本發(fā)明屬于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種基于水合物法實現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
長江中下游地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，目前，該地區(qū)最常見的空調(diào)冷熱源方案是冷水機(jī)組+鍋爐、空氣源熱泵等。在冬季，冷水機(jī)組處于閑置狀態(tài)，設(shè)備利用率較低，并且鍋爐供熱也會污染環(huán)境；而空氣源熱泵在冬季運行時則存在結(jié)霜問題。
針對這些問題，部分學(xué)者提出了熱源塔熱泵系統(tǒng)。夏季工況，熱源塔即為冷卻塔，把冷卻水系統(tǒng)的熱量排到空氣中；冬季工況，利用熱源塔從空氣中吸收熱量，然后向熱泵放熱。
熱源塔分為開式熱源塔和閉式熱源塔。閉式熱源塔溶液和空氣間接換熱，換熱效率較低，較少采用。開式熱源塔溶液和空氣直接接觸，換熱效率較高，但在運行過程中溶液會吸收空氣中的水蒸氣，造成溶液濃度降低，溶液的冰點上升。為了保障系統(tǒng)的安全運行，需要將吸收的水分排出，使溶液濃度升高，實現(xiàn)溶液再生。
因此，如何解決熱源塔系統(tǒng)的溶液再生問題，設(shè)計一種高效運行的熱源塔熱泵系統(tǒng)成為迫切需要解決的技術(shù)難題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于水合物法實現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵系統(tǒng)，實現(xiàn)了熱量的高效利用，提高了熱泵機(jī)組的效率。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明是一種基于水合物法實現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括熱源塔供熱系統(tǒng)、溶液再生系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)，所述熱源塔供熱系統(tǒng)包括熱泵機(jī)組、溶液泵一、電磁閥三、電磁閥六、熱源塔，所述溶液再生系統(tǒng)包括水合物生成釜、水合物分離器、水合物分解器、氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、溶液泵二、溶液泵三、電磁閥五、電磁閥十、電磁閥十一、電磁閥十二，所述太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器、水泵二、電磁閥十六、蓄熱器、水泵一、電磁閥八；
其中所述熱源塔供熱系統(tǒng)的循環(huán)過程為：所述熱泵機(jī)組出口的溶液經(jīng)溶液泵一和電磁閥六進(jìn)入熱源塔，在熱源塔中與空氣換熱，吸熱后溶液溫度升高，經(jīng)電磁閥三進(jìn)入熱泵機(jī)組繼續(xù)放熱，完成熱源塔供熱過程；
溶液再生系統(tǒng)的循環(huán)過程為：開啟電磁閥五，熱泵機(jī)組出口的稀溶液經(jīng)溶液泵一和電磁閥五進(jìn)入水合物生成釜，在水合物生成釜內(nèi)，水合劑由下部通入，在低溫高壓下，水和水合劑生成類似冰晶狀的氣體水合物，氣體水合物經(jīng)過溶液泵二和電磁閥十進(jìn)入水合物分離器，繼續(xù)使氣體水合物和溶液分離，上層的氣體水合物經(jīng)溶液泵三和電磁閥十二進(jìn)入水合物分解器，下層的溶液經(jīng)電磁閥十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，從蓄熱器來的高溫水在水合物分解器中加熱氣體水合物，在高溫、常壓條件下，氣體水合物分解成水和氣體水合劑，水合物分解器中，下部的水由電磁閥十五排出，上部的氣體水合劑進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，然后進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，氣體由低壓變成高壓，之后進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，然后經(jīng)過節(jié)流閥進(jìn)行降壓，最后通入水合物生成釜，與水結(jié)合生成氣體水合物，水合物生成釜內(nèi)稀溶液變成濃溶液，完成溶液再生系統(tǒng)循環(huán)；
