技術領域
本發(fā)明屬于制冷空調系統(tǒng)設計和制造領域,涉及一種進行溶液再生并實現(xiàn)水蒸氣熱量再利用的熱源塔熱泵裝置。
背景技術:
目前,我國建筑空調系統(tǒng)冷熱源普遍采用的方案主要有水冷冷水機組+鍋爐,空氣源熱泵及地源熱泵三種方案。而熱源塔熱泵系統(tǒng)是一種新型的冷熱源方案,能夠實現(xiàn)通過一套機組同時解決建筑夏季供冷、冬季供熱的需求,同時相比利用水冷冷水機組+鍋爐方案,其不存在冬季水冷冷水機組閑置,一次能源利用率較低等不足;相比空氣源熱泵方案,其夏季運行效率更高(與水冷冷水機組相當),冬季可徹底避免空氣源熱泵制熱運行時翅片管蒸發(fā)器的結霜問題;相比地源熱泵方案,熱源塔熱泵具有初投資小,不受地理/地質條件限制等優(yōu)點。
熱源塔熱泵系統(tǒng)在冬季制熱運行時,利用溶液在熱源塔中與空氣換熱。在這過程中,由于空氣中水蒸汽與溶液表面的水蒸汽存在分壓力差,空氣中的水分將進入溶液,使溶液的濃度降低,溶液的冰點將上升。為了保證系統(tǒng)運行的安全可靠,需要將溶液從空氣中吸入的水分從溶液中排出,提高溶液的濃度,即實現(xiàn)溶液的再生。而溶液再生需要外界提供熱量,溶液再生方式的選擇又影響熱源塔熱泵系統(tǒng)的運行,同時,溶液再生方式的再生速度和效率制約著熱源塔熱泵系統(tǒng)的應用規(guī)模。
因此,如何解決熱源塔熱泵系統(tǒng)的溶液再生熱源和溶液再生熱量的高效利用,如何實現(xiàn)高速的再生過程和實現(xiàn)熱源塔熱泵系統(tǒng)的綜合高效等問題,設計出一種新型高效的熱源塔熱泵系統(tǒng)成為本領域技術人員迫切需要解決的技術難題。
技術實現(xiàn)要素:
技術問題:本發(fā)明的目的是提供一種高效解決熱源塔熱泵系統(tǒng)溶液再生問題,并提高系統(tǒng)在各種運行工況下運行效率的熱源塔熱泵系統(tǒng)。
技術方案:本發(fā)明的基于冷凍再生及再生熱量利用的熱源塔熱泵系統(tǒng),包括制冷劑回路、溶液回路、真空維持回路、水蒸氣回路、溶液再生回路和冷熱水回路。
制冷劑回路包括第一壓縮機、四通閥、第一換熱器、第一單向閥、第二單向閥、儲液器、過濾器、電子膨脹閥、第三單向閥、第四單向閥、第二換熱器、氣液分離器及其相關連接管道,所述第一換熱器同時也是冷熱水回路的組成部件;第二換熱器同時也是溶液回路的組成部件;
制冷劑回路中,第一壓縮機的輸出端與四通閥第一輸入端連接,四通閥第一輸出端與第一換熱器第一輸入端連接,第一換熱器第一輸出端同時與第一單向閥的入口和第三單向閥的出口連接,第一單向閥的出口與儲液器的輸入端連接,第二單向閥的出口同時與儲液器的輸入端和第一單向閥的出口連接,儲液器的輸出端通過過濾器與電子膨脹閥的輸入端連接,電子膨脹閥的輸出端分成兩路,一路連接第三單向閥的入口,另一路連接第四單向閥的入口,第四單向閥的出口同時與第二換熱器第一輸入端和第二單向閥的入口連接,第二換熱器第一輸出端與四通閥第二輸入端連接,四通閥第二輸出端與氣液分離器的輸入端連接,氣液分離器的輸出端與第一壓縮機的輸入端連接,第三單向閥的出口與第一換熱器第一輸出端和第一單向閥的入口之間的管路連接;
溶液回路包括第二換熱器、真空冷凍再生器、第一溶液泵、回熱器、第一電磁閥、三通調節(jié)閥、節(jié)流閥、熱源塔及其相關連接管道,所述真空冷凍再生器同時是水蒸氣回路和溶液再生回路的組成部件;
