一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统，属于热泵空调设备领域。该系统包括用户侧机组、能源塔机组和冷冻法溶液再生机组。其中，冷冻法溶液再生机组主要包括由冷冻再生冰槽、压缩机、热回收冷凝器以及节流阀经制冷剂管路连接构成的制冷循环。将能源塔机组内需要进行再生的稀溶液送入冷冻法溶液再生机组的冷冻再生冰槽内，使溶液中的一部分水结冰析出，并且通过冰‐溶液分离装置进行分离，得到浓溶液，从而实现对溶液的再生，同时通过冷冻法溶液再生机组的热回收冷凝器对再生制冷循环过程中产生的冷凝热进行回收，以提高整个系统的运行效率。该系统具有溶液量小，投资和占地面积小，再生效率高，热泵运行稳定性及效率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统，属于热泵空调设备领域。该系统是将能源塔机组内需要进行再生的稀溶液送入冷冻法溶液再生机组的冷冻再生冰槽内，使溶液中的一部分水结冰析出，并且通过冰溶液分离装置进行分离，从而得到浓溶液，同时对冷冻法溶液再生机组产生的冷凝热进行回收。
技术介绍
根据《中国建筑节能年度发展研宄报告2007》中提供的数据和分析，建筑能耗占我国总的商品能耗的20%?30%，而建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占其总的能源消耗的20%左右，大部分能源消耗发生在建筑物运行过程中。不同的地理位置和建筑类型具有不同的用能特点，但总体来说，空调/采暖能耗是建筑能耗里最重要的一部分。近年来，在传统空调的基础上，发展出了新型的溶液喷淋型空调/热泵，以满足人们对更高的空气品质的需求以及长江中下游地区的采暖需求。相对于传统的空气源热泵，通过在室外机侧喷淋防冻液，溶液喷淋型热泵的结霜风险大大降低，这不仅保证了冬季供热安全，更提高了居住环境的舒适性。但是，目前所有形式的溶液喷淋型热泵都存在一个核心问题，即如何将运行过程中不断稀释的溶液进行再生，使得系统能够持续高效地运行？人们对这一问题进行了广泛而深入的研宄，目前常见的几种技术包括利用太阳能、电能、余热或者热泵系统提供的热量对溶液进行加热再生，或者利用反渗透、电渗析等膜技术对溶液进行再生，但是这些技术都有相应的优缺点。对于加热法，其最大的特点是使溶液发生沸腾蒸发所需的能耗是理论上的最小再生能耗的200?500倍，因此如果不进行潜热回收，其再生能耗会导致整个系统的能效比严重下降，而即使采用了相应的热回收技术，系统的能耗仍然比较高，且随着系统的进一步复杂化，运行稳定性也进一步降低；即使采用了太阳能或余热等可再生或廉价能源，其储存要求或地域要求也相对较高，难以实现大范围的技术推广。对于膜技术法，由于防冻液的浓度比较高，导致利用反渗透法再生所需的压力高于100个大气压。这样的高压对膜本身的抗压性要求很高，并且对整个系统的安全性要求也较高。而且，不论是反渗透法还是电渗析法，所需的能耗都随着溶液浓度的提高而快速增加。研宄表明，在对高浓度的海水进行再生时，反渗透法和电渗析法的系统能耗与多效蒸馏加热法相当，而防冻液的浓度是海水的35倍，再生所需的能耗甚至会比加热法能耗更大。从热力学分析里可知，除了利用加热法使得溶液发生气液相变进行再生，还可以利用冷冻法使得溶液发生固液相变进行再生，而固液相变的能耗只有气液相变的1/7?1/8，并且，对于冬季供暖工况来说，使溶液冷却到结冰温度的温差也远低于将其加热到蒸发所需的温差，因此，利用冷冻法进行再生分离，并且通过热回收冷凝器对再生过程中产生的冷凝热进行回收，较之前两类技术，降低了再生能耗，提高了系统的运行效率，同时也提高了系统安全性。
技术实现思路
本技术提出了一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统，使用制冷循环冷量将适当浓度的稀溶液中的水分冻结成冰后析出而得到浓溶液，同时对再生冷凝热量进行了回收，保证了溶液空调设备的高效连续运行，无需大容量溶液储罐，溶液使用量减少。本技术提出如下技术方案:一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统，包括用户侧机组、能源塔机组及冷冻法溶液再生机组，所述的冷冻法溶液再生机组包括工质出口、工质入口、溶液出口、溶液入口、压缩机、节流阀、冷冻再生冰槽、溶液泵、第一电磁阀和第二电磁阀，所述的冷冻再生冰槽包括换热盘管、溶液喷头、保温外壳、冰溶液分离装置和过滤网；从能源塔机组的溶液出口出来的溶液经过溶液入口进入冷冻再生冰槽，经喷淋、换热后流入冷冻再生冰槽的底部，然后依次经过溶液泵、第一电磁阀、溶液出口和溶液入口返回能源塔机组；其特征在于:所述的冷冻法溶液再生机组还包括热回收冷凝器，热回收冷凝器的一侧依次与节流阀、换热盘管和压缩机连接构成制冷循环；热回收冷凝器的另一侧工质回路的出口经冷冻法溶液再生机组的工质出口与能源塔机组的工质入口连接，能源塔机组的工质出口与用户侧机组的工质入口相连；热回收冷凝器的另一侧工质回路的入口经冷冻法溶液再生机组的工质入口与用户侧机组的工质出口相连。