一种多效再生的热源塔热泵系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种多效再生的热源塔热泵系统，包括闭式热源塔、热源塔循环泵、旁通调节阀、热泵机组、有机溶液循环泵、进口调节阀、出口调节阀、冷凝器旁通调节阀、回水调节阀、供水调节阀、冷凝器、第一、第二、第三和第四效换热室、凝水换热器、溶液换热器、脱气室、第一、第二换热器、冷凝脱气室、冷凝水泵、第一、第二溶液增压泵、真空泵、压力开关、浓溶液调节阀、冷凝器调节阀、冷凝脱气室调节阀、冷凝脱气室疏水调节阀、冷凝器疏水调节阀、稀溶液调节阀、第一、第二、第三和第四效溶液出口调节阀、第一、第二、第三和第四效供水调节阀、第二、第三和第四效疏水调节阀、第一、第二、第三效旁路疏水调节阀和第一效热水调节阀。
【专利说明】一种多效再生的热源塔热泵系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空调制冷领域，具体是一种多效再生的热源塔热泵系统及方法。
【背景技术】
[0002] 热源塔热泵可有效解决空气源热泵在冬季容易产生的结霜问题，可在冬、夏两季 使用，具有较好的技术经济价值，近年来，针对热源塔热泵系统的研究和应用越来越多。
[0003] 目前，热源塔热泵中存在的一个主要问题是防冻溶液的再生。当热源塔在冬季使 用时，防冻溶液会吸收空气中的水蒸汽，水蒸汽凝结所传递的潜热通常小于防冻溶液在热 源塔中吸热量的30%。吸收空气中的水分后，防冻溶液浓度变稀，冰点升高，因此需要重 新对防冻溶液进行再生以维持溶液的冰点始终处于要求水平。热源塔防冻溶液再生的方 式包括反渗透再生和热力再生两大类，其中反渗透再生因防冻溶液的渗透压过高使得技术 经济性能较低。目前的主流再生方式是热力再生，它又包括沸腾式再生和非沸腾式再生两 种。非沸腾式再生利用再生空气和高温防冻溶液直接接触，使得防冻溶液中的水分在水蒸 汽分压差的作用下转移到再生空气中。非沸腾式再生在常压下进行，简单方便，但传质效 果差，所需传质推动力较大。沸腾式再生在真空环境下对防冻溶液进行沸腾再生，传质效 果好，只需1?:TC的温差就可以获得较好的再生效果。但是由于防冻溶液在热源塔中与 空气直接接触，其中含有的不凝性气体在真空环境下会大量逸出并随着水蒸汽进入冷凝 器，严重影响冷凝换热效果，因此必须对防冻溶液中的不凝性气体进行预处理，申请号为 201410038285. 8的专利提出采用正渗透膜技术来隔绝不凝性气体，但正渗透膜容易产生泥 垢和溶质反渗透问题。另外，在对防冻溶液进行沸腾式再生时，目前的方式都是单效，当热 源温度较高时（比如利用热泵机组提供热量），就会产生较大的能量浪费。
[0004] 综上所述，沸腾式再生是比较简单且高效的一种再生方式，它可有效利用低品位 热源，无需加高压，也不需要能量回收器，但要让该技术具有可行性，则需解决不凝性气体 以及高温热源驱动时的热量再利用问题。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的多效再生的热源塔热泵系统。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种多效再生的热源塔热泵系统，包括工作 子系统和再生子系统；所述工作子系统包括内置循环溶液的闭式热源塔、热源塔循环泵、旁 通调节阀、热泵机组、有机溶液循环泵、进口调节阀、出口调节阀、冷凝器旁通调节阀、回水 调节阀、供水调节阀；所述再生子系统包括冷凝器、第四效换热室、第三效换热室、第二效换 热室、第一效换热室、凝水换热器、溶液换热器、脱气室、第一换热器、第二换热器、冷凝脱气 室、冷凝水泵、第一溶液增压泵、第二溶液增压泵、真空泵、第四效换热室压力开关、第三效 换热室压力开关、第二效换热室压力开关、第一效换热室压力开关、冷凝脱气室压力开关、 脱气室压力开关、浓溶液调节阀、冷凝器调节阀、冷凝脱气室调节阀、冷凝脱气室疏水调节 阀、冷凝器疏水调节阀、第四效溶液出口调节阀、第四效供水调节阀、稀溶液调节阀、第三效 溶液出口调节阀、第四效疏水调节阀、第二效溶液出口调节阀、第三效疏水调节阀、第三效 旁路疏水调节阀、第二效旁路疏水调节阀、第一效溶液出口调节阀、第二效疏水调节阀、第 三效供水调节阀、第一效旁路疏水调节阀、第二效供水调节阀、第二效供水调节阀和第一效 热水调节阀；所述闭式热源塔的循环溶液出口通过热源塔循环泵分为两路，第一路连接旁 通调节阀后与浓溶液调节阀出口相连，再接入闭式热源塔的循环溶液进口；第二路依次连 接凝水换热器的低温液体管道、溶液换热器的低温液体管道和稀溶液调节阀后接入脱气 室；脱气室顶部的水蒸汽出口连接冷凝脱气室的水蒸汽进口，冷凝脱气室的冷凝水出口连 接冷凝脱气室疏水调节阀的进口；脱气室的溶液出口连接第二溶液增压泵后分为两路，第 一路通过第四效供水调节阀后连接至第四效换热室顶部的溶液进口，第二路连接第一换热 器的低温液体管道后分为两路，其中一路通过第三效供水调节阀后连接至第三效换热室顶 部的溶液进口，第二路连接第二换热器的低温液体管道后分为两路，其中一路通过第二效 供水调节阀后连接至第二效换热室顶部溶液进口，第二路通过第一效供水调节阀后连接至 第一效换热室顶部溶液进口；第一效换热室的底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀连 接第二效换热室的底部溶液进口；第一效换热室的蒸汽主管路出口、第二效换热室的冷凝 管道、第二效疏水调节阀以及冷凝器疏水调节阀的出口依次相互连接；第一效换热室的蒸 汽旁路出口、第二溶液换热器的冷凝管道和第一效旁路疏水调节阀依次连接；第二效换热 室的底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀连接第三效换热室的底部溶液进口；第二效 换热室的蒸汽主管路出口、第三效换热室的冷凝管道、第三效疏水调节阀以及冷凝器疏水 调节阀的出口依次相互连接；第二效换热室的蒸汽旁路出口、第一溶液换热器的冷凝管道 和第二效旁路疏水调节阀依次连接；第三效换热室的底部溶液出口通过第三效溶液出口调 节阀连接第四效换热室的底部溶液进口；第三效换热室的蒸汽主管路出口、第四效换热室 的冷凝管道、第四效疏水调节阀以及冷凝器疏水调节阀的出口依次相互连接；第三效换热 室的蒸汽旁路出口、脱气室的冷凝管道、和第三效旁路疏水调节阀依次连接；第四效换热室 的底部溶液出口、第四效溶液出口调节阀、第一溶液增压泵、溶液换热器的高温液体管道以 及浓溶液调节阀的进口依次连接；第四效换热室的蒸汽主管路出口、冷凝器的冷凝管道和 冷凝器疏水调节阀依次连接；冷凝器疏水调节阀的出口、冷凝脱气室疏水调节阀的出口、第 四效疏水调节阀的出口、第三效疏水调节阀、出口以及第二效疏水调节阀的出口、第三效旁 路疏水调节阀的出口、第二效旁路疏水调节阀的出口、以及第一效旁路疏水调节阀的出口 相互连接后通过冷凝水泵连通凝水换热器的高温液体管道；冷凝脱气室的气体出口连接冷 凝脱气室压力开关；脱气室的气体出口连接脱气室压力开关；第四效换热室的气体出口连 接第四效换热室压力开关；第三效换热室的气体出口连接第三效换热室压力开关；第二效 换热室的气体出口连接第二效换热室压力开关；第一效换热室的气体出口连接第一效换热 室压力开关；冷凝脱气室压力开关、脱气室压力开关、第四效换热室压力开关、第三效换热 室压力开关、第二效换热室压力开关以及第一效换热室压力开关相互并联后与真空泵的进 气口相互连接；热泵机组的出水口分为两路，一路通过供水调节阀连接至外部换热系统供 水管路；另外一路通过第一效热水调节阀连接第一效换热室的加热管道；外部换热系统回 水管路通过回水调节阀后与第一效换热室的加热管道出口连接后再接至热泵机组的进水 口；热泵机组的有机溶液出口、溶液循环泵、进口调节阀和闭式热源塔的有机溶液进口依次 连接；闭式热源塔的有机溶液出口连接出口调节阀后分为三路，一路连接冷凝器旁通阀； 第二路依次连接通过冷凝器调节阀、冷凝器的低温液体管道后与冷凝器旁通阀的出口连 接；第三路依次通过冷凝脱气室调节阀以及冷凝脱气室的冷凝管道后与冷凝器旁通阀的出 口连接。
[0007] 作为对本发明所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的改进：所述循环溶液在夏 季工况下为水，冬季工况下为防冻溶液；所述防冻溶液选用有机物水溶液或无机物水溶液。
[0008] 作为对本发明所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的进一步改进：所述有机溶 液为乙二醇溶液。
[0009] -种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法；通过调整再生子系统关闭，工作子 系统的开与关完成。
