CN106352583A - 一种基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，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***的溶液再生问题，提高了热源塔热泵***在各种运行工况下的综合效率与安全可靠性。

Description

一种基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***

技术领域

本发明属于制冷空调***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。

背景技术

目前，我国建筑空调***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***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***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***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***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***的应用规模。

因此，如何解决热源塔热泵***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***的综合高效等问题，设计出一种新型高效的热源塔热泵***成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高效解决热源塔热泵***溶液再生问题，并提高***在各种运行工况下运行效率的热源塔热泵***。

技术方案：本发明的基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，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***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。

本发明中，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。

本发明中，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。

本发明中，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。

本发明中，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***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。冷热水回路中冷冻水经机组冷热水回水端，从第一换热器第二输入端进入第一换热器中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第一换热器第二输出端出来后由机组冷热水供水端流出机组。此模式下水蒸气回路、溶液再生回路、真空维持回路都不工作。

热源塔热泵冬季制热运行分三种模式，制热运行模式一：热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较少，即溶液无需再生时，气液分离器中低温低压的制冷剂气体被第一压缩机吸入、压缩后排出，通过四通阀，从第一换热器第一输入端进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，从第一换热器第一输出端流出，通过第一单向阀后依次经过储液器、过滤器、电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相从第二换热器第一输入端进入第二换热器中，在第二换热器中蒸发并与溶液换热后，制冷剂从第二换热器第一输出端出来流经四通阀进入气液分离器，最后再次被第一压缩机吸入，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔、第一溶液泵、第二换热器工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液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），在其中释放热量给制冷剂，自身温度降低后从第二换热器第二输出端流出第二换热器，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，溶液温度升高后再次从热源塔输出端流出。冷热水回路中热水经机组的冷热水回水端，从第一换热器第二输入端进入第一换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器第二输出端出来后由机组冷热水供水端流出机组。此模式下水蒸气回路、溶液再生回路、真空维持回路都不工作。

制热运行模式二：当空气中湿度较大或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生，制冷剂回路为气液分离器中低温低压的制冷剂气体被第一压缩机吸入、压缩后排出，通过四通阀，从第一换热器第一输入端进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，从第一换热器第一输出端流出，通过第一单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相从第二换热器第一输入端经过第四单向阀进入第二换热器中，在第二换热器中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第二换热器第一输出端出来流经四通阀进入气液分离器，最后再次被第一压缩机吸入，从而完成制热循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔出来后进入第一溶液泵，经过三通调节阀分成两路，一路溶液从第二换热器第二输入端进入第二换热器，在换热器中与制冷剂换热，溶液温度降低后从第二换热器第二输出端流出，另一路溶液从回热器低温溶液输入端进入回热器，溶液在其中被加热后，从回热器第一输出端流出，经热源塔第一输入端流回热源塔。从第二换热器流出的溶液分成两路，一路经过第一电磁阀，从热源塔第一输入端流回热源塔，另一路经过节流阀后喷入真空冷冻再生器。

真空维持回路中，利用真空泵对调压罐抽真空，保持调压罐在设定的压力范围，当调压罐中压力低于设定压力值时，真空泵不工作，关闭第七电磁阀，当调压罐中压力高于设定压力值时，真空泵工作，第七电磁阀打开；利用调压罐和调压阀对真空冷冻再生器的工作压力进行调节，使得真空冷冻再生器中溶液一直处于汽化状态。

溶液再生回路工作时，真空冷冻再生器中保持真空状态，低温稀溶液经过节流阀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，溶液和冰晶沉在真空冷冻再生器的底部形成冰浆。待真空冷冻再生器中冰浆的液位上升至第一液位计处，打开第六电磁阀、第二电磁阀、第二溶液泵、冰-溶液分离器及第三电磁阀，真空冷冻再生器中的冰浆在第二溶液泵的作用下，从真空冷冻再生器冰输出端输送至冰-溶液分离器，冰浆在冰-溶液分离器中分成冰和浓溶液。冰直接由冰-溶液分离器冰输出端排出，浓溶液在重力作用通过第三电磁阀流入溶液贮存器中，通过调节电动调节阀，根据热源塔中溶液的浓度控制流入热源塔浓溶液的质量。溶液再生回路工作的同时，水蒸气回路工作，此时第二压缩机工作（第四电磁阀和第五电磁阀关闭），喷入真空冷冻再生器中的溶液汽化，产生水蒸气，水蒸气经过溶液过滤器对其中所携带溶液过滤后，从真空冷冻再生器流出，经过第二压缩机压缩后从回热器水蒸气输入端进入回热器，与从回热器低温溶液输入端流入的溶液换热，水蒸气冷凝为液体，冷凝液从回热器第二输出端进入冷凝水箱。当真空冷冻再生器中冰浆的液位上升至第一液位计处时，第四电磁阀和第五电磁阀打开，冷凝水直接排出***，此时第二压缩机停止工作。

