專利名稱：一種溶液噴淋型熱泵機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶液噴淋型熱泵機組，使用溶液噴淋實現(xiàn)機組夏季向環(huán)境散發(fā)冷 凝熱，冬季從室外空氣環(huán)境中取熱，并利于高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱對溶液進行再生，屬于 制冷空調(diào)設備領(lǐng)域，特別適用于冬季外溫較低的地區(qū)使用。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)的追求日益增 長，建筑空調(diào)能耗在能源消耗總量中占有很大的份額，據(jù)統(tǒng)計，中央空調(diào)每年的耗電量約占 建筑物總耗電量的60%左右。因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能意義重大。如圖1所示的空氣源熱泵機組是目前常用的中央空調(diào)冷熱源方案，但是空氣源熱 泵機組在夏季制冷運行時，機組的能效比COPc遠小于水冷式冷水機組，在極端高溫條件或 大批量使用空氣源熱泵出現(xiàn)局部熱島效應的條件下，空氣源熱泵機組的制冷能效比COPc 更低；在冬季制熱時由于存在蒸發(fā)器表面結(jié)霜問題，蒸發(fā)器表面結(jié)霜使得空氣源熱泵的能 效比COPh降低，除霜運行時又將導致供熱間斷，影響室內(nèi)環(huán)境的舒適性，而且使機組的安 全性和穩(wěn)定性下降。此外，空氣源換熱器換熱系數(shù)低，體積大，耗材多，不僅增大了設備初投 資，而且對機組的放置空間等運行條件提出了更高的要求，限制了空氣源熱泵機組的使用。為提高空氣源熱泵機組夏季制冷運行時的能效比COPc，目前已提出如圖2所示的 蒸發(fā)冷卻式機組方案，夏季制冷時，通過噴淋循環(huán)水以降低制冷循環(huán)的冷凝溫度，使機組的 制冷能效比COPc大幅提高；但該方案的最大缺陷是丟失了空氣源熱泵機組的冬季制熱功 能，由于冬季用循環(huán)水噴淋空氣并從空氣中取熱，在低環(huán)境溫度條件下制熱運行時必然導 致循環(huán)水結(jié)冰，不能實現(xiàn)制熱。因此，提出一種全年穩(wěn)定、高效運行的熱泵機組技術(shù)方案，是目前亟待解決的問 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種溶液噴淋型熱泵機組，使用溶液噴淋實現(xiàn)機組夏季向環(huán)境散發(fā) 冷凝熱，冬季從室外空氣環(huán)境中取熱，利用高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱對溶液進行再生，從而 實現(xiàn)全年連續(xù)、高效運行。本發(fā)明提出如下技術(shù)方案一種溶液噴淋型熱泵機組，包括壓縮機、第一換熱器、節(jié)流裝置、第二換熱器、位于 第二換熱器下部的溶液收集盤、第一溶液泵、換熱器噴淋器、風機和換熱器殼體；換熱器殼 體中下部設置空氣入口，室外空氣在風機的作用下流過第二換熱器流出換熱器殼體，其特 征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包括四通閥和溶液-制冷劑換熱器；所述的溶液-制 冷劑換熱器設置在換熱器殼體外部，所述壓縮機、四通閥、第一換熱器、溶液-制冷劑換熱 器、節(jié)流裝置、第二換熱器和四通閥由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；第一溶 液泵抽吸溶液收集盤內(nèi)的溶液進入溶液-制冷劑換熱器換熱后，由換熱器噴淋器噴淋在第
4二換熱器上。在所述的蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路上，在第一換熱器的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝 置入口之間增設連通管，該連通管道上設置第一閥門；同時在溶液-制冷劑換熱器的制冷 劑側(cè)進口管路上設置第二閥門；在換熱器殼體內(nèi)部的第二換熱器上方設置溶液再生器，溶 液再生器內(nèi)設置多孔填料；所述換熱器噴淋器由第一再生器-換熱器噴淋器和第二再生 器-換熱器噴淋器組成，溶液收集盤內(nèi)的溶液經(jīng)第一溶液泵抽吸后分為兩路，一部分溶液 進入溶液-制冷劑換熱器換熱后，由第一再生器-換熱器噴淋器噴淋在溶液再生器及第二 換熱器上，另外一部分溶液直接由第二再生器-換熱器噴淋器噴淋在溶液再生器及第二換 熱器上。本發(fā)明提供的第二種溶液噴淋型熱泵機組，包括壓縮機、第一換熱器、節(jié)流裝置、 第二換熱器、位于第二換熱器下部的溶液收集盤、第一溶液泵、換熱器噴淋器、風機和換熱 器殼體；換熱器殼體中下部設置空氣入口，室外空氣在風機的作用下流過第二換熱器流出 換熱器殼體，其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包括四通閥和溶液-制冷劑換熱器， 所述的溶液-制冷劑換熱器置于溶液收集盤中；所述壓縮機、四通閥、第一換熱器、溶液-制 冷劑換熱器、節(jié)流裝置、第二換熱器和四通閥由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回 路；在熱泵循環(huán)回路上，在所述第一換熱器的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置入口之間增設連通 管，該連通管道上設置第一閥門，同時在溶液-制冷劑換熱器的制冷劑側(cè)進口管路上設置 第二閥門，溶液在溶液收集盤中被溶液-制冷劑換熱器加熱后，經(jīng)第一溶液泵抽吸由換熱 器噴淋器噴淋在第二換熱器上。