WO2015027570A1

WO2015027570A1 - 复式一体化热源塔热泵装置

Info

Publication number: WO2015027570A1
Application number: PCT/CN2013/087176
Authority: WO
Inventors: 梁彩华; 孙立镖; 蒋冬梅; 张小松
Original assignee: 东南大学
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-03-05
Also published as: CN103438613B; CN103438613A

Abstract

一种复式一体化热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路。复式一体化热源塔热泵装置采用制冷剂过冷放出的热量作为溶液再生热量，实现溶液吸热与溶液浓度控制一体化，使得热源塔热泵***紧凑、灵活。溶液吸热过程与溶液再生过程中串联利用同一空气，实现溶液的高再生效率。在保证热源塔热泵***在各种工况下安全可靠运行的同时，实现***的高效运行。

Description

复式一体化热源塔热泵装置技术领域

本发明属于制冷空调***设计和制造领域，涉及一种实现基于溶液吸热与溶液浓度控制一体化的高效热源塔热泵装置。背景技术

热源塔热泵***具有可实现夏季水冷冷水机组的高效率，冬季可避免空气源热泵的结霜问题，不存在水 /地源热泵所受地理条件限制等特点，成为夏热冬冷地区建筑冷热源的一种新方案，其原理是夏季热源塔热泵运行制冷工况，热源塔相当于水冷冷水机组的冷却塔，热源塔热泵***实现水冷冷水机组的高效，热源塔热泵冬季制热时，利用溶液在热源塔内与空气换热，溶液吸收空气中热量作为热泵机组的低位热源，但这过程中也因空气中水蒸汽分压力与溶液表面的水蒸汽分压力存在差值，空气中的水分将进入溶液，使溶液的浓度变稀，导致溶液的冰点上升，为了保证***运行的安全可靠，需要对进入溶液中的水分进行调节，即对溶液的浓度进行控制，从而确保溶液冰点的稳定。对溶液浓度进行控制，主要手段是进行溶液的再生，同时，溶液的再生过程是一个需要吸收热量的过程，因此，采取何种再生方式，如何获得溶液的再生热源，及其实现溶液再生热量的高效利用，对提高热源塔热泵***性能，保证***安全可靠运行具有重要意义。

另外，常规的热源塔热泵***具有类似水冷冷水机组形式，在热源塔中吸收的热量利用溶液作为输送工作介质输送给机组的蒸发器，而这过程中，需要消耗较大的溶液输送泵功，能否减少或降低这部分泵功对提供***整体能效也具有重要意义。

因此，采取何种再生方式、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，实现热源塔热泵***紧凑、灵活，提高热源塔热泵***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***溶液浓度控制问题，实现溶液吸热与溶液浓度控制一体化，使得热源塔热泵***紧凑、灵活，保证***在各种运行工况下安全可靠的复式一体化热源塔热泵装置。

技术方案：本发明复式一体化热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路。制冷剂回路包括压縮机、四通阀、第一换热器、第一单向阀、第二单向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第二换热器、储液器、过滤器、电子膨胀阀、第三单向阀和第四单向阀、气液分离器、填料式盘管换热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构成部件，第二换热器同时也是溶液回路的构成部件，填料式盘管换热器同时也是空气回路和溶液回路的构成部件。

制冷剂回路中，压縮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，第一单向阀的出口分成三路，一路通过第一电磁阀与储液器的输入端连接，一路与第二单向阀的出口连接，另一路通过第二电磁阀与第二换热器第一输入端连接，第二单向阀的入口与复式热源塔塔体第三输入端连接；第二换热器第一输出端也与储液器的输入端连接，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，另外一路连接第四单向阀的入口，第四单向阀的出口也与复式热源塔塔体第三输入端连接，复式热源塔塔体第三输入端同时还与填料式盘管换热器制冷剂输入端相连，填料式盘管换热器制冷剂输出端与复式热源塔塔体第一输出端连接，复式热源塔塔体第一输出端同时还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压縮机的输入端连接。

溶液回路包括第二换热器、电动三通调节阀、填料式盘管换热器、第一布液装置、填料、第二布液装置、溶液泵、集液槽、复式热源塔塔体及其相关连接管道，所述填料同时也是空气回路的构成部件。

