面结合图 1和具体实施例来进一步说明本发明。

本发明利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、空气回路、再生溶液加热回路和冷热水回路。具体的连接方法是：

压縮机 1的输出端与四通阀第一输入端 2a连接，四通阀第一输出端 2b与第一换热器第一输入端 3a连接，第一换热器第一输出端 3b同时与第一单向阀 4的入口和第三单向阀 12的出口连接，第一单向阀 4的出口分成三路，一路通过第一电磁阀 6与储液器 9的输入端连接，一路通过第二电磁阀 7与第二换热器第一输入端 8a连接，另外一路与第二单向阀 5的出口连接，储液器 9的输入端同时与第二换热器第一输出端 8b 连接，第二单向阀 5的入口同时与第三换热器第一输入端 14a和第四单向阀 13的出口连接，储液器 9的输出端通过过滤器 10与电子膨胀阀 11的输入端连接，电子膨胀阀 11的输出端分成两路，一路连接第三单向阀 12的入口，另外一路连接第四单向阀 13 的入口，第三换热器第一输出端 14b与四通阀第二输入端 2c连接，四通阀第二输出端 2d与气液分离器 15的输入端连接，气液分离器 15的输出端与压縮机 1的输入端连接。

溶液回路中热源塔溶液输出端 23b与第一溶液泵 22的入口连接，第一溶液泵 22 的出口分三路，一路通过第一电动调节阀 20连接翅片管换热器溶液输入端 19a，一路连接第三换热器第二输入端 14c，另一路通过第二电动调节阀 21连接热回收器第一输入端 24a，翅片管换热器溶液输出端 19b与热源塔溶液第一输入端 23a连接，第三换热器第二输出端 14d也与热源塔溶液第一输入端 23a连接，热回收器第一输出端 24b与溶液沸腾再生器第一输入端 16a连接，溶液沸腾再生器第一输出端 16b与第二溶液泵 26的输入端相连，第二溶液泵 26的输出端接热回收器第二输入端 24c，热回收器第二输出端 24d分为两路，一路通过第七电磁阀 38连接热源塔溶液第一输入端 23a，同时也通过第七电磁阀 38连接第三换热器第二输出端 14d，另一路通过第三电磁阀 27连接溶液储液器 28的输入端，溶液储液器 28的输出端通过第八电磁阀 39连接热源塔溶液第二输入端 23c，在翅片管换热器溶液输出端 19b装有温度传感器 29测量翅片管换热器 19出口溶液温度，溶液沸腾再生器 16中装有密度传感器 37测量溶液密度；真空维持回路中，溶液沸腾再生器调压端 16e通过调压阀 30连接调压器 31的输入端，调压器 31的输出端通过第四电磁阀 32与真空泵 33的输入端连接，在溶液沸腾再生器 16中装有压力传感器 17，用以测量溶液沸腾再生器 16中的空气压力；在空气回路中溶液沸腾再生器（16 ) 空气出口连接风机（18 ) 的空气入口，风机 ( 18 ) 的空气出口连接翅片管换热器（19) 的空气入口，翅片管换热器（19) 的空气出口连接溶液沸腾再生器（16) 的空气入口构成一个闭合循环回路。

再生溶液加热回路中第二换热器第二输出端 8d连接溶液沸腾再生器第二输入端 16c, 溶液沸腾再生器第二输出端 16d与水泵 25输入端相连，水泵 25输出端与第二换热器第二输入端 8c连接。

冷热水回路中第一换热器第二输入端 3c接机组冷热水回水端，第一换热器第二输出端 3d接机组冷热水供水端。

热源塔热泵夏季制冷运行时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器 15中被压縮机 1吸入压縮后变成高温高压过热蒸气排出，经过四通阀 2进入第三换热器 14中，制冷剂放出热量，冷凝变成液体，从第三换热器 14中流出，再依次经过第二单向阀 5、第一电磁阀 6 (此时第二电磁阀 7关闭）、储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11后变成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀 12后进入第一换热器 3，制冷剂在第一换热器 3中吸热蒸发，制取冷水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第一换热器 3出来经过四通阀 2进入气液分离器 15，然后再次被吸入压縮机 1，从而完成制冷循环，制取冷冻水。此时溶液回路中充灌着冷却水，溶液回路中除热源塔 23、第一溶液泵 22、第三换热器 14工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从热源塔 23出来后被第一溶液泵 22吸入，经过第一溶液泵 22加压后，冷却水进入第三换热器 14 (此时第一电动调节阀 20、第二电动调节阀 21都完全关闭），在第三换热器 14中吸收热量将制冷剂冷凝成液体，自身温度升高后进入热源塔 23与空气进行热湿交换，冷却水温度降低后再次从热源塔 23流出。冷热水回路中冷冻水从机组的冷热水回水端进入第一换热器 3中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第一换热器 3出来后由机组冷热水供水端流出机组。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。

