本发明专利技术提供了一种基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵系统，包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、水蒸气回路、溶液再生回路和冷热水回路。其中，溶液再生回路包括真空冷冻再生器、冰‐溶液分离器、回热器和第二压缩机等装置。将热源塔中需要进行再生的稀溶液喷入真空冷冻再生器中，稀溶液中部分水在真空环境下吸收自身的热量汽化，使剩余溶液温度下降至溶液冰点，冷冻而析出冰晶，通过冰‐溶液分离器分离冰晶，得到浓溶液，从而实现对溶液的再生。同时，利用水蒸气冷凝释放的热量对溶液进行加热，实现了水蒸气热量的再利用，高效解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在各种运行工况下的综合效率与安全可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制冷空调系统设计和制造领域，涉及一种进行溶液再生并实现水蒸气热量再利用的热源塔热泵装置。
技术介绍
目前，我国建筑空调系统冷热源普遍采用的方案主要有水冷冷水机组＋锅炉，空气源热泵及地源热泵三种方案。而热源塔热泵系统是一种新型的冷热源方案，能够实现通过一套机组同时解决建筑夏季供冷、冬季供热的需求，同时相比利用水冷冷水机组＋锅炉方案，其不存在冬季水冷冷水机组闲置，一次能源利用率较低等不足；相比空气源热泵方案，其夏季运行效率更高（与水冷冷水机组相当），冬季可彻底避免空气源热泵制热运行时翅片管蒸发器的结霜问题；相比地源热泵方案，热源塔热泵具有初投资小，不受地理/地质条件限制等优点。热源塔热泵系统在冬季制热运行时，利用溶液在热源塔中与空气换热。在这过程中，由于空气中水蒸汽与溶液表面的水蒸汽存在分压力差，空气中的水分将进入溶液，使溶液的浓度降低，溶液的冰点将上升。为了保证系统运行的安全可靠，需要将溶液从空气中吸入的水分从溶液中排出，提高溶液的浓度，即实现溶液的再生。而溶液再生需要外界提供热量，溶液再生方式的选择又影响热源塔热泵系统的运行，同时，溶液再生方式的再生速度和效率制约着热源塔热泵系统的应用规模。因此，如何解决热源塔热泵系统的溶液再生热源和溶液再生热量的高效利用，如何实现高速的再生过程和实现热源塔热泵系统的综合高效等问题，设计出一种新型高效的热源塔热泵系统成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种高效解决热源塔热泵系统溶液再生问题，并提高系统在各种运行工况下运行效率的热源塔热泵系统。技术方案：本专利技术的基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵系统，包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、水蒸气回路、溶液再生回路和冷热水回路。制冷剂回路包括第一压缩机、四通阀、第一换热器、第一单向阀、第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀、第三单向阀、第四单向阀、第二换热器、气液分离器及其相关连接管道，所述第一换热器同时也是冷热水回路的组成部件；第二换热器同时也是溶液回路的组成部件；制冷剂回路中，第一压缩机的输出端与四通阀第一输入端连接，四通阀第一输出端与第一换热器第一输入端连接，第一换热器第一输出端同时与第一单向阀的入口和第三单向阀的出口连接，第一单向阀的出口与储液器的输入端连接，第二单向阀的出口同时与储液器的输入端和第一单向阀的出口连接，储液器的输出端通过过滤器与电子膨胀阀的输入端连接，电子膨胀阀的输出端分成两路，一路连接第三单向阀的入口，另一路连接第四单向阀的入口，第四单向阀的出口同时与第二换热器第一输入端和第二单向阀的入口连接，第二换热器第一输出端与四通阀第二输入端连接，四通阀第二输出端与气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与第一压缩机的输入端连接，第三单向阀的出口与第一换热器第一输出端和第一单向阀的入口之间的管路连接；溶液回路包括第二换热器、真空冷冻再生器、第一溶液泵、回热器、第一电磁阀、三通调节阀、节流阀、热源塔及其相关连接管道，所述真空冷冻再生器同时是水蒸气回路和溶液再生回路的组成部件；溶液回路中，热源塔输出端与第一溶液泵的入口连接，第一溶液泵的出口与三通调节阀输入端连接，三通调节阀第一输出端