溶液回路中，复式热源塔塔体第二输出端与溶液泵的入口连接，溶液泵的出口与电动三通调节阀输入端连接，电动三通调节阀第一输出端与复式热源塔塔体第二输入端连接，复式热源塔塔体第二输入端同时还与第一布液装置入口连接；电动三通调节阀第二输出端接第二换热器第二输入端，第二换热器第二输出端与复式热源塔塔体第一输入端连接，复式热源塔塔体第一输入端同时还与第二布液装置的入口连接，填料位于第二布液装置与第一布液装置中间，集液槽位于复式热源塔塔体的底部，集液槽出口也与复式热源塔塔体第二输出端连接，溶液泵的出口设置有溶液温度传感器和溶液密度传感器。

空气回路包括复式热源塔塔体以及从下至上依次设置在复式热源塔塔体内部的填料式盘管换热器、填料、防飘液装置、风机。在复式热源塔塔体的空气入口处装有空气湿度传感器和空气温度传感器

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，利用第二换热器中过冷制冷剂冷却放出的热量作为溶液再生热量。本发明中，通过空气湿度传感器和空气温度传感器分别测量进入复式热源塔的空气的湿度和温度，获得进入填料式盘管换热器的空气的水蒸汽分压力，通过溶液温度传感器和溶液密度传感器分别测量从溶液泵出来的溶液的温度和密度，获得通过第一布液装置喷淋到填料式盘管换热器的溶液表面的水蒸汽分压力，通过溶液表面和空气的水蒸汽分压力大小的比较，判断溶液是否需要进行再生，通过控制电动三通调节阀，分别对进入第二换热器和第一布液装置的溶液流量进行调节，从而调节总的用于溶液再生的热量。

本发明装置的空气回路中，空气首先经由填料式盘管换热器降温和减湿，再经由填料升温和加湿。

本发明中，溶液再生方式更为简单高效，在热源塔热泵***冬季制热运行的同时，可通过第二布液装置喷淋高温溶液到填料与在填料式盘管换热器换热后出来的低温低湿的空气传热传质，空气的水蒸汽分压力小于溶液表面的水蒸汽分压力，空气带走溶液中的水分，并被风机排到了周围环境中，从而实现溶液再生。

本发明中，所述复式热源塔结构高度紧凑，整个热泵***可高度集成，占地面积小，并可以放置在屋顶，不占用机房面积，与常规的热源塔热泵*** （即热源塔在屋顶，热泵机组在地下机房）相比，縮短热泵机组与热源塔之间的连接管路，从而节省了管材，同时大大降低溶液泵的扬程，减小了溶液泵的功耗。

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压縮机吸入压縮后变成高温高压的过热蒸气排出，制冷剂经过四通阀进入设置在复式热源塔塔体内的填料式盘管换热器中，制冷剂在填料式盘管换热器中与水换热，放出热量，冷凝成液体，从填料式盘管换热器出来后，再依次经过第二单向阀、第二电磁阀（此时第一电磁阀关闭）进入第二换热器中，液体制冷剂与冷却水换热，制冷剂放出热量，实现进一步过冷，制冷剂从第二换热器流出后，依次经过储液器、过滤器、电子膨胀阀后被节流成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中吸热蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后从第一换热器出来经过四通阀进入气液分离器，然后再次被吸入压縮机，如此循环，制取冷冻水。此时溶液回路中充灌着冷却水，在溶液回路中，集液槽中的冷却水从复式热源塔塔体第二输出端出来后被溶液泵吸入，经过溶液泵加压后，冷却水进入电动三通调节阀，冷却水在电动三通调节阀中被分成两路，一路从电动三通调节阀第一输出端流出进入第一布液装置，另外一路从电动三通调节阀第二输出端流出进入第二换热器中，冷却水在第二换热器中与液体制冷剂进行换热，吸收热量，温度升高后，从第二换热器中流出进入第二布液装置，冷却水被均匀喷淋到填料中，冷却水在填料中与空气进行热质交换，部分冷却水蒸发，余下冷却水温度降低，冷却水从填料中流出后，与从第一布液装置中均匀喷出冷却水混合一道进入到填料式盘管换热器，在其中与空气及填料式盘管换热器中的制冷剂进行换热，部分冷却水蒸发，将填料式盘管换热器的制冷剂冷凝成液体，冷却水从填料式盘管换热器出来后落入集液槽中，然后再次从复式热源塔塔体第二输出端流出，如此循环。空气回路中，空气从复式热源塔塔体下部进入复式热源塔，然后首先进入填料式盘管换热器，在填料式盘管换热器中与冷却水进行热质交换，部分冷却水蒸发，空气中含湿量增加，空气从填料式盘管换热器出来后，进入填料中，空气进一步与填料中的冷却水进行传热传质，空气的温度和含湿量进一步增加，空气从填料中出来后经过防飘液装置，空气中液体小水滴被拦截，然后空气从防飘液装置出来后被风机吸入，加压后排出复式热源塔。冷热水回路中冷冻水从机组的冷热水回水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，冷冻水从第一换热器出来后由机组的冷热水供水端流出机组。