热源塔热泵冬季制热运行分三种模式，制热运行模式一：热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔 23中由空气进入溶液中的水分较少，即溶液无需再生时，气液分离器 15中低温低压的制冷剂气体被压縮机 1吸入、压縮后排出，通过四通阀 2进入第一换热器 3，制冷剂在第一换热器 3中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后通过第一单向阀 4、第一电磁阀 6 (此时第二电磁阀 7关闭）后依次经过储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11，被节流降压后以气液两相通过第四单向阀 13进入第三换热器 14中，在第三换热器 14中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第三换热器 14出来流经四通阀 2进入气液分离器 15，最后再次被压縮机 1 吸入，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔 23、第一溶液泵 22、第三换热器 14工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液从热源塔 23出来后被第一溶液泵 22吸入，经过第一溶液泵 22加压后进入第三换热器 14 (此时第一电动调节阀 20、第二电动调节阀 21都完全关闭），在其中与制冷剂换热，放出热量给制冷剂，自身温度降低后流出第三换热器 14，进入热源塔 23与空气进行热湿交换，溶液温度升高后再次从热源塔 23流出。冷热水回路中热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器 3中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器 3出来后由机组冷热水供水端流出机组。此模式下空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路都不工作。

制热运行模式二：当空气中湿度较大或在热源塔 23中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生，制冷剂回路为气液分离器 15中低温低压的制冷剂气体被压縮机 1吸入、压縮后排出通过四通阀 2进入第一换热器 3，制冷剂在第一换热器 3中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后通过第一单向阀 4、第二电磁阀 7 (此时第一电磁阀 6关闭）进入第二换热器 8，制冷剂液体在第二换热器 8中与水进行换热，制冷剂温度降低，实现过冷，制冷剂从第二换热器 8 出来后依次储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11，被节流降压后以气液两相经过第四单向阀 13进入第三换热器 14中，在第三换热器 14中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第三换热器 14出来流经四通阀 2进入气液分离器 15，最后再次被压縮机 1吸入，重新被压縮参与循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔 23出来后进入第一溶液泵 22，从第一溶液泵 22出来分成三路，一路溶液通过第一电动调节阀 20进入翅片管换热器 19，在翅片管换热器 19中与空气进行换热，溶液温度升高，溶液从翅片管换热器 19出来后从热源塔溶液第一输入端 23a流回到热源塔 23，一路溶液进入第三换热器 14，与制冷剂换热，放出热量，温度降低，溶液从第三换热器 14出来后也从热源塔溶液第一输入端 23a流回到热源塔 23，另外一路溶液通过第二电动调节阀 21进入热回收器 24，在热回收器 24中与从溶液沸腾再生器 16中流进热回收器 24的溶液进行换热，溶液温度升高，溶液从热回收器 24中出来后进入溶液沸腾再生器 16，溶液在其中被加热、沸腾，溶液中水分蒸发，溶液浓度提高后，从溶液沸腾再生器第一输出端 16b流出，再经过第二溶液泵 26加压后进入热回收器 24，在热回收器 24中放出热量，温度降低，溶液从热回收器 24出来后经过第七电磁阀 38 (此时第三电磁阀 27、第八电磁阀 39关闭）也从热源塔溶液第一输入端 23a流回热源塔 23。

再生溶液加热回路中，在第二换热器 8中水与制冷剂换热，水温升高，水从第二换热器 8出来后进入溶液沸腾再生器 16，在其中与溶液进行换热，水的温度降低后流出溶液沸腾再生器 16被水泵 25吸入，加压后再次进入第二换热器 8，如此循环。

真空维持回路中，利用真空泵 33对调压器 31抽真空，保持调压器 31在设定的压力范围，当调压器 31中压力低于设定压力值时，真空泵 33不工作，关闭第四电磁阀 32，当调压器 31中压力高于设定压力值时，真空泵 33工作，第四电磁阀 32打开；利用调压器 31和调压阀 30对空气回路中的工作压力进行调节，既控制溶液沸腾再生器 16中的工作压力，使得溶液沸腾再生器 16中溶液一直处于沸腾状态，实现溶液的高速再生。空气回路工作时，其内部的压力低于大气压力，处于真空状态，在溶液沸腾再生器 16中溶液被加热，在空气回路真空的工作压力下，溶液将沸腾，水蒸汽进入空气回路中形成高湿的空气，高湿的空气从溶液沸腾再生器 16流出后被风机 18吸入、加压，然后进入翅片管换热器 19，在翅片管换热器 19中与从热源塔 23来的低温溶液进行换热，高湿的空气温度降低至其露点温度以下，空气中水蒸汽凝出，含湿量下降，空气从翅片管换热器 19流出后，进入溶液沸腾再生器 16，如此循环。此时第五电磁阀 34打开，第六电磁阀 36关闭，储水罐 35处于接水的状态，当水位到达一定高度时，关闭第五电磁阀 34，打开第六电磁阀 36，将储水罐 35中的水排空后重新关闭第六电磁阀 36，打开第五电磁阀 34。冷热水回路中热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器 3中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器 3出来后由机组的冷热水供水端流出机组。