与第二换热器第二输入端连接，三通调节阀第二输出端与回热器低温溶液输入端连接，回热器第一输出端连接热源塔第一输入端，第二换热器第二输出端分为两路，一路通过第一电磁阀连接在回热器第一输出端和热源塔第一输入端之间的管路上，另一路和节流阀的入口连接，节流阀的出口与真空冷冻再生器输入端连接；溶液再生回路包括真空冷冻再生器、第二电磁阀、第二溶液泵、冰-溶液分离器、第三电磁阀、溶液贮存器、电动调节阀、压力传感器、第一液位计、第二液位计及其相关连接管道；溶液再生回路中，真空冷冻再生器第一输出端通过第二电磁阀与第二溶液泵的入口连接，第二溶液泵的出口连接冰-溶液分离器输入端，冰-溶液分离器溶液输出端通过第三电磁阀与溶液贮存器的输入端连接，溶液贮存器的输出端连接电动调节阀的入口，电动调节阀的出口与热源塔第二输入端连接；真空冷冻再生器中装有第一液位计、第二液位计和压力传感器，用以控制溶液再生系统的运行；水蒸气回路包括真空冷冻再生器、溶液过滤器、第二压缩机、回热器、冷凝水箱、第四电磁阀、第五电磁阀及其相关连接管道；水蒸气回路中，真空冷冻再生器第二输出端与第二压缩机的入口连接，第二压缩机的出口与回热器水蒸气输入端连接，回热器第二输出端与冷凝水箱冷凝水进口连接，冷凝水箱空气进口与第四电磁阀连接，冷凝水箱排水口与第五电磁阀连接，溶液过滤器安装于真空冷冻再生器内部的上部位置，对从真空冷冻再生器第二输出端流出的水蒸气中的溶液进行过滤；真空维持回路包括真空冷冻再生器、第六电磁阀、第七电磁阀、调压罐、调压阀、真空泵及其相关连接管道；真空维持回路中，真空冷冻再生器第三输出端分成两路，一路与第六电磁阀连接，另一路通过调压阀与调压罐的输入端连接，调压罐的输出端通过第七电磁阀连接真空泵的入口；在真空冷冻再生器中装有压力传感器，用以测量真空冷冻再生器中的压力；冷热水回路包括第一换热器及其与机组冷热水回水端和冷热水供水端之间的相关连接管路。冷热水回路中第一换热器第二输入端接机组冷热水回水端，第一换热器第二输出端接机组冷热水供水端。本专利技术中，通过控制三通调节阀，实现对分别进入第二换热器和真空冷冻溶液再生器的溶液流量调节，实现对进入真空冷冻再生器的溶液流量和浓度的控制，使得热源塔热泵装置在获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。本专利技术中，利用调压罐和调压阀调节真空冷冻再生器中的工作压力，来控制溶液的再生温度和速度。本专利技术中，利用喷入真空冷冻再生器的稀溶液中部分水在真空环境下吸收自身的热量汽化吸热，使剩余溶液温度下降至溶液冰点，冷冻而析出冰晶，通过冰‐溶液分离器进行分离，得到浓溶液，无需额外输入热量进行溶液再生。本专利技术中，通过第二压缩机压缩后，利用真空冷冻再生器中水蒸气冷凝释放的热量对回热器中的溶液进行加热，实现了溶液再生热量的高效再利用，降低热源塔的吸热负荷，提高系统效率。热源塔热泵夏季制冷运行时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被第一压缩机吸入压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过四通阀进入第二换热器中，制冷剂放出热量，冷凝变成液体，从第二换热器中流出，再依次经过第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀后，从第一换热器第一输出端进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中吸热蒸发，制取冷水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体，从第一换热器第一输入端出来经过四通阀进入气液分离器，然后再次被吸入第一压缩机，从而完成制冷循环。此时溶液回路中充灌着冷却水，溶液回路中除热源塔、第一溶液泵工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从热源塔出来后被第一溶液泵吸入，经过第一溶液泵加压后，通过三通调节阀全部从第二换热器第二输入端进入第二换热器（此时第一电磁阀打开、节流阀完全关闭），在第二换热器中吸收热量将制冷剂冷凝成液体，自身温度升高后，从第二换热器第二输出端流出，经过第一电磁阀，从热源塔第一输入端进入热源塔与空气进行热湿交换，冷却水温度降低后再次从热源塔输出端流出。