一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)，屬于熱泵空調(diào)設(shè)備領(lǐng)域。該系統(tǒng)是將能源塔機組內(nèi)需要進行再生的稀溶液送入冷凍法溶液再生機組的冷凍再生冰槽內(nèi)，使溶液中的一部分水結(jié)冰析出，并且通過冰溶液分離裝置進行分離，從而得到濃溶液，同時對冷凍法溶液再生機組產(chǎn)生的冷凝熱進行回收。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研宄報告2007》中提供的數(shù)據(jù)和分析，建筑能耗占我國總的商品能耗的20%?30%，而建筑材料和建造過程所消耗的能源一般只占其總的能源消耗的20%左右，大部分能源消耗發(fā)生在建筑物運行過程中。不同的地理位置和建筑類型具有不同的用能特點，但總體來說，空調(diào)/采暖能耗是建筑能耗里最重要的一部分。
[0003]近年來，在傳統(tǒng)空調(diào)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了新型的溶液噴淋型空調(diào)/熱泵，以滿足人們對更高的空氣品質(zhì)的需求以及長江中下游地區(qū)的采暖需求。相對于傳統(tǒng)的空氣源熱泵，通過在室外機側(cè)噴淋防凍液，溶液噴淋型熱泵的結(jié)霜風(fēng)險大大降低，這不僅保證了冬季供熱安全，更提高了居住環(huán)境的舒適性。但是，目前所有形式的溶液噴淋型熱泵都存在一個核心問題，即如何將運行過程中不斷稀釋的溶液進行再生，使得系統(tǒng)能夠持續(xù)高效地運行？
[0004]人們對這一問題進行了廣泛而深入的研宄，目前常見的幾種技術(shù)包括利用太陽能、電能、余熱或者熱泵系統(tǒng)提供的熱量對溶液進行加熱再生，或者利用反滲透、電滲析等膜技術(shù)對溶液進行再生，但是這些技術(shù)都有相應(yīng)的優(yōu)缺點。
[0005]對于加熱法，其最大的特點是使溶液發(fā)生沸騰蒸發(fā)所需的能耗是理論上的最小再生能耗的200?500倍，因此如果不進行潛熱回收，其再生能耗會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的能效比嚴重下降，而即使采用了相應(yīng)的熱回收技術(shù)，系統(tǒng)的能耗仍然比較高，且隨著系統(tǒng)的進一步復(fù)雜化，運行穩(wěn)定性也進一步降低；即使采用了太陽能或余熱等可再生或廉價能源，其儲存要求或地域要求也相對較高，難以實現(xiàn)大范圍的技術(shù)推廣。
[0006]對于膜技術(shù)法，由于防凍液的濃度比較高，導(dǎo)致利用反滲透法再生所需的壓力高于100個大氣壓。這樣的高壓對膜本身的抗壓性要求很高，并且對整個系統(tǒng)的安全性要求也較高。而且，不論是反滲透法還是電滲析法，所需的能耗都隨著溶液濃度的提高而快速增加。研宄表明，在對高濃度的海水進行再生時，反滲透法和電滲析法的系統(tǒng)能耗與多效蒸餾加熱法相當(dāng)，而防凍液的濃度是海水的35倍，再生所需的能耗甚至?xí)燃訜岱芎母蟆?br>[0007]從熱力學(xué)分析里可知，除了利用加熱法使得溶液發(fā)生氣液相變進行再生，還可以利用冷凍法使得溶液發(fā)生固液相變進行再生，而固液相變的能耗只有氣液相變的1/7?1/8，并且，對于冬季供暖工況來說，使溶液冷卻到結(jié)冰溫度的溫差也遠低于將其加熱到蒸發(fā)所需的溫差，因此，利用冷凍法進行再生分離，并且通過熱回收冷凝器對再生過程中產(chǎn)生的冷凝熱進行回收，較之前兩類技術(shù)，降低了再生能耗，提高了系統(tǒng)的運行效率，同時也提高了系統(tǒng)安全性。【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型提出了一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)，使用制冷循環(huán)冷量將適當(dāng)濃度的稀溶液中的水分凍結(jié)成冰后析出而得到濃溶液，同時對再生冷凝熱量進行了回收，保證了溶液空調(diào)設(shè)備的高效連續(xù)運行，無需大容量溶液儲罐，溶液使用量減少。