溶液回路中,熱源塔輸出端與第一溶液泵的入口連接,第一溶液泵的出口與三通調節(jié)閥輸入端連接,三通調節(jié)閥第一輸出端與第二換熱器第二輸入端連接,三通調節(jié)閥第二輸出端與回熱器低溫溶液輸入端連接,回熱器第一輸出端連接熱源塔第一輸入端,第二換熱器第二輸出端分為兩路,一路通過第一電磁閥連接在回熱器第一輸出端和熱源塔第一輸入端之間的管路上,另一路和節(jié)流閥的入口連接,節(jié)流閥的出口與真空冷凍再生器輸入端連接;溶液再生回路包括真空冷凍再生器、第二電磁閥、第二溶液泵、冰-溶液分離器、第三電磁閥、溶液貯存器、電動調節(jié)閥、壓力傳感器、第一液位計、第二液位計及其相關連接管道;
溶液再生回路中,真空冷凍再生器第一輸出端 通過第二電磁閥與第二溶液泵的入口連接,第二溶液泵的出口連接冰-溶液分離器輸入端,冰-溶液分離器溶液輸出端通過第三電磁閥與溶液貯存器的輸入端連接,溶液貯存器的輸出端連接電動調節(jié)閥的入口,電動調節(jié)閥的出口與熱源塔第二輸入端連接;真空冷凍再生器中裝有第一液位計、第二液位計和壓力傳感器,用以控制溶液再生系統(tǒng)的運行;
水蒸氣回路包括真空冷凍再生器、溶液過濾器、第二壓縮機、回熱器、冷凝水箱、第四電磁閥、第五電磁閥及其相關連接管道;
水蒸氣回路中,真空冷凍再生器第二輸出端與第二壓縮機的入口連接,第二壓縮機的出口與回熱器水蒸氣輸入端連接,回熱器第二輸出端與冷凝水箱冷凝水進口連接,冷凝水箱空氣進口與第四電磁閥連接,冷凝水箱排水口與第五電磁閥連接,溶液過濾器安裝于真空冷凍再生器內部的上部位置,對從真空冷凍再生器第二輸出端流出的水蒸氣中的溶液進行過濾;
真空維持回路包括真空冷凍再生器、第六電磁閥、第七電磁閥、調壓罐、調壓閥、真空泵及其相關連接管道;
真空維持回路中,真空冷凍再生器第三輸出端 分成兩路,一路與第六電磁閥連接,另一路通過調壓閥與調壓罐的輸入端連接,調壓罐的輸出端通過第七電磁閥連接真空泵的入口;在真空冷凍再生器中裝有壓力傳感器,用以測量真空冷凍再生器中的壓力;
冷熱水回路包括第一換熱器及其與機組冷熱水回水端和冷熱水供水端之間的相關連接管路。冷熱水回路中第一換熱器第二輸入端接機組冷熱水回水端,第一換熱器第二輸出端接機組冷熱水供水端。
本發(fā)明中,通過控制三通調節(jié)閥,實現(xiàn)對分別進入第二換熱器和真空冷凍溶液再生器的溶液流量調節(jié),實現(xiàn)對進入真空冷凍再生器的溶液流量和濃度的控制,使得熱源塔熱泵裝置在獲得最佳的再生效率的同時,保持運行溶液濃度的穩(wěn)定。
本發(fā)明中,利用調壓罐和調壓閥調節(jié)真空冷凍再生器中的工作壓力,來控制溶液的再生溫度和速度。
本發(fā)明中,利用噴入真空冷凍再生器的稀溶液中部分水在真空環(huán)境下吸收自身的熱量汽化吸熱,使剩余溶液溫度下降至溶液冰點,冷凍而析出冰晶,通過冰‐溶液分離器進行分離,得到濃溶液,無需額外輸入熱量進行溶液再生。
本發(fā)明中,通過第二壓縮機壓縮后,利用真空冷凍再生器中水蒸氣冷凝釋放的熱量對回熱器中的溶液進行加熱,實現(xiàn)了溶液再生熱量的高效再利用,降低熱源塔的吸熱負荷,提高系統(tǒng)效率。
