一种自复叠式能源塔热泵系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种自复叠式能源塔热泵系统。该自复叠式能源塔热泵系统包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路。本发明在保证55°C热水温度的前提下，利用自复叠系统低的蒸发温度完成从低温高湿环境吸收低品位能源和制冰浓缩乙二醇喷淋液的任务，进而通过能源塔更高效的提取空气中的低位热源。相较与一般的闭式能源塔，该系统使机组蒸发温度进一步降低，从而保证能源塔热泵在更低的环境温度下正常运行；另外能源塔内部加入制冰装置，浓缩冬季喷淋液，避免了传统电加热浓缩环节的耗能，还可一定程度上稳定自复叠系统蒸发温度。
【专利说明】一种自复叠式能源塔热泵系统
【技术领域】
[0001]本发明属于制冷空调系统设计和制造领域，涉及一种自复叠式能源塔热泵系统。
【背景技术】
[0002]能源塔热泵是从低温高湿的空气中吸收低品位热源，用于制冷、供暖和提供生活热水的热泵装置。在冬季，能源塔热泵利用冰点低于0°c的载体介质，高效提取-9°c以上相对湿度较高的低温环境下空气中低温为热源进行供热，解决了传统空气源热泵冬季结霜问题，省去了传统空气源热泵的电辅助加热过程；夏季制冷过程，把能源塔作为冷却器，利用水的蒸发吸收热量，能效比高达5.0以上。申请号为200820053216.4的中国专利说明书公开了热源塔热泵，为闭式热源塔和与单极压缩热泵机组结合。能源塔冬季结霜工况时，对于稀释后的喷淋液，采用待低温周期过后，自喷淋浓缩或反渗透浓缩装置浓缩。这样在低温周期即结霜工况下，存在喷淋液吸湿后浓度下降，冰点上升的可能，无法保证整个低温周期系统运行效率和稳定性。另外，能源塔与一般热泵机组相结合，当环境温度更低时，环境温度与制冷剂蒸发温度的温差变小，单位时间传热量减少，系统运行效率下降。
[0003]因此，如何保证能源塔在更低环境温度下有效运行以及如何实现吸湿后溶液再生等问题，设计出一种在低温高湿条件下正常运行的空气源热泵系统是一项需要攻克的技术难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种新型的能够在低温高湿环境下高效运行的空气源热泵系统，将自复叠系统与能源塔热泵相结合，扩大能源塔热泵系统能够正常运行的最低环境温度范围，提高溶液浓缩效率。
[0005]本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为:一种自复叠式能源塔热泵系统，该系统由制冷剂回路、溶液回路、冷热水回路和空气回路构成；
所述制冷剂回路由气液分离器、第一节流阀、蒸发冷凝器、第二节流阀、能源塔、第一蒸发器、第二蒸发器、压缩机、冷凝器及连接管道构成；其中，气液分离器的输出端分两路，一路通过第一节流阀与蒸发冷凝器的第一输入端连接，另一路与蒸发冷凝器的第二输入端连接，蒸发冷凝器的第一输出端与压缩机的进口相连，蒸发冷凝器的第二输出端经第二节流阀后分成三路:第一路通过第一电磁阀与能源塔第一进口相连，能源塔第一出口通过第一截止阀、第二截止阀与第一蒸发器的第一输入端相连；第二路通过第二电磁阀、第二截止阀与第一蒸发器的第一输入端相连；第三路通过第二电磁阀、第三截止阀与第二蒸发器的第一输入端相连；第一蒸发器的第一输出端和第二蒸发器的第一输出端分别通过第四截止阀和第五截止阀后均与压缩机的进口相连，压缩机的出口与冷凝器的第一输入端相连，冷凝器的第一输出端与气液分离器的进口连接；