热源塔热泵冬季制热运行分两种模式，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，在复式热源塔中的空气中的水蒸汽分压力小于或等于溶液表面的水蒸汽分压力时，即水分是从溶液进入到空气中时，气液分离器中低温低压的制冷剂气体被压縮机吸入、压縮后排出，通过四通阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中放出热量，自身冷凝成液体，制取供热热水，然后通过第一单向阀、第一电磁阀（此时第二电磁阀关闭）后依次经过储液器、过滤器、电子膨胀阀后，制冷剂被节流降压，以气液两相通过第四单向阀进入填料式盘管换热器中，制冷剂在填料式盘管换热器中与溶液换热，制冷剂蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从填料式盘管换热器出来流经四通阀进入气液分离器，最后再次被压縮机吸入，从而完成制热循环，制取供热热水。此时溶液回路中充灌着溶液。在溶液回路中，集液槽中溶液从复式热源塔塔体第二输出端流出后被溶液泵吸入，经过溶液泵加压后进入电动三通调节阀，溶液全部从电动三通调节阀第一输出端流出进入第一布液装置（此时电动三通调节阀第二输出端关闭，流出流量为零），在第一布液装置中，溶液被均匀喷淋到填料式盘管换热器中，溶液以均匀液膜或液滴形式向下流动，与空气回路中的空气进行传热传质，溶液吸收热量，同时溶液也与填料式盘管换热器管内的制冷剂进行换热，将热量传递给填料式盘管换热器中的制冷剂，溶液从填料式盘管换热器流出后，落入集液槽中，然后溶液再次从复式热源塔塔体第二输出端流出。

空气回路中，空气从复式热源塔塔体下部进入复式热源塔，然后首先进入填料式盘管换热器，在填料式盘管换热器中与溶液进行热质交换，空气温度降低，含湿量增加，空气从填料式盘管换热器出来后，进入填料中，因第二布液装置没有溶液流出，空气将直接通过填料进入防飘液装置，空气中溶液小液滴被拦截，然后空气从防飘液装置出来后被风机吸入，加压后排出复式热源塔。冷热水回路中热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高后，从第一换热器出来，由机组的冷热水供水端流出机组。

制热运行模式二：当空气中湿度较大，在复式热源塔中的空气中的水蒸汽分压力大于溶液表面的水蒸汽分压力时，即水分是从空气进入到溶液中时，制冷剂回路中，气液分离器中低温低压的制冷剂气体被压縮机吸入、压縮后排出，通过四通阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中放出热量，冷凝成液体，制取供热热水，制冷剂从第一换热器中出来后，通过第一单向阀、第二电磁阀（此时第一电磁阀关闭）后进入第二换热器，在第二换热器中与溶液进行换热，制冷剂放出热量，进一步过冷，从第二换热器出来后依次经过储液器、过滤器、电子膨胀阀，制冷剂被节流降压，以气液两相通过第四单向阀进入填料式盘管换热器，在填料式盘管换热器中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从填料式盘管换热器出来流经四通阀进入气液分离器，最后再次被压縮机吸入，重新被压縮参与循环。此时溶液回路中充灌着溶液，集液槽中溶液从复式热源塔塔体第二输出端出来后进入溶液泵，经过溶液泵加压后进入电动三通调节阀，溶液在电动三通调节阀中被分成两路，一路从电动三通调节阀第一输出端流出进入第一布液装置，另外一路从电动三通调节阀第二输出端流出进入第二换热器中，溶液在第二换热器中与液体制冷剂进行换热，吸收热量，温度升高后，从第二换热器中流出进入第二布液装置，溶液被均匀喷淋到填料中，溶液在填料中与空气进行热质交换，因此时溶液温度较高，溶液中的水蒸汽分压力大于空气中水蒸汽分压力，溶液中水分进入空气中，溶液浓度将提高，实现溶液再生，溶液从填料中流出后，与从第一布液装置中均匀布撒的溶液混合后一道进入到填料式盘管换热器，溶液在其中与空气进行换热，溶液从空气中吸收热量，温度升高，同时空气中的水蒸汽分压力大于溶液表面的水蒸汽分压力，空气中水分进入溶液，溶液吸收这部分潜热，溶液浓度将降低。与此同时，溶液也与填料式盘管换热器中的制冷剂换热，溶液放出热量，使制冷剂吸热蒸发，溶液的温度将降低。溶液从填料式盘管换热器出来后落入集液槽中，然后再次从复式热源塔塔体第二输出端流出，如此循环。