熱源塔熱泵夏季制冷運行時,低溫低壓的制冷劑氣體從氣液分離器中被第一壓縮機吸入壓縮后變成高溫高壓過熱蒸氣排出,經過四通閥進入第二換熱器中,制冷劑放出熱量,冷凝變成液體,從第二換熱器中流出,再依次經過第二單向閥、儲液器、過濾器、電子膨脹閥后變成低溫低壓的氣液兩相,再經過第三單向閥后,從第一換熱器第一輸出端進入第一換熱器,制冷劑在第一換熱器中吸熱蒸發(fā),制取冷水,制冷劑完全蒸發(fā)后變成過熱氣體,從第一換熱器第一輸入端出來經過四通閥進入氣液分離器,然后再次被吸入第一壓縮機,從而完成制冷循環(huán)。此時溶液回路中充灌著冷卻水,溶液回路中除熱源塔、第一溶液泵工作外,其余部分都停止工作。在溶液回路中冷卻水從熱源塔出來后被第一溶液泵吸入,經過第一溶液泵加壓后,通過三通調節(jié)閥全部從第二換熱器第二輸入端進入第二換熱器(此時第一電磁閥打開、節(jié)流閥完全關閉),在第二換熱器中吸收熱量將制冷劑冷凝成液體,自身溫度升高后,從第二換熱器第二輸出端流出,經過第一電磁閥,從熱源塔第一輸入端進入熱源塔與空氣進行熱濕交換,冷卻水溫度降低后再次從熱源塔輸出端流出。冷熱水回路中冷凍水經機組冷熱水回水端,從第一換熱器第二輸入端進入第一換熱器中,冷凍水在其中與制冷劑換熱,溫度降低,從第一換熱器第二輸出端出來后由機組冷熱水供水端流出機組。此模式下水蒸氣回路、溶液再生回路、真空維持回路都不工作。
熱源塔熱泵冬季制熱運行分三種模式,制熱運行模式一:熱源塔熱泵冬季制熱運行,當空氣中濕度較小或在熱源塔中由空氣進入溶液中的水分較少,即溶液無需再生時,氣液分離器中低溫低壓的制冷劑氣體被第一壓縮機吸入、壓縮后排出,通過四通閥,從第一換熱器第一輸入端進入第一換熱器,制冷劑在第一換熱器中放出熱量,制取熱水,同時自身冷凝成液體,從第一換熱器第一輸出端流出,通過第一單向閥后依次經過儲液器、過濾器、電子膨脹閥,被節(jié)流降壓后以氣液兩相從第二換熱器第一輸入端進入第二換熱器中,在第二換熱器中蒸發(fā)并與溶液換熱后,制冷劑從第二換熱器第一輸出端出來流經四通閥進入氣液分離器,最后再次被第一壓縮機吸入,從而完成制熱循環(huán),制取熱水。此時溶液回路中充灌著溶液,溶液回路中除熱源塔、第一溶液泵、第二換熱器工作外,其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液從熱源塔出來后被第一溶液泵吸入,經過第一溶液泵加壓后通過三通調節(jié)閥全部從第二換熱器第二輸入端進入第二換熱器(此時第一電磁閥打開、節(jié)流閥完全關閉),在其中釋放熱量給制冷劑,自身溫度降低后從第二換熱器第二輸出端流出第二換熱器,經過第一電磁閥,從熱源塔第一輸入端進入熱源塔與空氣進行熱濕交換,溶液溫度升高后再次從熱源塔輸出端流出。冷熱水回路中熱水經機組的冷熱水回水端,從第一換熱器第二輸入端進入第一換熱器中,熱水在其中與制冷劑換熱,溫度升高,從第一換熱器第二輸出端出來后由機組冷熱水供水端流出機組。此模式下水蒸氣回路、溶液再生回路、真空維持回路都不工作。
制熱運行模式二:當空氣中濕度較大或在熱源塔中由空氣進入溶液中的水分較多時,溶液需要進行再生,制冷劑回路為氣液分離器中低溫低壓的制冷劑氣體被第一壓縮機吸入、壓縮后排出,通過四通閥,從第一換熱器第一輸入端進入第一換熱器,制冷劑在第一換熱器中放出熱量,制取熱水,同時自身冷凝成液體,從第一換熱器第一輸出端流出,通過第一單向閥、儲液器、過濾器、電子膨脹閥,被節(jié)流降壓后以氣液兩相從第二換熱器第一輸入端經過第四單向閥進入第二換熱器中,在第二換熱器中與溶液換熱,進行蒸發(fā)吸熱,制冷劑完全蒸發(fā)后從第二換熱器第一輸出端出來流經四通閥進入氣液分離器,最后再次被第一壓縮機吸入,從而完成制熱循環(huán)。