一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统及多级再生方法

摘要

本发明公开了一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统，包括外部换热系统、内置有机溶液的工作子系统和内置循环溶液的再生子系统；所述工作子系统包括闭式热源塔、热源塔循环泵、旁通调节阀、热泵机组、有机溶液循环泵、进口调节阀、冷凝器旁通调节阀、回水调节阀以及供水调节阀；所述再生子系统包括第一、第二、第三和第四效换热室、凝水和溶液换热器、冷凝器、第一和第二换热器、冷凝脱气室、脱气室、第一、第二、第三和第四效疏水调节阀、第一、第二、第三溶效液出口调节阀、第一效供水调节阀、浓溶液调节阀、稀溶液调节阀、冷凝器调节阀、冷凝脱气室疏水调节阀、第一效热水调节阀、脱气室调节阀、脱气室热水调节阀、压力开关和泵。

说明书

技术领域

本发明涉及空调制冷领域，具体是一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统及多级再生方法。

背景技术

空气源热泵在冬季使用的时候，很容易产生结霜的问题；而热源塔热泵就可以有效的解决空气源热泵在冬季容易产生的结霜问题，适合在冬、夏两季使用，具有较好的技术经济价值，所以近年来，针对热源塔热泵系统的研究和应用越来越多。

目前，热源塔热泵中存在的一个主要问题是防冻溶液的再生。当热源塔在冬季使用时，防冻溶液会吸收空气中的水蒸汽，水蒸汽凝结所传递的潜热通常小于防冻溶液在热源塔中吸热量的30％。吸收空气中的水分后，防冻溶液浓度变稀，冰点升高，因此需要重新对防冻溶液进行再生以维持溶液的冰点始终处于要求水平。

热源塔防冻溶液再生的方式主要采用热力再生，它又包括非沸腾式再生和沸腾式再生两种类型。前者在常压下操作，再生器体积庞大，耗热量大，后者在真空下操作，再生器体积小，耗热量小，且不受外界环境影响，运行更稳定。沸腾式再生所需热源可由热泵机组的再冷器或自产热水提供(40℃以上)，前者实现起来比较麻烦，改动及不方便之处较多，后者虽较简单，但热力再生过程为单效运行，系统综合效率不高，容易产生较大的能量浪费，另外，已有的热源塔沸腾式再生系统未考虑不凝性气体的脱气问题，使得冷凝器的换热性能大大降低。

综上所述，需要对现有的热源塔沸腾式再生系统加以改进，以提高高温热源的利用率，同时对防冻溶液进行脱气预处理以保证冷凝换热效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统，以解决现有沸腾式再生系统中存在的不凝气脱气问题和高温热源驱动时的热量再利用问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统，包括外部换热系统、内置有机溶液的工作子系统和内置循环溶液的再生子系统；所述工作子系统包括闭式热源塔、热源塔循环泵、旁通调节阀、热泵机组、有机溶液循环泵、进口调节阀、冷凝器旁通调节阀、回水调节阀以及供水调节阀；所述再生子系统包括第四效换热室、第三效换热室、第二效换热室、第一效换热室、凝水换热器、冷凝器、溶液换热器、第一换热器、冷凝脱气室、第二换热器、脱气室、出口溶液增压泵、冷凝水泵、第一效换热室供液泵、真空泵、浓溶液调节阀、稀溶液调节阀、第四效疏水调节阀、冷凝器调节阀、第三效溶液出口调节阀、第三效疏水调节阀、第二效溶液出口调节阀、第二效疏水调节阀、第一效溶液出口调节阀、冷凝脱气室疏水调节阀、第一效供水调节阀、第一效疏水调节阀、第一效热水调节阀、脱气室调节阀、脱气室热水调节阀、第四效换热室压力开关、第三效换热室压力开关、第二效换热室压力开关、第一效换热室压力开关、冷凝脱气室压力开关、脱气室压力开关和第四效换热室循环泵；所述闭式热源塔的循环溶液出口连接热源塔循环泵后分为两路，第一路为连接旁通调节阀，旁通调节阀再分别与浓溶液调节阀出口以及闭式热源塔循环溶液进口相连；第二路为分别与稀溶液调节阀、凝水换热器的低温液体管道、溶液换热器的低温液体管道、第一换热器的低温液体管道、冷凝脱气室的低温液体管道、第二换热器的低温液体管道、脱气室调节阀以及脱气室依次连接；脱气室顶部的水蒸汽出口连接冷凝脱气室的水蒸汽进口，冷凝脱气室的冷凝水出口连接冷凝脱气室疏水调节阀，冷凝脱气室疏水调节阀与第四效疏水调节阀的出口相连；脱气室的溶液出口、第一效换热室供液泵、第一效供水调节阀以及第一效换热室的顶部溶液进口依次相互连接；第一效换热室的底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀连接第二效换热室的底部溶液进口，第一效换热室的蒸汽管路出口、第二换热器的冷凝管道和第一效疏水调节阀依次连接，第一效疏水调节阀与第四效疏水调节阀的出口相连；第二效换热室的底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀连接第三效换热室的底部溶液进口，第二效换热室的蒸汽管路出口、第一换热器的冷凝管道和第二效疏水调节阀依次连接，第二效疏水调节阀与第四效疏水调节阀的出口相连；第三效换热室的底部溶液出口通过第三效溶液出口调节阀连接第四效换热室的底部溶液进口，第三效换热室的蒸汽管路出口、第四效换热室的冷凝管道和第三效疏水调节阀依次连接，第三效疏水调节阀与第四效疏水调节阀的出口相连；第四效换热室的底部溶液出口Ⅰ、出口溶液增压泵、溶液换热器的高温液体管道、浓溶液调节阀依次连接，浓溶液调节阀与旁通调节阀的出口相连，第四效换热室的蒸汽管路出口、冷凝器的冷凝管道和第四效疏水调节阀依次连接，第四效疏水调节阀与其它疏水调节阀出口相连后，与冷凝水泵和凝水换热器的高温液体管道依次连接；第四效换热室的底部溶液出口Ⅱ、第四效换热室循环泵以及第四效换热室的顶部溶液进口依次连接；冷凝脱气室的气体出口连接冷凝脱气室压力开关，脱气室的气体出口连接脱气室压力开关，第四效换热室的气体出口连接第四效换热室压力开关，第三效换热室的气体出口连接第三效换热室压力开关，第二效换热室的气体出口连接第二效换热室压力开关，第一效换热室的气体出口连接第一效换热室压力开关，各压力开关并联后连接至真空泵的进气口；热泵机组的出水口分为三路，一路通过供水调节阀连接至外部换热系统供水管路，第二路通过第一效热水调节阀连接第一效换热室的加热管道，第三路通过脱气室热水调节阀连接脱气室的加热管道进口。脱气室的加热管道出口与外部换热系统回水管路并联后连接回水调节阀，回水调节阀的出口与第一效换热室的加热管道出口连接后再接至热泵机组的进水口；热泵机组的有机溶液出口、溶液循环泵、进口调节阀和闭式热源塔的有机溶液进口依次连接，闭式热源塔的有机溶液出口分为两路，一路连接冷凝器旁通阀，第二路与冷凝器的低温液体管道和冷凝器调节阀依次连接，冷凝器调节阀再与冷凝器旁通阀的出口连接。

