本發(fā)明屬于熱泵、除濕再生和蓄能裝置制造的技術領域，具體涉及一種無霜型溶液熱泵裝置。

背景技術：

我國長江中下游地區(qū)夏季高溫高濕，冬季陰冷潮濕，GDP和人口都占全國近半，隨著我國城鎮(zhèn)化加速發(fā)展和人們對居住環(huán)境要求日益提高，使得該地區(qū)供冷供熱能耗巨大，冬季供暖需求迫切，但卻不能照搬北方供暖模式。

目前，作為南方供暖常采用的模式有風冷熱泵、燃氣壁掛爐采暖及直接電采暖。燃氣壁掛爐采暖需消耗大量天然氣資源，這對日益緊張的化石能源供應提出挑戰(zhàn)，并且運行費用較高。直接電取暖無疑是一種非常浪費的能源利用模式。相對而言，風冷熱泵具有一定的節(jié)能潛力，但是在長江中下游地區(qū)面臨冬季結霜除霜的難題，不能連續(xù)高效供暖。

將溶液除濕再生系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)相結合能使熱泵系統(tǒng)在冬季連續(xù)高效運行，因此研發(fā)新型高效緊湊的溶液式熱泵系統(tǒng)對解決夏熱冬冷地區(qū)供暖問題具有重要工程應用價值。

技術實現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)的風冷熱泵系統(tǒng)冬季均會結霜，而除霜的間歇運作會導致效率下降；為將解決該問題可引入溶液除濕系統(tǒng)，而傳統(tǒng)溶液除濕/再生裝置大都是絕熱型，除濕/再生過程中效果會隨著溶液溫度變化而降低；另外單獨設置溶液除濕再生系統(tǒng)和風冷熱泵裝置會導致系統(tǒng)結構復雜，同時對于機房面積也有較高要求。本發(fā)明提供一種無霜型溶液熱泵裝置及方法，能有效的解決上述問題。

本發(fā)明的一種無霜型溶液熱泵裝置包括空氣回路、溶液回路和制冷劑回路。

空氣回路由風機、風閥、熱交換器、溶液式熱質交換器等設備組成。一方面利用室外空氣與1#溶液式熱質交換器內溶液做熱濕交換，另一方面從房間出來的回風和室外新風通過風閥調節(jié)流量混合后進入2#溶液式熱質交換器進行處理，混合部分回風送入室內，系統(tǒng)排風與制冷劑進行熱交換后排出室外。

第一個空氣子回路，風管A連接1#溶液式熱質交換器的集風靜壓箱和第三風機；第二個空氣子回路，2#溶液式熱質交換器遠離1#溶液式熱質交換器一側的集風靜壓箱接入混合風管J，混合風管J連接室外新風管E和回風管H，且室外新風管E上連接第二熱交換器；2#溶液式熱質交換器靠近1#溶液式熱質交換器一側的集風靜壓箱連接混合風出口F，混合風出口F連接送風管I和第四風閥，送風管I連接第一風機，第一風機1出風口連接安置于室內的送風口K，第四風閥左側分別連接回風管G與風管D，回風管G和回風管H并聯(lián)連接，后和第二風機連接，第二風機連接室內回風口L，風管D連接第一熱交換器。

所述回風管H上設有第一風閥，送風管I上設有第二風閥，回風管G上設有第三風閥。

溶液回路由第一溶液泵、第二溶液泵、溶液管α、溶液管γ、1#溶液式熱質交換器、2#溶液式熱質交換器、溶液熱回收器組成。1#溶液式熱質交換器連接溶液管α和溶液管δ，溶液管α上設有第一溶液泵，2#溶液式熱質交換器連接溶液管γ和溶液管β，溶液管γ上設有第二溶液泵，溶液管α、溶液管γ、溶液管δ、和溶液管β均連接進行顯熱交換的溶液熱回收器。

制冷劑回路由制冷劑管a、制冷劑管b、制冷劑管c、制冷劑管d、制冷劑管e、制冷劑管f、制冷劑管g、壓縮機、第一熱交換器、第二熱交換器、第一制冷劑閥、第二制冷劑閥、第三制冷劑閥、第四制冷劑閥、第一膨脹閥、第二膨脹閥、四通換向閥、1#溶液式熱質交換器、2#溶液式熱質交換器組成，1#溶液式熱質交換器的上部制冷劑儲存箱連接制冷劑管b，制冷劑管b連接四通換向閥，四通換向閥還連接有制冷劑管a、制冷劑管d和制冷劑管c，制冷劑管a連接壓縮機回到制冷劑管c，制冷劑管d連接2#溶液式熱質交換器的上部制冷劑儲存箱，2#溶液式熱質交換器的上部制冷劑儲存箱和下部制冷劑儲存箱依靠制冷劑套管連接，下部制冷劑儲存箱通過制冷劑管g一路連接第三制冷劑閥，另一路連接第四制冷劑閥和第二熱交換器，且制冷劑管g上設有第二膨脹閥，兩路并聯(lián)后通過制冷劑管f一路連接第二制冷劑閥，一路連接第一熱交換器和第一制冷劑閥，兩路并聯(lián)后由制冷劑管e連接1#溶液式熱質交換器中的下部制冷劑儲存箱，且制冷劑管e上設有第一膨脹閥。