在所述換熱器殼體內(nèi)部，第二換熱器上方設置溶液再生器，溶液再生器內(nèi)設置多 孔填料；所述換熱器噴淋器由第一再生器-換熱器噴淋器和第二再生器-換熱器噴淋器組 成，且交錯布置；溶液收集盤分隔成第一溶液收集盤及第二溶液收集盤，同時增加第二溶液 泵；所述的溶液-制冷劑換熱器置于第一溶液收集盤中，第一溶液泵抽吸第一溶液收集盤 中的溶液，由第一再生器-換熱器噴淋器噴淋在溶液再生器及第二換熱器上，使溶液流入 第二溶液收集盤內(nèi)；第二溶液收集盤中的溶液經(jīng)第二溶液泵抽吸后，由第二再生器-換熱 器噴淋器噴淋在溶液再生器及第二換熱器上，然后流入第一溶液收集盤內(nèi)。本發(fā)明提供的第三種溶液噴淋型熱泵機組，包括壓縮機、第一換熱器、節(jié)流裝置、 第二換熱器、位于第二換熱器下部的溶液收集盤、第一溶液泵、換熱器噴淋器、風機和換熱 器殼體；換熱器殼體中下部設置空氣入口，室外空氣在風機的作用下流過第二換熱器流出 換熱器殼體；其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包括四通閥、溶液-制冷劑換熱器、 第三閥門、溶液再生器和再生器噴淋器；所述壓縮機、四通閥、第一換熱器、溶液-制冷劑換 熱器、節(jié)流裝置、第二換熱器和四通閥由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；溶液 再生器置于換熱器殼體內(nèi)，再生器噴淋器置于溶液再生器的上方，溶液再生器內(nèi)設置多孔 填料；溶液收集盤內(nèi)的溶液經(jīng)第一溶液泵抽吸后分為兩路，一路直接由換熱器噴淋器噴淋 在第二換熱器上，另外一路經(jīng)過第三閥門、溶液-制冷劑換熱器，由再生器噴淋器噴淋在溶 液再生器上。所述的溶液再生器置于換熱器噴淋器上方，所述的溶液噴淋型熱泵機組還包括第 四閥門；所述壓縮機、四通閥、第一換熱器、溶液-制冷劑換熱器、節(jié)流裝置、第二換熱器和 四通閥由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路，在所述的蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路上，在第一換熱器的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置入口之間增設連通管，該連通管道上設置第 一閥門；同時在溶液-制冷劑換熱器的制冷劑側(cè)進口管路上設置第二閥門，溶液收集盤中 的溶液經(jīng)第一溶液泵抽吸后分為兩路，一路經(jīng)過第四閥門由換熱器噴淋器噴淋在第二換熱 器上，另外一路經(jīng)過第三閥門和溶液-制冷劑換熱器，由再生器噴淋器噴淋在溶液再生器 及第二換熱器上。上述技術(shù)方案中，所述溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組中所用溶液為水、有機溶液或無 機溶液；所述的有機溶液為凝固點低于0°c的乙二醇、丙二醇或丙三醇；所述無機溶液為氯 化鈣、氯化鈉或醋酸鈉的溶液；所述第一換熱器為制冷劑-空氣換熱器或制冷劑-水換熱 器，所述第一換熱器設置在室內(nèi)；溶液-制冷劑換熱器為套管式或板式換熱器；所述第二換 熱器中的制冷劑管道外側(cè)設置多孔填料。采用上述技術(shù)方案具有下列顯著優(yōu)點①采用帶有溶液噴淋及風機的換熱器，換熱系數(shù)高，與空氣源熱泵相比，制冷時冷 凝溫度更低、制熱時蒸發(fā)溫度更高，可實現(xiàn)夏季高效制冷和冬季高效制熱，提高了制冷能效 比COPc和制熱能效比COPh ；②可在低溫環(huán)境下實現(xiàn)連續(xù)制熱運行，避免了空氣源熱泵的除霜問題，保證了室 內(nèi)環(huán)境的舒適性；⑧溶液噴淋型換熱器的換熱系數(shù)大，結(jié)構(gòu)緊湊，與同等換熱能力的風冷式換熱器 相比，其傳熱面積較小，故所需金屬材料大大減少，降低了機組的初投資。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的空氣源熱泵機組的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的蒸發(fā)冷凝式機組的結(jié)構(gòu)原理圖。圖3是蒸氣壓縮式熱泵的制冷循環(huán)壓焓圖。圖4是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型熱泵機組的結(jié)構(gòu)原理圖及其第一實施例的 結(jié)構(gòu)原理圖。圖5是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型熱泵機組的第二實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。圖6是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型熱泵機組的第三實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。圖7是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型熱泵機組的第四實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。圖8是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型熱泵機組的第五實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。圖9是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型熱泵機組的第六實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。其中1-壓縮機；2-第一換熱器；3-節(jié)流裝置；4-第二換熱器；5-溶液收集盤； 5a-第一溶液收集盤；5b-第二溶液收集盤；6-溶液泵；6a-第一溶液泵；6b_第二溶液泵； 7-換熱器噴淋器；8-風機；9-換熱器殼體；10-四通閥；11-溶液-制冷劑換熱器；12-第一 閥門；13-第二閥門；14-第三閥門；15-第四閥門；16-溶液再生器；17-多孔填料；18-再生 器噴淋器；19-第一再生器-換熱器噴淋器；20-第二再生器-換熱器噴淋器。