作为对本发明所述的一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统的改进：夏季工况下，所述循环溶液为水；冬季工况下，所述循环溶液为防冻溶液。

作为对本发明所述的一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统的进一步改进：防冻溶液选用有机物水溶液或无机物水溶液，所述有机溶液选用乙二醇溶液。

一种适用于热源塔热泵系统多级闪蒸再生的方法：在夏季工况下，再生子系统关闭，工作子系统打开；在冬季工况下，当没有防冻要求时，工作子系统打开，再生子系统关闭，同时热源塔循环泵关闭；当有防冻要求，但防冻溶液无需再生时，工作子系统打开，再生子系统关闭；当有防冻要求，防冻溶液需再生时，工作子系统和再生子系统都打开。

作为本发明所述的一种适用于热源塔热泵系统多级闪蒸再生的方法的改进：夏季工况下，再生子系统关闭，工作子系统打开时的实际使用步骤如下：首先、有机溶液从热泵机组的有机溶液出口流出，依次通过有机溶液循环泵和进口调节阀后，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔的内部换热管道，向换热管道外表面上的水膜放出热量，温度降低，再从热源塔有机溶液出口流出，经冷凝器旁通调节阀后通过热泵机组的有机溶液进口进入热泵机组，为热泵机组内部的冷凝器提供冷量；其次、水从闭式热源塔的循环溶液出口流出后经过热源塔循环泵加压后通过旁通调节阀从闭式热源塔的循环溶液进口流入，水在闭式热源塔内部被布洒在内部换热管道外表面形成水膜下落，与闭式热源塔从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，水膜中的一部分水分蒸发，同时水膜吸收内部换热管道中有机溶液的热量，使其温度降低；最后、热泵机组内蒸发器的出水通过出水口，并通过供水调节阀进入外部换热系统供水管路，换热后，温度升高，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀从进水口流入热泵机组，并吸收热泵机组内蒸发器提供的冷量，再从热泵机组的出水口流出。

作为本发明所述的一种适用于热源塔热泵系统多级闪蒸再生的方法的进一步改进：在冬季工况下，当没有防冻要求时，工作子系统打开，再生子系统关闭，同时热源塔循环泵关闭，此时的具体步骤如下；首先、有机溶液从热泵机组有机溶液出口流出，依次通过有机溶液循环泵和进口调节阀后，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔内部换热管道，与闭式热源塔抽吸的环境空气进行间接换热，温度升高，再从有机溶液出口流出，经冷凝器旁通调节阀后通过热泵机组的有机溶液进口进入热泵机组，并吸收热泵机组内蒸发器提供的冷量；其次、热泵机组的冷凝器出水从出水口通过供水调节阀进入外部换热系统供水管路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀从热泵机组的进水口流入热泵机组，并吸收热泵机组内冷凝器提供的热量，再从热泵机组的出水口流出。