[0010] 作为对本发明所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法的改进：夏季工 况下的使用步骤如下：再生子系统关闭，工作子系统打开，闭式热源塔中的循环溶液为水， 闭式热源塔实际上按蒸发式冷却塔使用；有机溶液从热泵机组的有机溶液出口流出，并依 次通过溶液循环泵、进口调节阀以及闭式热源塔的有机溶液进口进入闭式热源塔内部换热 管道，向换热管道外表面上的水膜放出热量，温度降低，再从闭式热源塔的有机溶液出口流 出，依次通过调节阀和冷凝器旁通阀后，通过热泵机组的有机溶液进口进入热泵机组；水从 闭式热源塔的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵加压，并通过旁通调节阀从闭式热源 塔的循环溶液进口流入；水在闭式热源塔内部被布洒在内部换热管道外表面形成水膜下 落，与闭式热源塔从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，水膜中的一部分水分蒸发，同 时水膜吸收内部换热管道中有机溶液的热量，使其温度降低；热泵机组出水依次通过出水 口和供水调节阀后进入外部换热系统供水管路；水在外部换热系统供水管路内换热后，温 度升高，再从外部换热系统回水管路经回水调节阀从进水口流入热泵机组，并吸收热泵机 组内的蒸发器提供的冷量。
[0011] 作为对本发明所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法的进一步改进： 冬季工况下，没有防冻要求时的具体使用步骤如下：闭式热源塔中的循环溶液为防冻溶液， 工作子系统打开，再生子系统关闭，同时热源塔循环泵关闭，此时：有机溶液从热泵机组的 有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵、进口调节阀以及闭式热源塔有机溶液进口进 入闭式热源塔内部换热管道，与闭式热源塔抽吸的环境空气进行间接换热，温度升高，再从 有机溶液出口流出，依次经过出口调节阀和冷凝器旁通阀后，通过有机溶液进口进入热泵 机组，并吸收热泵机组内蒸发器提供的冷量；热泵机组出水依次通过出水口和供水调节阀 进入外部换热系统供水管路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节 阀从进水口流入热泵机组，并吸收热泵机组内的冷凝器提供的热量；当有防冻要求，但防冻 溶液无需再生时，工作子系统打开，再生子系统关闭，此时：有机溶液从热泵机组的有机溶 液出口流出，并依次通过溶液循环泵、进口调节阀以及闭式热源塔的有机溶液进口进入闭 式热源塔内部的换热管道，吸收换热管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从有机溶 液出口流出，依次经出口调节阀、冷凝器旁通阀以及有机溶液进口进入热泵机组，并吸收热 泵机组内的蒸发器提供的冷量；防冻溶液从闭式热源塔的循环溶液出口流出，经过热源塔 循环泵加压，并通过旁通调节阀从闭式热源塔循环溶液进口流入，防冻溶液被布洒在闭式 热源塔内部的换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔从外界抽吸进来的环境空气进 行直接接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出 热量，使其温度升高；热泵机组出水依次通过出水口和供水调节阀进入外部换热系统供水 管路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀从进水口流入热泵机 组，并吸收热泵机组内的冷凝器提供的热量。
[0012] 作为对本发明所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法的进一步改进： 冬季工况下，有防冻要求时的具体使用步骤如下：防冻溶液需再生，工作子系统和再生子 系统都打开，此时：有机溶液从热泵机组的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵、进 口调节阀以及闭式热源塔的有机溶液进口进入闭式热源塔内部换热管道，吸收换热管道外 表面上的液膜放出热量，温度升高，再从闭式热源塔的有机溶液出口流出，经出口调节阀后 分为三路，一路直接通过冷凝器旁通阀；第二路经过冷凝器调节阀进入冷凝器的低温液体 管道，吸收冷凝管道中水蒸汽释放的汽化潜热后，温度升高，再与从冷凝器旁通阀出口的溶 液混合；第三路经过冷凝脱气室调节阀后进入冷凝脱气室的低温液体管道，吸收水蒸汽冷 凝释放的汽化潜热后，温度升高，再与从冷凝器旁通阀出口的溶液混合；混合后的有机溶液 温度略升高，再通过热泵机组的有机溶液进口进入热泵机组，吸收热泵机组内的蒸发器提 供的冷量，温度降低，再从热泵机组的有机溶液出口流出，如此循环；防冻溶液从闭式热源 塔的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵加压后分为两路，一路通过旁通调节阀，与浓溶 液调节阀出口的防冻溶液混合后，浓度增加，再从从闭式热源塔的循环溶液进口流入，防冻 溶液被布洒在闭式热源塔内部换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔从外界抽吸进 来的环境空气进行直接接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道 中有机溶液放出热量，使其温度升高；另外一路进入凝水换热器的低温液体管道；防冻溶 液在凝水换热器的低温液体管道中吸收凝水换热器的高温液体管道中的冷凝水所放出的 热量后，温度升高，再流入溶液换热器的低温液体管道，并在其中吸收溶液换热器的高温液 体管道中的防冻溶液释放的热量后，温度进一步升高，然后通过稀溶液调节阀降压到脱气 室压力后进入脱气室；溶液在脱气室中吸收冷凝管道中水蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高 到脱气室压力下对应的沸点温度，溶液中的一部分水分沸腾蒸发，同时溶液中含有的不凝 性气体大量逸出，溶液浓度略微增加，不凝性气体含量大幅降低；混合有不凝性气体的水蒸 汽从脱气室顶部流出进入冷凝脱气室，水蒸汽在冷凝脱气室中将热量传递给冷凝脱气室的 低温液体管道中的有机溶液，变为冷凝水，同时冷凝脱气室内的水蒸汽分压力降低，不凝性 气体分压力升高；冷凝脱气室中产生的冷凝水从冷凝水出口流出后经冷凝脱气室疏水调节 阀与从冷凝室疏水调节阀流出的冷凝水混合；脱气后的溶液从脱气室流出后流入第二溶液 增压泵，压力增加后分为两路，第一路通过第四效供水调节阀后从第四效换热室的顶部溶 液进口进入第四效换热室，第二路连接第一换热器的低温液体管道，吸收第一换热器的冷 凝管道中水蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高，之后分为两路，其中一路通过第三效供水调节 阀从顶部溶液进口进入第三效换热室，第二路连接第二换热器的低温液体管道，吸收第二 换热器的冷凝管道中水蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高，之后分为两路，其中一路通过第二 效供水调节阀从顶部溶液进口进入第二效换热室，另外一路通过第一效供水调节阀从顶部 溶液进口进入第一效换热室；流入第一效换热室的溶液在加热管道外表面上形成液膜，液 膜被加热管道中的热水加热到第一效换热室压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收加 热管道中热水释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第一效换热室的底部，在压 差作用下，从底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀流入第二效换热室，并在第二效换 热室内产生闪蒸；第一效换热室中产生的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第二效换热 室的冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第二效疏 水调节阀流出，第一效换热室中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出口流入第二换热器的冷凝管 道，向第二换热器的低温液体管道中的防冻溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第一 效旁路疏水调节阀流出，与从冷凝器疏水调节阀流出的冷凝水混合；流入第二效换热室的 溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道中的水蒸汽加热到第二效换热室压力 下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中水蒸汽释放的热量，水分蒸发后的溶液 浓度增加，积聚在第二效换热室的底部，在压差作用下，从底部溶液出口通过第二效溶液出 口调节阀流入第三效换热室，并在第三效换热室内产生闪蒸。