所述的溶液回路由盘管内溶液回路和喷淋液回路构成，其中，盘管内溶液回路包括能源塔、第一蒸发器、第一溶液泵、膨胀箱及连接管道，喷淋液回路包括能源塔、第二溶液泵、储药箱、加药箱、第三溶液泵、浓缩装置及连接管道；
所述盘管内溶液回路中，第一蒸发器的第二输出端和膨胀箱的进口均与能源塔的第二进口连接，能源塔的第二溶液出口和膨胀箱的出口均与第一蒸发器的第二输入端相连；所述喷淋液回路中，能源塔的第三出口通过第三电磁阀与第二溶液泵的进口连接，第二溶液泵的出口与能源塔的第三进口连接；能源塔的第四出口通过第六截止阀与储液箱的进口连接，储液箱的出口和加药箱分别通过第七截止阀和第八截止阀与第三溶液泵的进口相连，第三溶液泵的出口与能源塔的第四进口连接；能源塔的第五出口通过第九截止阀与浓缩装置的进口连接，浓缩装置的出口与能源塔的第五进口连接；
所述的冷热水回路包括第二蒸发器、膨胀水箱、冷凝器、第一水泵、第二水泵、第一用户端换热器、第二用户端换热器和能源塔，其中，冷凝器的第二输出端与第一水泵的进口连接，第一水泵的出口分为四路，第一路通过第十截止阀与第一用户端换热器的进口连接，第二路通过第十一截止阀和能源塔的第六进口连接，第三路和第四路分别与第二用户端换热器的进口和膨胀水箱的进口连接，第一用户端换热器的出口和能源塔的第六出口分别通过第十二截止阀和第十三截止阀与冷凝器的第二输入端连接，第二用户端换热器的出口和膨胀水箱的出口也与冷凝器的第二输入端连接；第二蒸发器的第二输出端通过第十四截止阀与第一用户端换热器的进口连接，第一用户端换热器的出口通过第十五截止阀与第二蒸发器的第二输入端连接；
所述空气回路中，空气通过能源塔的第七进口进入能源塔，依次经过能源塔内喷淋装置、换热盘管、填料层、防飘逸层和风机后，通过能源塔的第七出口排出能源塔。
[0006]本发明通过第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀和第五截止阀的组合开关完成自复叠机组冬夏用蒸发器的转换。
[0007]本发明中，所述能源塔内设置有制冰装置，当喷淋液回路处于气温低于_9°C的环境下工作时，制冰装置开启以对喷淋液进行浓缩。
[0008]本发明中，所述能源塔内设置有制冰装置，当喷淋液回路处于气温低于_9°C的环境下关闭时，浓缩装置对吸湿后的喷淋液浓缩，以保证喷淋液浓度。
[0009]本发明中，所述能源塔内设置有制冰装置，当喷淋液回路处于气温低于_20°C的环境下时，通过开启制冰装置以稳定的蒸发温度，保证系统的运行效率。
[0010]本发明在能源塔中设置制冰装置的目的有两个，首先是通过溶液结冰提高溶液的浓度，实现溶液浓度的调节，另外就是制冰装置的启用有利于冬季环境温度过低时，热泵系统仍能工作(如果是空气源热泵的话，可能已经不能工作了)。
[0011]本发明中将自复叠与能源塔相结合，提高冬季低温高湿环境下热泵系统效率。
[0012]自复叠式能源塔热泵系统夏季制冷运行时，制冷剂从压缩机流出，进入冷凝器冷却成气液两相混合制冷剂，再经过气液分离器完成高低沸点制冷剂的分离，分离后的气态制冷剂和经过第一节流阀的液态制冷剂分别从蒸发冷凝器的第二输入端和第一输入端进入蒸发冷凝器。经过蒸发冷凝器，气态制冷剂被冷凝后从蒸发冷凝器的第二输出端流出，再经第二节流阀后，由第二蒸发器的第一输入端进入第二蒸发器，在第二蒸发器内蒸发成过热气体，再有第二蒸发器的第一输出端流出；经过蒸发冷凝器，液态制冷剂蒸发成过热气体，由蒸发冷凝器的第一输出端流出，与第二蒸发器的第一输出端流出的过热气体混合后，返回压缩机，完成制冷剂循环。