空气回路中，空气从复式热源塔塔体下部进入复式热源塔，然后首先进入填料式盘管换热器，在填料式盘管换热器中与溶液进行热质交换，因空气中的水蒸汽分压力大于溶液表面的水蒸汽分压力，空气温度降低同时含湿量减少，空气从填料式盘管换热器出来后，进入填料中，此时填料中的溶液温度较高，而空气经过填料式盘管换热器后温度降低，含湿量减少，因此，填料中溶液的表面水蒸汽分压力远大于空气中的水蒸汽分压力，此时溶液中的水分将大量进入空气，溶液的浓度得到提高，空气的温度和含湿量将大幅上升，空气从填料中出来后经过防飘液装置，空气中溶液小液滴被拦截，然后空气从防飘液装置出来后被风机吸入，加压后排出复式热源塔。

冷热水回路中供热热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高后，从第一换热器出来，由机组的冷热水供水端流出机组。

在***制热运行模式二过程中， 1 )溶液再生利用的是液体制冷剂冷却实现过冷所放出的热量，通过控制电动三通调节阀，实现对分别进入第一布液装置和第二布液装置的溶液流量进行调节，即调节进入填料中再生的溶液量，从而实现对复式热源塔中溶液浓度的控制； 2)利用填料与填料式盘管换热器在空气回路上串联，实现了空气通过填料式盘管换热器为热泵***提供低位热源的同时，利用从填料式盘管换热器出来的空气的低温和低湿度，为溶液再生提供好的环境，实现溶液的更好再生，使***获得高效制热效率的同时，具有最佳的溶液再生性能，保持***运行安全可靠。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明装置中，填料式盘管换热器出来的低温、低湿度空气为溶液再生提供好的环境，提高了***溶液再生性能，保持***运行安全可靠。

2、本发明装置结构高度紧凑，整个热泵***可高度集成，占地面积小，并可以放置在屋顶，不占用机房面积，与常规的热源塔热泵*** （即热源塔在屋顶，热泵机组在地下机房）相比，縮短热泵机组与热源塔之间的连接管路，从而节省了管材，同时大大降低溶液泵的扬程，减小了溶液泵的功耗。

3、本发明装置中，采用制冷剂过冷放出的热量作为溶液再生热量，高效解决了热源塔热泵***的溶液再生热源，并实现溶液吸热与溶液浓度控制一体化。附图说明

图 1是本发明复式一体化热源塔热泵装置的示意图。

图中有：压縮机 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; 第一电磁阀 6; 第二电磁阀 7; 第二换热器 8; 第二换热器第一输入端 8a_; 第二换热器第一输出端 8b_; 第二换热器第二输入端 8c_; 第二换热器第二输出端 8d; 储液器 9; 过滤器 10; 电子膨胀阀 11 ; 第三单向阀 12; 第四单向阀 13；气液分离器 14; 电动三通调节阀 15; 电动三通调节阀输入端 15a; 电动三通调节阀第一输出端 15b; 电动三通调节阀第二输出端 15c; 集液槽 16; 填料式盘管换热器 17；填料式盘管换热器制冷剂输入端 17a; 填料式盘管换热器制冷剂输出端 17b; 第一布液装置 18; 填料 19; 第二布液装置 20; 防飘液装置 21 ; 风机 22; 溶液泵 23; 复式热源塔塔体 24; 复式热源塔塔体第一输入端 24a; 复式热源塔塔体第二输入端 24b; 复式热源塔塔体第三输入端 24c; 复式热源塔塔体第一输出端 24d; 复式热源塔塔体第二输出端 24e; 空气湿度传感器 25; 空气温度传感器 26; 溶液温度传感器 27; 溶液密度传感器 28。具体实施方式