第二效换热室中产生的大部 分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第三效换热室的冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释 放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第三效疏水调节阀流出，第二效换热室中的小部分水蒸 汽从蒸汽旁路出口流入第一换热器的冷凝管道，向低温液体管道的防冻溶液释放冷凝潜热 后成为冷凝水，然后从第二效旁路疏水调节阀流出，与从冷凝器疏水调节阀流出的冷凝水 混合；流入第三效换热室的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道中的水蒸 汽加热到第三效换热室压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中水蒸汽释放 的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第三效换热室的底部，在压差作用下，从底部 溶液出口通过第三效溶液出口调节阀流入第四效换热室，并在第四效换热室内产生闪蒸。 第三效换热室中的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第四效换热室的冷凝管道，向冷凝 管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第四效疏水调节阀流出，第三效 换热室中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出口流入脱气室的冷凝管道，向进入脱气室的防冻溶 液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第三效旁路疏水调节阀流出，与从冷凝器疏水调节 阀流出的冷凝水混合；流入第四效换热室的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷 凝管道中的水蒸汽加热到第四效换热室压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管 道中水蒸汽释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第四效换热室的底部，溶液从 底部溶液出口流出后通过第四效溶液出口调节阀进入第一溶液增压泵，被增压后进入溶液 换热器的高温液体管道，向溶液换热器的低温液体管道中的防冻溶液释放热量后，再通过 浓溶液调节阀与从旁通调节阀出口的溶液混合，溶液浓度降低，但比从闭式热源塔的循环 溶液出口流出的溶液浓度大；第四效换热室中的水蒸汽从蒸汽主管路出口流入冷凝器的冷 凝管道，向冷凝器的低温液体管道中的有机溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从冷凝 器疏水调节阀流出；分别从第四效疏水调节阀、第三效疏水调节阀、第二效疏水调节阀、第 一效旁路疏水调节阀、第二效旁路疏水调节阀、第三效旁路疏水调节阀流出的冷凝水在冷 凝器疏水调节阀出口混合后，通过冷凝水泵加压后，流入凝水换热器的高温液体管道，将热 量传递给凝水换热器的低温液体管道中的防冻溶液后，温度降低，然后排至外界；热泵机组 的出水分为两路，一路通过供水调节阀向外部换热系统供应热水，另一路通过第一效热水 调节阀进入第四效换热室的加热管道，向管道外的液膜放热后，温度降低，然后与通过回水 调节阀的热水回水混合后从进水口流入热泵机组，吸收热泵机组内的冷凝器提供的热量， 温度升高，再从出水口流出，如此循环。
[0013] 作为对本发明所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法的进一步改进： 所述冷凝脱气室、脱气室、第一效换热室、第二效换热室、第三效换热室、第四效换热室的真 空度靠真空泵及冷凝脱气室压力开关、脱气室压力开关、第一效换热室压力开关、第二效换 热室压力开关、第三效换热室压力开关和第四效换热室压力开关相互配合后控制。
[0014] 作为对本发明所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法的进一步改进： 当冷凝脱气室的真空度较低时，冷凝脱气室压力开关打开，真空泵从冷凝脱气室的气体出 口抽出不凝性气体，增压到常压后排放，反之，当冷凝脱气室的真空度较高时，冷凝脱气室 压力开关关闭；当脱气室的真空度较低时，脱气室压力开关打开，真空泵从脱气室的气体出 口抽出水蒸汽，增压到常压后排放，反之，当脱气室的真空度较高时，脱气室压力开关关闭； 其余第一效换热室、第二效换热室、第三效换热室和第四效换热室的真空度保持方法与脱 气室相似。
[0015] 本发明与现有热源塔防冻溶液再生系统相比，本发明具有以下优点：
[0016] 1)利用热源塔热泵机组冬季工况下所提供的40?45°C热水为热源驱动再生过 程，解决了驱动热源的供给问题，且对蒸汽冷凝热进行了多效利用，大大提高了再生C0P。
[0017] 2)在防冻液再生循环的加热及冷却过程中，进行了梯级加热及闪蒸热回收，提高 了热能利用率。
[0018] 3)对防冻溶液进行脱气预处理，确保了冷凝传热效果，减少了传热温差。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0020] 图1是实施实例1主要结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1、图1给出了一种多效再生的热源塔热泵系统及方法，包括工作子系统和 再生子系统。
[0022] 工作子系统包括的闭式热源塔1 (内置循环溶液）、热源塔循环泵14、旁通调节阀 29、 热泵机组7、有机溶液循环泵18、进口调节阀26、出口调节阀27、冷凝器旁通调节阀28、 回水调节阀51和供水调节阀52。再生子系统包括冷凝器2、第四效换热室3、第三效换热 室4、第二效换热室5、第一效换热室6、凝水换热器8、溶液换热器9、脱气室10、第一换热器 11、第二换热器12、冷凝脱气室13、冷凝水泵15、第一溶液增压泵16、第二溶液增压泵17、 真空泵19、第四效换热室压力开关20、第三效换热室压力开关21、第二效换热室压力开关 22、第一效换热室压力开关23、冷凝脱气室压力开关24、脱气室压力开关25、浓溶液调节阀 30、 冷凝器调节阀31、冷凝脱气室调节阀32、冷凝脱气室疏水调节阀33、冷凝器疏水调节阀 34、第四效溶液出口调节阀35、第四效供水调节阀36、稀溶液调节阀37、第三效溶液出口调 节阀38、第四效疏水调节阀39、第二效溶液出口调节阀40、第三效疏水调节阀41、第三效旁 路疏水调节阀42、第二效旁路疏水调节阀43、第一效溶液出口调节阀44、第二效疏水调节 阀45、第三效供水调节阀46、第一效旁路疏水调节阀47、第二效供水调节阀48、第二效供水 调节阀49和第一效热水调节阀50。