此時溶液回路中充灌著溶液,溶液從熱源塔出來后進入第一溶液泵,經過三通調節(jié)閥分成兩路,一路溶液從第二換熱器第二輸入端進入第二換熱器,在換熱器中與制冷劑換熱,溶液溫度降低后從第二換熱器第二輸出端流出,另一路溶液從回熱器低溫溶液輸入端進入回熱器,溶液在其中被加熱后,從回熱器第一輸出端流出,經熱源塔第一輸入端流回熱源塔。從第二換熱器流出的溶液分成兩路,一路經過第一電磁閥,從熱源塔第一輸入端流回熱源塔,另一路經過節(jié)流閥后噴入真空冷凍再生器。
真空維持回路中,利用真空泵對調壓罐抽真空,保持調壓罐在設定的壓力范圍,當調壓罐中壓力低于設定壓力值時,真空泵不工作,關閉第七電磁閥,當調壓罐中壓力高于設定壓力值時,真空泵工作,第七電磁閥打開;利用調壓罐和調壓閥對真空冷凍再生器的工作壓力進行調節(jié),使得真空冷凍再生器中溶液一直處于汽化狀態(tài)。
溶液再生回路工作時,真空冷凍再生器中保持真空狀態(tài),低溫稀溶液經過節(jié)流閥噴入真空冷凍再生器中,稀溶液中部分水在真空環(huán)境下吸收自身的熱量汽化,使剩余溶液溫度下降至溶液冰點,冷凍而析出冰晶,溶液和冰晶沉在真空冷凍再生器的底部形成冰漿。待真空冷凍再生器中冰漿的液位上升至第一液位計處,打開第六電磁閥、第二電磁閥、第二溶液泵、冰-溶液分離器及第三電磁閥,真空冷凍再生器中的冰漿在第二溶液泵的作用下,從真空冷凍再生器冰輸出端輸送至冰-溶液分離器,冰漿在冰-溶液分離器中分成冰和濃溶液。冰直接由冰-溶液分離器冰輸出端排出,濃溶液在重力作用通過第三電磁閥流入溶液貯存器中,通過調節(jié)電動調節(jié)閥,根據(jù)熱源塔中溶液的濃度控制流入熱源塔濃溶液的質量。溶液再生回路工作的同時,水蒸氣回路工作,此時第二壓縮機工作(第四電磁閥和第五電磁閥關閉),噴入真空冷凍再生器中的溶液汽化,產生水蒸氣,水蒸氣經過溶液過濾器對其中所攜帶溶液過濾后,從真空冷凍再生器流出,經過第二壓縮機壓縮后從回熱器水蒸氣輸入端進入回熱器,與從回熱器低溫溶液輸入端流入的溶液換熱,水蒸氣冷凝為液體,冷凝液從回熱器第二輸出端進入冷凝水箱。當真空冷凍再生器中冰漿的液位上升至第一液位計處時,第四電磁閥和第五電磁閥打開,冷凝水直接排出系統(tǒng),此時第二壓縮機停止工作。
當熱源塔熱泵冬季供熱即將結束,系統(tǒng)制熱運行模式三:溶液高度濃縮模式時,制冷劑回路、冷熱水回路停止工作,真空維持回路和水蒸氣回路運行情況與模式二一致,溶液回路和溶液再生回路有所不同。溶液回路中,第一電動調節(jié)閥關閉,流出第二換熱器第二輸出口的溶液全部經過節(jié)流閥導入真空冷凍再生器中,而不會流回到熱源塔中。溶液再生回路中,電動調節(jié)閥關閉,流入溶液貯存器中的濃溶液無需流回熱源塔。除此之外,溶液回路和溶液再生回路中流體的流動途徑與模式二一致。