当热源塔热泵冬季供热即将结束，***制热运行模式三：溶液高度浓缩模式时，制冷剂回路、冷热水回路停止工作，真空维持回路和水蒸气回路运行情况与模式二一致，溶液回路和溶液再生回路有所不同。溶液回路中，第一电动调节阀关闭，流出第二换热器第二输出口的溶液全部经过节流阀导入真空冷冻再生器中，而不会流回到热源塔中。溶液再生回路中，电动调节阀关闭，流入溶液贮存器中的浓溶液无需流回热源塔。除此之外，溶液回路和溶液再生回路中流体的流动途径与模式二一致。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明提出的基于冷冻再生及再生热量高效利用的热源塔热泵***，将从第二换热器中出来的低温溶液喷入真空冷冻再生器中，在真空下稀溶液吸收自身的热量汽化，使剩余溶液温度下降至溶液冰点，冷冻而析出冰晶从而进行溶液再生，相比于以往利用制冷机组提供冷量对溶液进行冷冻再生，本发明溶液再生的过程中无需提供额外的能量。同时，利用调压罐和调压阀调节真空冷冻再生器中的工作压力，能够控制溶液的再生温度和速度。溶液中部分水汽化生成的水蒸气在回热器中冷凝，产生的热量用于加热进入回热器中的低温溶液，实现了溶液再生热量的高效再利用，降低了热源塔的吸热负荷，同时，该***溶液再生方式，实现了稀溶液中水分同时以冰和液态水的形式双倍排出，具有更高的再生效率，彻底解决了热源塔热泵***的溶液再生问题，同时提高了热源塔热泵***在各种运行工况下综合效率及安全可靠性。

附图说明

图1是本发明基于冷冻再生及再生热量高效利用的热源塔热泵***示意图。

图中有：第一压缩机1，四通阀2，四通阀第一输入端2a，四通阀第一输出端2b，四通阀第二输入端2c，四通阀第二输出端2d，第一换热器3，第一换热器第一输入端3a，第一换热器第一输出端3b，第一换热器第二输入端3c，第一换热器第二输出端3d，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，第二换热器第一输入端12a，第二换热器第一输出端12b，第二换热器第二输入端12c，第二换热器第二输出端12d，三通调节阀13，三通调节阀输入端13a，三通调节阀第一输出端13b，三通调节阀第二输出端13c，第一溶液泵14，热源塔15，热源塔第一输入端15a，热源塔输出端15b，热源塔第二输入端15c，第一电磁阀16，节流阀17，真空冷冻再生器18，真空冷冻再生器输入端18a，真空冷冻再生器第一输出端18b，真空冷冻再生器第二输出端18c，真空冷冻再生器第三输出端 18d，溶液过滤器19，第二电磁阀20，第二溶液泵21，冰-溶液分离器22，冰-溶液分离器输入端22a，冰-溶液分离器溶液输出端22b，冰-溶液分离器冰输出端22c，第三电磁阀23，溶液贮存器24，电动调节阀25，第六电磁阀26，调压阀27，调压罐28，第七电磁阀29,，真空泵30，第二压缩机31，回热器32，回热器低温溶液输入端32a，回热器第一输出端32b，回热器水蒸气输入端32c，回热器第二输出端32d，冷凝水箱33，冷凝水箱冷凝水进口33a，冷凝水箱排水口33b，冷凝水箱空气进口33c，第四电磁阀34，第五电磁阀35，压力传感器36，第一液位计37，第二液位计38。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明。