具體實施例方式蒸氣壓縮式熱泵的制冷循環(huán)壓焓圖如圖3所示。制冷劑蒸氣由點a進入壓縮機壓 縮成高溫高壓氣體點b，該高溫高壓氣體進入冷凝器放熱達到點d，其中b-c放出過熱熱量，c-d放出潛熱，d_e放出再冷熱，制冷劑液體進入節(jié)流裝置壓力降低至點f，然后進入蒸發(fā)器 吸熱蒸發(fā)至點a。以上海地區(qū)的冬季工況為例，熱泵機組采用制冷劑R22，冷凝溫度tk = 50°C，蒸發(fā) 溫度、=_5°C，蒸氣壓縮熱泵的制冷循環(huán)壓焓圖如圖3所示，其中ha = 417. 8kJ/kg, hd = 264. 5kJ/kg，he = 238kJ/kg ；進入蒸發(fā)器的空氣狀態(tài)為4. 5°C，相對濕度75%，含濕量din = 3. 89g/kg，hin = 14. 27kJ/kg，離開蒸發(fā)器的空氣狀態(tài)為0°C，相對濕度100%，含濕量d。ut = 3. 76g/kg，h。ut = 9. 4kJ/kg。Ikg制冷劑流過蒸發(fā)器制冷劑通道時，使得空氣中的4. 8g水蒸 氣進入溶液中，欲再生該溶液則需熱量^kJ,而使Ikg從冷凝器流出的高壓液態(tài)制冷劑實 現(xiàn)再冷卻則可釋放出26. 5kJ再冷熱，由此可見，制冷劑的再冷熱可以實現(xiàn)對溶液的再生。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和運行方式做進一步說明。實施例一圖4是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第一種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，本實 施例以高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱作為溶液的再生熱源，它包括壓縮機1、第一換熱器2、節(jié) 流裝置3、第二換熱器4、位于第二換熱器下部的溶液收集盤5、第一溶液泵6a、換熱器噴淋 器7、風機8和換熱器殼體9 ；換熱器殼體9中下部設置空氣入口，室外空氣在風機8的作用 下流過第二換熱器4流出換熱器殼體9，其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包括四通 閥10和溶液-制冷劑換熱器11 ；所述的溶液-制冷劑換熱器11設置在換熱器殼體外部， 所述壓縮機1、四通閥10、第一換熱器2、溶液-制冷劑換熱器11、節(jié)流裝置3、第二換熱器4 和四通閥10由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；第一溶液泵6a抽吸溶液收集 盤5內(nèi)的溶液進入溶液-制冷劑換熱器11換熱后，由換熱器噴淋器7噴淋在第二換熱器4 上。機組冬季制熱運行時，開啟第二閥門13，關(guān)閉第一閥門12。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第一換熱器2，在第一換熱器2中冷凝放出熱量，制取熱水或熱風 供用戶使用，而后經(jīng)過第二閥門13進入溶液-制冷劑換熱器11，放出再冷熱后經(jīng)過節(jié)流裝 置3進入第二換熱器4，在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā)，然后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶 液自溶液收集盤5流出后，由第一溶液泵6抽吸進入溶液-制冷劑換熱器11吸收再冷熱， 然后由換熱器噴淋器7噴灑在第二換熱器4表面，然后流入溶液收集盤5，保持溶液不會因 濃度過高而結(jié)晶。機組夏季制冷運行時，開啟第一閥門12，關(guān)閉第二閥門13。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第二換熱器4，在第二換熱器4中冷凝放出熱量，液態(tài)制冷劑經(jīng)過 節(jié)流裝置3及第一閥門12進入第一換熱器2，在第一換熱器2中吸熱蒸發(fā)，制取冷水或冷風 供用戶使用，制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收集盤5流出后，由 第一溶液泵6抽吸，經(jīng)過溶液-制冷劑換熱器11后，由換熱器噴淋器7噴灑在第二換熱器 4表面后流入溶液收集盤5。本實施例中第一換熱器2設置在室內(nèi)，為制冷劑-空氣換熱器，也可采用制冷 劑-水換熱器；溶液-制冷劑換熱器11為套管式換熱器，也可采用板式換熱器；溶液噴淋型 熱泵機組中所用溶液為乙二醇溶液，也可采用丙二醇或丙三醇溶液；第二換熱器4中的制 冷劑管道外側(cè)設置多孔填料17，增強溶液與空氣的傳熱傳質(zhì)，多孔填料17為PVC(硬質(zhì)聚乙 烯樹脂)，也可采用聚丙烯和玻璃鋼。