制冷劑在制冷劑套管內對溶液進行預冷/預熱的同時，也在熱質交換器中起著內冷/內熱的作用。制冷劑在溶液式熱質交換器、熱交換器、膨脹閥、壓縮機的環(huán)路中循環(huán)，完成整個回路工作。

所述溶液式熱質交換器，包括熱濕處理箱、溶液儲液盤、集風靜壓箱、集液盤、制冷劑儲存箱、溶液儲存箱、溶液管、散裝填料、制冷劑套管、網孔填料隔板、溶液通道、網孔布液板。

溶液式熱質交換器頂部和底部均為溶液儲存箱，上下溶液儲存箱通過溶液管連通，且上下溶液儲存箱之間為上下制冷劑儲存箱，上下制冷劑儲存箱中間為熱濕處理箱，且熱濕處理箱內設制冷劑套管，所述制冷劑套管包裹溶液管，熱濕處理箱內填充散裝填料，熱濕處理箱左右為網孔填料隔板，分別外接集風靜壓箱，熱濕處理箱前后為鋼板，熱濕處理箱內頂端設網孔布液板，溶液儲存箱與溶液儲液盤之間設有溶液通道。

無霜型溶液熱泵系統(tǒng)分別將預冷蒸發(fā)除濕一體化和預熱冷凝再生一體化，是一種節(jié)能高效的復合型系統(tǒng)裝置，既可提高性能、節(jié)約能耗，又可節(jié)省裝置所需空間，同時解決了傳統(tǒng)空調冬季結霜的問題，使得系統(tǒng)可以持續(xù)高效供熱。

本發(fā)明的有益效果是：

1）利用兩個溶液熱質交換器內的制冷劑蒸發(fā)吸熱量和冷凝放熱量對溶液進行預冷/預熱的同時，也對除濕器和再生器進行內冷/內熱，極大程度上節(jié)約能耗；

2）通過采用兩個溶液熱質交換器分別實現(xiàn)預冷蒸發(fā)除濕一體化和預熱冷凝再生一體化應用，在提高系統(tǒng)性能的同時，不僅降低了系統(tǒng)裝置的復雜程度還節(jié)省了裝置所需空間；

3）冬季運行時，溶液從室外空氣中吸收水分凝結的潛熱，既提高裝置性能，又克服了傳統(tǒng)空調冬季結霜的問題，使得系統(tǒng)可以持續(xù)高效供熱。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明的無霜型溶液熱泵裝置及方法的原理示意圖。

其中：第一風機1、第二風機2、第三風機3、第一風閥4、第二風閥5、第三風閥6、第四風閥7、壓縮機8、第一熱交換器9、第二熱交換器10、第一制冷劑閥11、第二制冷劑閥12、第三制冷劑閥13、第四制冷劑閥14、第一膨脹閥15、第二膨脹閥16、第一溶液泵17、第二溶液泵18、四通換向閥19、1#溶液式熱質交換器20、2#溶液式熱質交換器21、溶液熱回收器22、集風靜壓箱23。

風管A、排風口B、排風口C、風管D、室外新風管E、混合風出口F、回風管G、回風管H、送風管I、混合風管J、送風口K、回風口L。

制冷劑管a、制冷劑管b、制冷劑管c、制冷劑管d、制冷劑管e、制冷劑管f、制冷劑管g。

溶液管α、溶液管β、溶液管γ、溶液管δ。

圖2 是本發(fā)明的溶液式熱質交換器詳圖。

其中：溶液儲液盤24、集風靜壓箱25、集液盤26、制冷劑儲存箱27、溶液儲存箱28、溶液管29、散裝填料30、制冷劑套管31、網孔填料隔板32、溶液通道33、網孔布液板34、熱濕處理箱35。

具體實施方式

結合附圖1和2對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，本發(fā)明的無霜型溶液熱泵裝置包括空氣回路、溶液回路和制冷劑回路。