冷热水回路中冷冻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵系统，其特征在于，该系统包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、水蒸气回路、溶液再生回路和冷热水回路；所述制冷剂回路包括第一压缩机（1）、四通阀（2）、第一换热器（3）、第一单向阀（4）、第二单向阀（5）、储液器（6）、过滤器（7）、电子膨胀阀（8）、第三单向阀（9）、第四单向阀（10）、气液分离器（11）、第二换热器（12）及其相关连接管道，所述第一换热器（3）同时也是冷热水回路的组成部件；第二换热器（12）同时也是溶液回路的组成部件；制冷剂回路中，所述第一压缩机（1）的输出端与四通阀第一输入端（2a）连接，四通阀第一输出端（2b）与第一换热器第一输入端（3a）连接，第一换热器第一输出端（3b）同时与第一单向阀（4）的入口和第三单向阀（9）的出口连接，第一单向阀（4）的出口与储液器（6）的输入端连接，第二单向阀（5）的出口同时与储液器（6）的输入端和第一单向阀（4）的出口连接，储液器（6）的输出端通过过滤器（7）与电子膨胀阀（8）的输入端连接，电子膨胀阀（8）的输出端分成两路，一路连接第三单向阀（9）的入口，另一路连接第四单向阀（10）的入口，第四单向阀（10）的出口同时与第二换热器第一输入端（12a）和第二单向阀（5）的入口连接，第二换热器第一输出端（12b）与四通阀第二输入端（2c）连接，四通阀第二输出端（2d）与气液分离器（11）的输入端连接，气液分离器（11）的输出端与第一压缩机（1）的输入端连接，第三单向阀（9）的出口与第一换热器第一输出端（3b）和第一单向阀（4）的入口之间的管路连接；所述溶液回路包括第二换热器（12）、真空冷冻再生器（18）、第一溶液泵（14）、回热器（32）、第一电磁阀（16）、三通调节阀（13）、节流阀（17）、热源塔（15）及其相关连接管道，所述热源塔输出端（15b）与第一溶液泵（14）的入口连接，第一溶液泵（14）的出口与三通调节阀输入端（13a）连接，三通调节阀第一输出端（13b）与第二换热器第二输入端（12c）连接，三通调节阀第二输出端（13c）与回热器低温溶液输入端（32a）连接，回热器第一输出端（32b）连接热源塔第一输入端（15a），第二换热器第二输出端（12d）分为两路，一路通过第一电磁阀（16）连接在回热器第一输出端（32b）和热源塔第一输入端（15a）之间的管路上，另一路和节流阀（17）的入口连接，节流阀（17）的出口与真空冷冻再生器输入端（18a）连接；所述真空维持回路包括真空冷冻再生器（18）、第六电磁阀（26）、第七电磁阀（29）、调压罐（28）、调压阀（27）、真空泵（30）及其相关连接管道，所述真空冷冻再生器第三输出端 （18d）分成两路，一路与第六电磁阀（26）连接，另一路通过调压阀（27）与调压罐（28）的输入端连接，调压罐（28）的输出端通过第七电磁阀（29）连接真空泵（30）的入口；所述水蒸气回路包括真空冷冻再生器（18）、溶液过滤器（19）、第二压缩机（31）、回热器（32）、冷凝水箱（33）、第四电磁阀（34）、第五电磁阀（35）及其相关连接管道，所述真空冷冻再生器第二输出端（18c）与第二压缩机（31）的入口连接，第二压缩机（31）的出口与回热器水蒸气输入端（32c）连接，回热器第二输出端（32d）与冷凝水箱冷凝水进口（33a）连接，冷凝水箱空气进口（33c）与第四电磁阀（34）连接，冷凝水箱排水口（33b）与第五电磁阀（35）连接，溶液过滤器（19）安装于真空冷冻再生器（18）内部的上部位置，对从真空冷冻再生器第二输出端（18c）流出的水蒸气中的溶液进行过滤；所述溶液再生回路包括真空冷冻再生器（18）、第二电磁阀（20）、第二溶液泵（21）、冰‑溶液分离器（22）、第三电磁阀（23）、溶液贮存器（24）、电动调节阀（25）、压力传感器（36）、第一液位计（37）、第二液位计（38）及其相关连接管道，所述真空冷冻再生器第一输出端（18b）通过第二电磁阀（20）与第二溶液泵（21）的入口连接，第二溶液泵（21）的出口连接冰‑溶液分离器输入端（22a），冰‑溶液分离器溶液输出端（22b）通过第三电磁阀（23）与溶液贮存器（24）的输入端连接，溶液贮存器（24）的输出端连接电动调节阀（25）的入口，电动调节阀（25）的出口与热源塔第二输入端（15c）连接；所述冷热水回路包括第一换热器（3）及其与机组冷热水回水端和冷热水供水端之间的相关连接管路，所述冷热水回路中，第一换热器第二输入端（3c）接机组冷热水回水端，第一换热器第二输出端（3d）接机组冷热水供水端。...
