本實(shí)用新型涉及一種實(shí)現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵裝置。

背景技術(shù)：

熱源塔熱泵是一種新型冷熱源方案，在夏季制冷時(shí)，熱源塔做常規(guī)冷卻塔使用，保持水冷冷水機(jī)組較高的制冷效率；在冬季制熱時(shí)，溶液在熱源塔中與空氣換熱，提取空氣中的低品位熱能，通過(guò)熱泵機(jī)組向室內(nèi)供熱。與空氣源熱泵相比，熱源塔熱泵冬季運(yùn)行避免了結(jié)霜問(wèn)題，在夏季具有較高運(yùn)行效率。與水/地源熱泵相比，熱源塔熱泵具有使用靈活，不受地理?xiàng)l件限制等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。但是熱源塔熱泵在冬季制熱工況運(yùn)行，當(dāng)空氣中水蒸汽分壓力大于溶液表面水蒸汽分壓力時(shí)，空氣中的水蒸汽將進(jìn)入到溶液中，使溶液的濃度變稀，溶液冰點(diǎn)上升，溶液存在凍結(jié)的危險(xiǎn)。為保證熱源塔熱泵安全可靠運(yùn)行，需要對(duì)變稀的溶液進(jìn)行濃縮再生。

本實(shí)用新型針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種實(shí)現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵裝置，采用熱泵冷凝熱作為再生熱源，在不同環(huán)境下滿足熱用戶需求同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱源塔溶液自我再生，保證熱源塔熱泵安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)上的不足，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵裝置。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵裝置，包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、溶液換熱器、熱源塔和熱源塔/再生塔；熱源塔和熱源塔/再生塔的溶液輸出端連接蒸發(fā)器的溶液輸入端，蒸發(fā)器的溶液輸出端連接溶液換熱器的溶液輸入端和熱源塔的溶液輸入端，溶液換熱器的溶液輸出端連接熱源塔/再生塔的溶液輸入端；

蒸發(fā)器的制冷劑輸出端和制冷劑輸入端分別連接冷凝器的制冷劑輸入端和冷劑輸出端，冷凝器的熱水輸出端和熱水輸入端分別連接有熱水供水管和熱水回水管，熱水供水管和熱水回水管分別與溶液換熱器的熱水輸出端和熱水輸入端相連接；蒸發(fā)器的制冷劑輸出端與冷凝器的制冷劑輸入端之間的連接管路上設(shè)置有壓縮機(jī)，蒸發(fā)器的制冷劑輸入端與冷凝器的制冷劑輸出端之間的連接管路上設(shè)置有節(jié)流裝置，用熱戶的熱水輸出端與溶液換熱器的熱水輸入端之間的連接管路上設(shè)置有電子調(diào)節(jié)閥，溶液換熱器的溶液輸入端設(shè)置有溶液密度傳感器，熱源塔/再生塔的空氣流入口和空氣流出口均設(shè)置有空氣溫濕度傳感器，所述空氣溫濕度傳感器、溶液密度傳感器和電子調(diào)節(jié)閥連接有控制器。

上述蒸發(fā)器的溶液輸入端與熱源塔溶液輸出端之間以及蒸發(fā)器的溶液輸入端與熱源塔/再生塔溶液輸出端之間的連接管路上設(shè)置有溶液泵，所述熱水供水管上設(shè)置有熱水泵。

本實(shí)用新型的有益效果是：1.可實(shí)現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵裝置采用熱泵冷凝熱作為再生熱源，避免采用電加熱浪費(fèi)高品位能源。

2.采用熱源塔/再生塔本身實(shí)現(xiàn)溶液再生，避免設(shè)置額外的溶液再生裝置，在滿足熱用戶熱量需求同時(shí)實(shí)現(xiàn)溶液在熱源塔/再生塔中自我再生，無(wú)需設(shè)置溶液再生的專用裝置。

3.采用熱泵冷凝熱作為再生熱源，通過(guò)測(cè)量溶液密度、熱源塔/再生塔進(jìn)出口空氣的溫度和濕度，將數(shù)據(jù)傳至控制器用于判斷電子調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，以保證溶液再生量，維持溶液冰點(diǎn)穩(wěn)定，使熱源塔熱泵連續(xù)可靠運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接示意圖。

