[發明專利]一種低環溫水溶液能源塔及其熱泵系統

在審

• 申請號: 202010128663.7
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111380376A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 劉斌;夏倫熹
• 申請（專利權）人: 英特換熱設備（浙江）有限公司
• 主分類號: F28C1/14
• 分類號: F28C1/14;F25B41/00;F25B41/04;F25B43/02;F25B13/00;F28D20/02
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 李杰

本發明涉及換熱設備領域，尤其涉及一種低環溫水溶液能源塔及其熱泵系統，包括塔體，所述塔體內至少設置一防止塔體內流體結冰的第一加熱管，所述第一加熱管位于換熱管的下方；所述儲液池內至少設置有一防止儲液池內流體結冰的第二加熱管；高效地防止塔內結冰，延長其使用壽命。

技術領域

本發明涉及換熱設備領域，尤其涉及一種低環溫水溶液能源塔及其熱泵系統。

背景技術

隨著中國經濟的高速增長，能源的消耗量越來越大，大量化石燃料破壞了生態環境，溫室效應越來越嚴重。當前我國建筑用能量十分巨大，目前建筑能耗占我國全社會終端能耗的比例約為27.5％。且隨著城鎮化的發展，建筑能耗將快速增加，城市化的發展給我國建筑用能的能源供應造成了較大壓力。空調耗能占建筑能耗的30％左右，提高空調系統的效率對于節能減排具有重大意義。

在我國夏熱冬冷地區，由于冬季該區域沒有集中供暖，建筑大多采用電或帶輔熱的空氣源熱泵以及燃油、燃氣鍋爐等方式供暖，存在高品位能源消耗較大、一次能源利用率低、存在污染等問題。同時，由于夏熱冬冷地區冬季室外空氣“低溫高濕”的特點，使得目前在此區域內使用較多的空氣源熱泵系統室外換熱器難以維持在干工況運行，空氣里的水蒸氣凝結在翅片表面，發生結霜后系統各項性能系數大大降低，甚至不能工作。針對此地區氣候特點，結合空氣源熱泵及水冷機組用冷卻塔的優點，為解決室外換熱器結霜問題，同時利用冬季濕空氣顯熱及水蒸氣相變潛熱，開發發展出了一種熱源塔熱泵的新型熱泵系統。熱源塔在夏季用作冷卻塔向環境排放熱量，冬季用作熱源塔利用低溫防凍溶液吸取空氣中的熱量。該設備具有冬夏季雙高效的特點，一塔兩用提高了設備利用率，既節能又環保。

熱源塔熱泵解決了傳統水冷冷水機組加鍋爐系統中冷卻塔冬季閑置和鍋爐污染的缺點，也避免了像空氣源熱泵的結霜問題，其造價及維護費用遠低于水地源熱泵系統。但是由于冬夏季運行工況的不同，夏季熱源塔的散熱主要靠潛熱，而冬季熱源塔換熱量中顯熱占比很大，潛熱占比很小，冬季熱源塔的換熱效率低于夏季，所以一般都按照冬季工況來設計熱源塔，導致設計出的熱源塔體積較大。熱源塔較大的體積會增加熱源塔的造價，而且容易出現場地受限的問題。同時，在不同的室外條件下建筑負荷不同，目前熱源塔熱泵主要用于長江中下游地區，在冬季氣溫更低的地區，熱源塔的優勢并不明顯。這是因為建筑負荷和熱源塔取熱量是相互矛盾的，室外氣溫低的時建筑熱負荷很大，但此時熱源塔從室外空氣中取熱已經變得很困難。在這種工況下要從室外環境中取得更多的熱量就必須要降低熱源塔中循環溶液的溫度，增大溫差以吸取更多熱量。隨著溶液溫度的降低，將會導致蒸發溫度下降和系統能效的降低。因此熱源塔對冬季室外環境溫度有一定的限制，環境溫度過低時同樣體積的熱源塔取熱量將會衰減，很有可能滿足不了建筑所需熱量。所以目前熱源塔的適用地區主要為長江中下游地區，在較為寒冷的地區熱源塔使用受限，寒冷的地區使用熱源塔還導致熱源塔內結冰等現象的發生。

如申請人之前申請的公開號為“CN110360852A”的中國發明專利中記載一種相變能源塔及其換熱方法，其中，相變介質采用的是醇類溶液如乙二醇或丙二醇或鹽類溶液如氯化鈉混合溶液，該溶液的濃度可根據最低運行環境溫度進行調配以改變冰點，申請人實踐過程中發現無論是自己的方案還是現在的熱源塔大都采用鹽溶液或者乙二醇溶液防止結冰，這類化學性的防結冰手段存在有三個問題：一是鹽溶液腐蝕零部件，導致能源塔的使用壽命極大地縮短；二是需要定期濃縮溶液，增加了額外的溶液濃縮設備，不但增加成本而且增加占地空間；三是排放溶液污染環境。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種高效防結冰的低環溫水溶液能源塔及其熱泵系統。