如圖1所示，空氣回路由第一風機1、第二風機2、第三風機3、第一風閥4、第二風閥5、第三風閥6、第四風閥7、第一熱交換器9、第二熱交換器10、1#溶液式熱質交換器20、2#溶液式熱質交換器21和集風靜壓箱23組成，包括兩個子回路。一方面利用室外空氣與1#溶液式熱質交換器內溶液做熱濕交換，另一方面從房間出來的回風和室外新風通過風閥調節(jié)流量混合后進入2#溶液式熱質交換器進行處理，混合部分回風送入室內，系統(tǒng)排風與制冷劑進行熱交換后排出室外。

第一個空氣子回路，風管A連接1#溶液式熱質交換器的集風靜壓箱25和第三風機3；第二個空氣子回路，2#溶液式熱質交換器遠離1#溶液式熱質交換器一側的集風靜壓箱25接入混合風管J，混合風管J連接室外新風管E和回風管H，且室外新風管E上連接第二熱交換器10；2#溶液式熱質交換器靠近1#溶液式熱質交換器一側的集風靜壓箱25連接混合風出口F，混合風出口F連接送風管I和第四風閥4，送風管I連接第一風機1，第一風機1出風口連接安置于室內的送風口K，第四風閥4左側分別連接回風管G與風管D，回風管G和回風管H并聯(lián)連接，后和第二風機2連接，第二風機2連接室內回風口L，風管D連接第一熱交換器9。

所述回風管H上設有第一風閥4，送風管I上設有第二風閥5，回風管G上設有第三風閥6。

第一個空氣子回路的室外空氣由1#溶液式熱質交換器20的網孔填料隔板32進入1#溶液式熱質交換器20，之后通過風管A流至第三風機3，最后由空氣出口B排至室外；第二個空氣子回路的室外新風經室外新風管E流入第二熱交換器10后與回風管H中的回風混合并由混合風管J經網孔填料隔板32送入2#溶液式熱質交換器21，然后2#溶液式熱質交換器21內空氣進入集風靜壓箱23并從混合風出口F流出，與通過回風管G、第四風閥7中的部分回風混合后從送風管I經第二風閥5和第一風機1由送風口K送入室內；室內回風由回風口L經第二風機2分成兩部分，一部分經第一風閥4、回風管H與流經室外新風管E內空氣混合后由混合風管J進入2#溶液式熱質交換器21，另一部分經第三風閥6、回風管G后分兩路，一路經第四風閥7與混合出風口F的空氣混合，另一路經風管D通過第一熱交換器9從排風口C排至大氣。

溶液回路由第一溶液泵17、第二溶液泵18、溶液管α、溶液管γ、1#溶液式熱質交換器20、2#溶液式熱質交換器21、溶液熱回收器22組成。1#溶液式熱質交換器20連接溶液管α和溶液管δ，溶液管α上設有第一溶液泵17，2#溶液式熱質交換器21連接溶液管γ和溶液管β，溶液管γ上設有第二溶液泵18，溶液管α、溶液管γ、溶液管δ、和溶液管β均連接進行顯熱交換的溶液熱回收器22。

溶液回路由第一溶液泵17、第二溶液泵18、1#溶液式熱質交換器20、2#溶液式熱質交換器21、溶液熱回收器22組成。溶液由1#溶液式熱質交換器20中的集液盤26流出，通過溶液管路α由第一溶液泵17加壓進入溶液熱回收器22后經溶液管路β進入2#溶液式熱質交換器21中的下部溶液儲存箱28，然后從溶液管29上升至上部溶液儲存箱28，隨后從溶液管33向下流，聚集于溶液儲液盤24并通過網孔布液板34均勻下滲沿散裝填料30回到2#溶液式熱質交換器20的集液盤26，隨后通過溶液管路γ由第二溶液泵18輸送到溶液熱回收器22，之后通過溶液管路δ到達1#溶液式熱質交換器20中的溶液儲存箱28，然后從1#溶液式熱質交換器20的溶液管29上升至其溶液儲存箱28，隨后從其溶液管29向下流，聚集于溶液儲液盤24并通過網孔布液板34均勻下滲沿散裝填料30回到1#溶液式熱質交換器20的集液盤26，完成整個溶液循環(huán)。

制冷劑回路由制冷劑管a、制冷劑管b、制冷劑管c、制冷劑管d、制冷劑管e、制冷劑管f、制冷劑管g、壓縮機8、第一熱交換器9、第二熱交換器10、第一制冷劑閥11、第二制冷劑閥12、第三制冷劑閥13、第四制冷劑閥14、第一膨脹閥15、第二膨脹閥16、四通換向閥19、1#溶液式熱質交換器20、2#溶液式熱質交換器21組成。