作为本发明所述的一种适用于热源塔热泵系统多级闪蒸再生的方法的进一步改进：在冬季工况下，当有防冻要求，但防冻溶液无需再生时，工作子系统打开，再生子系统关闭，此时的具体步骤如下；首先、有机溶液从热泵机组的有机溶液出口流出，依次通过有机溶液循环泵和进口调节阀后，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔的内部换热管道，吸收换热管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从热源塔有机溶液出口流出，经冷凝器旁通调节阀后通过热泵机组的有机溶液进口进入热泵机组，并吸收热泵机组内蒸发器提供的冷量；其次、防冻溶液从闭式热源塔的循环溶液出口流出后经过热源塔循环泵加压后通过旁通调节阀从闭式热源塔的循环溶液进口流入闭式热源塔，防冻溶液被布洒在闭式热源塔内部换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量，使其温度升高；最后、热泵机组的冷凝器出水从出水口通过供水调节阀进入外部换热系统供水管路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀从热泵机组的进水口流入热泵机组，并吸收热泵机组内冷凝器提供的热量，再从热泵机组的出水口流出。

作为本发明所述的一种适用于热源塔热泵系统多级闪蒸再生的方法的进一步改进：在冬季工况下，当有防冻要求，防冻溶液需再生时，工作子系统和再生子系统都打开，此时的具体步骤如下；一、有机溶液从热泵机组的有机溶液出口流出，依次通过有机溶液循环泵和进口调节阀后，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔内部换热管道，吸收换热管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从闭式热源塔的有机溶液出口流出，之后分为两路，第一路直接通过冷凝器旁通调节阀；第二路经过冷凝器的低温液体管道，吸收冷凝器的冷凝管道中水蒸汽释放的汽化潜热后，温度升高，再通过冷凝器调节阀与从冷凝器旁通调节阀出口的溶液混合，混合后的有机溶液温度略升高，再通过热泵机组的有机溶液进口进入热泵机组，吸收热泵机组内蒸发器提供的冷量，温度降低，再从热泵机组的有机溶液出口流出，如此循环；二、防冻溶液从闭式热源塔的循环溶液出口流出后经过热源塔循环泵加压后分为两路，第一路通过旁通调节阀，与浓溶液调节阀出口的防冻溶液混合后，浓度增加，再从闭式热源塔的循环溶液进口流入闭式热源塔，防冻溶液被布洒在闭式热源塔内部换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量，使其温度升高；另外一路通过稀溶液调节阀进入凝水换热器的低温液体管道；三、防冻溶液在凝水换热器的低温液体管道中吸收凝水换热器的高温液体管道中的冷凝水所放出的热量后，温度升高，再流入溶液换热器的低温液体管道，并在其中吸收高温液体管道中的防冻溶液释放的热量后，温度进一步升高，然后进入第一换热器的低温液体管道；四、防冻溶液在第一换热器的低温液体管道中吸收冷凝管道中水蒸汽所释放的冷凝潜热后，温度升高，再进入冷凝脱气室的低温液体管道，吸收冷凝脱气室中水蒸汽的冷凝潜热后，温度升高，再进入第二换热器的低温液体管道；五、防冻溶液在第二换热器的低温液体管道中吸收冷凝管道中水蒸汽所释放的冷凝潜热后，温度升高，再通过脱气室调节阀降压到脱气室压力后进入脱气室；六、防冻溶液在脱气室中被布洒在加热管道外表面形成液膜，液膜吸收加热管道中流过的高温热水的热量后，温度升高到脱气室压力下对应的沸点温度，防冻溶液中的一部分水分沸腾蒸发，同时溶液中含有的不凝性气体大量逸出，溶液浓度略微增加，溶液中不凝性气体含量大幅降低；七、混合有不凝性气体的水蒸汽从脱气室顶部流出进入冷凝脱气室，水蒸汽在冷凝脱气室中将热量传递给低温液体管道中的防冻溶液，变为冷凝水，同时冷凝脱气室内的水蒸汽分压力降低，不凝性气体分压力升高；冷凝脱气室中产生的冷凝水从冷凝脱气室的冷凝水出口流出后经冷凝脱气室疏水调节阀与从第四效疏水调节阀流出的冷凝水混合；八、脱气后的防冻溶液从脱气室流出后经第一效换热室供液泵加压，并经第一效供水调节阀从第一效换热室的顶部溶液进口进入第一效换热室；九、流入第一效换热室的防冻溶液在加热管道外表面上形成液膜，液膜被加热管道中的热水加热到第一效换热室压