其中：1、壓縮機(jī)；2、冷凝器；2a、冷凝器的制冷劑輸入端；2b、冷凝器的制冷劑輸出端；2c、冷凝器的熱水輸入端；2d、冷凝器的熱水輸出端；3、節(jié)流裝置；4、蒸發(fā)器；4a、蒸發(fā)器的制冷劑輸入端；4b、蒸發(fā)器的制冷劑輸出端；4c、蒸發(fā)器的溶液輸入端；4d、蒸發(fā)器的溶液輸出端；5、熱水泵；6、溶液泵；7熱源塔、8熱源塔/再生塔；9、溶液換熱器；9a、溶液換熱器的溶液輸入端；9b、溶液換熱器的溶液輸出端；9c、溶液換熱器的熱水輸入端；9d、溶液換熱器的熱水輸出端；10、溶液密度傳感器；11熱源塔/再生塔入口空氣溫度傳感器、12熱源塔/再生塔出口空氣溫度傳感器；13、控制器；14、電子調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

如圖1所示，本實(shí)用新型的一種實(shí)現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵裝置，包括熱泵循環(huán)回路、溶液循環(huán)回路、熱水循環(huán)回路、溶液濃度控制裝置：

熱泵循環(huán)回路包括壓縮機(jī)1、冷凝器2、節(jié)流裝置3、蒸發(fā)器4、及其相關(guān)連接管道：壓縮機(jī)1的輸出端連接冷凝器2的制冷劑輸入端2a，冷凝器2的制冷劑輸出端2b連接節(jié)流裝置3的輸入端，節(jié)流裝置3的輸出端連接蒸發(fā)器4的制冷劑輸入端4a，蒸發(fā)器4的制冷劑輸出端4b連接壓縮機(jī)1的輸入端，冷凝器2也是熱水循環(huán)回路的構(gòu)成部件，蒸發(fā)器4也是溶液循環(huán)回路的構(gòu)成部件；

溶液循環(huán)回路包括溶液泵6、溶液密度傳感器10、溶液換熱器9、熱源塔7、熱源塔/再生塔8、冷凝器2及其相關(guān)連接管道：溶液泵6的輸出端連接至蒸發(fā)器4的溶液輸入端4c，蒸發(fā)器4的輸出端4d連接溶液密度傳感器10的輸入端，溶液密度傳感器10的輸出端分兩路，一路連接溶液換熱器9的溶液輸入端9a，溶液換熱器9的溶液輸出端9b連接熱源塔7的輸入端；另一路連接熱源塔/再生塔8的輸入端，熱源塔7的輸出端與的熱源塔/再生塔8的輸出端匯合連接至溶液泵6的輸入端，蒸發(fā)器4也是熱泵循環(huán)回路的構(gòu)成部件，溶液密度傳感器10也是溶液濃度控制裝置的構(gòu)成部件；

熱水循環(huán)回路包括熱水泵5、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14、溶液換熱器9、冷凝器2及其相關(guān)連接管道：熱水泵5的輸出端連接熱水供水管，在距離熱源塔距離較近位置處引出熱水供回水支管，熱水供水支管輸出端連接電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14輸入端，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14輸出端連接溶液換熱器9的熱水輸入端9c，溶液換熱器9的熱水輸出端9d連接熱水回水支管的輸入端，熱水回水支管連接熱水回水管，熱水回水管輸出端連接冷凝器2的熱水輸入端2c，冷凝器2的熱水輸出端2d連接熱水泵5的輸入端，所述冷凝器2也是構(gòu)成熱泵循環(huán)回路的構(gòu)成部件，溶液換熱器9也是構(gòu)成溶液循環(huán)回路的構(gòu)成部件，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14也是構(gòu)成溶液濃度控制裝置的構(gòu)成部件；

溶液濃度控制裝置包括溶液密度傳感器10、熱源塔/再生塔入口空氣溫度傳感器11、熱源塔/再生塔出口空氣溫度傳感器12、控制器13、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14及其相關(guān)鏈接線路：溶液密度傳感器10的信號(hào)輸出端、熱源塔/再生塔入口空氣溫度傳感器11和熱源塔/再生塔出口空氣溫度傳感器12的信號(hào)輸出端連接至控制器13的信號(hào)輸入端、控制器13的信號(hào)輸出端連接至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14的信號(hào)輸入端，溶液密度傳感器10也是構(gòu)成溶液循環(huán)回路的構(gòu)成部件，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14也是構(gòu)成熱水循環(huán)回路的構(gòu)成部件。

本實(shí)用新型一種實(shí)現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵裝置的工作原理：