冷水经第二蒸发器冷却降温后，从第二蒸发器第二输出端流出，流入第一用户端，经第一用户端吸热升温后，流回第二蒸发器的第二输入端，完成冷冻水循环。冷却水经冷凝器吸热升温后，由冷凝器的第二输出端流出后分两路，一路经第二用户端在换热器换内热降温后，返回冷凝器的第二输入端，完成供热水循环；一路经能源塔第六输入端进入能源塔，在能源塔内经过喷淋与空气换热，冷却后，经能源塔第六输出端流出，返回冷凝器第二输入端，完成冷却水循环。
[0013]自复叠式能源塔热泵系统冬季制热情况可分为三种工况:干工况、湿工况和结霜工况。冬季干工况是指能源塔内翅片换热盘管表面温度高于空气露点温度，空气中没有水分析出的情况。该工况下，制冷剂从压缩机流出，进入冷凝器冷却成气液两相混合制冷剂，再经过气液分离器完成高低沸点制冷剂的分离，分离后的气态制冷剂和经过第一节流阀的液态制冷剂分别从蒸发冷凝器的第二输入端和第一输入端进入蒸发冷凝器。经过蒸发冷凝器，气态制冷剂被冷凝后从蒸发冷凝器的第二输出端流出，再经第二节流阀后，由第一蒸发器的第一输入端进入第一蒸发器，在第一蒸发器内蒸发成过热气体，再有第一蒸发器的第一输出端流出；经过蒸发冷凝器，液态制冷剂蒸发成过热气体，由蒸发冷凝器的第一输出端流出，与第一蒸发器的第一输出端流出的过热气体混合后，返回压缩机，完成制冷剂循环。溶液经第一蒸发器降温后从第一蒸发器的第二输出端流出，然后通过能源塔第二输入端进入能源塔翅片盘管，在能源塔翅片盘管内，通过翅片盘管与空气换热，吸热升温后，由能源塔第二输出端流出，返回第一蒸发器的第二输入端，完成溶液循环。冷却水经冷凝器吸热升温后，由冷凝器的第二输出端流出，分两路，一路经第二用户端在换热器换内热降温后，返回冷凝器的第二输入端，完成供热水循环；一路经第一用户端，在换热器内放热降温，之后返回冷凝器的第二输入端，完成供暖循环。
[0014]湿工况是指能源塔内翅片换热盘管表面温度低于空气露点温度，但大于0°C，盘管表面结露的情况。结露工况下，制冷剂、溶液、供热水、供暖循环与干工况时相同。同时能源塔排污阀门打开，将凝结水排出能源塔。
[0015]结霜工况是指能源塔内翅片换热盘管表面温度低于空气露点温度，并且低于0°C，盘管表面会出现结霜的情况。结霜工况下，制冷剂从压缩机流出，进入冷凝器冷却成气液两相混合制冷剂，再经过气液分离器完成高低沸点制冷剂的分离，分离后的气态制冷剂和经过第一节流阀的液态制冷剂分别从蒸发冷凝器的第二输入端和第一输入端进入蒸发冷凝器。经过蒸发冷凝器，气态制冷剂被冷凝后从蒸发冷凝器的第二输出端流出，再经第二节流阀后，在电磁阀打开的前提下，首先由能源塔第一输入端，流入能源塔底部的制冰盘管内，蒸发吸热后，由能源塔第一输出端流出，由第一蒸发器的第一输入端进入第一蒸发器，在第一蒸发器内蒸发成过热气体，再有第一蒸发器的第一输出端流出；经过蒸发冷凝器，液态制冷剂蒸发成过热气体，由蒸发冷凝器的第一输出端流出，与第一蒸发器的第一输出端流出的过热气体混合后，返回压缩机，完成制冷剂循环。溶液、供热水、供暖循环与干工况时相同；结霜工况时喷淋液装置开启，喷淋液在能源塔底部由能源塔第三输出端流出，经第二溶液泵加压后，由能源塔第三输入端进入能源塔喷淋装置，喷淋在翅片盘管表面，降低其冰点，避免结霜，之后，返回能源塔底部，完成喷淋液循环。
[0016]结霜工况，喷淋液稀释到一定程度后第一电磁阀开启，制冰装置才打开，结霜工况结束后，被稀释的喷淋液可由浓缩装置浓缩到原来浓度。