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收加热管道中热水释放的热量，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第一效换热室的底部，在压差作用下，从第一效换热室的底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀流入第二效换热室，并在第二效换热室内产生闪蒸；第一效换热室中产生的水蒸汽从第一效换热室的蒸汽管路出口流入第二换热器的冷凝管道，向低温液体管道中的防冻溶液冷凝放热后，使得防冻溶液温度升高，同时水蒸汽变成冷凝水，再通过第一效疏水调节阀流出，与从第四效疏水调节阀流出的冷凝水混合；十、流入第二效换热室的防冻溶液因压力降低而发生闪蒸，产生一定量的水蒸汽，同时防冻溶液温度降低，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第二效换热室的底部，在压差作用下，从第二效换热室的底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀流入第三效换热室，并在第三效换热室内产生闪蒸；第二效换热室中因闪蒸而产生的水蒸汽从蒸汽管路出口流入第一换热器的冷凝管道，向低温液体管道中的防冻溶液冷凝放热后，使得防冻溶液温度升高，同时水蒸汽变成冷凝水，再通过第二效疏水调节阀流出，与从第四效疏水调节阀流出的冷凝水混合；十一、流入第三效换热室的防冻溶液因压力降低而发生闪蒸，产生一定量的水蒸汽，同时防冻溶液温度降低，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第三效换热室的底部，在压差作用下，从第三效换热室的底部溶液出口通过第三效溶液出口调节阀流入第四效换热室，并在第四效换热室内产生闪蒸；第三效换热室中因闪蒸而产生的水蒸汽从蒸汽管路出口流入第四效换热室的冷凝管道，将冷凝潜热传递给冷凝管道外表面上的液膜后，变成冷凝水，然后从第三效疏水调节阀流出，与从第四效疏水调节阀流出的冷凝水混合；十二、流入第四效换热室的防冻溶液因压力降低而发生闪蒸，产生一定量的水蒸汽，同时防冻溶液温度降低，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第四效换热室的底部，一部分防冻溶液从第四效换热室的底部出口Ⅱ进入第四效换热室循环泵，被加压后从第四效换热室的顶部溶液进口进入第四效换热室，并被布洒到第四效换热室的冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道中的水蒸汽加热到第四效换热室压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中水蒸汽释放的热量，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第四效换热室的底部，如此循环；还有一部分溶液从第四效换热室底部溶液出口Ⅰ流出后通过出口溶液增压泵，被增压后进入溶液换热器的高温液体管道，向低温液体管道中的防冻溶液释放热量后，再通过浓溶液调节阀与从旁通调节阀出口的防冻溶液混合，防冻溶液浓度降低，但比从闭式热源塔的溶液出口流出的防冻溶液浓度大；第四效换热室中的水蒸汽从蒸汽管路出口流入冷凝器的冷凝管道，向低温液体管道中的有机溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第四效疏水调节阀流出；十三、从各疏水调节阀流出的冷凝水与第四效疏水调节阀出口的冷凝水混合后，通过冷凝水泵加压后，流入凝水换热器的高温液体管道，将热量传递给低温液体管道中的防冻溶液后，温度降低，然后排至外界；十四、冷凝脱气室、脱气室、第一效换热室、第二效换热室、第三效换热室、第四效换热室的真空度靠真空泵及各自的压力开关保证；十五、热泵机组的冷凝器出水通过通过出水口后为三路：第一路通过供水调节阀向外部换热系统供应热水；第二路通过第一效热水调节阀进入第一效换热室的加热管道，向管道外的液膜放热后，温度降低；第三路通过脱气室热水调节阀进入脱气室的加热管道，向加热管道外表面上的液膜放出热量后，温度降低，然后与外部系统的热水回水混合，通过回水调节阀后再与第一效换热室加热管道出口流出的热水混合，最后从进水口流入热泵机组，吸收热泵机组内的冷凝器提供的热量，温度升高，再从出水口流出，如此循环。