實施例二 圖5是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第二種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，本實 施例以高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱作為溶液的再生熱源，相比于實施例一，區(qū)別在于在所述 的蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路上，在第一換熱器2的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置3入口之間增 設連通管，該連通管道上設置第一閥門12 ；同時在溶液-制冷劑換熱器11的制冷劑側(cè)進口 管路上設置第二閥門13 ；在換熱器殼體9內(nèi)部的第二換熱器4上方設置溶液再生器16，溶 液再生器16內(nèi)設置多孔填料17 ；所述換熱器噴淋器7由第一再生器-換熱器噴淋器19和 第二再生器-換熱器噴淋器20組成，溶液收集盤5內(nèi)的溶液經(jīng)第一溶液泵6a抽吸后分為 兩路，一部分溶液進入溶液-制冷劑換熱器11換熱后，由第一再生器-換熱器噴淋器19噴 淋在溶液再生器16及第二換熱器4上，另外一部分溶液直接由第二再生器-換熱器噴淋器 20噴淋在溶液再生器16及第二換熱器4上。機組冬季制熱運行時，開啟第二閥門13，關(guān)閉第一閥門12。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第一換熱器2，在第一換熱器2中冷凝放出熱量，制取熱水或熱風 供用戶使用，而后經(jīng)過第二閥門13進入溶液-制冷劑換熱器11，放出再冷熱后經(jīng)過節(jié)流裝 置3進入第二換熱器4，在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā)，然后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶 液自溶液收集盤5流出后，進入第一溶液泵6增壓，而后分為兩路，一路經(jīng)過溶液-制冷劑 換熱器11吸收再冷熱后，由第一再生器-換熱器噴淋器19噴灑在溶液再生器16及第二 換熱器4表面上，使溶液再生，蒸發(fā)出水蒸氣，然后流入溶液收集盤5，另外一路由第二再生 器-換熱器噴淋器20噴灑在溶液再生器16及第二換熱器4表面上，然后流入溶液收集盤 5。機組夏季制冷運行時，開啟第一閥門12，關(guān)閉第二閥門13。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第二換熱器4，在第二換熱器4中冷凝放出熱量，液態(tài)制冷劑經(jīng)過 節(jié)流裝置3及第一閥門12進入第一換熱器2，在第一換熱器2中吸熱蒸發(fā)，制取冷水或冷風 供用戶使用，制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收集盤5流出，經(jīng)第一 溶液泵6增壓后分為兩路，一路經(jīng)過溶液-制冷劑換熱器11后，由第一再生器-換熱器噴 淋器19噴灑在溶液再生器16及第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5，另外一路由第二再 生器-換熱器噴淋器20噴灑在溶液再生器16及第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5。本實施例中設置于溶液再生器16內(nèi)的多孔填料17為PVC(硬質(zhì)聚乙烯樹脂)，也 可采用聚丙烯和玻璃鋼。本實施例的其他結(jié)構(gòu)與實施例一相同，在此不再贅述。實施例三圖6是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第三種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，本實 施例以高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱作為溶液的再生熱源，它包括壓縮機1、第一換熱器2、節(jié) 流裝置3、第二換熱器4、位于第二換熱器下部的溶液收集盤5、第一溶液泵6a、換熱器噴淋 器7、風機8和換熱器殼體9 ；換熱器殼體9中下部設置空氣入口，室外空氣在風機8的作用 下流過第二換熱器4流出換熱器殼體9，其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包括四通 閥10和溶液-制冷劑換熱器11，所述的溶液-制冷劑換熱器11置于溶液收集盤5中；所 述壓縮機1、四通閥10、第一換熱器2、溶液-制冷劑換熱器11、節(jié)流裝置3、第二換熱器4和 四通閥10由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；在熱泵循環(huán)回路上，在所述第一
8換熱器2的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置3入口之間增設連通管，該連通管道上設置第一閥門 12，同時在溶液-制冷劑換熱器11的制冷劑側(cè)進口管路上設置第二閥門13，溶液在溶液收 集盤5中被溶液-制冷劑換熱器11加熱后，經(jīng)第一溶液泵6a抽吸由換熱器噴淋器7噴淋 在第二換熱器4上。機組冬季制熱運行時，開啟第二閥門13，關(guān)閉第一閥門12。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第一換熱器2，在第一換熱器2中冷凝放出熱量，制取熱水或熱風 供用戶使用，而后經(jīng)過第二閥門13進入放置于溶液收集盤5中的溶液-制冷劑換熱器11， 放出再冷熱后經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第二換熱器4，在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā)，然后經(jīng)過四 通閥10回到壓縮機1。