一种能源塔及其热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及换热设备领域，尤其涉及一种能源塔及其热泵系统，所述塔体内部设有用于封闭输送制冷剂的换热组件，以及采用相变介质作为流体的喷淋系统；所述喷淋系统包括设置在换热组件上方且喷淋方向朝向换热管的喷淋器，以及设置在换热组件下方用于承接相变介质的储液池；所述换热组件包括集气管、集液管以及若干个设置在两者之间并等距离间隔阵列布置的换热板，所述储液池与喷淋器通过管路相通，所述管路上至少设置一位于塔体内的预冷换热器，喷淋器喷出的相变介质在换热板表面以部分蒸发或冷凝的方式与换热板内部的制冷剂进行热交换；提升换热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种能源塔及其热泵系统
本专利技术涉及换热设备领域，尤其涉及一种能源塔及其热泵系统。
技术介绍
当前我国建筑用能量十分巨大，目前建筑能耗占我国全社会终端能耗的比例约为27.5％。且随着城镇化的发展，建筑能耗将快速增加，城市化的发展给我国建筑用能的能源供应造成了较大压力。空调耗能占建筑能耗的30％左右，提高空调系统的效率对于节能减排具有重大意义。在我国夏热冬冷地区，由于冬季该区域没有集中供暖，建筑大多采用电或带辅热的空气源热泵以及燃油、燃气锅炉等方式供暖，存在高品位能源消耗较大、一次能源利用率低、存在污染等问题。同时，由于夏热冬冷地区冬季室外空气“低温高湿”的特点，使得目前在此区域内使用较多的空气源热泵系统室外换热器难以维持在干工况运行，空气里的水蒸气凝结在翅片表面，发生结霜后系统各项性能系数大大降低，甚至不能工作。针对此地区气候特点，结合空气源热泵及水冷机组用冷却塔的优点，为解决室外换热器结霜问题，同时利用冬季湿空气显热及水蒸气相变潜热，开发发展出了一种热源塔热泵的新型热泵系统。热源塔在夏季用作冷却塔向环境排放热量，冬季用作热源塔利用低温防冻溶液吸取空气中的热量。该设备具有冬夏季双高效的特点，一塔两用提高了设备利用率，既节能又环保。热源塔热泵解决了传统水冷冷水机组加锅炉系统中冷却塔冬季闲置和锅炉污染的缺点，也避免了像空气源热泵的结霜问题，其造价及维护费用远低于水地源热泵系统。但是由于冬夏季运行工况的不同，夏季热源塔的散热主要靠潜热，而冬季热源塔换热量中显热占比很大，潜热占比很小，冬季热源塔的换热效率低于夏季，所以一般都按照冬季工况来设计热源塔，导致设计出的热源塔体积较大。热源塔较大的体积会增加热源塔的造价，而且容易出现场地受限的问题。同时，在不同的室外条件下建筑负荷不同，目前热源塔热泵主要用于长江中下游地区，在冬季气温更低的地区，热源塔的优势并不明显。这是因为建筑负荷和热源塔取热量是相互矛盾的，室外气温低的时建筑热负荷很大，但此时热源塔从室外空气中取热已经变得很困难。在这种工况下要从室外环境中取得更多的热量就必须要降低热源塔中循环溶液的温度，增大温差以吸取更多热量。随着溶液温度的降低，将会导致蒸发温度下降和系统能效的降低。因此热源塔对冬季室外环境温度有一定的限制，环境温度过低时同样体积的热源塔取热量将会衰减，很有可能满足不了建筑所需热量。所以目前热源塔的适用地区主要为长江中下游地区，在较为寒冷的地区热源塔使用受限。因此，如何提高热源塔在低环境温度下的取热量和降低热源塔的体积，提高热源塔的适用范围和效率，解决热源塔的占地面积大问题成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。如申请人之前申请的公开号为“CN110360852A”的中国专利技术专利中记载一种相变能源塔及其换热方法，包括塔体；所述塔体内部设有用于封闭输送制冷剂的换热管，以及采用相变介质作为流体的喷淋系统；所述喷淋系统包括设置在换热管上方且喷淋方向朝向换热管的喷淋器，以及设置在换热管下方用于承接相变介质的储液池；所述储液池与喷淋器通过管路相通，喷淋器喷出的相变介质在换气管表面以部分蒸发或冷凝的方式与换气管内部的制冷剂进行热交换。该相变能源塔在封闭式能源塔中采用相变热换方案，提升换热效果，降低系统运行成本；在实践中确实起到一定的效果，但没用完全将换热效果达到最大化，因此，在该申请方案中的基础上，如何进一步提升能源塔的换热效率是值得考虑的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种进一步提升换热效率的高效能源塔及其换热方法。为达上述目的，本专利技术的主要技术解决手段是一种能源塔，包括塔体，所述塔体内部设有用于输送制冷剂的换热组件，以及采用相变介质作为流体的喷淋系统；所述喷淋系统包括设置在换热组件上方且喷淋方向朝向换热管的喷淋器，以及设置在换热组件下方用于承接相变介质的储液池；所述换热组件包括集气管、集液管以及若干个设置在两者之间的换热板,所述换热板包括至少两块换热板板体，相邻两块换热板板体之间形成换热腔，换热板设有进口和出口并分别与集气管、集液管相连接，所述储液池与喷淋器通过管路相通，所述管路上至少设置一位于塔体内的预冷换热器，喷淋器喷出的相变介质在换热板表面以部分蒸发或冷凝的方式与换热板内部的制冷剂进行热交换。采用上述方案，其换热板采用板片结构，与盘管结构对比而言，其与相变介质的接触面积增大，喷淋器喷出的相变介质喷射到换热板上时，在换热板上的停留时间会更长，形成的水膜或薄冰面积更大，进而提出换热的效率。在一些实例中，每个所述换热板朝向喷淋器的一端上设置有一用于承接相变介质并将相变介质均匀渗透到换热板两面的集液槽；所述集液槽的底部设有孔。在一些实例中，所述两个换热板之间的间隙中设置有一用于增大换热面积的第一填料。在一些实例中，所述塔体的下端部上设有进风口，塔体的顶部设有出风口，塔体内设有促进气流由进风口至出风口的风机，该技术方案中，换热管内部的制冷剂能够与塔体内部的空气进行热交换(可单独使用空气换热，此时不开启喷淋系统)，而上述进风口、出风口和风机的设置能够促进内部空气流通，提升换热效率。在一些实例中，所述换热组件下方与进风口之间的塔体内部设有第二填料，所述填料能够使空气与相变介质二次换热，所述预冷换热器位于第二填料与进风口之间；所述风机处于塔体的进风口上，风机与换热板组件之间的塔体内部设有除沫器，在上述方案的基础上，第二填料处于换热管下方，有利于促进空气与溶液二次换热，热交换充分。在一些实例中，所述塔体内至少设有用于测量盘管表面温度的第一温度传感器，以及用于测量储液池内的相变介质温度的第二温度传感器，以及用于检测进风口空气温度的第三温度传感器。在一些实例中，所述储液池内设有辅热装置，用以在环境温度特别低时辅助加热。还提供了一种具有能源塔的热泵系统，包括能源塔以及制冷剂循环封闭回路，所述换热组件连接于制冷剂循环封闭回路中，制冷剂循环封闭回路还包括换热器，制冷剂在所述换热器内与所述能源塔的换热管内的换热方向相反。在一些实例中，所述集液管为进出液端，集气管为进出气端；制冷剂循环封闭回路还包括压缩机、节流装置和油分离器，所述压缩机、油分离器、集气管、集液管、节流装置、换热器的进液端、换热器的进出气端、压缩机之间依次连接构成第一换热回路；所述压缩机、油分离器、换热器的进出气端、换热器的出液端、节流装置、集液管、集气管、压缩机之间依次连接构成第二换热回路。本专利技术由于采用了以上的技术方案，该能源塔存在如下优点：1.采用板片式，通道内结构增加制冷剂扰动，换热效率高，减少制冷剂充注量。2.填料位于板间和进风腔，既增加了换热面积，同时不增加蒸发冷高度，整体尺寸更紧凑。3.每个换热板顶部增加集水槽，通过集水槽分配上部喷淋水，保证换热板两面都能均匀布满水膜，没有干点。4.填料位于换热板组件下方，空气与水溶液二次换热，热交换充分。5.采用闭式逆流结构，换热效率更高。附图说明图1是本专利技术一实施例的结构示意图，图2是图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能源塔，包括塔体（1），其特征在于，所述塔体（1）内部设有用于输送制冷剂的换热组件，以及采用相变介质作为流体的喷淋系统；所述喷淋系统包括设置在换热组件上方且喷淋方向朝向换热管的喷淋器（17），以及设置在换热组件下方用于承接相变介质的储液池（12）；所述换热组件包括集气管（5）、集液管（6）以及若干个设置在两者之间的换热板（2）,所述换热板包括至少两块换热板（2）板体，相邻两块换热板（2）板体之间形成换热腔，换热板（2）设有进口（30）和出口（31）并分别与集气管（5）、集液管（6）相连接；所述储液池（12）与喷淋器（17）通过管路相通，喷淋器（17）喷出的相变介质在换热板（2）表面以部分蒸发或冷凝的方式与换热板（2）内部的制冷剂进行热交换。/n