作为本发明所述的一种适用于热源塔热泵系统多级闪蒸再生的方法的进一步改进：步骤十四中，压力开关的控制方法具体步骤如下；当冷凝脱气室的真空度较低时，冷凝脱气室压力开关打开，真空泵从冷凝脱气室的气体出口抽出不凝性气体，增压到常压后排放，反之，当冷凝脱气室的真空度较高时，冷凝脱气室压力开关关闭；当脱气室的真空度较低时，脱气室压力开关打开，真空泵从脱气室的气体出口抽出水蒸汽，增压到常压后排放，反之，当脱气室的真空度较高时，脱气室压力开关关闭；其余第一效换热室、第二效换热室、第三效换热室和第四效换热室的真空度保持方法与脱气室相似。

本发明与现有热源塔防冻溶液再生系统相比，本发明具有以下优点：

1)系统综合了蒸馏和闪蒸两种技术工艺，相比单纯的多效蒸馏，简化了结构，相比单纯的多级闪蒸，则提高了热能利用率。

2)对防冻溶液进行脱气预处理，确保了冷凝传热效果，减少了传热温差。

3)利用低品位水蒸汽加热有机溶液，减少了热源塔热负担。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是实施实例1主要结构示意图。

具体实施方式

实施例1、图1给出一种多级闪蒸再生的热源塔热泵系统：包括工作子系统和再生子系统。

工作子系统包括闭式热源塔1、热源塔循环泵14、旁通调节阀20、热泵机组6、有机有机溶液循环泵19、进口调节阀23、冷凝器旁通调节阀24、回水调节阀37以及供水调节阀38；再生子系统包括第四效换热室2、第三效换热室3、第二效换热室4、第一效换热室5、凝水换热器7、冷凝器8、溶液换热器9、第一换热器10、冷凝脱气室11、第二换热器12、脱气室13、出口溶液增压泵15、冷凝水泵16、第一效换热室供液泵17、真空泵18、浓溶液调节阀21、稀溶液调节阀22、第四效疏水调节阀25、冷凝器调节阀26、第三效溶液出口调节阀27、第三效疏水调节阀28、第二效溶液出口调节阀29、第二效疏水调节阀30、第一效溶液出口调节阀31、冷凝脱气室疏水调节阀32、第一效供水调节阀33、第一效疏水调节阀34、第一效热水调节阀35、脱气室调节阀36、脱气室热水调节阀39、第四效换热室压力开关40、第三效换热室压力开关41、第二效换热室压力开关42、第一效换热室压力开关43、冷凝脱气室压力开关44、脱气室压力开关45以及第四效换热室循环泵46。

闭式热源塔1的循环溶液出口连接热源塔循环泵14后分为两路，第一路为连接旁通调节阀20，旁通调节阀20再分别与浓溶液调节阀21出口以及闭式热源塔1循环溶液进口相连；第二路为分别与稀溶液调节阀22、凝水换热器7的低温液体管道、溶液换热器9的低温液体管道、第一换热器10的低温液体管道、冷凝脱气室11的低温液体管道、第二换热器12的低温液体管道、脱气室调节阀36以及脱气室13依次连接。

脱气室13顶部的水蒸汽出口连接冷凝脱气室11的水蒸汽进口，冷凝脱气室11的冷凝水出口连接冷凝脱气室疏水调节阀32，冷凝脱气室疏水调节阀32与第四效疏水调节阀25的出口相连。

脱气室13的溶液出口、第一效换热室供液泵17、第一效供水调节阀33以及第一效换热室5的顶部溶液进口依次相互连接。

第一效换热室5的底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀31连接第二效换热室4的底部溶液进口，第一效换热室5的蒸汽管路出口、第二换热器12的冷凝管道和第一效疏水调节阀34依次连接，第一效疏水调节阀34与第四效疏水调节阀25的出口相连。

第二效换热室4的底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀29连接第三效换热室3的底部溶液进口，第二效换热室4的蒸汽管路出口、第一换热器10的冷凝管道和第二效疏水调节阀30依次连接，第二效疏水调节阀30与第四效疏水调节阀25的出口相连。

第三效换热室2的底部溶液出口通过第三效溶液出口调节阀27连接第四效换热室2的底部溶液进口，第三效换热室2的蒸汽管路出口、第四效换热室2的冷凝管道和第三效疏水调节阀28依次连接，第三效疏水调节阀28与第四效疏水调节阀25的出口相连。

第四效换热室2的底部溶液出口Ⅰ、出口溶液增压泵15、溶液换热器9的高温液体管道、浓溶液调节阀21依次连接，浓溶液调节阀21与旁通调节阀20的出口相连，第四效换热室2的蒸汽管路出口、冷凝器8的冷凝管道和第四效疏水调节阀25依次连接，第四效疏水调节阀25与其它疏水调节阀出口(包括第一效疏水调节阀34、第二效疏水调节阀30、第三效疏水调节阀28)相连后，与冷凝水泵16和凝水换热器7的高温液体管道依次连接。

第四效换热室2的底部溶液出口Ⅱ、第四效换热室循环泵46以及第四效换热室2的顶部溶液进口依次连接。

冷凝脱气室11的气体出口连接冷凝脱气室压力开关44，脱气室13的气体出口连接脱气室压力开关45，第四效换热室2的气体出口连接第四效换热室压力开关40，第三效换热室3的气体出口连接第三效换热室压力开关41，第二效换热室4的气体出口连接第二效换热室压力开关42，第一效换热室5的气体出口连接第一效换热室压力开关43，各压力开关(包括冷凝脱气室压力开关44、脱气室压力开关45、第四效换热室压力开关40、第三效换热室压力开关41、第二效换热室压力开关42、第一效换热室压力开关43)并联后连接至真空泵18的进气口。

热泵机组6的出水口分为三路，一路通过供水调节阀38连接至外部换热系统供水管路，第二路通过第一效热水调节阀35连接第一效换热室5的加热管道，第三路通过脱气室热水调节阀39连接脱气室13的加热管道进口。脱气室13的加热管道出口与外部换热系统回水管路并联后连接回水调节阀37，回水调节阀37的出口与第一效换热室5的加热管道出口连接后再接至热泵机组6的进水口。

热泵机组6的有机溶液出口、有机溶液循环泵19、进口调节阀23和闭式热源塔1的有机溶液进口依次连接，闭式热源塔1的有机溶液出口分为两路，一路连接冷凝器旁通调节阀24，第二路与冷凝器8的低温液体管道和冷凝器调节阀26依次连接，冷凝器调节阀26再与冷凝器旁通调节阀24的出口连接。