[0017]干工况时能源塔翅片盘管内的溶液与空气只存在温差换热，制冰、喷淋、浓缩装置都不开启。
[0018]湿工况时能源塔翅片盘管内的溶液与空气进行热质交换，空气析出水分，为了避免析出的水分将能源塔底部的喷淋液稀释，直接在能源塔进风口下部的节水盘处将凝结水排出能源塔。
[0019]结霜工况时，喷淋溶液开启，利用喷淋液低的冰点温度，有效地避免了结霜情况的出现，但不断地喷淋过程使得空气析出的水分进入喷淋液，随着时间的积累，溶液浓度降低，结冰点升高，最终会影响防霜效果。本发明，首先利用自复叠低的蒸发温度，将未经低温蒸发器的低温制冷剂先引入能源塔，通过换热使喷淋液结冰，从而增加其浓度，然后在结霜工况结束即喷淋液停止循环后，对喷淋液进行浓缩。在更低环境温度时，制冰装置的开启，在一定程度上可以稳定蒸发温度，使得系统仍能有效运行。
[0020]有益效果:本发明提出的一种自复叠式能源塔热泵系统在保证基本热水温度的情况下，利用自复叠低的蒸发温度完成从低温高湿环境吸收低品位能源和制冰浓缩乙二醇喷淋液的任务，进而通过能源塔更高效的提取空气中的低位热源。相较与一般的闭式能源塔，该系统使机组蒸发温度进一步降低，从而保证能源塔热泵在更低的环境温度下正常运行；另外能源塔内部加入制冰装置，浓缩冬季喷淋液，避免了传统电加热浓缩环节的耗能，还可一定程度上稳定自复叠系统蒸发温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的结构示意图；
附图标记:1、气液分离器，2、第一节流阀，3、蒸发冷凝器，3a、蒸发冷凝器第一输入端，3b、蒸发冷凝器第一输出端，3c、蒸发冷凝器第二输入端，3d、蒸发冷凝器第二输出端，4、第二节流阀，5、能源塔，5a、能源塔第一进口，5b、能源塔第一出口，5c、能源塔第二进口，5d、能源塔第二溶液出口，5e、能源塔第三出口，5f、能源塔第三进口，5h、能源塔第四出口，51、能源塔第四进口，5 j、能源塔第五出口，5k、能源塔第五进口，51、能源塔第六进口，5m、能源塔第六出口，6、第一蒸发器,6a、第一蒸发器第一输入端,6b、第一蒸发器第一输出端,6c、第一蒸发器第二输入端，6d、第一蒸发器第二输出端,7、第二蒸发器,7a、第二蒸发器第一输入端，7b、第二蒸发器第一输出端,7c、第二蒸发器第二输入端,7d、第二蒸发器第二输出端,8、压缩机，9、冷凝器，9a、冷凝器第一输入端，9b冷凝器第一输出端，9c、冷凝器第二输入端，9d、冷凝器第二输出端，10、第一电磁阀，11、第一截止阀，12、第二截止阀，13、第二电磁阀，14、第三截止阀，15、第四截止阀，16、第五截止阀，17、膨胀箱，18、第一溶液泵，19、第二溶液泵，20、储药箱，21、加药箱，22、第三溶液泵，23、浓缩装置，24、第三电磁阀，25、第六截止阀，26、第七截止阀，27、第八截止阀，28、第九截止阀，29、膨胀水箱，30、第一水泵，31、第二水泵，32、第一用户端换热器，33、第二用户端换热器，34、第十截止阀，35、第十二截止阀，36、第十一截止阀，37、第十三截止阀，38、第十四截止阀，39、第十五截止阀，40、制冰装置。
【具体实施方式】
[0022]如图所示，一种自复叠式能源塔热泵系统，该系统由制冷剂回路、溶液回路、冷热水回路和空气回路构成；