[0023] 闭式热源塔1的循环溶液出口通过热源塔循环泵14分为两路，第一路连接旁通调 节阀29后与浓溶液调节阀30出口相连，再接入闭式热源塔1的循环溶液进口；第二路依次 连接凝水换热器8的低温液体管道、溶液换热器9的低温液体管道和稀溶液调节阀37后接 入脱气室10 ;脱气室10顶部的水蒸汽出口连接冷凝脱气室13的水蒸汽进口，冷凝脱气室 13的冷凝水出口连接冷凝脱气室疏水调节阀33的进口；脱气室10的溶液出口连接第二溶 液增压泵17后分为两路，第一路通过第四效供水调节阀36后连接至第四效换热室3顶部 的溶液进口，第二路连接第一换热器11的低温液体管道后分为两路，其中一路通过第三效 供水调节阀46后连接至第三效换热室4顶部的溶液进口，第二路连接第二换热器12的低 温液体管道后分为两路，其中一路通过第二效供水调节阀48后连接至第二效换热室5顶部 溶液进口，第二路通过第一效供水调节阀49后连接至第一效换热室6顶部溶液进口；第一 效换热室6的底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀44连接第二效换热室5的底部溶 液进口；第一效换热室6的蒸汽主管路出口、第二效换热室5的冷凝管道、第二效疏水调节 阀45以及冷凝器疏水调节阀34的出口依次相互连接；第一效换热室6的蒸汽旁路出口、 第二溶液换热器12的冷凝管道和第一效旁路疏水调节阀47依次连接；第二效换热室5的 底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀40连接第三效换热室4的底部溶液进口；第二 效换热室5的蒸汽主管路出口、第三效换热室4的冷凝管道、第三效疏水调节阀41以及冷 凝器疏水调节阀34的出口依次相互连接；第二效换热室5的蒸汽旁路出口、第一溶液换热 器11的冷凝管道和第二效旁路疏水调节阀43依次连接；第三效换热室4的底部溶液出口 通过第三效溶液出口调节阀38连接第四效换热室3的底部溶液进口；第三效换热室4的蒸 汽主管路出口、第四效换热室3的冷凝管道、第四效疏水调节阀39以及冷凝器疏水调节阀 34的出口依次相互连接；第三效换热室4的蒸汽旁路出口、脱气室10的冷凝管道、和第三 效旁路疏水调节阀42依次连接；第四效换热室3的底部溶液出口、第四效溶液出口调节阀 35、第一溶液增压泵16、溶液换热器9的高温液体管道以及浓溶液调节阀30的进口依次连 接；第四效换热室3的蒸汽主管路出口、冷凝器2的冷凝管道和冷凝器疏水调节阀34依次 连接；冷凝器疏水调节阀34的出口、冷凝脱气室疏水调节阀33的出口、第四效疏水调节阀 39的出口、第三效疏水调节阀41、出口以及第二效疏水调节阀45的出口、第三效旁路疏水 调节阀42的出口、第二效旁路疏水调节阀43的出口、以及第一效旁路疏水调节阀47的出 口相互连接后通过冷凝水泵15连通凝水换热器8的高温液体管道；冷凝脱气室13的气体 出口连接冷凝脱气室压力开关24 ;脱气室10的气体出口连接脱气室压力开关25 ;第四效 换热室3的气体出口连接第四效换热室压力开关20 ;第三效换热室4的气体出口连接第三 效换热室压力开关21 ;第二效换热室5的气体出口连接第二效换热室压力开关22 ;第一效 换热室6的气体出口连接第一效换热室压力开关23 ;冷凝脱气室压力开关24、脱气室压力 开关25、第四效换热室压力开关20、第三效换热室压力开关21、第二效换热室压力开关22 以及第一效换热室压力开关23相互并联后与真空泵19的进气口相互连接。
[0024] 热泵机组7的出水口分为两路，一路通过供水调节阀52连接至外部换热系统供水 管路；另外一路通过第一效热水调节阀50连接第一效换热室6的加热管道；外部换热系统 回水管路通过回水调节阀51后与第一效换热室6的加热管道出口连接后再接至热泵机组 7的进水口；热泵机组7的有机溶液出口、溶液循环泵18、进口调节阀26和闭式热源塔1的 有机溶液进口依次连接；闭式热源塔1的有机溶液出口连接出口调节阀27后分为三路，一 路连接冷凝器旁通阀28 ;第二路依次连接通过冷凝器调节阀31、冷凝器2的低温液体管道 后与冷凝器旁通阀28的出口连接；第三路依次通过冷凝脱气室调节阀32以及冷凝脱气室 13的冷凝管道后与冷凝器旁通阀28的出口连接。
[0025] 闭式热源塔1内置的循环溶液在夏季工况下为水，冬季工况下为防冻溶液，防冻 溶液可选用有机物水溶液（如乙二醇溶液，本发明的本实施例中，使用乙二醇溶液）或无机 物水溶液（如氯化钙溶液）。
[0026] 本发明在实际的运行过程中，分为如下的步骤：
[0027] 系统运行工况分为夏季工况和冬季工况两种（因为闭式热源塔1内置的循环溶液 在夏季工况下为水，冬季工况下为防冻溶液）；
[0028] 一、夏季工况下的具体使用步骤如下：
[0029] 1、夏季工况下再生子系统关闭，工作子系统打开，闭式热源塔1中的循环溶液为 水，闭式热源塔1实际上按蒸发式冷却塔使用。
[0030] 2、有机溶液（乙二醇溶液）从热泵机组7的有机溶液出口流出，并依次通过溶液 循环泵18、进口调节阀26以及闭式热源塔1的有机溶液进口进入闭式热源塔1内部换热管 道，向换热管道外表面上的水膜放出热量，温度降低，再从闭式热源塔1的有机溶液出口流 出，依次通过调节阀27和冷凝器旁通阀28后，通过热泵机组7的有机溶液进口进入热泵机 组7 (为热泵机组7内部的冷凝器提供冷却水）。
[0031] 3、水从闭式热源塔1的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵24加压，并通过旁 通调节阀29从闭式热源塔1的循环溶液进口流入；
[0032] 水在闭式热源塔1内部被布洒在内部换热管道外表面，形成水膜下落，与闭式热 源塔1从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，水膜中的一部分水分蒸发，同时水膜吸 收内部换热管道中有机溶液（步骤2所述）的热量，使其温度降低。
[0033] 4、热泵机组7出水依次通过出水口和供水调节阀52后进入外部换热系统供水管 路；水在外部换热系统供水管路内换热后，温度升高，再从外部换热系统回水管路经回水调 节阀51从进水口流入热泵机组7,并吸收热泵机组7内的蒸发器提供的冷量。
[0034] 二、冬季工况下的具体使用步骤如下：
[0035] 1、闭式热源塔1中的循环溶液为防冻溶液（乙二醇溶液），当没有防冻要求时，工 作子系统打开，再生子系统关闭，同时热源塔循环泵14关闭，此时：
[0036] 1. 1、有机溶液从热泵机组7的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵18、进 口调节阀26以及闭式热源塔1有机溶液进口进入闭式热源塔1内部换热管道，与闭式热源 塔1抽吸的环境空气进行间接换热，温度升高，再从有机溶液出口流出，依次经过出口调节 阀27和冷凝器旁通阀28后，通过有机溶液进口进入热泵机组7,并吸收热泵机组7内蒸发 器提供的冷量。
[0037] 1. 2、热泵机组7出水依次通过出水口和供水调节阀52进入外部换热系统供水管 路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀51从进水口流入热泵 机组，并吸收热泵机组7内的冷凝器提供的热量。
[0038] 2、当有防冻要求，但防冻溶液无需再生时，工作子系统打开，再生子系统关闭，此 时：
[0039] 2. 1、有机溶液从热泵机组7的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵18、进 口调节阀26以及闭式热源塔1的有机溶液进口进入闭式热源塔1内部的换热管道，吸收换 热管道外表面上的液膜放出的热量，温度升高，再从有机溶液出口流出，依次经出口调节阀 27、冷凝器旁通阀28以及有机溶液进口进入热泵机组7,并吸收热泵机组7内的蒸发器提供 的冷量。
[0040] 2. 2、防冻溶液从闭式热源塔1的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵24加压， 并通过旁通调节阀29从闭式热源塔循环溶液进口流入，防冻溶液被布洒在闭式热源塔1内 部的换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔1从外界抽吸进来的环境空气进行直接 接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量，使 其温度升高。
[0041] 2. 3、同1. 2 (热泵机组7出水依次通过出水口和供水调节阀52进入外部换热系统 供水管路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀51从进水口流 入热泵机组，并吸收热泵机组7内的冷凝器提供的热量。）
[0042] 3、当有防冻要求，防冻溶液需再生时，工作子系统和再生子系统都打开，此时：
[0043] 3. 1、有机溶液从热泵机组7的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵18、进 口调节阀26以及闭式热源塔1的有机溶液进口进入闭式热源塔1内部换热管道，吸收换热 管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从闭式热源塔1的有机溶液出口流出，经出口 调节阀27后分为三路，一路直接通过冷凝器旁通阀28 ;第二路经过冷凝器调节阀31进入 冷凝器2的低温液体管道，吸收冷凝管道中水蒸汽释放的汽化潜热后，温度升高，再与从冷 凝器旁通阀28出口的溶液混合；第三路经过冷凝脱气室调节阀32后进入冷凝脱气室13的 低温液体管道，吸收水蒸汽冷凝释放的汽化潜热后，温度升高，再与从冷凝器旁通阀28出 口的溶液混合。