下面结合图 1和具体实施例来进一步说明本发明。

本发明的复式一体化热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路。具体的连接方法是

制冷剂回路中，压縮机 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 12的出口连接，第一单向阀 4的出口分成三路，一路通过第一电磁阀 6与储液器 9的输入端连接；一路与第二单向阀 5的出口连接，另一路通过第二电磁阀 7与第二换热器第一输入端 8a连接，第二单向阀 5的入口与复式热源塔塔体第三输入端 24c连接，第二换热器第一输出端 8b也与储液器 9的输入端连接，储液器 9的输出端通过过滤器 10与电子膨胀阀 11的输入端连接，电子膨胀阀 11的输出端分成两路，一路连接第三单向阀 12的入口，另外一路连接第四单向阀 13的入口，第四单向阀 13的出口也与复式热源塔塔体第三输入端 24c连接，复式热源塔塔体第三输入端 24c同时还与填料式盘管换热器制冷剂输入端 17a相连，填料式盘管换热器制冷剂输出端 17b与复式热源塔塔体第一输出端 24d连接，复式热源塔塔体第一输出端 24d 同时还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 14的输入端连接，气液分离器 14的输出端与压縮机 1的输入端连接。

溶液回路中，复式热源塔塔体第二输出端 24e与溶液泵 23的入口连接，溶液泵 23 的出口与电动三通调节阀输入端 15a连接，电动三通调节阀第一输出端 15b与复式热源塔塔体第二输入端 24b连接，复式热源塔塔体第二输入端 24b同时还与第一布液装置 18的入口连接；电动三通调节阀第二输出端 15c接第二换热器第二输入端 8c，第二换热器第二输出端 8d与复式热源塔塔体第一输入端 24a连接，复式热源塔塔体第一输入端 24a同时还与第二布液装置 20的入口连接，填料 19位于第二布液装置 20与第一布液装置 18中间，集液槽 16位于复式热源塔塔体 24的底部，集液槽 16出口也与复式热源塔塔体第二输出端 24e连接，溶液泵 23的出口设置有溶液温度传感器 27和溶液密度传感器 28。

空气回路，在复式热源塔塔体 24 内部从下至上依次设置集液槽 16、填料式盘管换热器 17、填料 19、防飘液装置 21、风机 22。空气湿度传感器 25和空气温度传感器 26安装在复式热源塔塔体 24的空气入口。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 14中被压縮机 1 吸入压縮后变成高温高压的过热蒸气排出，制冷剂经过四通阀 2进入设置在复式热源塔塔体 24内的填料式盘管换热器 17中，制冷剂在填料式盘管换热器 17中与水换热，放出热量，冷凝成液体，从填料式盘管换热器 17出来后，再依次经过第二单向阀 5、第二电磁阀 7 (此时第一电磁阀 6关闭）进入第二换热器 8中，液体制冷剂与冷却水换热，制冷剂放出热量，实现进一步过冷，制冷剂从第二换热器 8流出后，依次经过储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11后被节流成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀 12进入第一换热器 3，制冷剂在第一换热器 3中吸热蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后从第一换热器 3出来经过四通阀 2进入气液分离器 14，然后再次被吸入压縮机 1，如此循环，制取冷冻水。此时溶液回路中充灌着冷却水，在溶液回路中，集液槽 16中的冷却水从复式热源塔塔体第二输出端 24e出来后被溶液泵 23吸入，经过溶液泵 23加压后，冷却水进入电动三通调节阀 15，冷却水在电动三通调节阀 15中被分成两路，一路从电动三通调节阀第一输出端 15b流出进入第一布液装置 18，另外一路从电动三通调节阀第二输出端 15c流出进入第二换热器 8中，冷却水在第二换热器 8 中与液体制冷剂进行换热，吸收热量，温度升高后，从第二换热器 8中流出进入第二布液装置 20，冷却水被均匀喷淋到填料 19中，冷却水在填料 19中与空气进行热质交换，部分冷却水蒸发，余下冷却水温度降低，冷却水从填料 19中流出后，与从第一布液装置 18 中均匀喷出冷却水混合一道进入到填料式盘管换热器 17，在其中与空气及填料式盘管换热器 17 中的制冷剂进行换热，部分冷却水蒸发，将填料式盘管换热器 17的制冷剂冷凝成液体，冷却水从填料式盘管换热器 17出来后落入集液槽 16中，然后再次从复式热源塔塔体第二输出端 24e流出，如此循环。空气回路中，空气从复式热源塔塔体 24下部进入复式热源塔，然后首先进入填料式盘管换热器 17，在填料式盘管换热器 17中与冷却水进行热质交换，部分冷却水蒸发，空气中含湿量增加，空气从填料式盘管换热器 17出来后，进入填料 19中，空气进一步与填料 19中的冷却水进行传热传质，空气的温度和含湿量进一步增加，空气从填料 19中出来后经过防飘液装置 21，空气中液体小水滴被拦截，然后空气从防飘液装置 21出来后被风机 22吸入，加压后排出复式热源塔。冷热水回路中冷冻水从机组的冷热水回水端进入第一换热器 3 中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，冷冻水从第一换热器 3 出来后由机组的冷热水供水端流出机组。