空氣溫濕度傳感器11、12實(shí)時(shí)檢測(cè)出熱源塔/再生塔的進(jìn)出口空氣溫度和相對(duì)濕度并發(fā)送給控制器13，溶液密度傳感器10實(shí)時(shí)檢測(cè)出溶液的密度并發(fā)送給控制器13，控制器13根據(jù)溶液的密度以及空氣的溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行計(jì)算，判斷熱源塔/再生塔8中溶液是否處于吸濕狀態(tài)，如果是，判斷測(cè)量溶液密度值低于設(shè)定值，若測(cè)量溶液密度值低于設(shè)定值，則開(kāi)啟電子調(diào)節(jié)閥14，并根據(jù)溶液密度低于設(shè)定值的大小調(diào)節(jié)電子調(diào)節(jié)閥14的開(kāi)啟度，熱源塔/再生塔8中溶液處于再生狀態(tài)，溶液密度升高，冰點(diǎn)降低；當(dāng)溶液密度高于設(shè)定值一定范圍時(shí)，則關(guān)閉電子調(diào)節(jié)閥14；如果否，熱源塔/再生塔8中空氣中的水分未進(jìn)入到溶液中，不開(kāi)啟電子調(diào)節(jié)閥14。

本實(shí)用新型冬季運(yùn)行時(shí)在不同的室外環(huán)境條件下運(yùn)行時(shí)分為兩種模式。

制熱運(yùn)行模式一：當(dāng)空氣相對(duì)濕度較小，空氣中的水蒸氣分壓力小于或等于溶液表面水蒸氣分壓力時(shí)，溶液中的水分進(jìn)入到空氣中。通過(guò)采集熱源塔/再生塔入塔空氣和出塔空氣的溫度和相對(duì)濕度，溶液濃度控制裝置的控制器13計(jì)算可得出入塔空氣含濕量小于或等于出塔空氣溫度含濕量。此時(shí)，熱源塔7和熱源塔/再生塔8中空氣中的水分未進(jìn)入到溶液中，因此無(wú)需開(kāi)啟電子調(diào)節(jié)閥14。壓縮機(jī)1出口制冷劑進(jìn)入冷凝器2制冷劑輸入端，冷凝器2中制冷劑被冷凝為液體并釋放冷凝熱量。制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥3進(jìn)入蒸發(fā)器4制冷劑輸入端，蒸發(fā)器4中制冷劑與低溫溶液換熱沸騰蒸發(fā)變?yōu)闅怏w，之后進(jìn)入壓縮機(jī)1，進(jìn)入下一個(gè)制冷劑循環(huán)。熱水在冷凝器2中被制冷劑加熱升溫后，經(jīng)冷凝器2熱水輸出端進(jìn)入熱水泵5，熱水經(jīng)熱水泵5進(jìn)入熱水供水管。此時(shí)電子調(diào)節(jié)閥14處于關(guān)閉狀態(tài)，全部熱水提供熱用戶所需熱量。然后，熱水由熱水回水管進(jìn)入冷凝器2熱水輸入端，進(jìn)入冷凝器2與制冷劑換熱，進(jìn)入下一個(gè)熱水循環(huán)。溶液經(jīng)溶液泵6進(jìn)入蒸發(fā)器4 溶液輸入端，在蒸發(fā)器4中溶液放出熱量，作為熱泵的低位熱源。之后，溶液經(jīng)蒸發(fā)器4溶液輸出端流出，進(jìn)入溶液密度傳感器10。溶液密度與溶液冰點(diǎn)有一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，溶液濃度控制裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)溶液濃度來(lái)保證溶液冰點(diǎn)在安全范圍內(nèi)，保證熱源塔熱泵的安全運(yùn)行。溶液流出溶液密度傳感器10分成兩路，一路溶液直接進(jìn)入熱源塔7與空氣換熱；另一路進(jìn)入溶液換熱器的溶液輸入端9a，此時(shí)電子調(diào)節(jié)閥14關(guān)閉，溶液在溶液換熱器9未被加熱，之后進(jìn)入熱源塔/再生塔8與空氣換熱。兩路溶液在熱源塔7和熱源塔/再生塔8出口混合，進(jìn)入溶液泵6，進(jìn)入下一個(gè)溶液循環(huán)。