[0044] 混合后的有机溶液温度略升高，再通过热泵机组7的有机溶液进口进入热泵机组 7,吸收热泵机组7内的蒸发器提供的冷量，温度降低，再从热泵机组7的有机溶液出口流 出，如此循环。
[0045] 3. 2、防冻溶液从闭式热源塔1的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵24加压后 分为两路，一路通过旁通调节阀29,与浓溶液调节阀出口 30的防冻溶液混合后，浓度增加， 再从从闭式热源塔1的循环溶液进口流入，防冻溶液被布洒在闭式热源塔1内部换热管道 外表面形成液膜下落，与闭式热源塔1从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，液膜吸 收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量，使其温度升高； 另外一路进入凝水换热器8的低温液体管道。
[0046] 3. 3、防冻溶液在凝水换热器8的低温液体管道中吸收凝水换热器8的高温液体管 道中的冷凝水所放出的热量后，温度升高，再流入溶液换热器9的低温液体管道，并在其中 吸收溶液换热器9的高温液体管道中的防冻溶液释放的热量后，温度进一步升高，然后通 过稀溶液调节阀37降压到脱气室压力后进入脱气室10。
[0047] 3. 4、溶液在脱气室10中吸收冷凝管道中水蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高到脱 气室10压力下对应的沸点温度，溶液中的一部分水分沸腾蒸发，同时溶液中含有的不凝性 气体大量逸出，溶液浓度略微增加，不凝性气体含量大幅降低。
[0048] 3. 5、混合有不凝性气体的水蒸汽从脱气室10顶部流出进入冷凝脱气室13,水蒸 汽在冷凝脱气室13中将热量传递给冷凝脱气室13的低温液体管道中的有机溶液，变为冷 凝水，同时冷凝脱气室13内的水蒸汽分压力降低，不凝性气体分压力升高。
[0049] 冷凝脱气室13中产生的冷凝水从冷凝水出口流出后经冷凝脱气室疏水调节阀33 与从冷凝室疏水调节阀34流出的冷凝水混合。
[0050] 3. 6、脱气后的溶液从脱气室10流出后流入第二溶液增压泵17,压力增加后分为 两路，第一路通过第四效供水调节阀36后从第四效换热室3的顶部溶液进口进入第四效换 热室3,第二路连接第一换热器11的低温液体管道，吸收第一换热器11的冷凝管道中水蒸 汽释放的冷凝潜热，温度升高，之后分为两路，其中一路通过第三效供水调节阀46从顶部 溶液进口进入第三效换热室4,第二路连接第二换热器12的低温液体管道,吸收第二换热 器12的冷凝管道中水蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高，之后分为两路，其中一路通过第二 效供水调节阀48从顶部溶液进口进入第二效换热室5,另外一路通过第一效供水调节阀49 从顶部溶液进口进入第一效换热室6。
[0051] 3. 7、流入第一效换热室6的溶液在加热管道外表面上形成液膜，液膜被加热管道 中的热水加热到第一效换热室6压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收加热管道中热 水释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第一效换热室6的底部，在压差作用 下，从底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀44流入第二效换热室5,并在第二效换热 室内产生闪蒸。
[0052] 第一效换热室6中产生的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第二效换热室5的 冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第二效疏水调 节阀40流出，第一效换热室6中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出口流入第二换热器12的冷 凝管道，向第二换热器12的低温液体管道中的防冻溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后 从第一效旁路疏水调节阀47流出，与从冷凝器疏水调节阀34流出的冷凝水混合。
[0053] 3. 8、流入第二效换热室5的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道 中的水蒸汽加热到第二效换热室5压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中 水蒸汽释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第二效换热室5的底部，在压差作 用下，从底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀40流入第三效换热室4,并在第三效换 热室4内产生闪蒸。第二效换热室5中产生的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第三效 换热室4的冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第 三效疏水调节阀38流出，第二效换热室5中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出口流入第一换热 器6的冷凝管道，向低温液体管道的防冻溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第二效 旁路疏水调节阀45流出，与从冷凝器疏水调节阀34流出的冷凝水混合。
[0054] 3. 9、流入第三效换热室4的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道 中的水蒸汽加热到第三效换热室4压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中 水蒸汽释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第三效换热室4的底部，在压差作 用下，从底部溶液出口通过第三效溶液出口调节阀38流入第四效换热室3,并在第四效换 热室3内产生闪蒸。第三效换热室2中的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第四效换热 室3的冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第四效 疏水调节阀39流出，第三效换热室4中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出口流入脱气室10的 冷凝管道，向进入脱气室10的防冻溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第三效旁路疏 水调节阀42流出，与从冷凝器疏水调节阀34流出的冷凝水混合。
[0055] 3. 10、流入第四效换热室3的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管 道中的水蒸汽加热到第四效换热室3压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道 中水蒸汽释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第四效换热室3的底部，溶液从 底部溶液出口流出后通过第四效溶液出口调节阀35进入第一溶液增压泵16,被增压后进 入溶液换热器9的高温液体管道，向溶液换热器9的低温液体管道中的防冻溶液释放热量 后，再通过浓溶液调节阀30与从旁通调节阀29出口的溶液混合，溶液浓度降低，但比从闭 式热源塔1的循环溶液出口流出的溶液浓度大。第四效换热室3中的水蒸汽从蒸汽主管路 出口流入冷凝器2的冷凝管道，向冷凝器2的低温液体管道中的有机溶液释放冷凝潜热后 成为冷凝水，然后从冷凝器疏水调节阀34流出。
[0056] 3. 11、从各疏水调节阀（第四效疏水调节阀39、第三效疏水调节阀41、第二效疏水 调节阀45、第一效旁路疏水调节阀47、第二效旁路疏水调节阀43、第三效旁路疏水调节阀 42)流出的冷凝水在冷凝器疏水调节阀34出口混合后，通过冷凝水泵15加压后，流入凝水 换热器8的高温液体管道，将热量传递给凝水换热器8的低温液体管道中的防冻溶液后，温 度降低，然后排至外界。