本发明提供了一种基于冷冻再生及其热量再利用的热源塔热泵，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。具体的连接方法是第一压缩机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；

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；

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，，真空冷冻再生器18中装有第一液位计37、第二液位计38和压力传感器36，用以控制溶液再生***的运行；

水蒸气回路中，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；

真空维持回路中，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，在真空冷冻再生器18中装有压力传感器，用以测量真空冷冻再生器18中的压力；

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。

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11中被第一压缩机1吸入压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过四通阀2进入第二换热器12中，制冷剂放出热量，冷凝变成液体，从第二换热器12中流出，再依次经过第二单向阀5、储液器6、过滤器7、电子膨胀阀8后变成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀9后，从第一换热器第一输出端3b进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3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3a出来经过四通阀2进入气液分离器11，然后再次被吸入第一压缩机1，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15、第一溶液泵14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15出来后被第一溶液泵14吸入，经过第一溶液泵14加压后，通过三通调节阀13全部从第二换热器第二输入端12c进入第二换热器12（此时第一电磁阀打开、节流阀完全关闭），在第二换热器12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12d流出，经过第一电磁阀16，从热源塔第一输入端15a，进入热源塔15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15b流出。冷热水回路中，冷冻水经机组的冷热水回水端3c，从第一换热器第二输入端3c进入第一换热器3中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第一换热器第二输出端3d出来后由机组冷热水供水端3d流出机组。此模式下水蒸气回路、溶液再生回路、真空维持回路都不工作。

热源塔热泵冬季制热运行分三种模式，制热运行模式一：热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较少，即溶液无需再生时，气液分离器11中低温低压的制冷剂气体被第一压缩机1吸入、压缩后排出，通过四通阀2，从第一换热器第一输入端3a进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，从第一换热器第一输出端3b流出，通过第一单向阀4后依次经过储液器6、过滤器7、电子膨胀阀8，被节流降压后以气液两相从第二换热器第一输入端12a进入第二换热器12中，在第二换热器12中蒸发并与溶液换热后，制冷剂从第二换热器第一输出端12b出来流经四通阀2进入气液分离器11，最后再次被第一压缩机1吸入，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔15、第一溶液泵14、第二换热器12工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液从热源塔15出来后被第一溶液泵14吸入，经过第一溶液泵14加压后通过三通调节阀13全部从第二换热器第二输入端12c进入第二换热器12（此时第一电磁阀打开、节流阀完全关闭），在其中释放热量给制冷剂，自身温度降低后从第二换热器第二输出端12d流出第二换热器12，经过第一电磁阀16，从热源塔第一输入端15a进入热源塔15与空气进行热湿交换，溶液温度升高后，再次从热源塔输出端15b流出。冷热水回路中热水经机组的冷热水回水端，从第一换热器第二输入端3c进入第一换热器3中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器第二输出端3d出来后由机组冷热水供水端流出机组。此模式下水蒸气回路、溶液再生回路、真空维持回路都不工作。

制热运行模式二：当空气中湿度较大或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生，制冷剂回路为气液分离器11中低温低压的制冷剂气体被第一压缩机1吸入、压缩后排出，通过四通阀2，从第一换热器第一输入端3a进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，从第一换热器第一输出端3b流出，通过第一单向阀4、储液器6、过滤器7、电子膨胀阀8，被节流降压后以气液两相从第二换热器第一输入端12a经过第四单向阀10进入第二换热器12中，在第二换热器12中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第二换热器第一输出端12b出来流经四通阀2进入气液分离器11，最后再次被第一压缩机1吸入，从而完成制热循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔15出来后进入第一溶液泵14，经过三通调节阀13分成两路，一路溶液从第二换热器第二输入端12c进入第二换热器12，在换热器中与制冷剂换热，溶液温度降低后从第二换热器第二输出端12d流出，另一路溶液从回热器低温溶液输入端32a进入回热器32，溶液在其中被加热后，从回热器第一输出端32b流出，经热源塔第一输入端15a流回热源塔15。从第二换热器12流出的溶液分成两路，一路经过第一电磁阀16，从热源塔第一输入端15a流回热源塔15，另一路经过节流阀17后喷入真空冷冻再生器18。

