1.一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统,包括:水处理循环子系统、太阳能热水循环子系统以及压缩式热泵循环子系统,所述水处理循环子系统包括:第一水泵(1)、除湿器(2)、第一三通调节阀(3)、预冷器(4)、第二三通调节阀(5)、溶液换热器(6)、冷凝器(7)、第二增湿器(8)、第二水泵(9)、第一增湿器(10)、第一风机(11)、第二风机(12)、预热器(13)、蒸发器(14)、过冷器(15)、淡水罐(16);原料液通过管路经流量调节阀(23)和第一水泵(1)连接到除湿器(2)的入口(a1),除湿器(2)的出口(a2)通过管路连接到第一三通调节阀(3)的入口(b1);所述第一三通调节阀(3)的出口(b3)直接接入后续排水设备,出口(b2)则通过管路连接到预冷器(4)的溶液入口(c1),预冷器(4)的溶液出口(c2)通过管路接至第二三通调节阀(5)的入口(d1);所述第二三通调节阀(5)的出口(d2)通过管路经第一电磁阀(24)接至溶液换热器(6)的入口(f1),第二三通调节阀(5)的出口(d3)通过管路接至冷凝器(7)的入口(e1);所述冷凝器(7)的出口(e2)和溶液换热器(6)的出口(f2)通过管路共同连接到第二增湿器(8)的入口(g1),第二增湿器(8)的底部出口经第二水泵(9)连接到第一增湿器(10)的入口(h1),第一增湿器(10)的底部出口通过管路连接到预热器(13)的浓溶液入口(i1),预热器(13)的浓溶液出口(i2)通过管路经第一截止阀(26)接入后续排水设备;空气由第二增湿器(8)的顶部空气出口通过管路接至预冷器(4)的空气入口(c3),预冷器(4)的空气出口(c4)通过管路接至除湿器(2)的顶部空气入口,除湿器(2)的空气出口(a3)通过管路接至蒸发器(14)的顶部空气入口,蒸发器(14)的空气出口(j1)通过管路接至预热器(13)的空气入口(i3),预热器(13)的空气出口(i4)通过管路经第二风机(12)接入第一增湿器(10)的空气入口(h2),第一增湿器(10)的顶部空气出口通过管路经第一风机(11)接至第二增湿器(8)的空气入口(g2)完成循环;除湿器(2)底部的冷凝水出口和蒸发器(14)底部的冷凝水出口通过管路共同接至过冷器(15)的冷凝水入口(k3),过冷器(15)的冷凝水出口(k4)通过管路接至淡水罐(16),淡水罐(16)的底部出口通过管路经第二截止阀(27)供给用户使用;
所述太阳能热水子系统包括:太阳能热水器(33)、保温水箱(20)、溶液换热器(6)、第三水泵(21)以及三通电磁阀(20);补给水由管路经第三截止阀(28)接至太阳能热水器(33)的补给水入口(n3),太阳能热水器(33)的热水出口(n2)通过管路接至保温水箱(20)的入口,保温水箱(20)的下端出口通过管路经第二电磁阀(25)连接到溶液换热器(6)的入口(f3),溶液换热器(6)的出口(f4)通过管路经第三水泵(21)连接到三通电磁阀(22)的入口(m1);
所述三通电磁阀(22)的出口(m3)通过管路接至太阳能热水器(33)的入口(n1),三通电磁阀(22)出口(m2)则通过管路接至后续排水设备;
所述压缩式热泵循环子系统包括:压缩机(17)、冷凝器(7)、过冷器(15)、储液罐(18)、节流阀(19)、蒸发器(14);所述压缩机(17)的制冷剂出口通过管路连接到冷凝器(7)的制冷剂入口(e3),冷凝器(7)的制冷剂出口(e4)通过管路接至过冷器(15)的制冷剂入口(k1),所述过冷器(15)的制冷剂出口(k2)通过管路接至储液罐(18)的入口,储液罐(18)的下方制冷剂出口通过管路经节流阀(19)接至蒸发器(14)的制冷剂入口(j2),蒸发器(14)的制冷剂出口(j3)通过管路接至压缩机(17)的制冷剂入口。
2.根据权利要求1所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统,其特征在于,所述保温水箱(20)内设置有液位控制器(29),所述液位控制器(29)的控制信号通过导线分别连接第一电磁阀(24)和第二电磁阀(25)。
3.根据权利要求2所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统,其特征在于,所述第二增湿器(8)的入口(g1)管路上设置有第一温度控制器(30),所述第一温度控制器(30)的控制信号通过导线分别连接压缩机(17)和第二三通调节阀(5)。
4.根据权利要求3所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统,其特征在于,所述蒸发器(14)的出口(j1)管路上设置有第二温度控制器(31),所述第二温度控制器(31)的控制信号通过导线连接到流量调节阀(23)。
5.根据权利要求4所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统,其特征在于,所述预冷器(4)的入口(c1)管路上设置有流量控制器(32),所述流量控制器(32)的控制信号通过管路连接到第一三通调节阀(3)。