[0009]本實用新型提出如下技術(shù)方案:
[0010]一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)，包括用戶側(cè)機組、能源塔機組及冷凍法溶液再生機組，所述的冷凍法溶液再生機組包括工質(zhì)出口、工質(zhì)入口、溶液出口、溶液入口、壓縮機、節(jié)流閥、冷凍再生冰槽、溶液泵、第一電磁閥和第二電磁閥，所述的冷凍再生冰槽包括換熱盤管、溶液噴頭、保溫外殼、冰溶液分離裝置和過濾網(wǎng)；從能源塔機組的溶液出口出來的溶液經(jīng)過溶液入口進入冷凍再生冰槽，經(jīng)噴淋、換熱后流入冷凍再生冰槽的底部，然后依次經(jīng)過溶液泵、第一電磁閥、溶液出口和溶液入口返回能源塔機組；其特征在于:所述的冷凍法溶液再生機組還包括熱回收冷凝器，熱回收冷凝器的一側(cè)依次與節(jié)流閥、換熱盤管和壓縮機連接構(gòu)成制冷循環(huán)；熱回收冷凝器的另一側(cè)工質(zhì)回路的出口經(jīng)冷凍法溶液再生機組的工質(zhì)出口與能源塔機組的工質(zhì)入口連接，能源塔機組的工質(zhì)出口與用戶側(cè)機組的工質(zhì)入口相連；熱回收冷凝器的另一側(cè)工質(zhì)回路的入口經(jīng)冷凍法溶液再生機組的工質(zhì)入口與用戶側(cè)機組的工質(zhì)出口相連。
[0011]本實用新型提出的另一種技術(shù)方案:
[0012]一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)，包括用戶側(cè)機組、能源塔機組及冷凍法溶液再生機組，所述的冷凍法溶液再生機組包括工質(zhì)出口、工質(zhì)入口、溶液出口、溶液入口、壓縮機、節(jié)流閥、冷凍再生冰槽、溶液泵、第一電磁閥和第二電磁閥，所述的冷凍再生冰槽包括換熱盤管、溶液噴頭、保溫外殼、冰溶液分離裝置和過濾網(wǎng)；從能源塔機組的溶液出口出來的溶液經(jīng)過溶液入口進入冷凍再生冰槽，經(jīng)噴淋、換熱后流入冷凍再生冰槽的底部，然后依次經(jīng)過溶液泵、第一電磁閥、溶液出口和溶液入口返回能源塔機組；其特征在于:所述的冷凍法溶液再生機組還包括熱回收冷凝器，熱回收冷凝器的一側(cè)依次與節(jié)流閥、換熱盤管和壓縮機連接構(gòu)成制冷循環(huán)；熱回收冷凝器的另一側(cè)工質(zhì)回路的出口經(jīng)冷凍法溶液再生機組的工質(zhì)出口與用戶側(cè)機組的工質(zhì)入口相連，用戶側(cè)機組的工質(zhì)出口與能源塔機組的工質(zhì)入口相連；熱回收冷凝器的另一側(cè)工質(zhì)回路的入口經(jīng)冷凍法溶液再生機組的工質(zhì)入口與能源塔機組的工質(zhì)出口相連。
[0013]上述兩種技術(shù)方案中，其特征還在于:在溶液入口與溶液出口之間設(shè)置有旁通管，旁通管一端與溶液噴頭相連，旁通另一端與溶液泵的出口相連，管上設(shè)置有第二電磁閥；所述的用戶側(cè)機組采用冷凝機組或熱泵機組；所述的能源塔機組采用直膨式的能源塔、帶有載冷劑換熱器開式能源塔或帶有載冷劑換熱器閉式能源塔；所述的冰溶液分離裝置采用重力分離裝置或濾網(wǎng)；所述的保溫外殼為立式或臥式結(jié)構(gòu)；所述的保溫外殼和冰溶液分離裝置為整體設(shè)置或分開獨立設(shè)置。
[0014]采用上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點及突出性效果:
[0015]①由于使用了冷凍法溶液再生機組，不僅保證了熱泵機組的連續(xù)運行，而且減小了使用溶液機組的溶液配量和溶液罐的大小，減少了機組的投資和占地。
[0016]②由于能源塔機組的作用，可以避免熱泵系統(tǒng)在惡劣工況下結(jié)霜，保證了熱泵機組運行的穩(wěn)定性。
[0017]③不同于加熱溶液的再生方案，理論上只需要提供熔化熱的熱量便可以再生，所需的能耗小，熱泵運行工況適宜，再生效率高。
[0018]④由于對再生冷凝熱進行了回收，因此熱泵運行的效率較高。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第一種技術(shù)方案的系統(tǒng)原理圖。