热源塔热泵冬季制热运行分两种模式，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，在复式热源塔中的空气中的水蒸汽分压力小于或等于溶液表面的水蒸汽分压力时，即水分是从溶液进入到空气中时，气液分离器 14中低温低压的制冷剂气体被压縮机 1吸入、压縮后排出，通过四通阀 2进入第一换热器 3，制冷剂在第一换热器 3中放出热量，自身冷凝成液体，制取供热热水，然后通过第一单向阀 4、第一电磁阀 6 (此时第二电磁阀 7关闭）后依次经过储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11后，制冷剂被节流降压，以气液两相通过第四单向阀 13进入填料式盘管换热器 17中，制冷剂在填料式盘管换热器 17中与溶液换热，制冷剂蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从填料式盘管换热器 17出来流经四通阀 2进入气液分离器 14，最后再次被压縮机 1吸入，从而完成制热循环，制取供热热水。此时溶液回路中充灌着溶液。在溶液回路中，集液槽 16中溶液从复式热源塔塔体第二输出端 24e流出后被溶液泵 23 吸入，经过溶液泵 23加压后进入电动三通调节阀 15，溶液全部从电动三通调节阀第一输出端 15b流出进入第一布液装置 18 (此时电动三通调节阀第二输出端 15c关闭，流出流量为零），在第一布液装置 18中，溶液被均匀喷淋到填料式盘管换热器 17中，溶液以均匀液膜或液滴形式向下流动，与空气回路中的空气进行传热传质，溶液吸收热量，同时溶液也与填料式盘管换热器 17管内的制冷剂进行换热，将热量传递给填料式盘管换热器 17中的制冷剂，溶液从填料式盘管换热器 17流出后，落入集液槽 16中，然后溶液再次从复式热源塔塔体第二输出端 24e流出。

空气回路中，空气从复式热源塔塔体 24下部进入复式热源塔，然后首先进入填料式盘管换热器 17，在填料式盘管换热器 17 中与溶液进行热质交换，空气温度降低，含湿量增加，空气从填料式盘管换热器 17出来后，进入填料 19中，因第二布液装置 20没有溶液流出，空气将直接通过填料 19进入防飘液装置 21，空气中溶液小液滴被拦截，然后空气从防飘液装置 21出来后被风机 22吸入，加压后排出复式热源塔。冷热水回路中热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器 3中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高后，从第一换热器 3出来，由机组的冷热水供水端流出机组。