所述制冷剂回路由气液分离器1、第一节流阀2、蒸发冷凝器3、第二节流阀4、能源塔5、第一蒸发器6、第二蒸发器7、压缩机8、冷凝器9及连接管道构成；其中，气液分离器I的输出端分两路，一路通过第一节流阀2与蒸发冷凝器3的第一输入端3a连接，另一路与蒸发冷凝器3的第二输入端3c连接，蒸发冷凝器3的第一输出端3b与压缩机8的进口相连，蒸发冷凝器3的第二输出端3d经第二节流阀4后分成三路:第一路通过第一电磁阀10与能源塔5第一进口 5a相连,能源塔5第一出口 5b通过第一截止阀11、第二截止阀12与第一蒸发器6的第一输入端6a相连；第二路通过第二电磁阀13、第二截止阀12与第一蒸发器6的第一输入端6a相连；第三路通过第二电磁阀13、第三截止阀14与第二蒸发器7的第一输入端7a相连；第一蒸发器6的第一输出端6b和第二蒸发器7的第一输出端7b分别通过第四截止阀15和第五截止阀16后均与压缩机8的进口相连，压缩机8的出口与冷凝器9的第一输入端9a相连,冷凝器9的第一输出端9b与气液分离器I的进口连接；
所述的溶液回路由盘管内溶液回路和喷淋液回路构成，其中，盘管内溶液回路包括能源塔5、第一蒸发器6、第一溶液泵18、膨胀箱17及连接管道，喷淋液回路包括能源塔5、第二溶液泵19、储药箱20、加药箱21、第三溶液泵22、浓缩装置23及连接管道；
所述盘管内溶液回路中，第一蒸发器6的第二输出端6d和膨胀箱17的进口均与能源塔5的第二进口 5c连接，能源塔5的第二溶液出口 5d和膨胀箱17的出口均与第一蒸发器6的第二输入端6c相连；所述喷淋液回路中，能源塔5的第三出口 5e通过第三电磁阀24与第二溶液泵19的进口连接，第二溶液泵19的出口与能源塔5的第三进口 5f连接；能源塔5的第四出口 5h通过第六截止阀25与储液箱20的进口连接，储液箱20的出口和加药箱21分别通过第七截止阀26和第八截止阀27与第三溶液泵22的进口相连，第三溶液泵22的出口与能源塔5的第四进口 5i连接；能源塔5的第五出口 5j通过第九截止阀28与浓缩装置23的进口连接，浓缩装置23的出口与能源塔5的第五进口 5k连接；
所述的冷热水回路包括第二蒸发器7、膨胀水箱29、冷凝器9、第一水泵30、第二水泵31、第一用户端换热器32、第二用户端换热器33和能源塔5，其中，冷凝器9的第二输出端9d与第一水泵30的进口连接，第一水泵30的出口分为四路，第一路通过第十截止阀34与第一用户端换热器32的进口连接，第二路通过第十一截止阀36和能源塔5的第六进口 51连接，第三路和第四路分别与第二用户端换热器33的进口和膨胀水箱29的进口连接，第一用户端换热器32的出口和能源塔5的第六出口 5m分别通过第十二截止阀35和第十三截止阀37与冷凝器9的第二输入端9c连接，第二用户端换热器33的出口和膨胀水箱29的出口也与冷凝器9的第二输入端9c连接；第二蒸发器7的第二输出端7d通过第十四截止阀38与第一用户端换热器32的进口连接，第一用户端换热器32的出口通过第十五截止阀39与第二蒸发器7的第二输入端7c连接；
所述空气回路中，空气通过能源塔5的第七进口 5n进入能源塔5，依次经过能源塔5内喷淋装置、换热盘管、填料层、防飘逸层和风机后，通过能源塔5的第七出口 5ο排出能源塔5 ；
在能源塔5内设置有制冰装置40，当喷淋液回路处于气温低于_9°C的环境下工作时，制冰装置40开启以对喷淋液进行浓缩，而关闭时，浓缩装置23对吸湿后的喷淋液浓缩，以保证喷淋液浓度；当喷淋液回路处于气温低于-20°C的环境下时，通过开启制冰装置40以稳定的蒸发温度，保证系统的运行效率。