制熱運(yùn)行模式二；當(dāng)空氣相對(duì)濕度較大，空氣中的水蒸氣分壓力大于溶液表面水蒸氣分壓力時(shí)，空氣中的水蒸汽進(jìn)入到溶液中。通過(guò)采集熱源塔/再生塔入塔空氣和出塔空氣的溫度和相對(duì)濕度，可計(jì)算得到熱源塔/再生塔8進(jìn)口空氣含濕量大于出口空氣溫度含濕量。熱源塔7和熱源塔/再生塔8中溶液濃度降低，冰點(diǎn)升高，存在凍結(jié)的危險(xiǎn)。當(dāng)溶液濃度低于設(shè)定值時(shí)，溶液濃度控制裝置開(kāi)啟電子調(diào)節(jié)閥14，以提供溶液再生所需熱量。此時(shí)，溶液濃度控制裝置的控制器13通過(guò)計(jì)算測(cè)量的溶液濃度與設(shè)定正常值偏離的大小以調(diào)節(jié)電子調(diào)節(jié)閥14的開(kāi)啟度。電子調(diào)節(jié)閥14控制熱水的流量保證溶液再生時(shí)所需的再生熱量，調(diào)節(jié)溶液的再生速率。當(dāng)溶液密度高于設(shè)定溶液密度正常值一定范圍時(shí)，即可關(guān)閉電子調(diào)節(jié)閥14。通過(guò)上述控制方法使溶液濃度處于設(shè)定的范圍中，維持溶液冰點(diǎn)的穩(wěn)定，保證熱源塔熱泵連續(xù)可靠運(yùn)行。壓縮機(jī)1出口制冷劑進(jìn)入冷凝器2制冷劑輸入端，冷凝器2中制冷劑被冷凝為液體并釋放冷凝熱量。制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥3進(jìn)入蒸發(fā)器4制冷劑輸入端，蒸發(fā)器4中制冷劑與低溫溶液換熱沸騰蒸發(fā)變?yōu)闅怏w，之后進(jìn)入壓縮機(jī)1，進(jìn)入下一個(gè)制冷劑循環(huán)。熱水在冷凝器2中被制冷劑加熱升溫后，經(jīng)冷凝器2熱水輸出端進(jìn)入熱水泵5，熱水經(jīng)熱水泵5進(jìn)入熱水供水管。此時(shí)電子調(diào)節(jié)閥14處于開(kāi)啟狀態(tài)，少部分熱水進(jìn)入熱水供水支管，經(jīng)電子調(diào)節(jié)閥14進(jìn)入溶液換熱器9熱水輸入端。在溶液換熱器9中，熱水與溶液換熱以提供溶液再生所需熱量。之后，熱水在溶液換熱器9熱水輸出端流出，進(jìn)入熱水回水支管。然后，熱水回水管與熱水回水支管中熱水混合進(jìn)入冷凝器2熱水輸入端，進(jìn)入冷凝器2與制冷劑換熱，進(jìn)入下一個(gè)熱水循環(huán)。溶液經(jīng)溶液泵6進(jìn)入蒸發(fā)器4溶液輸入端，在蒸發(fā)器4中溶液放出熱量，作為熱泵的低位熱源。之后，溶液經(jīng)蒸發(fā)器4溶液輸出端流出，進(jìn)入溶液密度傳感器10。溶液流出溶液密度傳感器10分成兩路，一路溶液直接進(jìn)入熱源塔7與空氣換熱，空氣相對(duì)濕度較大，空氣中的水蒸氣分壓力大于溶液表面水蒸氣分壓力時(shí)，空氣中的水蒸汽進(jìn)入到溶液中，熱源塔7中的溶液處于吸濕狀態(tài)；另一路進(jìn)入溶液換熱器的溶液輸入端9a，此時(shí)電子調(diào)節(jié)閥14開(kāi)啟，在溶液換熱器9中溶液被熱水加熱升溫。溶液離開(kāi)溶液換熱器9后進(jìn)入熱源塔/再生塔9。此時(shí)，溶液經(jīng)溶液換熱器升溫，溶液表面水蒸氣分壓力大于空氣中的水蒸氣分壓力，溶液中的水分進(jìn)入到空氣中，熱源塔/再生塔8中的溶液處于再生狀態(tài)。溶液濃度控制裝置通過(guò)控制電子調(diào)節(jié)閥14的開(kāi)啟度來(lái)調(diào)節(jié)溶液的再生速率，保證熱源塔/再生塔8中水分離開(kāi)溶液的速率大于或等于熱源塔7中水分進(jìn)入溶液的速率，以維持溶液濃度處于安全范圍。之后，兩路溶液在熱源塔7和熱源塔/再生塔8出口混合，進(jìn)入溶液泵6，進(jìn)入下一個(gè)溶液循環(huán)。在滿足熱用戶需求同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱源塔溶液自我再生，保證熱源塔熱泵安全可靠運(yùn)行。

以上所述僅是本專利的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本專利技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。