[0020]圖2是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第二種技術(shù)方案的系統(tǒng)原理圖。
[0021]圖3是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第一實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0022]圖4是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第二實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0023]圖5是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第三實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0024]圖6是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第四實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0025]圖7是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第五實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0026]圖8是本實用新型提供的一種基于凍結(jié)再生及其熱回收的溶液熱泵系統(tǒng)的第六實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0027]圖1、2中各部件名稱為:1-用戶側(cè)機組；11-工質(zhì)出口 ；12_工質(zhì)入口 ；2_能源塔機組；21-工質(zhì)出口 ；22_工質(zhì)入口 ；23_溶液出口 ；24_溶液入口 ；3_冷凍法溶液再生機組；31-工質(zhì)出口 ；32_工質(zhì)入口 ；33_溶液出口 ；34_溶液入口 ；35_第一壓縮機；36-熱回收冷凝器；37_第一節(jié)流閥；38_換熱盤管；39_冷凍再生冰槽；310_溶液噴頭；311_保溫外殼；312-冰溶液分離裝置；313_過濾網(wǎng)；314_第一溶液泵；315_第一電磁閥；316_第二電磁閥。
[0028]圖3、4中各部件名稱為:1-用戶側(cè)機組；11_工質(zhì)出口 ；12_工質(zhì)入口 ；13_第二壓縮機；14-四通閥；15_用戶側(cè)換熱器；16-第二節(jié)流閥；2_能源塔機組；21-工質(zhì)出口 ；22-工質(zhì)入口 ；23-溶液出口 ； 24-溶液入口 ； 25-溶液噴頭；26-換熱盤管；27-第三電磁閥；28-噴淋式換熱器；29_第二溶液泵；210_第四電磁閥；3_冷凍法溶液再生機組；31_工質(zhì)出口 ；32_工質(zhì)入口 ；33_溶液出口 ；34_溶液入口 ；35_第一壓縮機；36-熱回收冷凝器；37-第一節(jié)流閥；38_換熱盤管；39_冷凍再生冰槽；310_溶液噴頭；311-保溫外殼；312_冰溶液分離裝置；313-過濾網(wǎng)；314_第一溶液泵；315_第一電磁閥；316_第二電磁閥。
[0029]圖5、6中各部件名稱為:1-用戶側(cè)機組；11-工質(zhì)出口 ；12_工質(zhì)入口 ；13_第二壓縮機；14_四通閥；15-用戶側(cè)換熱器；16-第二節(jié)流閥；17-載冷劑換熱器；18-載冷劑溶液泵；2_能源塔機組；21_工質(zhì)出口 ；22_工質(zhì)入口 ；23_溶液出口 ；24_溶液入口 ；25_溶液噴頭；26_換熱盤管；27_第三電磁閥；28_噴淋式換熱器；29_第二溶液泵；210_第四電磁閥；3-冷凍法溶液再生機組；31-工質(zhì)出口 ；32_工質(zhì)入口 ；33_溶液出口 ；34_溶液入口 ；35_第一壓縮機；36_熱回收冷凝器；37_第一節(jié)流閥；38_換熱盤管；39_冷凍再生冰槽；310_溶液噴頭；311-保溫外殼；312-冰溶液分離裝置；313_過濾網(wǎng)；314_第一溶液泵；315_第一電磁閥；316-第二電磁閥。
[0030]圖7、8中各部件名稱為:1-用戶側(cè)機組；11_工質(zhì)出口 ；12_工