[0023]本发明的工作过程如下: 自复叠式能源塔热泵系统夏季制冷运行时，制冷剂从压缩机8流出，进入冷凝器9冷却成气液两相混合制冷剂，再经过气液分离器I完成高低沸点制冷剂的分离，分离后的气态制冷剂和经过第一节流阀2的液态制冷剂分别从蒸发冷凝器3的第二输入端3c和第一输入端3a进入蒸发冷凝器3，经过蒸发冷凝器3，气态制冷剂被冷凝后从蒸发冷凝，3的第二输出端3d流出，再经第二节流阀4后，由第二蒸发器7的第一输入端7a进入第二蒸发器7，在第二蒸发器7内蒸发成过热气体，再由第二蒸发器7的第一输出端7b流出；经过蒸发冷凝器3，液态制冷剂蒸发成过热气体，由蒸发冷凝器3的第一输出端3b流出，与第二蒸发器7的第一输出端7b流出的过热气体混合后，返回压缩机8，完成制冷剂循环。冷水经第二蒸发器7冷却降温后，从第二蒸发器7第二输出端7d流出，流入第一用户端32，经第一用户端32吸热升温后，流回第二蒸发器7的第二输入端7c，完成冷冻水循环，冷却水经冷凝9吸热升温后，由冷凝器9的第二输出端9d流出后分两路，一路经第二用户端33在换热器换内热降温后，返回冷凝器9的第二输入端9c，完成供热水循环；另一路经能源塔5第六输入端51进入能源塔5，在能源塔5内经过喷淋与空气换热，冷却后，经能源塔5第六输出端流出，返回冷凝器9的第二输入端9c，完成冷却水循环。
[0024]自复叠式能源塔热泵系统冬季制热情况可分为三种工况:干工况、湿工况和结霜工况。冬季干工况是指能源塔内翅片换热盘管表面温度高于空气露点温度，空气中没有水分析出的情况。该工况下，制冷剂从压缩机8流出，进入冷凝器9冷却成气液两相混合制冷齐U，再经过气液分离器I完成高低沸点制冷剂的分离，分离后的气态制冷剂和经过第一节流阀2的液态制冷剂分别从蒸发冷凝器3的第二输入端3c和第一输入端3a进入蒸发冷凝器3。经过蒸发冷凝器3，气态制冷剂被冷凝后从蒸发冷凝器3的第二输出端3d流出，再经第二节流阀4后，由第一蒸发器6的第一输入端6a进入第一蒸发器6,在第一蒸发器6内蒸发成过热气体，再由第一蒸发器6的第一输出端6b流出；经过蒸发冷凝器3，液态制冷剂蒸发成过热气体，由蒸发冷凝器3的第一输出端3b流出，与第一蒸发器6的第一输出端6b流出的过热气体混合后，返回压缩机8，完成制冷剂循环。溶液经第一蒸发器6降温后从第一蒸发器6的第二输出端6d流出，然后通过能源塔5第二输入端5c进入能源塔翅片盘管，在能源塔5翅片盘管内，通过翅片盘管与空气换热，吸热升温后，由能源塔5第二输出端5d流出，返回第一蒸发器6的第二输入端6c，完成溶液循环。冷却水经冷凝器9吸热升温后，由冷凝器9的第二输出端9d流出，分两路，一路经第二用户端33在换热器换内热降温后，返回冷凝器9的第二输入端9c，完成供热水循环，另一路经第一用户端32，在换热器内放热降温，之后返回冷凝器9的第二输入端9c，完成供暖循环；
湿工况是指能源塔内翅片换热盘管表面温度低于空气露点温度，但大于(TC，盘管表面结露的情况。结露工况下，制冷剂、溶液、供热水、供暖循环与干工况时相同，同时能源塔排污阀门打开，将凝结水排出能源塔；
结霜工况是指能源塔内翅片换热盘管表面温度低于空气露点温度，并且低于0°C，盘管表面会出现结霜的情况。结霜工况下，制冷剂从压缩机8流出，进入冷凝器9冷却成气液两相混合制冷剂，再经过气液分离器I完成高低沸点制冷剂的分离，分离后的气态制冷剂和经过第一节流阀2的液态制冷剂分别从蒸发冷凝器3的第二输入端3c和第一输入端3a进入蒸发冷凝器3。