所述有机溶液可选用乙二醇溶液。

所述循环溶液在夏季工况下为水，冬季工况下为防冻溶液，防冻溶液可选用有机物水溶液(如乙二醇溶液)或无机物水溶液(如氯化钙溶液)。

实际运行的时候，系统运行工况分为夏季工况和冬季工况两种。

夏季工况下的具体使用步骤如下：

1、夏季工况下，再生子系统关闭，工作子系统打开，闭式热源塔1中的循环溶液为水，闭式热源塔1实际上按蒸发式冷却塔使用。

2、有机溶液从热泵机组6的有机溶液出口流出后，依次通过有机溶液循环泵19和进口调节阀23，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔1的内部换热管道，向换热管道外表面上的水膜放出热量，温度降低，再从热源塔有机溶液出口流出，经冷凝器旁通调节阀24后通过热泵机组6的有机溶液进口进入热泵机组6，为热泵机组6内部的冷凝器提供冷量。

3、水从闭式热源塔1的循环溶液出口流出后经过热源塔循环泵14加压后通过旁通调节阀20从闭式热源塔1循环溶液进口流入，水在闭式热源塔1内部被布洒在内部换热管道外表面形成水膜下落，与闭式热源塔1从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，水膜中的一部分水分蒸发，同时水膜吸收内部换热管道中有机溶液的热量，使其温度降低。

4、热泵机组6内蒸发器的出水从出水口通过供水调节阀38进入外部换热系统供水管路，换热后，温度升高，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀37从进水口流入热泵机组6内的蒸发器，并吸收蒸发器提供的冷量，温度重新降低，再从热泵机组6的出水口流出，如此循环。

冬季工况下的具体使用步骤如下(闭式热源塔1中的循环溶液为防冻溶液)：

1、当没有防冻要求时，工作子系统打开，再生子系统关闭，同时热源塔循环泵14关闭，此时：

1.1、有机溶液从热泵机组6有机溶液出口流出后，依次通过有机溶液循环泵19和进口调节阀23后，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔1内部换热管道，与闭式热源塔1抽吸的环境空气进行间接换热，温度升高，再从有机溶液出口流出，经冷凝器旁通调节阀24后通过热泵机组6的有机溶液进口进入热泵机组6，并吸收热泵机组6内蒸发器提供的冷量。

1.2、热泵机组6的冷凝器出水从出水口通过供水调节阀38进入外部换热系统供水管路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀37从热泵机组6的进水口流入热泵机组6内的冷凝器，并吸收冷凝器提供的热量，温度重新升高，再从热泵机组6的出水口流出，如此循环。

2、当有防冻要求，但防冻溶液无需再生时，工作子系统打开，再生子系统关闭，此时：

2.1、有机溶液从热泵机组6的有机溶液出口流出后，依次通过有机溶液循环泵19和进口调节阀23后，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔1的内部换热管道，吸收换热管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从热源塔有机溶液出口流出，经冷凝器旁通调节阀24后通过热泵机组6的有机溶液进口进入热泵机组6，并吸收热泵机组6内蒸发器提供的冷量，温度重新降低，再从热泵机组6的有机溶液出口流出，如此循环。

2.2、防冻溶液从闭式热源塔1的循环溶液出口流出后经过热源塔循环泵14加压后通过旁通调节阀20从闭式热源塔1的循环溶液进口流入闭式热源塔1，防冻溶液被布洒在闭式热源塔1内部换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔1从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量，使其温度升高。

2.3、热泵机组6的冷凝器出水从出水口通过供水调节阀38进入外部换热系统供水管路，换热后，温度降低，再从外部换热系统回水管路通过回水调节阀37从进水口流入热泵机组6，并吸收热泵机组6内冷凝器提供的热量，温度重新升高，再从热泵机组6的出水口流出，如此循环。

3、当有防冻要求，防冻溶液需再生时，工作子系统和再生子系统都打开，此时：

3.1、有机溶液从热泵机组6的有机溶液出口流出后，依次通过有机溶液循环泵19和进口调节阀23后，从热源塔有机溶液进口进入闭式热源塔1内部换热管道，吸收换热管道外表面上的液膜放出热量，温度升高，再从闭式热源塔1的有机溶液出口流出，之后分为两路，第一路直接通过冷凝器旁通调节阀24；第二路经过冷凝器8的低温液体管道，吸收冷凝器8的冷凝管道中水蒸汽释放的汽化潜热后，温度升高，再通过冷凝器调节阀26与从冷凝器旁通调节阀24出口的溶液混合，混合后的有机溶液温度略升高，再通过热泵机组6的有机溶液进口进入热泵机组6，吸收热泵机组6内蒸发器提供的冷量，温度降低，再从热泵机组6的有机溶液出口流出，如此循环。