制热运行模式二：当空气中湿度较大，在复式热源塔中的空气中的水蒸汽分压力大于溶液表面的水蒸汽分压力时，即水分是从空气进入到溶液中时，制冷剂回路中，气液分离器 14中低温低压的制冷剂气体被压縮机 1吸入、压縮后排出，通过四通阀 2 进入第一换热器 3，制冷剂在第一换热器 3中放出热量，冷凝成液体，制取供热热水，制冷剂从第一换热器 3中出来后，通过第一单向阀 4、第二电磁阀 7 (此时第一电磁阀 6关闭）后进入第二换热器 8，在第二换热器 8中与溶液进行换热，制冷剂放出热量，进一步过冷，从第二换热器 8出来后依次经过储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11，制冷剂被节流降压，以气液两相通过第四单向阀 13进入填料式盘管换热器 17，在填料式盘管换热器 17中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从填料式盘管换热器 17出来流经四通阀 2进入气液分离器 14，最后再次被压縮机 1吸入，重新被压縮参与循环。此时溶液回路中充灌着溶液，集液槽 16中溶液从复式热源塔塔体第二输出端 24e出来后进入溶液泵 23，经过溶液泵 23加压后进入电动三通调节阀 15，溶液在电动三通调节阀 15中被分成两路，一路从电动三通调节阀第一输出端 15b流出进入第一布液装置 18，另外一路从电动三通调节阀第二输出端 15c流出进入第二换热器 8 中，溶液在第二换热器 8中与液体制冷剂进行换热，吸收热量，温度升高后，从第二换热器 8中流出进入第二布液装置 20，溶液被均匀喷淋到填料 19中，溶液在填料 19 中与空气进行热质交换，因此时溶液温度较高，溶液中的水蒸汽分压力大于空气中水蒸汽分压力，溶液中水分进入空气中，溶液浓度将提高，实现溶液再生，溶液从填料 19中流出后，与从第一布液装置 18 中均匀布撒的溶液混合后一道进入到填料式盘管换热器 17，溶液在其中与空气进行换热，溶液从空气中吸收热量，温度升高，同时空气中的水蒸汽分压力大于溶液表面的水蒸汽分压力，空气中水分进入溶液，溶液吸收这部分潜热，溶液浓度将降低。与此同时，溶液也与填料式盘管换热器 17中的制冷剂换热，溶液放出热量，使制冷剂吸热蒸发，溶液的温度将降低。溶液从填料式盘管换热器 17出来后落入集液槽 16中，然后再次从复式热源塔塔体第二输出端流出 24e，如此循环。

空气回路中，空气从复式热源塔塔体 24下部进入复式热源塔，然后首先进入填料式盘管换热器 17，在填料式盘管换热器 17 中与溶液进行热质交换，因空气中的水蒸汽分压力大于溶液表面的水蒸汽分压力，空气温度降低同时含湿量减少，空气从填料式盘管换热器 17出来后，进入填料 19中，此时填料 19中的溶液温度较高，而空气经过填料式盘管换热器 17后温度降低，含湿量减少，因此，填料 19中溶液的表面水蒸汽分压力远大于空气中的水蒸汽分压力，此时溶液中的水分将大量进入空气，溶液的浓度得到提高，空气的温度和含湿量将大幅上升，空气从填料 19中出来后经过防飘液装置 21，空气中溶液小液滴被拦截，然后空气从防飘液装置 21出来后被风机 22吸入，加压后排出复式热源塔。

冷热水回路中供热热水从机组的冷热水回水端进入第一换热器 3中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高后，从第一换热器 3出来，由机组的冷热水供水端流出机组。

在***制热运行模式二过程中， 1 )溶液再生利用的是液体制冷剂冷却实现过冷所放出的热量，通过控制电动三通调节阀 15，实现对分别进入第一布液装置 18和第二布液装置 20的溶液流量进行调节，即调节进入填料 19中再生的溶液量，从而实现对复式热源塔中溶液浓度的控制； 2)利用填料 19与填料式盘管换热器 17在空气回路上串联，实现了空气通过填料式盘管换热器 17为热泵***提供低位热源的同时，利用从填料式盘管换热器 17出来的空气的低温和低湿度，为溶液再生提供好的环境，实现溶液的更好再生，使***获得高效制热效率的同时，具有最佳的溶液再生性能，保持系统运行安全可靠。

Claims

权利要求书

1. 一种复式一体化热源塔热泵装置，其特征在于，该装置包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路；

所述制冷剂回路包括压縮机（1)、四通阀（2)、第一换热器（3)、第一单向阀 (4)、第二单向阀（5)、第一电磁阀（6)、第二电磁阀（7)、第二换热器（8)、储液器（9)、过滤器（10)、电子膨胀阀（11)、第三单向阀（12)、第四单向阀（13)、气液分离器（14)、填料式盘管换热器（17) 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构成部件，第二换热器（8) 同时也是溶液回路的构成部件，填料式盘管换热器（17) 同时也是空气回路和溶液回路的构成部件；