经过蒸发冷凝器3，气态制冷剂被冷凝后从蒸发冷凝器3的第二输出端3d流出，再经第二节流阀4后，在第一电磁阀10打开的前提下，首先由能源塔5第一输入端5a,流入能源塔底部的制冰盘管内，蒸发吸热后，由能源塔第一输出端5b流出，由第一蒸发器6的第一输入端6a进入第一蒸发器6,在第一蒸发器6内蒸发成过热气体,再有第一蒸发器6的第一输出端6b流出；经过蒸发冷凝器3，液态制冷剂蒸发成过热气体，由蒸发冷凝器3的第一输出端3b流出，与第一蒸发器6的第一输出端6b流出的过热气体混合后,返回压缩机8，完成制冷剂循环。溶液、供热水、供暖循环与干工况时相同；结霜工况时喷淋液装置开启，喷淋液在能源塔底部由能源塔第三输出端5e流出，经第二溶液泵19加压后，由能源塔第三输入端5f进入能源塔喷淋装置，喷淋在翅片盘管表面，降低其冰点，避免结霜，然后返回能源塔底部，完成喷淋液循环。
[0025]结霜工况，喷淋液稀释到一定程度后第一电磁阀10开启，制冰装置才打开，结霜工况结束后，被稀释的喷淋液可由浓缩装置浓缩到原来浓度。
[0026]干工况时能源塔翅片盘管内的溶液与空气只存在温差换热，制冰、喷淋、浓缩装置都不开启。
[0027]湿工况时能源塔翅片盘管内的溶液与空气进行热质交换，空气析出水分，为了避免析出的水分将能源塔底部的喷淋液稀释，直接在能源塔进风口下部的接水盘处将凝结水排出能源塔。
[0028]结霜工况时，喷淋溶液开启，利用喷淋液低的冰点温度，有效地避免了结霜情况的出现，但不断地喷淋过程使得空气析出的水分进入喷淋液，随着时间的积累，溶液浓度降低，结冰点升高，最终会影响防霜效果。喷淋液浓度降低到一定程度时，第一电磁阀10开启，首先利用自复叠低的蒸发温度，将未经低温蒸发器的低温制冷剂先引入能源塔，通过换热使喷淋液结冰，从而增加其浓度，然后在结霜工况结束即喷淋停止后，对喷淋液进行浓缩。在更低环境温度时，制冰装置的开启，在一定程度上可以稳定蒸发温度，使得系统仍能有效运行。
【权利要求】
1.一种自复叠式能源塔热泵系统，其特征在于:该系统由制冷剂回路、溶液回路、冷热水回路和空气回路构成； 所述制冷剂回路由气液分离器(I)、第一节流阀(2)、蒸发冷凝器(3)、第二节流阀(4)、能源塔(5)、第一蒸发器(6)、第二蒸发器(7)、压缩机(8)、冷凝器(9)及连接管道构成；其中，气液分离器(I)的输出端分两路，一路通过第一节流阀(2)与蒸发冷凝器(3)的第一输入端(3a)连接，另一路与蒸发冷凝器(3)的第二输入端(3c)连接，蒸发冷凝器(3)的第一输出端(3b)与压缩机(8)的进口相连，蒸发冷凝器(3)的第二输出端(3d)经第二节流阀(4)后分成三路:第一路通过第一电磁阀(10)与能源塔(5)第一进口(5a)相连，能源塔(5)第一出口(5b)通过第一截止阀(11)、第二截止阀(12)与第一蒸发器(6)的第一输入端(6a)相连；第二路通过第二电磁阀(13)、第二截止阀(12)与第一蒸发器(6)的第一输入端(6a)相连；第三路通过第二电磁阀(13)、第三截止阀(14)与第二蒸发器(7)的第一输入端(7a)相连；第一蒸发器(6)的第一输出端(6b)和第二蒸发器(7)的第一输出端(7b)分别通过第四截止阀(15)和第五截止阀(16)后均与压缩机(8)的进口相连，压缩机(8)的出口与冷凝器(9)的第一输入端(9a)相连,冷凝器(9)的第一输出端(9b)与气液分离器(I)的进口连接； 所述的溶液回路由盘管内溶液回路和喷淋液回路构成，其中，盘管内溶液回路包括能源塔(5)、第一蒸发器(6)、第一溶液泵(18)、膨胀箱(17)及连接管道，喷淋液回路包括能源塔(5)、第二溶液泵(19)、储药箱(20)、加药箱(21)、第三溶液泵(22)、浓缩装置(23)及连接管道； 