3.2、防冻溶液从闭式热源塔1的循环溶液出口流出后经过热源塔循环泵14加压后分为两路，第一路通过旁通调节阀20，与浓溶液调节阀21出口的防冻溶液混合后，浓度增加，再从闭式热源塔1的循环溶液进口流入闭式热源塔1，防冻溶液被布洒在闭式热源塔1内部换热管道外表面形成液膜下落，与闭式热源塔1从外界抽吸进来的环境空气进行直接接触，液膜吸收空气中的显热和水蒸汽，液膜浓度变稀，同时液膜向内部换热管道中有机溶液放出热量，使其温度升高；另外一路通过稀溶液调节阀22进入凝水换热器7的低温液体管道。

3.3、防冻溶液在凝水换热器7的低温液体管道中吸收凝水换热器7的高温液体管道中的冷凝水所放出的热量后，温度升高，再流入溶液换热器9的低温液体管道，并在其中吸收高温液体管道中的防冻溶液释放的热量后，温度进一步升高，然后进入第一换热器10的低温液体管道。

3.4、防冻溶液在第一换热器10的低温液体管道中吸收冷凝管道中水蒸汽(来自第二效换热室)所释放的冷凝潜热后，温度升高，再进入冷凝脱气室11的低温液体管道，吸收冷凝脱气室11中水蒸汽的冷凝潜热后，温度升高，再进入第二换热器12的低温液体管道。

3.5、防冻溶液在第二换热器12的低温液体管道中吸收冷凝管道中水蒸汽(来自第一效换热室)所释放的冷凝潜热后，温度升高，再通过脱气室调节阀36降压到脱气室压力后进入脱气室13。

3.4、防冻溶液在脱气室13中被布洒在加热管道外表面形成液膜，液膜吸收加热管道中流过的高温热水的热量后，温度升高到脱气室压力下对应的沸点温度，防冻溶液中的一部分水分沸腾蒸发，同时溶液中含有的不凝性气体大量逸出，溶液浓度略微增加，溶液中不凝性气体含量大幅降低。

3.5、混合有不凝性气体的水蒸汽从脱气室13顶部流出进入冷凝脱气室11，水蒸汽在冷凝脱气室11中将热量传递给低温液体管道中的防冻溶液，变为冷凝水，同时冷凝脱气室11内的水蒸汽分压力降低，不凝性气体分压力升高。冷凝脱气室11中产生的冷凝水从冷凝脱气室11的冷凝水出口流出后经冷凝脱气室疏水调节阀32与从第四效疏水调节阀25流出的冷凝水混合。

3.6、脱气后的防冻溶液从脱气室13流出后经第一效换热室供液泵17加压，并经第一效供水调节阀33从第一效换热室5的顶部溶液进口进入第一效换热室5。

3.7、流入第一效换热室5的防冻溶液(脱气后)在加热管道外表面上形成液膜，液膜被加热管道中的热水加热到第一效换热室压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收加热管道中热水释放的热量，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第一效换热室5的底部，在压差作用下，从第一效换热室5的底部溶液出口通过第一效溶液出口调节阀31流入第二效换热室4，并在第二效换热室4内产生闪蒸。

第一效换热室5中产生的水蒸汽从第一效换热室5的蒸汽管路出口流入第二换热器12的冷凝管道，向低温液体管道中的防冻溶液冷凝放热后，使得防冻溶液温度升高，同时水蒸汽变成冷凝水，再通过第一效疏水调节阀34流出，与从第四效疏水调节阀25流出的冷凝水混合。

3.8、流入第二效换热室4的防冻溶液因压力降低而发生闪蒸，产生一定量的水蒸汽，同时防冻溶液温度降低，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第二效换热室4的底部，在压差作用下，从第二效换热室4的底部溶液出口通过第二效溶液出口调节阀29流入第三效换热室3，并在第三效换热室3内产生闪蒸。

第二效换热室4中因闪蒸而产生的水蒸汽从蒸汽管路出口流入第一换热器10的冷凝管道，向低温液体管道中的防冻溶液冷凝放热后，使得防冻溶液温度升高，同时水蒸汽变成冷凝水，再通过第二效疏水调节阀30流出，与从第四效疏水调节阀25流出的冷凝水混合。

3.9、流入第三效换热室3的防冻溶液因压力降低而发生闪蒸，产生一定量的水蒸汽，同时防冻溶液温度降低，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第三效换热室的底部，在压差作用下，从第三效换热室3的底部溶液出口通过第三效溶液出口调节阀27流入第四效换热室2，并在第四效换热室2内产生闪蒸。

第三效换热室3中因闪蒸而产生的水蒸汽从蒸汽管路出口流入第四效换热室2的冷凝管道，将冷凝潜热传递给冷凝管道外表面上的液膜后，变成冷凝水，然后从第三效疏水调节阀28流出，与从第四效疏水调节阀25流出的冷凝水混合。