太陽能集熱系統(tǒng)的循環(huán)過程為：蓄熱器出口的水經(jīng)過水泵二和電磁閥十六進(jìn)入太陽能集熱器，吸收太陽光的能量，水溫升高，然后返回蓄熱器，完成集熱過程，從水合物分解器返回的水經(jīng)過水泵一和電磁閥八進(jìn)入蓄熱器，在蓄熱器中加熱，加熱后繼續(xù)返回水合物分解器進(jìn)行放熱，為氣體水合物分解提供熱量，放熱后再到蓄熱器進(jìn)行吸熱，循環(huán)進(jìn)行。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：水合物生成釜下部的濃溶液經(jīng)過過濾器和電磁閥十三進(jìn)入儲液器，隨溶液出來的氣體水合劑在儲液器上層，當(dāng)積累一定壓力后，開啟電磁閥十四，使得氣體水合劑進(jìn)入氣液分離器，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，儲液器內(nèi)的濃溶液進(jìn)入冷凝器與高溫的氣體水合劑進(jìn)行換熱，一方面使氣體水合劑產(chǎn)生冷凝，另一方面使溶液溫度升高，之后濃溶液經(jīng)過電磁閥四與熱源塔出口的溶液混合，一起進(jìn)入熱泵機(jī)組進(jìn)行放熱。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：從水合物分解器返回的水溫度較高，關(guān)閉電磁閥八，經(jīng)過水泵一和電磁閥七進(jìn)入板式換熱器，關(guān)閉電磁閥三，熱源塔出口的溶液經(jīng)過電磁閥二進(jìn)入板式換熱器，在板式換熱器內(nèi)溶液和水進(jìn)行換熱，溶液溫度升高后經(jīng)過電磁閥一進(jìn)入熱泵機(jī)組放熱，板式換熱器出口的水溫度降低，然后到蓄熱器進(jìn)行加熱，溫度升高后再到水合物分解器，為水合物分解提供熱量，當(dāng)溶液濃度較高時，溶液濃縮過程停止，打開電磁閥九，蓄熱器出口的水直接經(jīng)過水泵一和電磁閥七，進(jìn)入板式換熱器與溶液進(jìn)行換熱，之后返回蓄熱器吸熱。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述水合劑采用R141b、C3H8或CO2 。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：熱源塔系統(tǒng)的工質(zhì)可采用NaCl溶液、CaCl2溶液。
本發(fā)明的有益效果是：第一、基于水合物法實現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵系統(tǒng)，采用水合物法實現(xiàn)溶液再生，再生后的濃溶液經(jīng)過冷凝器進(jìn)行加熱，然后與熱源塔出口溶液混合，送入熱泵機(jī)組放熱，保障了系統(tǒng)的安全運行，且實現(xiàn)了熱量的高效利用。
第二、基于水合物法實現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵系統(tǒng)，采用太陽能集熱系統(tǒng)不僅為氣體水合物分解過程提供熱量，還可以加熱熱源塔出口溶液，提高出口溶液溫度，熱泵機(jī)組蒸發(fā)溫度升高，因此熱泵機(jī)組效率提高。
附圖說明
圖1 是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。
如圖1所示，本發(fā)明是
基于水合物法實現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括熱源塔供熱系統(tǒng)、溶液再生系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)，所述熱源塔供熱系統(tǒng)包括熱泵機(jī)組、溶液泵一、電磁閥三、電磁閥六、熱源塔，所述溶液再生系統(tǒng)包括水合物生成釜、水合物分離器、水合物分解器、氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、溶液泵二、溶液泵三、電磁閥五、電磁閥十、電磁閥十一、電磁閥十二，所述太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器、水泵二、電磁閥十六、蓄熱器、水泵一、電磁閥八；
其中所述熱源塔供熱系統(tǒng)的循環(huán)過程為：所述熱泵機(jī)組出口的溶液經(jīng)溶液泵一和電磁閥六進(jìn)入熱源塔，在熱源塔中與空氣換熱，吸熱后溶液溫度升高，經(jīng)電磁閥三進(jìn)入熱泵機(jī)組繼續(xù)放熱，完成熱源塔供熱過程；