溶液在溶液收集盤5中吸收再冷熱后流出，由第一溶液泵6抽吸經(jīng) 過換熱器噴淋器7噴灑在第二換熱器4表面，然后流入溶液收集盤5，保持溶液不會因濃度 過高而結(jié)晶。機組夏季制冷運行時，開啟第一閥門12，關(guān)閉第二閥門13。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第二換熱器4，在第二換熱器4中冷凝放出熱量，液態(tài)制冷劑經(jīng)過 節(jié)流裝置3及第一閥門12進入第一換熱器2，在第一換熱器2中吸熱蒸發(fā)，制取冷水或冷風 供用戶使用，制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收集盤5流出后，由第 一溶液泵6抽吸，經(jīng)過換熱器噴淋器7噴灑在第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5。本實施例中第一換熱器2設置在室內(nèi)，為制冷劑-空氣換熱器，也可采用制冷 劑-水換熱器；溶液-制冷劑換熱器11為套管式換熱器，也可采用板式換熱器；溶液噴淋型 熱泵機組中所用溶液氯化鈣溶液，也可采用氯化鈉或醋酸鈉的溶液；第二換熱器4中的制 冷劑管道外側(cè)設置多孔填料17，增強溶液與空氣的傳熱傳質(zhì)，多孔填料17為PVC(硬質(zhì)聚乙 烯樹脂)，也可采用聚丙烯和玻璃鋼。實施例四圖7是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第四種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，本實 施例以高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱作為溶液的再生熱源，相比于實施例三，區(qū)別在于在所述 換熱器殼體9內(nèi)部，第二換熱器4上方設置溶液再生器16，溶液再生器16內(nèi)設置多孔填料 17 ；所述換熱器噴淋器7由第一再生器-換熱器噴淋器19和第二再生器-換熱器噴淋器 20組成，且交錯布置；溶液收集盤5分隔成第一溶液收集盤fe及第二溶液收集盤5b，同時 增加第二溶液泵6b ；所述的溶液-制冷劑換熱器11置于第一溶液收集盤fe中，第一溶液 泵6a抽吸第一溶液收集盤fe中的溶液，由第一再生器-換熱器噴淋器19噴淋在溶液再生 器16及第二換熱器4上，使溶液流入第二溶液收集盤恥內(nèi)；第二溶液收集盤恥中的溶液 經(jīng)第二溶液泵6b抽吸后，由第二再生器-換熱器噴淋器20噴淋在溶液再生器16及第二換 熱器4上，然后流入第一溶液收集盤fe內(nèi)。機組冬季制熱運行時，開啟第二閥門13，關(guān)閉第一閥門12。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第一換熱器2，在第一換熱器2中冷凝放出熱量，制取熱水或熱風 供用戶使用，而后經(jīng)過第二閥門13進入放置于分隔溶液收集盤5中的溶液-制冷劑換熱器 11，放出再冷熱后經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第二換熱器4，在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā)，然后經(jīng)過 四通閥10回到壓縮機1。第一溶液收集盤如中的溶液被溶液-制冷劑換熱器11加熱，經(jīng) 第一溶液泵6a抽吸后，由第一再生器-換熱器噴淋器19噴淋在溶液再生器16及第二換熱 器4上，然后流回第二溶液收集盤恥內(nèi)，第二溶液收集盤恥中的溶液經(jīng)第二溶液泵6b抽吸后，由第二再生器-換熱器噴淋器20噴淋在溶液再生器16及第二換熱器4上，然后流回 第一溶液收集盤如內(nèi)，保持溶液不會因濃度過高而結(jié)晶。機組夏季制冷運行時，開啟第一閥門12，關(guān)閉第二閥門13。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓 縮后，經(jīng)過四通閥10進入第二換熱器4，在第二換熱器4中冷凝放出熱量，液態(tài)制冷劑經(jīng)過 節(jié)流裝置3及第一閥門12進入第一換熱器2，在第一換熱器2中吸熱蒸發(fā)，制取冷水或冷風 供用戶使用，制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。第一溶液收集盤fe中的溶液被溶 液-制冷劑換熱器11加熱，經(jīng)第一溶液泵6a抽吸后，由第一再生器-換熱器噴淋器19噴 淋在溶液再生器16及第二換熱器4上，然后流回第二溶液收集盤恥內(nèi)，第二溶液收集盤恥 中的溶液經(jīng)第二溶液泵6b抽吸后，由第二再生器-換熱器噴淋器20噴淋在溶液再生器16 及第二換熱器4上，然后流回第一溶液收集盤fe內(nèi)。本實施例中設置于溶液再生器16內(nèi)的多孔填料17為PVC(硬質(zhì)聚乙烯樹脂)，也 可采用聚丙烯和玻璃鋼。本實施例的其他結(jié)構(gòu)與實施例三相同，在此不再贅述。