本技术提出的另一种技术方案:一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统，包括用户侧机组、能源塔机组及冷冻法溶液再生机组，所述的冷冻法溶液再生机组包括工质出口、工质入口、溶液出口、溶液入口、压缩机、节流阀、冷冻再生冰槽、溶液泵、第一电磁阀和第二电磁阀，所述的冷冻再生冰槽包括换热盘管、溶液喷头、保温外壳、冰溶液分离装置和过滤网；从能源塔机组的溶液出口出来的溶液经过溶液入口进入冷冻再生冰槽，经喷淋、换热后流入冷冻再生冰槽的底部，然后依次经过溶液泵、第一电磁阀、溶液出口和溶液入口返回能源塔机组；其特征在于:所述的冷冻法溶液再生机组还包括热回收冷凝器，热回收冷凝器的一侧依次与节流阀、换热盘管和压缩机连接构成制冷循环；热回收冷凝器的另一侧工质回路的出口经冷冻法溶液再生机组的工质出口与用户侧机组的工质入口相连，用户侧机组的工质出口与能源塔机组的工质入口相连；热回收冷凝器的另一侧工质回路的入口经冷冻法溶液再生机组的工质入口与能源塔机组的工质出口相连。上述两种技术方案中，其特征还在于:在溶液入口与溶液出口之间设置有旁通管，旁通管一端与溶液喷头相连，旁通另一端与溶液泵的出口相连，管上设置有第二电磁阀；所述的用户侧机组采用冷凝机组或热泵机组；所述的能源塔机组采用直膨式的能源塔、带有载冷剂换热器开式能源塔或带有载冷剂换热器闭式能源塔；所述的冰溶液分离装置采用重力分离装置或滤网；所述的保温外壳为立式或卧式结构；所述的保温外壳和冰溶液分离装置为整体设置或分开独立设置。采用上述技术方案具有以下优点及突出性效果:①由于使用了冷冻法溶液再生机组，不仅保证了热泵机组的连续运行，而且减小了使用溶液机组的溶液配量和溶液罐的大小，减少了机组的投资和占地。②由于能源塔机组的作用，可以避免热泵系统在恶劣工况下结霜，保证了热泵机组运行的稳定性。③不同于加热溶液的再生方案，理论上只需要提供熔化热的热量便可以再生，所需的能耗小，热泵运行工况适宜，再生效率高。④由于对再生冷凝热进行了回收，因此热泵运行的效率较高。【附图说明】图1是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第一种技术方案的系统原理图。图2是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第二种技术方案的系统原理图。图3是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第一实施例的结构原理图。图4是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第二实施例的结构原理图。图5是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第三实施例的结构原理图。图6是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第四实施例的结构原理图。图7是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第五实施例的结构原理图。图8是本技术提供的一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统的第六实施例的结构原理图。图1、2中各部件名称为:1-用户侧机组；11-工质出口 ；12_工质入口 ；2_能源塔机组；21-工质出口 ；22_工质入口 ；23_溶液出口 ；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于冻结再生及其热回收的溶液热泵系统，包括用户侧机组(1)、能源塔机组(2)及冷冻法溶液再生机组(3)，所述的冷冻法溶液再生机组(3)包括工质出口(31)、工质入口(32)、溶液出口(33)、溶液入口(34)、压缩机(35)、节流阀(37)、冷冻再生冰槽(39)、溶液泵(314)、第一电磁阀(315)和第二电磁阀(316)，所述的冷冻再生冰槽(39)包括换热盘管(38)、溶液喷头(310)、保温外壳(311)、冰溶液分离装置(312)和过滤网(313)；从能源塔机组(2)的溶液出口(23)出来的溶液经过溶液入口(34)进入冷冻再生冰槽(39)，经喷淋、换热后流入冷冻再生冰槽(39)的底部，然后依次经过溶液泵(314)、第一电磁阀(315)、溶液出口(33)和溶液入口(24)返回能源塔机组(2)；其特征在于：所述的冷冻法溶液再生机组(3)还包括热回收冷凝器(36)，热回收冷凝器(36)的一侧依次与节流阀(37)、换热盘管(38)和压缩机(35)连接构成制冷循环；热回收冷凝器(36)的另一侧工质回路的出口经冷冻法溶液再生机组(3)的工质出口(31)与能源塔机组(2)的工质入口(22)连接，能源塔机组(2)的工质出口(21)与用户侧机组(1)的工质入口(12)相连；热回收冷凝器(36)的另一侧工质回路的入口经冷冻法溶液再生机组(3)的工质入口(32)与用户侧机组(1)的工质出口(11)相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王宝龙，宋鹏远，石文星，李先庭，李宁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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