所述盘管内溶液回路中，第一蒸发器(6)的第二输出端(6d)和膨胀箱(17)的进口均与能源塔(5)的第二进口(5c)连接，能源塔(5)的第二溶液出口(5d)和膨胀箱(17)的出口均与第一蒸发器(6)的第二输入端(6c)相连；所述喷淋液回路中，能源塔(5)的第三出口(5e)通过第三电磁阀(24)与第二溶液泵(19)的进口连接，第二溶液泵(19)的出口与能源塔(5)的第三进口(5f)连接；能源塔(5)的第四出口(5h)通过第六截止阀(25)与储液箱(20)的进口连接，储液箱(20)的出口和加药箱(21)分别通过第七截止阀(26)和第八截止阀(27)与第三溶液泵(22)的进口相连，第三溶液泵(22)的出口与能源塔(5)的第四进口(5i)连接；能源塔(5)的第五出口(5j)通过第九截止阀(28)与浓缩装置(23)的进口连接，浓缩装置(23)的出口与能源塔(5)的第五进口(5k)连接； 所述的冷热水回路包括第二蒸发器(7)、膨胀水箱(29)、冷凝器(9)、第一水泵(30)、第二水泵(31)、第一用户端换热器(32)、第二用户端换热器(33)和能源塔(5)，其中，冷凝器(9)的第二输出端(9d)与第一水泵(30)的进口连接，第一水泵(30)的出口分为四路，第一路通过第十截止阀(34)与第一用户端换热器(32)的进口连接，第二路通过第十一截止阀(36)和能源塔(5)的第六进口(51)连接，第三路和第四路分别与第二用户端换热器(33)的进口和膨胀水箱(29)的进口连接，第一用户端换热器(32)的出口和能源塔(5)的第六出口(5m)分别通过第十二截止阀(35)和第十三截止阀(37)与冷凝器(9)的第二输入端(9c)连接，第二用户端换热器(33)的出口和膨胀水箱(29)的出口也与冷凝器(9)的第二输入端(9c)连接；第二蒸发器(7)的第二输出端(7d)通过第十四截止阀(38)与第一用户端换热器(32)的进口连接，第一用户端换热器(32)的出口通过第十五截止阀(39)与第二蒸发器(7)的第二输入端(7c)连接； 所述空气回路中，空气通过能源塔(5 )的第七进口( 5η )进入能源塔(5 )，依次经过能源塔(5)内喷淋装置、换热盘管、填料层、防飘逸层和风机后，通过能源塔(5)的第七出口(5ο)排出能源塔(5)。
2.根据权利要求1所述的自复叠式能源塔热泵系统，其特征在于:本系统通过第二截止阀(12)、第三截止阀(14)、第四截止阀(15)和第五截止阀(16)的组合开关完成自复叠机组冬夏用蒸发器的转换。
3.根据权利要求1所述的自复叠式能源塔热泵系统，其特征在于:所述能源塔(5)内设置有制冰装置(40)，当喷淋液回路处于气温低于-9°C的环境下工作时，制冰装置(40)开启以对喷淋液进行浓缩。
4.根据权利要求1所述的自复叠式能源塔热泵系统，其特征在于:所述能源塔(5)内设置有制冰装置(40)，当喷淋液回路处于气温低于-9°C的环境下关闭时，浓缩装置(23)对吸湿后的喷淋液浓缩，以保证喷淋液浓度。
5.根据权利要求1所述的自复叠式能源塔热泵系统，其特征在于:所述能源塔(5)内设置有制冰装置(40)，当喷淋液回路处于气温低于-20°C的环境下时，通过开启制冰装置(40)以稳定的蒸发温度，保证系统的运行效率。
6.根据权利要求1所述的自复叠式能源塔热泵系统，其特征在于:将自复叠与能源塔相结合，提高冬季低温高湿环境下热泵系统效率。
【文档编号】F24F5/00GK104214984SQ201410463489
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】梁坤峰, 贾雪迎, 任岘乐, 袁争印 申请人:河南科技大学