實施例五圖8是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第五種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，本實 施例以高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱作為溶液的再生熱源，它包括壓縮機1、第一換熱器2、節(jié) 流裝置3、第二換熱器4、位于第二換熱器下部的溶液收集盤5、第一溶液泵6a、換熱器噴淋 器7、風機8和換熱器殼體9 ；換熱器殼體9中下部設置空氣入口，室外空氣在風機8的作用 下流過第二換熱器4流出換熱器殼體9 ；其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包括四通 閥10、溶液-制冷劑換熱器11、第三閥門14、溶液再生器16和再生器噴淋器18 ；所述壓縮 機1、四通閥10、第一換熱器2、溶液-制冷劑換熱器11、節(jié)流裝置3、第二換熱器4和四通閥 10由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；溶液再生器16置于換熱器殼體9內(nèi)，再 生器噴淋器18置于溶液再生器16的上方，溶液再生器16內(nèi)設置多孔填料17 ；溶液收集盤 5內(nèi)的溶液經(jīng)第一溶液泵6a抽吸后分為兩路，一路直接由換熱器噴淋器7噴淋在第二換熱 器4上，另外一路經(jīng)過第三閥門14、溶液-制冷劑換熱器11，由再生器噴淋器18噴淋在溶 液再生器16上。機組冬季制熱運行時，開啟第三閥門14。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后，經(jīng)過四通閥 10進入第一換熱器2，在第一換熱器2中冷凝放出熱量，制取熱水或熱風供用戶使用，而后 高壓液態(tài)制冷劑進入溶液-制冷劑換熱器11，放出再冷熱后經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第二換熱 器4，制冷劑在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā)，然后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收 集盤5流出后，進入第一溶液泵6增壓，而后分為兩路，一路由換熱器噴淋器7噴灑在第二 換熱器4表面后流入溶液收集盤5，另外一路經(jīng)過第三閥門14進入溶液-制冷劑換熱器11 吸收高壓液體的再冷熱，以加熱溶液，這些熱溶液經(jīng)再生器噴淋器18噴淋在溶液再生器16 表面，由于熱溶液液滴表面的水蒸氣分壓高于室外空氣中的水蒸氣分壓，使溶液中因第二 換熱器4在吸熱過程中吸收的空氣中的水分重新還原成水蒸氣，在風機8的抽吸作用下排 出換熱器殼體9之外，從而保證了溶液收集盤5中的溶液濃度維持恒定；然后蒸發(fā)出水蒸氣 后的溶液從溶液再生器16表面流入溶液收集盤5。機組夏季制冷運行時，關(guān)閉第三閥門14。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后，經(jīng)過四通閥10 進入第二換熱器4，在第二換熱器4中冷凝放出熱量，液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置3、溶液-制冷劑換熱器11進入第一換熱器2，在第一換熱器2中吸熱蒸發(fā)，制取冷水或冷風供用戶使 用，制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。由于第三閥門14關(guān)閉，經(jīng)節(jié)流裝置3節(jié)流 后的制冷劑不能與溶液進行熱交換，不會影響制冷效果。溶液自溶液收集盤5流出，經(jīng)第一 溶液泵6增壓后由換熱器噴淋器7噴灑在第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5。本實施例中第一換熱器2設置在室內(nèi)，為制冷劑-空氣換熱器，也可采用制冷 劑-水換熱器；溶液-制冷劑換熱器11為套管式換熱器，也可采用板式換熱器；溶液噴淋 型熱泵機組中所用溶液為乙二醇溶液，也可采用丙二醇或丙三醇溶液；設置于第二換熱器 4中的制冷劑管道外側(cè)與溶液再生器16內(nèi)的多孔填料17為PVC (硬質(zhì)聚乙烯樹脂)，也可 采用聚丙烯和玻璃鋼。實施例六圖9是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第六種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，本實 施例以高壓液態(tài)制冷劑的再冷熱作為溶液的再生熱源，相比于實施例五，區(qū)別在于所述的 溶液再生器16置于換熱器噴淋器7上方，所述的溶液噴淋型熱泵機組還包括第四閥門15 ； 所述壓縮機1、四通閥10、第一換熱器2、溶液-制冷劑換熱器11、節(jié)流裝置3、第二換熱器 4和四通閥10由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路，在所述的蒸氣壓縮式熱泵循 環(huán)回路上，在第一換熱器2的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置3入口之間增設連通管，該連通管道 上設置第一閥門12 ；同時在溶液-制冷劑換熱器11的制冷劑側(cè)進口管路上設置第二閥門 13，溶液收集盤5中的溶液經(jīng)第一溶液泵6a抽吸后分為兩路，一路經(jīng)過第四閥門15由換熱 器噴淋器7噴淋在第二換熱器4上，另外一路經(jīng)過第三閥門14和溶液-制冷劑換熱器11， 由再生器噴淋器18噴淋在溶液再生器16及第二換熱器4上。機組冬季制熱運行時，開啟第三閥門14、第四閥門15和第二閥門13，關(guān)閉第一閥 門12。