当热源塔热泵冬季供热即将结束，系统制热运行模式三一溶液高度浓縮模式时: 其他回路运行情况与模式二一致，只有在溶液回路中，第三电磁阀 27打开，第七电磁阀 38和第八电磁阀 39关闭，从热回收器第二输出端 24d流出的溶液将经过第三电磁阀 27流入溶液储液器储存 28，而不再流入热源塔 23。当机组冬季再次制热运行，需要将溶液储液器 28中的溶液流入热源塔 23时，关闭第三电磁阀 27，打开第八电磁阀 39。

在系统制热运行模式二过程中， 1 ) 通过控制第一电动调节阀 20，调节进入翅片管换热器 19的溶液流量，实现翅片管换热器 19中空气的除湿量调节； 2)溶液再生利用的是液体制冷剂过冷所放出的热量，通过控制第二电动调节阀 21，调节进入热回收器 24的溶液流量，实现对溶液沸腾再生器 16中的溶液流量、温度和浓度进行控制； 3) 利用真空维持回路中真空泵 33、调压器 31和调压阀 30的共同作用，实现空气回路工作压力即溶液沸腾再生器中压力的调节，确保溶液沸腾再生器 16中的溶液在此压力下能够被再生溶液加热回路中的水加热至沸腾，同时，实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节，使得系统获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。

Claims

权利要求书

1. 一种利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，其特征在于，该装置包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、空气回路、再生溶液加热回路和冷热水回路；

所述制冷剂回路包括压縮机（1)、四通阀（2)、第一换热器（3)、第一单向阀 (4)、第二单向阀（5)、第一电磁阀（6)、第二电磁阀（7)、第二换热器（8)、储液器（9)、过滤器（10)、电子膨胀阀（11)、第三单向阀（12)、第四单向阀（13)、第三换热器（14)、气液分离器（15) 及其相关连接管道，所述第一换热器（3) 同时也是冷热水回路的构成部件，第二换热器（8) 同时也是再生溶液加热回路的构成部件，第三换热器（14) 同时也是溶液回路的构成部件；

所述制冷剂回路中，压縮机（1) 的输出端与四通阀第一输入端（2a) 连接，四通阀第一输出端（2b) 与第一换热器第一输入端（3a) 连接，第一换热器第一输出端 (3b) 同时与第一单向阀（4) 的入口和第三单向阀（12) 的出口连接，第一单向阀

(4) 的出口分成三路，一路通过第一电磁阀（6) 与储液器（9) 的输入端连接，一路通过第二电磁阀（7) 与第二换热器第一输入端（8a) 连接，另外一路与第二单向阀

(5) 的出口连接，储液器（9) 的输入端同时与第二换热器第一输出端（8b) 连接，第二单向阀（5) 的入口同时与第三换热器第一输入端（14a) 和第四单向阀（13) 的出口连接，储液器（9) 的输出端通过过滤器（10) 与电子膨胀阀（11) 的输入端连接，电子膨胀阀（11) 的输出端分成两路，一路连接第三单向阀（12) 的入口，另外一路连接第四单向阀（13) 的入口，第三换热器第一输出端（14b) 与四通阀第二输入端（2c) 连接，四通阀第二输出端（2d) 与气液分离器（15) 的输入端连接，气液分离器（15) 的输出端与压縮机（1) 的输入端连接；

所述溶液回路包括第三换热器（14)、溶液沸腾再生器（16)、翅片管换热器 (19)、第一电动调节阀（20)、第二电动调节阀（21)、第一溶液泵（22)、热源塔 (23)、热回收器（24)、第三电磁阀（27)、第二溶液泵（26)、溶液储液器（28)、第七电磁阀（38)、第八电磁阀（39) 及其相关连接管道，所述翅片管换热器（19) 同时也是空气回路的构成部件，溶液沸腾再生器（16) 同时也是空气回路、再生溶液加热回路、真空维持回路的构成部件；