[0057] 3. 12、冷凝脱气室13、脱气室10、第一效换热室6、第二效换热室5、第三效换热室 4、第四效换热室3的真空度靠真空泵及各自的压力开关（真空泵为真空泵19、各自的压力 开关分别为冷凝脱气室压力开关24、脱气室压力开关25、第一效换热室压力开关23、第二 效换热室压力开关22、第三效换热室压力开关21、第四效换热室压力开关20)保证。当冷 凝脱气室13的真空度较低时，冷凝脱气室压力开关24打开，真空泵19从冷凝脱气室13的 气体出口抽出不凝性气体，增压到常压后排放，反之，当冷凝脱气室13的真空度较高时，冷 凝脱气室压力开关24关闭。当脱气室10的真空度较低时，脱气室压力开关25打开，真空 泵从脱气室10的气体出口抽出水蒸汽，增压到常压后排放，反之，当脱气室10的真空度较 高时，脱气室压力开关25关闭。其余第一效换热室、第二效换热室、第三效换热室和第四效 换热室的真空度保持方法与脱气室相似。
[0058] 3. 13、热泵机组7的出水分为两路，一路通过供水调节阀52向外部换热系统供应 热水，另一路通过第一效热水调节阀50进入第四效换热室3的加热管道，向管道外的液膜 放热后，温度降低，然后与通过回水调节阀51的热水回水混合后从进水口流入热泵机组7， 吸收热泵机组7内的冷凝器提供的热量，温度升高，再从出水口流出，如此循环。
[0059] 实施实例1的计算参数见表1(针对热源塔热泵系统从空气中吸收的1kg水蒸 汽），系统处于冬季工况下的再生模式，设计条件为：环境温度〇°C，防冻溶液采用氯化钙 溶液，质量浓度为20 %，防冻溶液的冰点为-20°C，防冻溶液再生质量浓度为28 %，热水进 出水温度为45/40°C，采用4效再生，效间传热温差为3°C，系统最小压力为863. 6pa(绝对 压力），最大压力为第一效换热室压力4459pa，脱气室乏汽占进液量的0? 5%，冷凝脱气室 凝结水温2°C，凝水率98. 5%，冷凝脱气室中真空泵抽取的水蒸汽和不凝性气体的体积比 为4. 15:1，再生时稀溶液的循环倍率为9. 33,脱水率为10. 7%，因冷凝器和冷凝脱气室热 回收而减少的热源塔热负荷为579 kj/kg，再生耗热量为786 kj/kg，热泵、真空泵、第一溶 液增压泵、第二溶液增压泵、冷凝水泵耗电量分别为393、13、1. 62、0. 28、0. 23 kj/kg，再生 C0P(定义为lkg水的潜热和再生耗电量之比）为6. 12,再生火用效为9.7%。相比目前采 用单效再生约3. 7的再生C0P，本发明提高了 60%的效率，对高品位热量进行了很好的利 用，此外直接采用热泵所产生的热水进行再生，而不是直接连接热泵冷凝器或再冷器，因此 更具有现实可行性。
[0060] 由此可见，本发明与现有技术相比，再生效率高，且解决了不凝气体问题，具有更 好的技术经济价值，有效实现了本发明的初衷。
[0061] 以上实施实例中，可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理 确定系统的设计参数，以兼顾系统的适用性和经济性。
[0062] 表1实施实例1的热力计算结果（针对热源塔热泵系统从空气中吸收的1kg水蒸 汽）
[0063]
【权利要求】
1. 一种多效再生的热源塔热泵系统，其特征是：包括工作子系统和再生子系统；所述 工作子系统包括内置循环溶液的闭式热源塔（1)、热源塔循环泵（14)、旁通调节阀（29)、热 泵机组（7)、有机溶液循环泵（18)、进口调节阀（26)、出口调节阀（27)、冷凝器旁通调节阀 (28)、回水调节阀（51)、供水调节阀（52);所述再生子系统包括冷凝器（2)、第四效换热室 (3)、第三效换热室（4)、第二效换热室（5)、第一效换热室（6)、凝水换热器（8)、溶液换热器 (9) 、脱气室（10)、第一换热器（11)、第二换热器（12)、冷凝脱气室（13)、冷凝水泵（15)、第 一溶液增压泵（16)、第二溶液增压泵（17)、真空泵（19)、第四效换热室压力开关（20)、第 三效换热室压力开关（21)、第二效换热室压力开关（22)、第一效换热室压力开关（23)、冷 凝脱气室压力开关（24)、脱气室压力开关（25)、浓溶液调节阀（30)、冷凝器调节阀（31)、 冷凝脱气室调节阀（32)、冷凝脱气室疏水调节阀（33)、冷凝器疏水调节阀（34)、第四效溶 液出口调节阀（35)、第四效供水调节阀（36)、稀溶液调节阀（37)、第三效溶液出口调节阀 (38)、第四效疏水调节阀（39)、第二效溶液出口调节阀（40)、第三效疏水调节阀（41)、第三 效旁路疏水调节阀（42)、第二效旁路疏水调节阀（43)、第一效溶液出口调节阀（44)、第二 效疏水调节阀（45)、第三效供水调节阀（46)、第一效旁路疏水调节阀（47)、第二效供水调 节阀（48)、第一效供水调节阀（49)和第一效热水调节阀（50);所述闭式热源塔（1)的循 环溶液出口通过热源塔循环泵（14)分为两路，第一路连接旁通调节阀（29)后与浓溶液调 节阀（30)出口相连，再接入闭式热源塔（1)的循环溶液进口；第二路依次连接凝水换热器 (8)的低温液体管道、溶液换热器（9)的低温液体管道和稀溶液调节阀（37)后接入脱气室 (10) ； 脱气室（10)顶部的水蒸汽出口连接冷凝脱气室（13)的水蒸汽进口，冷凝脱气室（13) 的冷凝水出口连接冷凝脱气室疏水调节阀（33)的进口； 脱气室（10)的溶液出口连接第二溶液增压泵（17)后分为两路，第一路通过第四效供 水调节阀（36)后连接至第四效换热室（3)顶部的溶液进口，第二路连接第一换热器（11) 的低温液体管道后分为两路，其中一路通过第三效供水调节阀（46)后连接至第三效换热 室（4)顶部的溶液进口，第二路连接第二换热器（12)的低温液体管道后分为两路，其中一 路通过第二效供水调节阀（48)后连接至第二效换热室（5)顶部溶液进口，第二路通过第一 效供水调节阀（49)后连接至第一效换热室（6)顶部溶液进口； 第一效换热室（6)的底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀（44)连接第二效换热 室（5)的底部溶液进口； 第一效换热室（6)的蒸汽主管路出口、第二效换热室（5)的冷凝管道、第二效疏水调节 阀（45)以及冷凝器疏水调节阀（34)的出口依次相互连接； 第一效换热室（6)的蒸汽旁路出口、第二溶液换热器（12)的冷凝管道和第一效旁路疏 水调节阀（47)依次连接； 第二效换热室（5)的底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀（40)连接第三效换热 室⑷的底部溶液进口； 第二效换热室（5)的蒸汽主管路出口、第三效换热室（4)的冷凝管道、第三效疏水调节 阀（41)以及冷凝器疏水调节阀（34)的出口依次相互连接； 第二效换热室（5)的蒸汽旁路出口、第一溶液换热器（11)的冷凝管道和第二效旁路疏 水调节阀（43)依次连接； 第三效换热室（4)的底部溶液出口通过第三效溶液出口调节阀（38)连接第四效换热 室⑶的底部溶液进口； 第三效换热室（4)的蒸汽主管路出口、第四效换热室（3)的冷凝管道、第四效疏水调节 阀（39)以及冷凝器疏水调节阀（34)的出口依次相互连接； 第三效换热室（4)的蒸汽旁路出口、脱气室（10)的冷凝管道、和第三效旁路疏水调节 阀（42)依次连接； 第四效换热室（3)的底部溶液出口、第四效溶液出口调节阀（35)、第一溶液增压泵 (16)、溶液换热器（9)的高温液体管道以及浓溶液调节阀（30)的进口依次连接； 第四效换热室（3)的蒸汽主管路出口、冷凝器（2)的冷凝管道和冷凝器疏水调节阀 (34)依次连接； 冷凝器疏水调节阀（34)的出口、冷凝脱气室疏水调节阀（33)的出口、第四效疏水调节 阀（39)的出口、第三效疏水调节阀（41)、出口以及第二效疏水调节阀（45)的出口、第三效 旁路疏水调节阀（42)的出口、第二效旁路疏水调节阀（43)的出口、以及第一效旁路疏水调 节阀（47)的出口相互连接后通过冷凝水泵（15)连通凝水换热器（8)的高温液体管道； 冷凝脱气室（13)的气体出口连接冷凝脱气室压力开关（24); 脱气室（10)的气体出口连接脱气室压力开关（25); 第四效换热室（3)的气体出口连接第四效换热室压力开关（20); 第三效换热室（4)的气体出口连接第三效换热室压力开关（21); 第二效换热室（5)的气体出口连接第二效换热室压力开关（22); 第一效换热室（6)的气体出口连接第一效换热室压力开关（23); 冷凝脱气室压力开关（24)、脱气室压力开关（25)、第四效换热室压力开关（20)、第三 效换热室压力开关（21)、第二效换热室压力开关（22)以及第一效换热室压力开关（23)相 互并联后与真空泵（19)的进气口相互连接； 热泵机组（7)的出水口分为两路，一路通过供水调节阀（52)连接至外部换热系统供水 管路；另外一路通过第一效热水调节阀（50)连接第一效换热室（6)的加热管道； 外部换热系统回水管路通过回水调节阀（51)后与第一效换热室（6)的加热管道出口 连接后再接至热泵机组（7)的进水口； 热泵机组⑵的有机溶液出口、溶液循环泵（18)、进口调节阀（26)和闭式热源塔（1) 的有机溶液进口依次连接； 闭式热源塔（1)的有机溶液出口连接出口调节阀（27)后分为三路，一路连接冷凝器旁 通阀（28);第二路依次连接通过冷凝器调节阀（31)、冷凝器（2)的低温液体管道后与冷凝 器旁通阀（28)的出口连接；第三路依次通过冷凝脱气室调节阀（32)以及冷凝脱气室（13) 的冷凝管道后与冷凝器旁通阀（28)的出口连接。