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后，經(jīng)過四通閥10進入第一換熱器2，在第一換熱器2中冷 凝放出熱量，制取熱水或熱風供用戶使用，而后經(jīng)過第二閥門13進入溶液-制冷劑換熱器 11，放出再冷熱后經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第二換熱器4，在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā)，然后經(jīng)過 四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收集盤5流出，經(jīng)溶液泵6抽吸后分為兩路，一路經(jīng)第 四閥門15由換熱器噴淋器7噴灑在第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5，另外一路經(jīng)過 第三閥門14進入溶液-制冷劑換熱器11吸收再冷熱，由再生器噴淋器18噴淋在溶液再生 器16及第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5。機組夏季制冷運行時，開啟第三閥門14和第一閥門12，關(guān)閉第四閥門15和第二閥 門13。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后，經(jīng)過四通閥10進入第二換熱器4，在第二換熱器4中冷 凝放出熱量，液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置3和第一閥門12進入第一換熱器2，在第一換熱器2 中吸熱蒸發(fā)，制取冷水或冷風供用戶使用，制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液 自溶液收集盤5流出，由第一溶液泵6增壓后經(jīng)過第三閥門14和溶液-制冷劑換熱器11， 由再生器噴淋器18噴灑在溶液再生器16及第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5。本實施例的其他結(jié)構(gòu)與實施例五相同，在此不再贅述。在上述利用制冷劑再冷熱再生溶液的溶液噴淋型熱泵機組技術(shù)方案中，熱泵機組 冬季和夏季運行時采用溶液噴淋空氣。值得一提的是，為防止溶液在夏季運行出現(xiàn)飄散，也 可在夏季將溶液更換為水。
權(quán)利要求
1.一種溶液噴淋型熱泵機組，包括壓縮機(1)、第一換熱器O)、節(jié)流裝置(3)、第二換 熱器G)、位于第二換熱器下部的溶液收集盤(5)、第一溶液泵(6a)、換熱器噴淋器(7)、風 機(8)和換熱器殼體(9)；換熱器殼體(9)中下部設置空氣入口，室外空氣在風機(8)的作 用下流過第二換熱器(4)流出換熱器殼體(9)，其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包 括四通閥(10)和溶液-制冷劑換熱器(11)；所述的溶液-制冷劑換熱器(11)設置在換熱 器殼體外部，所述壓縮機(1)、四通閥(10)、第一換熱器O)、溶液-制冷劑換熱器(11)、節(jié) 流裝置C3)、第二換熱器(4)和四通閥(10)由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路； 第一溶液泵(6a)抽吸溶液收集盤(5)內(nèi)的溶液進入溶液-制冷劑換熱器(11)換熱后，由 換熱器噴淋器(7)噴淋在第二換熱器(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溶液噴淋型熱泵機組，其特征在于在所述的蒸氣壓縮 式熱泵循環(huán)回路上，在第一換熱器⑵的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置⑶入口之間增設連通 管，該連通管道上設置第一閥門(1 ；同時在溶液-制冷劑換熱器(11)的制冷劑側(cè)進口管 路上設置第二閥門(1 ；在換熱器殼體(9)內(nèi)部的第二換熱器(4)上方設置溶液再生器(16)，溶液再生器(16)內(nèi)設置多孔填料(17)；所述換熱器噴淋器(7)由第一再生器-換熱 器噴淋器(19)和第二再生器-換熱器噴淋器00)組成，溶液收集盤(5)內(nèi)的溶液經(jīng)第一 溶液泵(6a)抽吸后分為兩路，一部分溶液進入溶液-制冷劑換熱器(11)換熱后，由第一再 生器-換熱器噴淋器(19)噴淋在溶液再生器(16)及第二換熱器(4)上，另外一部分溶液 直接由第二再生器-換熱器噴淋器00)噴淋在溶液再生器(16)及第二換熱器(4)上。
3.一種溶液噴淋型熱泵機組，包括壓縮機(1)、第一換熱器O)、節(jié)流裝置(3)、第二換 熱器G)、位于第二換熱器下部的溶液收集盤(5)、第一溶液泵(6a)、換熱器噴淋器(7)、風 機(8)和換熱器殼體(9)；換熱器殼體(9)中下部設置空氣入口，室外空氣在風機(8)的作 用下流過第二換熱器(4)流出換熱器殼體(9)，其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包 括四通閥(10)和溶液-制冷劑換熱器(11)，所述的溶液-制冷劑換熱器(11)置于溶液收 集盤(5)中；所述壓縮機(1)、四通閥(10)、第一換熱器O)、溶液-制冷劑換熱器(11)、節(jié) 流裝置C3)、第二換熱器(4)和四通閥(10)由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路； 在熱泵循環(huán)回路上，在所述第一換熱器⑵的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置⑶入口之間增設 連通管，該連通管道上設置第一閥門(12)，同時在溶液-制冷劑換熱器(11)的制冷劑側(cè)進 口管路上設置第二閥門(13)，溶液在溶液收集盤(5)中被溶液-制冷劑換熱器(11)加熱 