所述溶液回路中，热源塔溶液输出端（23b) 与第一溶液泵（22) 的入口连接，第一溶液泵（22) 的出口分三路，一路通过第一电动调节阀（20) 连接翅片管换热器溶液输入端（19a)，一路连接第三换热器第二输入端（14c)，另一路通过第二电动调节阀 (21) 连接热回收器第一输入端（24a)，翅片管换热器溶液输出端（19b) 与热源塔溶液第一输入端（23a) 连接，第三换热器第二输出端（14d) 也与热源塔溶液第一输入端（23a) 连接，热回收器第一输出端（24b) 与溶液沸腾再生器第一输入端（16a) 连接，溶液沸腾再生器第一输出端（16b) 与第二溶液泵（26) 的输入端相连，第二溶液泵（26) 的输出端接热回收器第二输入端（24c)，热回收器第二输出端（24d) 分为两路，一路通过第七电磁阀（38) 同时连接热源塔溶液第一输入端（23a) 和第三换热器第二输出端（14d)，另一路通过第三电磁阀（27) 连接溶液储液器（28) 的输入端，溶液储液器（28) 的输出端通过第八电磁阀（39) 连接热源塔溶液第二输入端 (23c), 在翅片管换热器溶液输出端（19b) 装有温度传感器（29) 测量翅片管换热器 (19) 出口溶液温度，溶液沸腾再生器（16) 中装有密度传感器（37) 测量溶液密度；

所述真空维持回路包括溶液沸腾再生器（16)、调压阀（30)、调压器（31)、第四电磁阀（32)、真空泵（33) 及其相关连接管道；所述真空维持回路中，溶液沸腾再生器调压端（16e) 通过调压阀（30) 连接调压器（31) 的输入端，调压器（31) 的输出端通过第四电磁阀（32) 与真空泵（33) 的输入端连接，在溶液沸腾再生器（16) 中装有压力传感器（17)，用以测量溶液沸腾再生器（16) 中的空气压力；

所述空气回路包括依次相接的溶液沸腾再生器（16)、风机（18)、翅片管换热器 (19) 及相关连接管道；在所述空气回路中，溶液沸腾再生器（16)、风机（18) 和翅片管换热器（19) 通过管道依次连接，翅片管换热器（19) 的空气出口与溶液沸腾再生器（16) 的空气入口连接，构成一个闭合循环回路；

所述再生溶液加热回路包括第二换热器（8)、溶液沸腾再生器（16)、水泵（25) 及相关连接管道；所述再生溶液加热回路中，第二换热器第二输出端（8d) 连接溶液沸腾再生器第二输入端（16c)，溶液沸腾再生器第二输出端（16d) 与水泵（25) 的输入端相连，水泵（25) 的输出端与第二换热器第二输入端（8c) 连接；

所述冷热水回路包括第一换热器（3) 及其与机组冷热水回水端和冷热水供水端之间的相关连接管路；所述冷热水回路中，第一换热器第二输入端（3c) 连接机组冷热水回水端，第一换热器第二输出端（3d) 连接机组冷热水供水端。

2. 根据权利要求 1 所述的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，其特征在于，利用温度传感器（29) 测量翅片管换热器（19) 的出口溶液温度，通过控制第一电动调节阀（20 ) 来调节进入翅片管换热器（19) 的溶液流量，实现对翅片管换热器（19) 中空气除湿量的调节。

3. 根据权利要求 1 所述的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，其特征在于，利用密度传感器（37 ) 测量溶液沸腾再生器（16 ) 中溶液的密度，将其转化为溶液的浓度，通过控制第二电动调节阀（21 ) 来调节进入热回收器（24) 的溶液流量，实现对沸腾溶液再生器（16) 中溶液流量、温度和浓度的控制，使得热源塔热泵装置在获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。

4. 根据权利要求 1 所述的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，其特征在于，利用真空回路中的真空泵（33)、调压器（31 ) 和调压阀（30) 的共同作用调节溶液沸腾再生器（16) 中的工作压力，来控制溶液的沸腾再生温度和再生速度。

5. 根据权利要求 1 所述的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，其特征在于，系统溶液再生利用的是所述第二换热器（8 ) 中液体制冷剂过冷所放出的热量，基于再生溶液加热回路，加热溶液沸腾再生器（16 ) 中的溶液，使之沸腾，实现溶液再生。

6. 根据权利要求 1 所述的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，其特征在于，所述空气回路中的翅片管换热器（19)，将空气中水分凝结的冷量来源作为系统中的低温溶液。

7. 根据权利要求 1 所述的利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，其特征在于，所述热源塔（23 ) 的出风口具有自开闭功能，工作时出风口自动打开，不工作时自动关闭，防止雨水进入塔内。