有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比,具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明提出的基于冷凍再生及再生熱量高效利用的熱源塔熱泵系統(tǒng),將從第二換熱器中出來的低溫溶液噴入真空冷凍再生器中,在真空下稀溶液吸收自身的熱量汽化,使剩余溶液溫度下降至溶液冰點,冷凍而析出冰晶從而進行溶液再生,相比于以往利用制冷機組提供冷量對溶液進行冷凍再生,本發(fā)明溶液再生的過程中無需提供額外的能量。同時,利用調壓罐和調壓閥調節(jié)真空冷凍再生器中的工作壓力,能夠控制溶液的再生溫度和速度。溶液中部分水汽化生成的水蒸氣在回熱器中冷凝,產生的熱量用于加熱進入回熱器中的低溫溶液,實現(xiàn)了溶液再生熱量的高效再利用,降低了熱源塔的吸熱負荷,同時,該系統(tǒng)溶液再生方式,實現(xiàn)了稀溶液中水分同時以冰和液態(tài)水的形式雙倍排出,具有更高的再生效率,徹底解決了熱源塔熱泵系統(tǒng)的溶液再生問題,同時提高了熱源塔熱泵系統(tǒng)在各種運行工況下綜合效率及安全可靠性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明基于冷凍再生及再生熱量高效利用的熱源塔熱泵系統(tǒng)示意圖。
圖中有:第一壓縮機1,四通閥2,四通閥第一輸入端2a,四通閥第一輸出端2b,四通閥第二輸入端2c,四通閥第二輸出端2d,第一換熱器3,第一換熱器第一輸入端3a,第一換熱器第一輸出端3b,第一換熱器第二輸入端3c,第一換熱器第二輸出端3d,第一單向閥4,第二單向閥5,儲液器6,過濾器7,電子膨脹閥8,第三單向閥9,第四單向閥10,氣液分離器11,第二換熱器12,第二換熱器第一輸入端12a,第二換熱器第一輸出端12b,第二換熱器第二輸入端12c,第二換熱器第二輸出端12d,三通調節(jié)閥13,三通調節(jié)閥輸入端13a,三通調節(jié)閥第一輸出端13b,三通調節(jié)閥第二輸出端13c,第一溶液泵14,熱源塔15,熱源塔第一輸入端15a,熱源塔輸出端15b,熱源塔第二輸入端15c,第一電磁閥16,節(jié)流閥17,真空冷凍再生器18,真空冷凍再生器輸入端18a,真空冷凍再生器第一輸出端18b,真空冷凍再生器第二輸出端18c,真空冷凍再生器第三輸出端 18d,溶液過濾器19,第二電磁閥20,第二溶液泵21,冰-溶液分離器22,冰-溶液分離器輸入端22a,冰-溶液分離器溶液輸出端22b,冰-溶液分離器冰輸出端22c,第三電磁閥23,溶液貯存器24,電動調節(jié)閥25,第六電磁閥26,調壓閥27,調壓罐28,第七電磁閥29,,真空泵30,第二壓縮機31,回熱器32,回熱器低溫溶液輸入端32a,回熱器第一輸出端32b,回熱器水蒸氣輸入端32c,回熱器第二輸出端32d,冷凝水箱33,冷凝水箱冷凝水進口33a,冷凝水箱排水口33b,冷凝水箱空氣進口33c,第四電磁閥34,第五電磁閥35,壓力傳感器36,第一液位計37,第二液位計38。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施例來進一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種基于冷凍再生及其熱量再利用的熱源塔熱泵,包括制冷劑回路、溶液回路、真空維持回路、水蒸氣回路、溶液再生回路和冷熱水回路。