溶液再生系統(tǒng)的循環(huán)過程為：開啟電磁閥五，熱泵機(jī)組出口的稀溶液經(jīng)溶液泵一和電磁閥五進(jìn)入水合物生成釜，在水合物生成釜內(nèi)，水合劑由下部通入，在低溫高壓下，水和水合劑生成類似冰晶狀的氣體水合物，由于密度比溶液密度低，氣體水合物浮在水面上，氣體水合物經(jīng)過溶液泵二和電磁閥十進(jìn)入水合物分離器，繼續(xù)使氣體水合物和溶液分離，上層的氣體水合物經(jīng)溶液泵三和電磁閥十二進(jìn)入水合物分解器，下層的溶液經(jīng)電磁閥十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，從蓄熱器來的高溫水在水合物分解器中加熱氣體水合物，在高溫、常壓條件下，氣體水合物分解成水和氣體水合劑，水合物分解器中，下部的水由電磁閥十五排出，上部的氣體水合劑進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，然后進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，氣體由低壓變成高壓，之后進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，然后經(jīng)過節(jié)流閥進(jìn)行降壓，最后通入水合物生成釜，與水結(jié)合生成氣體水合物，水合物生成釜內(nèi)稀溶液變成濃溶液，完成溶液再生系統(tǒng)循環(huán)；
太陽能集熱系統(tǒng)的循環(huán)過程為：蓄熱器出口的水經(jīng)過水泵二和電磁閥十六進(jìn)入太陽能集熱器，吸收太陽光的能量，水溫升高，然后返回蓄熱器，完成集熱過程，從水合物分解器返回的水經(jīng)過水泵一和電磁閥八進(jìn)入蓄熱器，在蓄熱器中加熱，加熱后繼續(xù)返回水合物分解器進(jìn)行放熱，為氣體水合物分解提供熱量，放熱后再到蓄熱器進(jìn)行吸熱，循環(huán)進(jìn)行。
水合物生成釜內(nèi)水和水合劑生成氣體水合物后，使得溶液濃度升高，完成溶液濃縮水合物，生成釜下部的濃溶液經(jīng)過過濾器和電磁閥十三進(jìn)入儲液器，隨溶液出來的氣體水合劑在儲液器上層，當(dāng)積累一定壓力后，開啟電磁閥十四，使得氣體水合劑進(jìn)入氣液分離器，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，儲液器內(nèi)的濃溶液進(jìn)入冷凝器與高溫的氣體水合劑進(jìn)行換熱，一方面使氣體水合劑產(chǎn)生冷凝，另一方面使溶液溫度升高，之后濃溶液經(jīng)過電磁閥四與熱源塔出口的溶液混合，一起進(jìn)入熱泵機(jī)組進(jìn)行放熱。
當(dāng)太陽能集熱器吸收的太陽能大于水合物分解所需熱量時，可以利用太陽能集熱系統(tǒng)輔助供熱，從水合物分解器返回的水溫度較高，關(guān)閉電磁閥八，經(jīng)過水泵一和電磁閥七進(jìn)入板式換熱器，關(guān)閉電磁閥三，熱源塔出口的溶液經(jīng)過電磁閥二進(jìn)入板式換熱器，在板式換熱器內(nèi)溶液和水進(jìn)行換熱，溶液溫度升高后經(jīng)過電磁閥一進(jìn)入熱泵機(jī)組放熱，板式換熱器出口的水溫度降低，然后到蓄熱器進(jìn)行加熱，溫度升高后再到水合物分解器，為水合物分解提供熱量，當(dāng)溶液濃度較高時，溶液濃縮過程停止，打開電磁閥九，蓄熱器出口的水直接經(jīng)過水泵一和電磁閥七，進(jìn)入板式換熱器與溶液進(jìn)行換熱，之后返回蓄熱器吸熱。
其中：所述水合劑可以采用R141b、C3H8或CO2，熱源塔系統(tǒng)的工質(zhì)采用NaCl溶液、CaCl2溶液。
本發(fā)明公開了一種基于水合物法實現(xiàn)溶液再生的熱源塔熱泵系統(tǒng)，包括熱源塔供熱回路、溶液再生回路、太陽能集熱回路。本發(fā)明采用水合物法實現(xiàn)溶液再生，再生后的濃溶液經(jīng)過冷凝器進(jìn)行加熱，然后與熱源塔出口溶液混合，送入熱泵機(jī)組放熱，減少了熱源塔系統(tǒng)的負(fù)荷。采用太陽能集熱系統(tǒng)不僅為氣體水合物分解過程提供熱量，還可以加熱熱源塔出口溶液，提高出口溶液溫度，進(jìn)而使熱泵機(jī)組蒸發(fā)溫度升高，熱泵機(jī)組效率提高。本發(fā)明采用太陽能輔助加熱，不僅解決了熱源塔溶液再生問題，保障了系統(tǒng)安全運行，還充分利用了太陽能和溶液再生熱量，實現(xiàn)了系統(tǒng)的高效運行。