【技术特征摘要】
1.一种能源塔，包括塔体（1），其特征在于，所述塔体（1）内部设有用于输送制冷剂的换热组件，以及采用相变介质作为流体的喷淋系统；所述喷淋系统包括设置在换热组件上方且喷淋方向朝向换热管的喷淋器（17），以及设置在换热组件下方用于承接相变介质的储液池（12）；所述换热组件包括集气管（5）、集液管（6）以及若干个设置在两者之间的换热板（2）,所述换热板包括至少两块换热板（2）板体，相邻两块换热板（2）板体之间形成换热腔，换热板（2）设有进口（30）和出口（31）并分别与集气管（5）、集液管（6）相连接；所述储液池（12）与喷淋器（17）通过管路相通，喷淋器（17）喷出的相变介质在换热板（2）表面以部分蒸发或冷凝的方式与换热板（2）内部的制冷剂进行热交换。


2.根据权利要求1所述的能源塔，其特征在于，每个所述换热板（2）朝向喷淋器（17）的一端上设置有一用于承接相变介质并将相变介质均匀渗透到换热板（2）两面的集液槽（4）；所述集液槽（4）的底部设有孔。


3.根据权利要求1所述的能源塔，其特征在于，所述换热板之间空隙设置有一用于增大换热面积的第一填料（3）。


4.根据权利要求1所述的能源塔，其特征在于，所述塔体（1）的下端部上设有进风口，塔体（1）的顶部设有出风口（19），塔体（1）内设有促进气流由进风口至出风口（19）的风机（18）。


5.根据权利要求4所述的能源塔，其特征在于，所述管路上至少设置一位于塔体（1）内的预冷换热器（7），所述预冷换热器（7）位于进风口处。


6.根据权利要求4所述的能源塔，其特征在于，所述换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，夏伦熹，覃正乐，
申请(专利权)人：英特换热设备浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33