[发明专利]多效再生无霜热泵系统装置及方法

说明书

本发明提供一种多效再生无霜热泵系统装置：包括热泵循环系统和溶液再生系统，热泵循环系统包括喷淋换热器、四通换向阀、压缩机、室内换热器和第一节流阀；溶液再生系统包括溶液出液泵、过滤器、乏汽回收室、闪蒸室、冷凝室、末效蒸发室、中间效蒸发室、首效蒸发室、闪蒸预热器、首效预热器和第二节流阀；本发明还提供一种多效再生无霜热泵系统装置的使用方法，包括分为夏季运行模式和冬季运行模式。夏季运行模式下，喷淋换热器底部储存的工质为水。冬季运行模式下，喷淋换热器底部存储的工质为防冻溶液。本发明采用过冷热驱动，不消耗热泵冷凝热，且对过冷热进行多次利用，热利用率高，可以实现更大量的水分分离。

技术领域

本发明涉及空调制冷技术领域，具体是一种多效再生无霜热泵系统装置及方法。

背景技术

空气源热泵技术是一种利用可再生能源的节能、环保空调技术，在我国应用广泛，尤其是在夏热冬冷地区。在当前煤改电的大背景下，空气源热泵在北方寒冷地区也取得了较多应用，具有广阔的发展前景。

空气源热泵技术存在的一个较大的问题是冬季室外换热器的结霜，为了除霜，系统需要在正常和化霜运行之间来回操作，影响向室内的正常供热和能效。针对空气源热泵的结霜问题，近年来业界发展了无霜热泵技术，该技术有两条主要的技术路线，一条路线是对进入换热器的空气先进行除湿(溶液除湿或固体除湿)，从而避免了湿空气在换热器表面结霜。另外一条技术路线是用防冻液与空气直接接触，防冻液从空气中吸收热量后再传递给制冷工质，同样可以避免结霜的产生。相比这两条技术路线，前者需要对空气进行较大程度除湿，后者则不需要，因此更为简单易行，且已经得到实际工程应用。无霜热泵运行过程中，空气中的水分从原先的在换热器表面凝结转而在防冻液表面凝结，随着吸湿过程的进行，防冻液将被稀释，冰点上升，因此需要对其进行再生。目前实际应用的再生方法有投加溶质法、自然再生法和填料塔再生法。投加溶质法造成溶质损耗过大，运行费用高，而且还有超标排放问题，虽然简单，但很不合理。自然再生法利用湿度较低时的空气来对防冻液脱水再生，不可控因素较多，效果不稳定。填料塔再生法利用制冷剂的过冷热加热溶液，在溶液与环境空气的直接接触过程中将溶液中的水分蒸发出去完成再生过程。填料塔是一种比较成熟的热质传递设备，应用广泛，但用于防冻液再生时存在的问题也比较突出，一是热溶液与空气直接接触时，大量热会直接用于加热空气而不是用于蒸发水分，热利用效率较低，二是进入空气的水蒸汽不能回收利用。为了回收这部分水蒸汽的潜热，有学者提出利用两级节流蒸发器来处理，其中第一级蒸发器在0度以上运行，专门用于回收这部分汽化潜热，第二级蒸发器用于在更低温度下继续吸收环境空气中的热量。这种做法造成系统复杂程度增加，而且其效果只是减少了蒸发器的吸热负担，并没有对过冷热的脱水利用效率起到真正的提升作用。

专利申请为ZL201410495836.3和ZL201410495879.1的发明专利分别提出了一种多效蒸馏和多级闪蒸的热驱动再生系统，其特点是溶液再生过程在真空下进行，溶液不与空气直接接触，不存在向空气的传热损失，另外上一级的蒸发热被冷凝后再次用于在下一级再次产生二次蒸汽，如此起到多效分离效果，热利用率大大提高，但它们都是利用冷凝热再生，需要占用机组有效制热量，而没有利用制冷剂的过冷热驱动多效再生。

为此，有必要提出一种利用制冷剂过冷热驱动多效再生的无霜热泵系统使得其不需要耗费有效制热量，从而具有更高的整体效率。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的多效再生无霜热泵系统装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多效再生无霜热泵系统装置：包括热泵循环系统和溶液再生系统；

所述热泵循环系统包括喷淋换热器、四通换向阀、压缩机、室内换热器和第一节流阀；溶液再生系统包括溶液出液泵、过滤器、乏汽回收室、闪蒸室、冷凝室、末效蒸发室、中间效蒸发室、首效蒸发室、闪蒸预热器、首效预热器和第二节流阀；