【技术特征摘要】
1.一种基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵系统，其特征在于，该系统包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、水蒸气回路、溶液再生回路和冷热水回路；所述制冷剂回路包括第一压缩机（1）、四通阀（2）、第一换热器（3）、第一单向阀（4）、第二单向阀（5）、储液器（6）、过滤器（7）、电子膨胀阀（8）、第三单向阀（9）、第四单向阀（10）、气液分离器（11）、第二换热器（12）及其相关连接管道，所述第一换热器（3）同时也是冷热水回路的组成部件；第二换热器（12）同时也是溶液回路的组成部件；制冷剂回路中，所述第一压缩机（1）的输出端与四通阀第一输入端（2a）连接，四通阀第一输出端（2b）与第一换热器第一输入端（3a）连接，第一换热器第一输出端（3b）同时与第一单向阀（4）的入口和第三单向阀（9）的出口连接，第一单向阀（4）的出口与储液器（6）的输入端连接，第二单向阀（5）的出口同时与储液器（6）的输入端和第一单向阀（4）的出口连接，储液器（6）的输出端通过过滤器（7）与电子膨胀阀（8）的输入端连接，电子膨胀阀（8）的输出端分成两路，一路连接第三单向阀（9）的入口，另一路连接第四单向阀（10）的入口，第四单向阀（10）的出口同时与第二换热器第一输入端（12a）和第二单向阀（5）的入口连接，第二换热器第一输出端（12b）与四通阀第二输入端（2c）连接，四通阀第二输出端（2d）与气液分离器（11）的输入端连接，气液分离器（11）的输出端与第一压缩机（1）的输入端连接，第三单向阀（9）的出口与第一换热器第一输出端（3b）和第一单向阀（4）的入口之间的管路连接；所述溶液回路包括第二换热器（12）、真空冷冻再生器（18）、第一溶液泵（14）、回热器（32）、第一电磁阀（16）、三通调节阀（13）、节流阀（17）、热源塔（15）及其相关连接管道，所述热源塔输出端（15b）与第一溶液泵（14）的入口连接，第一溶液泵（14）的出口与三通调节阀输入端（13a）连接，三通调节阀第一输出端（13b）与第二换热器第二输入端（12c）连接，三通调节阀第二输出端（13c）与回热器低温溶液输入端（32a）连接，回热器第一输出端（32b）连接热源塔第一输入端（15a），第二换热器第二输出端（12d）分为两路，一路通过第一电磁阀（16）连接在回热器第一输出端（32b）和热源塔第一输入端（15a）之间的管路上，另一路和节流阀（17）的入口连接，节流阀（17）的出口与真空冷冻再生器输入端（18a）连接；所述真空维持回路包括真空冷冻再生器（18）、第六电磁阀（26）、第七电磁阀（29）、调压罐（28）、调压阀（27）、真空泵（30）及其相关连接管道，所述真空冷冻再生器第三输出端（18d）分成两路，一路与第六电磁阀（26）连接，另一路通过调压阀（27）与调压罐（28）的输入端连接，调压罐（28）的输出端通过第七电磁阀（29）连接真空泵（30）的入口；所述水蒸气回路包括真空冷冻再生器（18）、溶液过滤器（19）、第二压缩机（31...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁彩华，吕珍余，黄世芳，张小松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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