3.10、流入第四效换热室2的防冻溶液因压力降低而发生闪蒸，产生一定量的水蒸汽，同时防冻溶液温度降低，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第四效换热室2的底部，一部分防冻溶液从第四效换热室2的底部出口Ⅱ进入第四效换热室循环泵46，被加压后从第四效换热室2的顶部溶液进口进入第四效换热室2，并被布洒到第四效换热室2的冷凝管道外表面上形成液膜，液膜被冷凝管道中的水蒸汽加热到第四效换热室2压力下所对应的沸点后沸腾蒸发，同时吸收冷凝管道中水蒸汽释放的热量，水分蒸发后的防冻溶液浓度增加，积聚在第四效换热室2的底部，如此循环。

还有一部分溶液从第四效换热室2底部溶液出口Ⅰ流出后通过出口溶液增压泵15，被增压后进入溶液换热器9的高温液体管道，向低温液体管道中的防冻溶液释放热量后，再通过浓溶液调节阀21与从旁通调节阀20出口的防冻溶液混合，防冻溶液浓度降低，但比从闭式热源塔1的溶液出口流出的防冻溶液浓度大。第四效换热室2中的水蒸汽从蒸汽管路出口流入冷凝器8的冷凝管道，向低温液体管道中的有机溶液释放冷凝潜热后成为冷凝水，然后从第四效疏水调节阀25流出。

3.11、从各疏水调节阀(包括第一效疏水调节阀34、第二效疏水调节阀30、第三效疏水调节阀28)流出的冷凝水与第四效疏水调节阀25出口的冷凝水混合后，通过冷凝水泵16加压后，流入凝水换热器7的高温液体管道，将热量传递给低温液体管道中的防冻溶液后，温度降低，然后排至外界。

3.12、冷凝脱气室11、脱气室13、第一效换热室5、第二效换热室4、第三效换热室3、第四效换热室2的真空度靠真空泵18及各自的压力开关(分别为冷凝脱气室压力开关44、脱气室压力开关45、第一效换热室压力开关43、第二效换热室压力开关42、第三效换热室压力开关41、第四效换热室压力开关40)保证。

当冷凝脱气室11的真空度较低时，冷凝脱气室压力开关44打开，真空泵18从冷凝脱气室11的气体出口抽出不凝性气体，增压到常压后排放，反之，当冷凝脱气室11的真空度较高时，冷凝脱气室压力开关44关闭。

当脱气室13的真空度较低时，脱气室压力开关45打开，真空泵18从脱气室13的气体出口抽出水蒸汽，增压到常压后排放，反之，当脱气室13的真空度较高时，脱气室压力开关45关闭。

其余第一效换热室5、第二效换热室4、第三效换热室3和第四效换热室2的真空度保持方法与脱气室相似。

3.13、热泵机组6的冷凝器出水通过出水口后为三路：

第一路通过供水调节阀38向外部换热系统供应热水；

第二路通过第一效热水调节阀35进入第一效换热室5的加热管道，向管道外的液膜放热后，温度降低；

第三路通过脱气室热水调节阀39进入脱气室13的加热管道，向加热管道外表面上的液膜放出热量后，温度降低，然后与外部系统的热水回水混合，通过回水调节阀37后再与第一效换热室5加热管道出口流出的热水混合，最后从进水口流入热泵机组6，吸收热泵机组6内的冷凝器提供的热量，温度升高，再从出水口流出，如此循环。

实施实例1的计算参数见表1(针对热源塔热泵系统从空气中吸收的1kg水蒸汽)，系统处于冬季工况下的再生模式，设计条件为：环境温度0℃，防冻溶液采用氯化钙溶液，质量浓度为20％，防冻溶液的冰点为-20℃，热水进出水温度为45/40℃，采用4效再生，效间传热温差为3℃，系统最小压力为863.6pa(绝对压力)，最大压力为第一效换热室压力4433pa，脱气室乏汽占进液量的0.5％，冷凝脱气室凝结水温27℃，凝水率98.3％，冷凝脱气室中真空泵抽取的水蒸汽和不凝性气体的体积比为3.86:1，再生时稀溶液的循环倍率为18.8，脱水率为5.3％，因冷凝器和冷凝脱气室热回收而减少的热源塔热负荷为870kJ/kg，再生耗热量为1095kJ/kg，热泵、真空泵、出口溶液增压泵、第一效换热室供液泵、冷凝水泵、第四效换热室循环泵耗电量分别为547.6、9.8、3.34、0.97、0.23、0.02kJ/kg，再生COP(定义为1kg水的潜热和再生耗电量之比)为4.45，再生火用效为7.06％。相比目前采用单效再生约3.7的再生COP，本发明提高了21％的效率，对高品位热量进行了很好的利用，此外直接采用热泵所产生的热水进行再生，而不是直接连接热泵冷凝器或再冷器，因此更具有现实可行性。

由此可见，本发明与现有技术相比，再生效率高，且解决了不凝气体问题，具有更好的技术经济价值，有效实现了本发明的初衷。

以上实施实例中，可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理确定系统的设计参数，以兼顾系统的适用性和经济性。

表1实施实例1的热力计算结果(针对热源塔热泵系统从空气中吸收的1kg水蒸汽)

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。