1#溶液式熱質交換器的上部制冷劑儲存箱27連接制冷劑管b，制冷劑管b連接四通換向閥19，四通換向閥19還連接有制冷劑管a、制冷劑管d和制冷劑管c，制冷劑管a連接壓縮機8回到制冷劑管c，制冷劑管d連接2#溶液式熱質交換器21的上部制冷劑儲存箱27，2#溶液式熱質交換器的上部制冷劑儲存箱27和下部制冷劑儲存箱27依靠制冷劑套管31連接，下部制冷劑儲存箱27通過制冷劑管g一路連接第三制冷劑閥13，另一路連接第四制冷劑閥14和第二熱交換器10，且制冷劑管g上設有第二膨脹閥16，兩路并聯(lián)后通過制冷劑管f一路連接第二制冷劑閥12，一路連接第一熱交換器9和第一制冷劑閥11，兩路并聯(lián)后由制冷劑管e連接1#溶液式熱質交換器中的下部制冷劑儲存箱27，且制冷劑管e上設有第一膨脹閥。

制冷劑在制冷劑套管內對溶液進行預冷/預熱的同時，也在熱質交換器中起著內冷/內熱的作用。制冷劑在溶液式熱質交換器、熱交換器、膨脹閥、壓縮機的環(huán)路中循環(huán)，完成整個回路工作。

制冷劑回路由制冷劑管a、制冷劑管b、制冷劑管c、制冷劑管d、制冷劑管e、制冷劑管f、制冷劑管g、壓縮機8、第一熱交換器9、第二熱交換器10、制冷劑閥11、制冷劑閥12、制冷劑閥13、制冷劑閥14、第一膨脹閥15、第二膨脹閥16、四通換向閥19、1#溶液式熱質交換器20、2#溶液式熱質交換器21。冬季時，制冷劑由1#溶液式熱質交換器20中制冷劑儲存箱27流出經制冷劑管b流入四通換向閥19并由制冷劑管a流至壓縮機8，接著流經制冷劑管c流入四通換向閥19并由制冷劑管d進入2#溶液式熱質交換器21的上部制冷劑儲存箱27，通過2#溶液式熱質交換器21中的制冷劑套管31流至下部制冷劑儲存箱27，然后流過第二膨脹閥16經制冷管g和制冷劑閥14進入第二熱交換器10，隨后流經制冷劑管路f和制冷劑閥12，后經制冷劑管e和第一膨脹閥15流入1#溶液式熱質交換器20中的下部制冷劑儲存箱27，再經1#溶液式熱質交換器20的制冷劑套管31回到1#溶液式熱質交換器20中的上部制冷劑儲存箱27完成整個循環(huán)。夏季時，制冷劑由2#溶液式熱質交換器21中上部制冷劑儲存箱27流出經制冷劑管d流入四通換向閥19并由制冷劑管a流至壓縮機8，接著流經制冷管c流入四通換向閥19并由制冷劑管b進入1#溶液式熱質交換器20的上部制冷劑儲存箱27，通過1#溶液式熱質交換器20中的制冷劑套管31流至下部制冷劑儲存箱27，然后流過第一膨脹閥15經制冷管e和制冷劑閥11進入第一熱交換器9，隨后流經制冷劑管f、制冷劑閥13、制冷劑管g、第二膨脹閥16流入2#溶液式熱質交換器21中的下部制冷劑儲存箱27，再經制冷劑套管31回到2#溶液式熱質交換器21的上部制冷劑儲存箱27完成整個循環(huán)。

如圖2所示，溶液式熱質交換器，包括溶液儲液盤24、集風靜壓箱25、集液盤26、制冷劑儲存箱27、溶液儲存箱28、溶液管29、散裝填料30、制冷劑套管31、網孔填料隔板32、溶液通道33、網孔布液板34、熱濕處理箱35。

溶液式熱質交換器頂部和底部均為溶液儲存箱28，上下溶液儲存箱28通過溶液管29連通，且上下溶液儲存箱28之間為上下制冷劑儲存箱27，上下制冷劑儲存箱27中間為熱濕處理箱35，且熱濕處理箱35內設制冷劑套管31，所述制冷劑套管31包裹溶液管29，熱濕處理箱35內填充散裝填料30。熱濕處理箱左右為網孔填料隔板32，分別外接集風靜壓箱25，熱濕處理箱前后為鋼板，熱濕處理箱35內頂端設網孔布液板34。溶液儲存箱28與溶液儲液盤24之間設有溶液通道33。

無霜型溶液熱泵系統(tǒng)將預冷蒸發(fā)除濕一體化和預熱冷凝再生一體化，是一種節(jié)能高效的復合型系統(tǒng)裝置，既可提高性能、節(jié)約能耗，又可節(jié)省裝置所需空間，同時解決了傳統(tǒng)空調冬季結霜的問題，使得系統(tǒng)可以持續(xù)高效供熱。