后，經(jīng)第一溶液泵(6a)抽吸由換熱器噴淋器(7)噴淋在第二換熱器(4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種溶液噴淋型熱泵機組，其特征在于在所述換熱器殼體 (9)內(nèi)部，第二換熱器(4)上方設置溶液再生器(16)，溶液再生器(16)內(nèi)設置多孔填料(17)；所述換熱器噴淋器(7)由第一再生器-換熱器噴淋器(19)和第二再生器-換熱器噴 淋器00)組成，且交錯布置；溶液收集盤( 分隔成第一溶液收集盤(5a)及第二溶液收集 盤(恥)，同時增加第二溶液泵(6b)；所述的溶液-制冷劑換熱器(11)置于第一溶液收集盤 (5a)中，第一溶液泵(6a)抽吸第一溶液收集盤(5a)中的溶液，由第一再生器-換熱器噴 淋器(19)噴淋在溶液再生器(16)及第二換熱器(4)上，使溶液流入第二溶液收集盤(5b) 內(nèi)；第二溶液收集盤(5b)中的溶液經(jīng)第二溶液泵(6b)抽吸后，由第二再生器-換熱器噴淋 器00)噴淋在溶液再生器(16)及第二換熱器(4)上，然后流入第一溶液收集盤(5a)內(nèi)。
5.一種溶液噴淋型熱泵機組，包括壓縮機(1)、第一換熱器O)、節(jié)流裝置(3)、第二換熱器G)、位于第二換熱器下部的溶液收集盤(5)、第一溶液泵(6a)、換熱器噴淋器(7)、風 機(8)和換熱器殼體(9)；換熱器殼體(9)中下部設置空氣入口，室外空氣在風機(8)的作 用下流過第二換熱器(4)流出換熱器殼體(9)；其特征在于所述溶液噴淋型熱泵機組還包 括四通閥(10)、溶液-制冷劑換熱器(11)、第三閥門(14)、溶液再生器(16)和再生器噴淋 器(18)；所述壓縮機(1)、四通閥(10)、第一換熱器O)、溶液-制冷劑換熱器(11)、節(jié)流裝 置(3)、第二換熱器(4)和四通閥(10)由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；溶 液再生器(16)置于換熱器殼體(9)內(nèi)，再生器噴淋器(18)置于溶液再生器(16)的上方， 溶液再生器(16)內(nèi)設置多孔填料(17)；溶液收集盤(5)內(nèi)的溶液經(jīng)第一溶液泵(6a)抽吸 后分為兩路，一路直接由換熱器噴淋器(7)噴淋在第二換熱器(4)上，另外一路經(jīng)過第三閥 門(14)、溶液-制冷劑換熱器(11)，由再生器噴淋器(18)噴淋在溶液再生器(16)上。
6 .根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種溶液噴淋型熱泵機組，其特征在于所述的溶液再生器 (16)置于換熱器噴淋器(7)上方，所述的溶液噴淋型熱泵機組還包括第四閥門(1 ；所述 壓縮機(1)、四通閥(10)、第一換熱器O)、溶液-制冷劑換熱器(11)、節(jié)流裝置(3)、第二換 熱器(4)和四通閥(10)由管道順序連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路，在所述的蒸氣壓縮 式熱泵循環(huán)回路上，在第一換熱器⑵的制冷劑側(cè)出口與節(jié)流裝置⑶入口之間增設連通 管，該連通管道上設置第一閥門(1 ；同時在溶液-制冷劑換熱器(11)的制冷劑側(cè)進口管 路上設置第二閥門(13)，溶液收集盤(5)中的溶液經(jīng)第一溶液泵(6a)抽吸后分為兩路，一 路經(jīng)過第四閥門(1 由換熱器噴淋器(7)噴淋在第二換熱器(4)上，另外一路經(jīng)過第三閥 門(14)和溶液-制冷劑換熱器(11)，由再生器噴淋器(18)噴淋在溶液再生器(16)及第二 換熱器⑷上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一權(quán)利要求所述的一種溶液噴淋型熱泵機組，其特征在于 所述溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組中所用溶液為水、有機溶液或無機溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種溶液噴淋型熱泵機組，其特征在于所述的有機溶液為 凝固點低于0°C的乙二醇、丙二醇或丙三醇；所述無機溶液為氯化鈣、氯化鈉或醋酸鈉的溶 液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一權(quán)利要求所述的一種溶液噴淋型熱泵機組，其特征在于 所述第一換熱器( 為制冷劑-空氣換熱器或制冷劑-水換熱器，所述第一換熱器(2)設 置在室內(nèi)；溶液-制冷劑換熱器(11)為套管式或板式換熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一權(quán)利要求所述的一種溶液噴淋型熱泵機組，其特征在于 所述第二換熱器中的制冷劑管道外側(cè)設置多孔填料(17)。
全文摘要
一種溶液噴淋型熱泵機組，屬于制冷空調(diào)設備領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)特點是使用溶液噴淋實現(xiàn)機組夏季向環(huán)境散發(fā)冷凝熱，冬季從室外空氣環(huán)境中取熱，并利用高壓液態(tài)制冷劑的再冷卻釋放的熱量對溶液進行再生。與空氣源熱泵機組相比，具有機組結(jié)構(gòu)緊湊、設備初投資低，夏季制冷運行能效比高，冬季勿需除霜，可實現(xiàn)高效、連續(xù)、穩(wěn)定的制熱運行等顯著特點。
文檔編號F25B41/04GK102116537SQ201110076478
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者吳偉, 李丹陽, 李先庭, 李筱, 王寶龍, 石文星, 董俐言, 韓林俊 申請人:清華大學