真空维持回路中，利用真空泵30对调压罐28抽真空，保持调压罐28在设定的压力范围，当调压罐28中压力低于设定压力值时，真空泵30不工作，关闭第七电磁阀29，当调压罐28中压力高于设定压力值时，真空泵30工作，第七电磁阀29打开；利用调压罐28和调压阀27对真空冷冻再生器18的工作压力进行调节，使得真空冷冻再生器18中溶液一直处于汽化状态。

溶液再生回路工作时，真空冷冻再生器18中保持真空状态，低温经溶液经过节流阀17喷入真空冷冻再生器18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，溶液和冰晶沉在真空冷冻再生器18的底部形成冰浆。待真空冷冻再生器18中冰浆的液位上升至第一液位计处，打开第六电磁阀26、第二电磁阀20、第二溶液泵21、冰-溶液分离器22及第三电磁阀23，真空冷冻再生器18中的冰浆在第二溶液泵21的作用下，从真空冷冻再生器第一输出端 18b输送至冰-溶液分离器22，冰浆在冰-溶液分离器22中分成冰和浓溶液。冰直接由冰-溶液分离器冰输出端22c排出，浓溶液在重力作用通过第三电磁阀23流入溶液贮存器24中，通过调节电动调节阀25，根据热源塔15中溶液的浓度控制流入热源塔15浓溶液的质量。溶液再生回路工作的同时，水蒸气回路工作，此时第二压缩机31工作（第四电磁阀34和第五电磁阀35关闭），喷入真空冷冻再生器18中的溶液汽化，产生水蒸气，水蒸气经过溶液过滤器19对其中所携带溶液过滤后，从真空冷冻再生器18流出，经过第二压缩机31压缩后从回热器32的第二输入端32c进入回热器32，与从回热器32第一输入端32a流入的溶液换热，水蒸气冷凝为液体，冷凝液从回热器第二输出端33d进入冷凝水箱33。当真空冷冻再生器18中冰浆的液位上升至第一液位计处时，第四电磁阀34和第五电磁阀35打开，冷凝水直接排出***，此时第二压缩机31停止工作。

当热源塔热泵冬季供热即将结束，***制热运行模式三：溶液高度浓缩模式时，制冷剂回路、冷热水回路停止工作，真空维持回路和水蒸气回路运行情况与模式二一致，溶液回路和溶液再生回路有所不同。溶液回路中，第一电磁阀16关闭，流出第二换热器12第二输出口12d的溶液全部经过节流阀17导入真空冷冻再生器18中，而不会流回到热源塔15中。溶液再生回路中，电动调节阀25关闭，流入溶液贮存器24中的浓溶液无需流回热源塔15。除此之外，溶液回路和溶液再生回路中流体的流动途径与模式二一致。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，其特征在于，该***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。

2.根据权利要求1所述的基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，其特征在于，所述真空冷冻再生器（18）中装有第一液位计（37）、第二液位计（38），真空冷冻再生器（18）顶部装有压力传感器（36）。

3.根据权利要求1所述的基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，其特征在于，当溶液不需要再生时，关闭三通调节阀第二输出端（13c），开启三通调节阀输入端（13a）和三通调节阀第一输出端（13b），使从第一溶液泵（14）出来的溶液全部流入第二换热器（12）中；当溶液需要再生时，开启三通调节阀输入端（13a）和三通调节阀第一输出端（13b），调节三通调节阀第二输出端（13c）的开度，控制从第一溶液泵（14）流入回热器（32）溶液的流量。

4.根据权利要求1、2或3中所述的基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，其特征在于，所述真空冷冻再生器（18）中的工作压力通过调压罐（28）和调压阀（27）调节。

5.根据权利要求1、2或3所述的基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，其特征在于，所述真空冷冻再生器（18）中稀溶液再生时同时产生冰晶和水蒸气，溶液再生不需要额外的能量输入。

6.根据权利要求1、2或3所述的基于冷冻再生及再生热量利用的热源塔热泵***，其特征在于，所述真空冷冻再生器（18）中稀溶液再生所产生的水蒸气被第二压缩机（31）压缩后再由回热器（32）对水蒸气的冷凝热进行回收。