2. 根据权利要求1所述的一种多效再生的热源塔热泵系统，其特征是：所述循环溶液 在夏季工况下为水，冬季工况下为防冻溶液； 所述防冻溶液选用有机物水溶液或无机物水溶液。
3. 根据权利要求2所述的一种多效再生的热源塔热泵系统，其特征是：所述有机溶液 为乙二醇溶液。
4. 一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法；其特征是：通过调整再生子系统关 闭，工作子系统的开与关完成。
5. 根据权利要求4所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法，其特征是：夏 季工况下的使用步骤如下： 再生子系统关闭，工作子系统打开，闭式热源塔（1)中的循环溶液为水，闭式热源塔 (1)实际上按蒸发式冷却塔使用； 有机溶液从热泵机组（7)的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵（18)、进口调 节阀（26)以及闭式热源塔（1)的有机溶液进口进入闭式热源塔（1)内部换热管道，向换热 管道外表面上的水膜放出热量，温度降低，再从闭式热源塔（1)的有机溶液出口流出，依次 通过调节阀（27)和冷凝器旁通阀（28)后，通过热泵机组（7)的有机溶液进口进入热泵机 组⑵； 水从闭式热源塔（1)的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵（24)加压，并通过旁通 调节阀（29)从闭式热源塔（1)的循环溶液进口流入； 水在闭式热源塔（1)内部被布洒在内部换热管道外表面形成水膜下落，与闭式热源塔 (1)从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，水膜中的一部分水分蒸发，同时水膜吸收内 部换热管道中有机溶液的热量，使其温度降低； 热泵机组（7)出水依次通过出水口和供水调节阀（52)后进入外部换热系统供水管路； 水在外部换热系统供水管路内换热后，温度升高，再从外部换热系统回水管路经回水调节 阀（51)从进水口流入热泵机组（7)，并吸收热泵机组（7)内的蒸发器提供的冷量。
6. 根据权利要求4所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法，其特征是：冬 季工况下，没有防冻要求时的具体使用步骤如下： 闭式热源塔（1)中的循环溶液为防冻溶液，工作子系统打开，再生子系统关闭，同时热 源塔循环泵（14)关闭，此时： 有机溶液从热泵机组（7的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵（18)、进口调节 阀（26)以及闭式热源塔（1)有机溶液进口进入闭式热源塔（1)内部换热管道，与闭式热源 塔（1)抽吸的环境空气进行间接换热，温度升高，再从有机溶液出口流出，依次经过出口调 节阀（27)和冷凝器旁通阀（28)后，通过有机溶液进口进入热泵机组（7)，并吸收热泵机组 (7)内蒸发器提供的冷量； 热泵机组（7)出水依次通过出水口和供水调节阀（52)进入外部换热系统供水管路， 换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀（51)从进水口流入热泵机 组，并吸收热泵机组（7)内的冷凝器提供的热量； 当有防冻要求，但防冻溶液无需再生时，工作子系统打开，再生子系统关闭，此时： 有机溶液从热泵机组（7)的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵（18)、进口调 节阀（26)以及闭式热源塔（1)的有机溶液进口进入闭式热源塔（1)内部的换热管道，吸收 换热管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从有机溶液出口流出，依次经出口调节阀 (27)、冷凝器旁通阀（28)以及有机溶液进口进入热泵机组（7)，并吸收热泵机组（7)内的蒸 发器提供的冷量； 防冻溶液从闭式热源塔（1)的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵（24)加压，并通 过旁通调节阀（29)从闭式热源塔循环溶液进口流入，防冻溶液被布洒在闭式热源塔（1)内 部的换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔（1)从外界抽吸进来的环境空气进行直 接接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量， 使其温度升高； 热泵机组（7)出水依次通过出水口和供水调节阀（52)进入外部换热系统供水管路， 换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀（51)从进水口流入热泵机 组，并吸收热泵机组（7)内的冷凝器提供的热量。
7.根据权利要求4所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法，其特征是：冬 季工况下，有防冻要求时的具体使用步骤如下： 防冻溶液需再生，工作子系统和再生子系统都打开，此时： 有机溶液从热泵机组（7)的有机溶液出口流出，并依次通过溶液循环泵（18)、进口调 节阀（26)以及闭式热源塔（1)的有机溶液进口进入闭式热源塔（1)内部换热管道，吸收换 热管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从闭式热源塔（1)的有机溶液出口流出，经 出口调节阀（27)后分为三路，一路直接通过冷凝器旁通阀（28);第二路经过冷凝器调节阀 (31)进入冷凝器（2)的低温液体管道，吸收冷凝管道中水蒸汽释放的汽化潜热后，温度升 高，再与从冷凝器旁通阀（28)出口的溶液混合；第三路经过冷凝脱气室调节阀（32)后进入 冷凝脱气室（13)的低温液体管道，吸收水蒸汽冷凝释放的汽化潜热后，温度升高，再与从 冷凝器旁通阀（28)出口的溶液混合； 混合后的有机溶液温度略升高，再通过热泵机组（7)的有机溶液进口进入热泵机组 (7)，吸收热泵机组（7)内的蒸发器提供的冷量，温度降低，再从热泵机组（7的有机溶液出 口流出，如此循环； 防冻溶液从闭式热源塔（1)的循环溶液出口流出，经过热源塔循环泵（24)加压后分为 两路，一路通过旁通调节阀（29)，与浓溶液调节阀出口（30)的防冻溶液混合后，浓度增加， 再从从闭式热源塔（1)的循环溶液进口流入，防冻溶液被布洒在闭式热源塔（1)内部换热 管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔1从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，液 膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量，使其温度 升高；另外一路进入凝水换热器（8)的低温液体管道； 防冻溶液在凝水换热器（8)的低温液体管道中吸收凝水换热器（8)的高温液体管道中 的冷凝水所放出的热量后，温度升高，再流入溶液换热器（9)的低温液体管道，并在其中吸 收溶液换热器（9)的高温液体管道中的防冻溶液释放的热量后，温度进一步升高，然后通 过稀溶液调节阀（37)降压到脱气室压力后进入脱气室（10); 溶液在脱气室（10)中吸收冷凝管道中水蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高到脱气室 (10)压力下对应的沸点温度，溶液中的一部分水分沸腾蒸发，同时溶液中含有的不凝性气 体大量逸出，溶液浓度略微增加，不凝性气体含量大幅降低； 