具體的連接方法是第一壓縮機1的輸出端與四通閥第一輸入端2a連接,四通閥第一輸出端2b與第一換熱器第一輸入端3a連接,第一換熱器第一輸出端3b同時與第一單向閥4的入口和第三單向閥9的出口連接,第一單向閥4的出口與儲液器6的輸入端連接,第二單向閥5的出口同時與儲液器6的輸入端和第一單向閥4的出口連接,儲液器6的輸出端通過過濾器7與電子膨脹閥8的輸入端連接,電子膨脹閥8的輸出端分成兩路,一路連接第三單向閥9的入口,另一路連接第四單向閥10的入口,第四單向閥10的出口同時與第二換熱器第一輸入端12a和第二單向閥5的入口連接,第二換熱器第一輸出端12b與四通閥第二輸入端2c連接,四通閥第二輸出端2d與氣液分離器11的輸入端連接,氣液分離器11的輸出端與第一壓縮機1的輸入端連接,第三單向閥9的出口與第一換熱器第一輸出端3b和第一單向閥4的入口之間的管路連接;
熱源塔輸出端15b與第一溶液泵14的入口連接,第一溶液泵14的出口與三通調節(jié)閥輸入端13a連接,三通調節(jié)閥第一輸出端13b與第二換熱器第二輸入端12c連接,三通調節(jié)閥第二輸出端13c與回熱器低溫溶液輸入端32a連接,回熱器第一輸出端32b連接熱源塔第一輸入端15a,第二換熱器第二輸出端12d分為兩路,一路通過第一電磁閥16連接在回熱器第一輸出端32b和熱源塔第一輸入端15a之間的管路上,另一路和節(jié)流閥17的入口連接,節(jié)流閥17的出口與真空冷凍再生器輸入端18a連接;
真空冷凍再生器第一輸出端 18b通過第二電磁閥20與第二溶液泵21的入口連接,第二溶液泵21的出口連接冰-溶液分離器輸入端22a,冰-溶液分離器溶液輸出端22b通過第三電磁閥23與溶液貯存器24的輸入端連接,溶液貯存器24的輸出端連接電動調節(jié)閥25的入口,電動調節(jié)閥25的出口與熱源塔第二輸入端15c連接,,真空冷凍再生器18中裝有第一液位計37、第二液位計38和壓力傳感器36,用以控制溶液再生系統(tǒng)的運行;
水蒸氣回路中,真空冷凍再生器第二輸出端18c與第二壓縮機31的入口連接,第二壓縮機31的出口與回熱器水蒸氣輸入端32c連接,回熱器第二輸出端32d與冷凝水箱冷凝水進口33a連接,冷凝水箱空氣進口33c與第四電磁閥34連接,冷凝水箱排水口33b與第五電磁閥35連接,溶液過濾器19安裝于真空冷凍再生器18內部的上部位置,對從真空冷凍再生器第二輸出端18c流出的水蒸氣中的溶液進行過濾;
真空維持回路中,真空冷凍再生器第三輸出端 18d分成兩路,一路與第六電磁閥26連接,另一路通過調壓閥27與調壓罐28的輸入端連接,調壓罐28的輸出端通過第七電磁閥29連接真空泵30的入口,在真空冷凍再生器18中裝有壓力傳感器,用以測量真空冷凍再生器18中的壓力;
冷熱水回路中,第一換熱器第二輸入端3c接機組冷熱水回水端,第一換熱器第二輸出端3d接機組冷熱水供水端。
熱源塔熱泵夏季制冷運行時,低溫低壓的制冷劑氣體從氣液分離器11中被第一壓縮機1吸入壓縮后變成高溫高壓過熱蒸氣排出,經過四通閥2進入第二換熱器12中,制冷劑放出熱量,冷凝變成液體,從第二換熱器12中流出,再依次經過第二單向閥5、儲液器6、過濾器7、電子膨脹閥8后變成低溫低壓的氣液兩相,再經過第三單向閥9后,從第一換熱器第一輸出端3b進入第一換熱器3,制冷劑在第一換熱器3中吸熱蒸發(fā),制取冷水,制冷劑完全蒸發(fā)后變成過熱氣體,從第一換熱器第一輸入端3a出來經過四通閥2進入氣液分離器11,然后再次被吸入第一壓縮機1,從而完成制冷循環(huán)。此時溶液回路中充灌著冷卻水,溶液回路中除熱源塔15、第一溶液泵14工作外,其余部分都停止工作。