所述制冷剂回路中，压縮机（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（12) 的出口连接，第一单向阀 (4) 的出口分成三路，一路通过第一电磁阀（6) 与储液器（9) 的输入端连接；一路与第二单向阀（5) 的出口连接，另一路通过第二电磁阀（7) 与第二换热器第一输入端（8a) 连接，第二单向阀（5) 的入口与复式热源塔塔体第三输入端（24c) 连接；第二换热器第一输出端（8b) 也与储液器（9) 的输入端连接，储液器（9) 的输出端通过过滤器（10) 与电子膨胀阀（11) 的输入端连接，电子膨胀阀（11) 的输出端分成两路，一路连接第三单向阀（12) 的入口，另外一路连接第四单向阀（13) 的入口，第四单向阀（13) 的出口也与复式热源塔塔体第三输入端（24c) 连接，复式热源塔塔体第三输入端（24c) 同时还与填料式盘管换热器制冷剂输入端（17a) 相连，填料式盘管换热器制冷剂输出端（17b) 与复式热源塔塔体第一输出端（24d) 连接，复式热源塔塔体第一输出端（24d) 同时还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（14) 的输入端连接，气液分离器（14) 的输出端与压縮机（1) 的输入端连接；

所述溶液回路包括第二换热器（8)、电动三通调节阀（15)、填料式盘管换热器 (17)、第一布液装置（18)、填料（19)、第二布液装置（20)、溶液泵（23)、集液槽 (16)、复式热源塔塔体（24) 及其相关连接管道，所述填料（19) 同时也是空气回路的构成部件；

溶液回路中，复式热源塔塔体第二输出端（24e) 与溶液泵（23) 的入口连接，溶液泵（23) 的出口与电动三通调节阀输入端（15a) 连接，电动三通调节阀第一输出端 (15b) 与复式热源塔塔体第二输入端（24b) 连接，复式热源塔塔体第二输入端 (24b) 同时还与第一布液装置（18) 入口连接；电动三通调节阀第二输出端（15c) 接第二换热器第二输入端（8c)，第二换热器第二输出端（8d) 与复式热源塔塔体第一输入端（24a) 连接，复式热源塔塔体第一输入端（24a) 同时还与第二布液装置（20) 的入口连接，填料（19) 位于第二布液装置（20) 与第一布液装置（18) 中间，集液槽（16) 位于复式热源塔塔体（24) 的底部，集液槽（16) 的出口也与复式热源塔塔体第二输出端（24e) 连接，溶液泵（23) 的出口设置有溶液温度传感器（27) 和溶液密度传感器（28);

所述空气回路包括复式热源塔塔体（24) 以及从下至上依次设置在所述复式热源塔塔体（24) 内部的填料式盘管换热器（17)、填料（19)、防飘液装置（21) 和风机 (22)，在复式热源塔塔体（24) 的空气入口处装有空气湿度传感器（25) 和空气温度传感器 (26)；

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 所述的复式一体化热源塔热泵装置，其特征在于，利用所述第二换热器（8) 中过冷制冷剂冷却放出的热量作为溶液再生热量。

3. 根据权利要求 1 所述的复式一体化热源塔热泵装置，其特征在于，通过空气湿度传感器（25) 和空气温度传感器（26) 分别测量进入复式热源塔的空气的湿度和温度，获得进入填料式盘管换热器（17) 的空气的水蒸汽分压力，通过溶液温度传感器

(27) 和溶液密度传感器（28) 分别测量从溶液泵（23) 出来的溶液的温度和密度，获得通过第一布液装置（18) 喷淋到填料式盘管换热器（17) 的溶液表面的水蒸汽分压力，通过溶液表面和空气的水蒸汽分压力大小的比较，判断溶液是否需要进行再生，通过控制电动三通调节阀（15)，分别对进入第二换热器（8) 和第一布液装置

(18) 的溶液流量进行调节，从而调节总的用于溶液再生的热量。

4. 根据权利要求 1 所述的复式一体化热源塔热泵装置，其特征在于，所述空气回路中，空气首先经由填料式盘管换热器（17) 降温和减湿，再经由填料（19) 升温和加湿。