6.一种根据权利要求1‑5任一项所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统的工作方法,其特征在于,包括水处理循环子系统工作方法、太阳能热水循环子系统工作方法以及压缩式热泵循环子系统工作方法,
(1)水处理循环子系统工作方法
系统初始运行时:启动第一水泵(1)、第三水泵(21)、第一风机(11)、第二风机(12),第一三通调节阀(3)、第二三通调节阀(5)通电,启动压缩机(17),原料液由第一水泵(1)泵入系统经除湿器(2)、第一三通调节阀(32)以及预冷器(4)后进入第二三通调节阀(5)内分流,一路进入溶液换热器(6)加热升温,另一路则进入冷凝器(7)内加热升温,加热后汇合喷淋在第二增湿器(8)内形成均匀的高温液膜与底部进入的空气进行热质交换,空气增焓加湿携带水蒸气成为热湿空气由第二增湿器(8)的顶部出口排出进入预冷器(4)内预热原料液,当第二增湿器(8)内达到设定液位时,启动第二水泵(9),开启第一截止阀(26),系统进入正常运行阶段;
系统正常运行时:原料液经流量调节阀(23)调节流量后由第一水泵(1)泵入系统,在除湿器(2)内大流量通过,将除湿器(2)顶部入口进入的湿空气冷却除湿,原料液温度得到提升后经第一三通调节阀(3)调节流量,用以维持系统产水最优气液比的流量由第一三通电磁阀(3)的出口(b2)进入预冷器(4),其余原料液则由出口(b3)排出系统;预冷器(4)内的溶液吸收热湿空气冷凝热得到较大温升后,继续通入第二三通电磁阀(5)内分流,分别进入溶液换热器(6)内吸收太阳能热水系统中高温水的热量以及进入冷凝器(7)内吸收高温制冷剂气体的热量后汇合进入第二增湿器(8)内喷淋为均匀的高温液膜与底部进入的湿空气热质交换,尚未蒸发且温度浓度变化不大的溶液则由第二增湿器(8)底部出口流出由第二水泵(9)泵入第一增湿器(10)内继续喷淋与底部进入的空气热质交换,浓溶液则由第一增湿器(10)的底部出口流出进入预热器(13)内预热冷湿空气后经第一截止阀(26)排出系统;预热器(13)内冷湿空气吸收浓溶液的热量后由第二风机(12)加压送入第一增湿器(12)与其中的均匀高温液膜热质交换,得到的热湿空气由顶部出口流出继续经过第一风机(11)进入第二增湿器(8)内与高温液膜热湿交换,增焓加湿变为热湿空气,热湿空气在预冷器(4)内释放部分显热预热原料液,温度降低到露点温度以下后,继续依次通入除湿器(2)内被高流量的原料液冷却除湿以及通入蒸发器(14)内被低温低压制冷剂液体冷却除湿,湿空气的温度和湿度进一步降低,析出大量淡水;除湿器(2)和蒸发器(14)冷凝产生的淡水进入过冷器(15)内被加热成为热水,进入淡水罐(16)内保存供后续使用;
(2)太阳能热水循环子系统工作方法
在满足太阳能加热条件的晴朗白天,太阳能热水器(33)内的补给水由太阳能加热并进入保温水箱(20)内储存,保温水箱(20)内的高温水进入溶液换热器(6)内放热加热流经的原料液后,由第三水泵(21)经三通电磁阀(22)的出口(m3)泵入太阳能热水器(33)内继续加热循环;当夜晚不符合太阳能加热条件时,保温水箱(20)内储存的高温水继续通入溶液换热器(6)内换热,换热后的低温水则由第三水泵(21)经三通电磁阀(22)的出口(m2)排出系统;
(3)压缩式热泵循环子系统工作方法
压缩机(17)压缩产生的高温高压的制冷剂气体进入冷凝器(7)内冷凝放热加热原料液后,继续进入过冷器(15)内提高制冷剂过冷度的同时加热淡水,过冷器(15)流出的制冷剂接入储液罐(18)中,储液罐(18)底部流出的制冷剂液体进入节流阀(18)中节流后进入蒸发器(14)中吸收热量冷却除湿产生淡水,蒸发器(14)流出的制冷剂气体通入压缩机(17)中压缩进入下一步循环。
7.根据权利要求6所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统的操作方法,其特征在于,所述第一电磁阀(24)和第二电磁阀(25)受液位控制器(29)的液位控制,当电热水箱(20)内液位低于设定值时,则关闭第一电磁阀(24)和第二电磁阀(25)。
8.根据权利要求6所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统的操作方法,其特征在于,所述压缩机(17)为变频压缩机,其与第二三通调节阀(15)共同受第一温度控制器(30)的温度控制,压缩机(17)的频率和第二三通调节阀(5)的出口(d1)的开度与第二增湿器(8)的入口(g1)处原料液温度成反比例调节关系。
9.根据权利要求6所述一种太阳能热泵耦合多级增湿除湿水处理系统的操作方法,其特征在于,所述流量调节阀(23)受第二温度控制器(31)的温度控制,流量调节阀(23)的阀门开度与蒸发器(14)的空气出口(j1)的冷湿空气温度成反比例调节关系;所述第一三通调节阀(3)受流量控制器(31)的流量控制,控制第一三通调节阀(3)的出口(b2)的阀门开度使流经流量控制器(31)的流量为设定值。