在溶液回路中冷卻水從熱源塔15出來后被第一溶液泵14吸入,經過第一溶液泵14加壓后,通過三通調節(jié)閥13全部從第二換熱器第二輸入端12c進入第二換熱器12(此時第一電磁閥打開、節(jié)流閥完全關閉),在第二換熱器12中吸收熱量將制冷劑冷凝成液體,自身溫度升高后,從第二換熱器第二輸出端12d流出,經過第一電磁閥16,從熱源塔第一輸入端15a,進入熱源塔15與空氣進行熱濕交換,冷卻水溫度降低后再次從熱源塔輸出端15b流出。冷熱水回路中,冷凍水經機組的冷熱水回水端3c,從第一換熱器第二輸入端3c進入第一換熱器3中,冷凍水在其中與制冷劑換熱,溫度降低,從第一換熱器第二輸出端3d出來后由機組冷熱水供水端3d流出機組。此模式下水蒸氣回路、溶液再生回路、真空維持回路都不工作。
熱源塔熱泵冬季制熱運行分三種模式,制熱運行模式一:熱源塔熱泵冬季制熱運行,當空氣中濕度較小或在熱源塔中由空氣進入溶液中的水分較少,即溶液無需再生時,氣液分離器11中低溫低壓的制冷劑氣體被第一壓縮機1吸入、壓縮后排出,通過四通閥2,從第一換熱器第一輸入端3a進入第一換熱器3,制冷劑在第一換熱器3中放出熱量,制取熱水,同時自身冷凝成液體,從第一換熱器第一輸出端3b流出,通過第一單向閥4后依次經過儲液器6、過濾器7、電子膨脹閥8,被節(jié)流降壓后以氣液兩相從第二換熱器第一輸入端12a進入第二換熱器12中,在第二換熱器12中蒸發(fā)并與溶液換熱后,制冷劑從第二換熱器第一輸出端12b出來流經四通閥2進入氣液分離器11,最后再次被第一壓縮機1吸入,從而完成制熱循環(huán),制取熱水。此時溶液回路中充灌著溶液,溶液回路中除熱源塔15、第一溶液泵14、第二換熱器12工作外,其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液從熱源塔15出來后被第一溶液泵14吸入,經過第一溶液泵14加壓后通過三通調節(jié)閥13全部從第二換熱器第二輸入端12c進入第二換熱器12(此時第一電磁閥打開、節(jié)流閥完全關閉),在其中釋放熱量給制冷劑,自身溫度降低后從第二換熱器第二輸出端12d流出第二換熱器12,經過第一電磁閥16,從熱源塔第一輸入端15a進入熱源塔15與空氣進行熱濕交換,溶液溫度升高后,再次從熱源塔輸出端15b流出。冷熱水回路中熱水經機組的冷熱水回水端,從第一換熱器第二輸入端3c進入第一換熱器3中,熱水在其中與制冷劑換熱,溫度升高,從第一換熱器第二輸出端3d出來后由機組冷熱水供水端流出機組。此模式下水蒸氣回路、溶液再生回路、真空維持回路都不工作。
制熱運行模式二:當空氣中濕度較大或在熱源塔中由空氣進入溶液中的水分較多時,溶液需要進行再生,制冷劑回路為氣液分離器11中低溫低壓的制冷劑氣體被第一壓縮機1吸入、壓縮后排出,通過四通閥2,從第一換熱器第一輸入端3a進入第一換熱器3,制冷劑在第一換熱器3中放出熱量,制取熱水,同時自身冷凝成液體,從第一換熱器第一輸出端3b流出,通過第一單向閥4、儲液器6、過濾器7、電子膨脹閥8,被節(jié)流降壓后以氣液兩相從第二換熱器第一輸入端12a經過第四單向閥10進入第二換熱器12中,在第二換熱器12中與溶液換熱,進行蒸發(fā)吸熱,制冷劑完全蒸發(fā)后從第二換熱器第一輸出端12b出來流經四通閥2進入氣液分離器11,最后再次被第一壓縮機1吸入,從而完成制熱循環(huán)。