混合有不凝性气体的水蒸汽从脱气室（10)顶部流出进入冷凝脱气室（13)，水蒸汽在 冷凝脱气室（13)中将热量传递给冷凝脱气室（13)的低温液体管道中的有机溶液，变为冷 凝水，同时冷凝脱气室（13)内的水蒸汽分压力降低，不凝性气体分压力升高； 冷凝脱气室（13)中产生的冷凝水从冷凝水出口流出后经冷凝脱气室疏水调节阀（33) 与从冷凝室疏水调节阀（34)流出的冷凝水混合； 脱气后的溶液从脱气室（10)流出后流入第二溶液增压泵（17)，压力增加后分为两路， 第一路通过第四效供水调节阀（36后从第四效换热室3的顶部溶液进口进入第四效换热室 (3)，第二路连接第一换热器（11)的低温液体管道，吸收第一换热器（11)的冷凝管道中水 蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高，之后分为两路，其中一路通过第三效供水调节阀（46)从 顶部溶液进口进入第三效换热室（4)，第二路连接第二换热器（12)的低温液体管道，吸收 第二换热器12的冷凝管道中水蒸汽释放的冷凝潜热，温度升高，之后分为两路，其中一路 通过第二效供水调节阀48从顶部溶液进口进入第二效换热室（5)，另外一路通过第一效供 水调节阀（49)从顶部溶液进口进入第一效换热室（6); 流入第一效换热室￠)的溶液在加热管道外表面上形成液膜，液膜被加热管道中的热 水加热到第一效换热室（6)压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收加热管道中热水释 放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第一效换热室￠)的底部，在压差作用下， 从底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀（44)流入第二效换热室（5)，并在第二效换热 室内产生闪蒸； 第一效换热室（6)中产生的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第二效换热室（5)的 冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第二效疏水调 节阀（40)流出，第一效换热室（6)中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出口流入第二换热器（12) 的冷凝管道，向第二换热器（12)的低温液体管道中的防冻溶液释放冷凝潜热后成为冷凝 水，然后从第一效旁路疏水调节阀（47)流出，与从冷凝器疏水调节阀（34)流出的冷凝水混 合； 流入第二效换热室（5)的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道中的水 蒸汽加热到第二效换热室（5)压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中水蒸 汽释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第二效换热室（5)的底部，在压差作用 下，从底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀（40)流入第三效换热室（4)，并在第三效 换热室（4)内产生闪蒸；第二效换热室（5)中产生的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入 第三效换热室（4)的冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水， 然后从第三效疏水调节阀（38)流出，第二效换热室（5)中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出 口流入第一换热器￠)的冷凝管道，向低温液体管道的防冻溶液释放冷凝潜热后成为冷凝 水，然后从第二效旁路疏水调节阀（45)流出，与从冷凝器疏水调节阀（34)流出的冷凝水混 合； 流入第三效换热室（4)的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道中的水 蒸汽加热到第三效换热室（4)压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中水蒸 汽释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第三效换热室（4)的底部，在压差作用 下，从底部溶液出口通过第三效溶液出口调节阀（38)流入第四效换热室（3)，并在第四效 换热室（3)内产生闪蒸；第三效换热室（2)中的大部分水蒸汽从蒸汽主管路出口流入第四 效换热室（3)的冷凝管道，向冷凝管道外表面上的液膜释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后 从第四效疏水调节阀（39)流出，第三效换热室（4)中的小部分水蒸汽从蒸汽旁路出口流入 脱气室（10)的冷凝管道，向进入脱气室（10)的防冻溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后 从第三效旁路疏水调节阀（42)流出，与从冷凝器疏水调节阀（34)流出的冷凝水混合； 流入第四效换热室（3)的溶液在冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道中的水 蒸汽加热到第四效换热室（3)压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中水蒸 汽释放的热量，水分蒸发后的溶液浓度增加，积聚在第四效换热室（3)的底部，溶液从底部 溶液出口流出后通过第四效溶液出口调节阀（35)进入第一溶液增压泵（16)，被增压后进 入溶液换热器（9)的高温液体管道，向溶液换热器9的低温液体管道中的防冻溶液释放热 量后，再通过浓溶液调节阀（30)与从旁通调节阀29出口的溶液混合，溶液浓度降低，但比 从闭式热源塔（1)的循环溶液出口流出的溶液浓度大；第四效换热室（3)中的水蒸汽从蒸 汽主管路出口流入冷凝器2的冷凝管道，向冷凝器（2)的低温液体管道中的有机溶液释放 冷凝潜热后成为冷凝水，然后从冷凝器疏水调节阀（34)流出； 分别从第四效疏水调节阀（39)、第三效疏水调节阀（41)、第二效疏水调节阀（45)、第 一效旁路疏水调节阀（47)、第二效旁路疏水调节阀（43)、第三效旁路疏水调节阀（42)流出 的冷凝水在冷凝器疏水调节阀（34)出口混合后，通过冷凝水泵（15)加压后，流入凝水换热 器（8)的高温液体管道，将热量传递给凝水换热器（8)的低温液体管道中的防冻溶液后，温 度降低，然后排至外界； 热泵机组（7)的出水分为两路，一路通过供水调节阀（52)向外部换热系统供应热水， 另一路通过第一效热水调节阀（50)进入第四效换热室3的加热管道，向管道外的液膜放热 后，温度降低，然后与通过回水调节阀（51)的热水回水混合后从进水口流入热泵机组（7)， 吸收热泵机组7内的冷凝器提供的热量，温度升高，再从出水口流出，如此循环。
8. 根据权利要求5、6、7所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法，其特征 是：所述冷凝脱气室（13)、脱气室（10)、第一效换热室（6)、第二效换热室（5)、第三效换热 室（4)、第四效换热室（3)的真空度靠真空泵（19)及冷凝脱气室压力开关（24)、脱气室压 力开关（25)、第一效换热室压力开关（23)、第二效换热室压力开关（22)、第三效换热室压 力开关（21)和第四效换热室压力开关（20)相互配合后控制。
9. 根据权利要求8所述的一种多效再生的热源塔热泵系统的使用方法，其特征是：当 冷凝脱气室（13)的真空度较低时，冷凝脱气室压力开关（24)打开，真空泵（19)从冷凝脱 气室（13)的气体出口抽出不凝性气体，增压到常压后排放，反之，当冷凝脱气室（13)的真 空度较高时，冷凝脱气室压力开关（24)关闭； 当脱气室（10)的真空度较低时，脱气室压力开关（25)打开，真空泵从脱气室（10)的 气体出口抽出水蒸汽，增压到常压后排放，反之，当脱气室（10)的真空度较高时，脱气室压 力开关（25)关闭； 其余第一效换热室、第二效换热室、第三效换热室和第四效换热室的真空度保持方法 与脱气室相似。
【文档编号】F25B29/00GK104235986SQ201410495836
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】王厉, 骆菁菁 申请人:浙江理工大学