此時溶液回路中充灌著溶液,溶液從熱源塔15出來后進入第一溶液泵14,經過三通調節(jié)閥13分成兩路,一路溶液從第二換熱器第二輸入端12c進入第二換熱器12,在換熱器中與制冷劑換熱,溶液溫度降低后從第二換熱器第二輸出端12d流出,另一路溶液從回熱器低溫溶液輸入端32a進入回熱器32,溶液在其中被加熱后,從回熱器第一輸出端32b流出,經熱源塔第一輸入端15a流回熱源塔15。從第二換熱器12流出的溶液分成兩路,一路經過第一電磁閥16,從熱源塔第一輸入端15a流回熱源塔15,另一路經過節(jié)流閥17后噴入真空冷凍再生器18。
真空維持回路中,利用真空泵30對調壓罐28抽真空,保持調壓罐28在設定的壓力范圍,當調壓罐28中壓力低于設定壓力值時,真空泵30不工作,關閉第七電磁閥29,當調壓罐28中壓力高于設定壓力值時,真空泵30工作,第七電磁閥29打開;利用調壓罐28和調壓閥27對真空冷凍再生器18的工作壓力進行調節(jié),使得真空冷凍再生器18中溶液一直處于汽化狀態(tài)。
溶液再生回路工作時,真空冷凍再生器18中保持真空狀態(tài),低溫經溶液經過節(jié)流閥17噴入真空冷凍再生器18中,稀溶液中部分水在真空環(huán)境下吸收自身的熱量汽化,使剩余溶液溫度下降至溶液冰點,冷凍而析出冰晶,溶液和冰晶沉在真空冷凍再生器18的底部形成冰漿。待真空冷凍再生器18中冰漿的液位上升至第一液位計處,打開第六電磁閥26、第二電磁閥20、第二溶液泵21、冰-溶液分離器22及第三電磁閥23,真空冷凍再生器18中的冰漿在第二溶液泵21的作用下,從真空冷凍再生器第一輸出端 18b輸送至冰-溶液分離器22,冰漿在冰-溶液分離器22中分成冰和濃溶液。冰直接由冰-溶液分離器冰輸出端22c排出,濃溶液在重力作用通過第三電磁閥23流入溶液貯存器24中,通過調節(jié)電動調節(jié)閥25,根據(jù)熱源塔15中溶液的濃度控制流入熱源塔15濃溶液的質量。溶液再生回路工作的同時,水蒸氣回路工作,此時第二壓縮機31工作(第四電磁閥34和第五電磁閥35關閉),噴入真空冷凍再生器18中的溶液汽化,產生水蒸氣,水蒸氣經過溶液過濾器19對其中所攜帶溶液過濾后,從真空冷凍再生器18流出,經過第二壓縮機31壓縮后從回熱器32的第二輸入端32c進入回熱器32,與從回熱器32第一輸入端32a流入的溶液換熱,水蒸氣冷凝為液體,冷凝液從回熱器第二輸出端33d進入冷凝水箱33。當真空冷凍再生器18中冰漿的液位上升至第一液位計處時,第四電磁閥34和第五電磁閥35打開,冷凝水直接排出系統(tǒng),此時第二壓縮機31停止工作。
當熱源塔熱泵冬季供熱即將結束,系統(tǒng)制熱運行模式三:溶液高度濃縮模式時,制冷劑回路、冷熱水回路停止工作,真空維持回路和水蒸氣回路運行情況與模式二一致,溶液回路和溶液再生回路有所不同。溶液回路中,第一電磁閥16關閉,流出第二換熱器12第二輸出口12d的溶液全部經過節(jié)流閥17導入真空冷凍再生器18中,而不會流回到熱源塔15中。溶液再生回路中,電動調節(jié)閥25關閉,流入溶液貯存器24中的濃溶液無需流回熱源塔15。除此之外,溶液回路和溶液再生回路中流體的流動途徑與模式二一致。
上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進和等同替換,這些對本發(fā)明權利要求進行改進和等同替換后的技術方案,均落入本發(fā)明的保護范圍。