CN103591746B - 盐溶解式温度调节装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盐溶解式温度调节装置及使用方法，它包括调温装置，调温装置包括保温室，保温室接通有热气管和冷气管，在保温室内设有热交换器，热交换器内放置有无机盐，热交换器接通有加水管道及用于排出水蒸气的水蒸气排出管道，热交换器内设有换热管，换热管一端与加热管道连接，换热管的另一端与排气管道连接；保温室内壁设有向热交换器输送空气的送风装置。本发明的盐溶解式温度调节装置的节能效果显著，同时对减少温室气体CO₂的排放量及控制大气污染也具有重大意义。

Description

盐溶解式温度调节装置及使用方法

技术领域

本发明涉及温度调节技术领域，具体地指一种盐溶解式温度调节装置及使用方法。

背景技术

随着社会的发展和文明的进步，以空调为代表的温度调节装置已经是生产生活中不可缺少的工具，其中绝大部分是蒸汽压缩式。世界上最早的蒸汽压缩式制冷机是1834年由美国人Perkins发明的，以***为工质；1875年Arre和Lirde又发明了以氨为工质的蒸汽压缩式制冷机，但由于***易爆、氨有毒等原因，这些制冷机并没有获得广泛应用。1930年，美国人Midgleg将氟里昂制冷剂用于蒸汽压缩式制冷机，获得了商业上的成功。

总体上看，氟里昂不易燃爆，对人体无害，但它排放并扩散到大气同温层后，使臭氧层遭到破坏，严重危及人类健康和生态平衡，同时它还是一种温室效应非常大的气体，会导致全球变暖、海平面升高，因此，氟里昂已经被1987年签定的蒙特利尔议定书所禁止或限用。但迄今为止，人们仍然没有找到氟里昂的理想替代品，致使蒸汽压缩式制冷机面临“断粮”的危险。

1859年，Arre发明了氨水吸收式制冷机，1945年美国开利公司又发明了溴化锂(LiBr)吸收式制冷机，但这种机型必须在负压下工作，对设备气密性要求高，制冷流程及设备结构复杂，且由于它以水为致冷剂，受水的冰点限制，它不能把温度调节到零度以下，通常只能提供5～7℃的冷却水。另外，吸收式制冷机的应答性差，不能即时制冷，限制了它的应用范围。所以它往往适合于作中央空调，而且操作维护也较麻烦。

因此，需要有新的温度调节手段才能解决现有技术面临的难题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种盐溶解式温度调节装置及使用方法，以解决上述背景技术的不足。

本发明的技术方案为：一种盐溶解式温度调节装置，其特征在于：它包括调温装置，所述调温装置包括保温室，所述保温室接通有向外界伸出的热气管和冷气管，在保温室内设有热交换器，所述热交换器内放置有无机盐，所述热交换器接通有用于输入自来水的加水管道及用于排出水蒸气的水蒸气排出管道，所述热交换器内设有换热管，所述换热管一端与用于输入加热介质的加热管道连接，换热管的另一端与排出加热介质的排气管道连接；所述保温室内壁设有向热交换器输送空气的送风装置。

上述方案中：

所述热气管上设有第一阀门，所述冷气管上设有第二阀门。

所述加热管道、加水管道、排气管道及水蒸气排出管道均穿出保温室，保温室内的加热管道、加水管道、排气管道及水蒸气排出管道为传热管道，所述保温室外的加热管道、加水管道、排气管道及水蒸气排出管道为隔热管道。

所述水蒸气排出管道内设有液位传感器和湿度传感器，所述保温室的上端内壁设有温度传感器。

所述送风装置包括动力装置，所述动力装置的输出轴安装有风机。

所述无机盐为NH₄NO_3、NH₄CNS、NaNO₃、KNO₃、KCNS、CaCl₂·6H₂O或NaCl的一种或任意几种的混合物；所述加热介质为热水、水蒸汽、乙二醇、乙醇、甘油、CaCl₂水溶液、NaCl水溶液、MgCl₂水溶液。

所述热交换器的形式为夹套式、蛇管式、列管式、螺旋板式、板式或板翅式。

所述调温装置设有两个，分别为第一调温装置和第二调温装置，所述第一调温装置和第二调温装置的加水管道均与送水装置的输出管道并联，所述第一调温装置和第二调温装置的水蒸气排出管道均与回水装置的回流管道并联，所述第一调温装置和第二调温装置的加热管道均与送热装置的输出管道并联，所述第一调温装置和第二调温装置的排气管道均与回热装置的回流管道并联。

所述送水装置与回水装置为同一装置，所述送热装置与回热装置也为同一装置。

一种基于上述的盐溶解式温度调节装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、需要制冷工况，热交换器内为晶体无机盐，打开送风装置，从加水管道通入自来水，形成盐溶液，同时关闭第一阀门，打开第二阀门，即可从冷气管中得到冷气；

2)、当热交换器内的盐全部溶解达到饱和后，切断自来水供应，关闭第二阀门，打开第一阀门，同时通过加热管道通入加热介质，经过换热管并由排气管道排出，热交换器内的盐饱和溶液便蒸发结晶，水蒸气由水蒸气排出管道排出，热空气由热气管排出，直到无机盐全部结晶析出并冷却到环境温度，再进入另一个制冷循环；

3)、上述两个基本单元交替工作就可以连续制冷。

本发明的优点在于：

1、由于盐溶解式温度调节装置以利用热能为主，与以利用电能为主的调温装置不同，它利用能量的效率高，而且可以采用各种低品位的能源，还不破坏大气臭氧层，不会对环境造成污染；

2、运动部件少，工作噪音更低，使用寿命更长；

3、安装更为方便与安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中C处局部放大剖面图；

图3是实施例1的工作流程图；

图4是实施例2的工作流程图；

图5是实施例3的一个工作流程图；

图6是实施例3的另一个工作流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

无机酸、碱、盐溶解于水时通常都会产生放热或吸热效应，这个热效应即可用于制热或制冷。基于腐蚀和安全的理由，本发明采用无机盐为工作质。无机盐溶解于水时是吸热还是防热取决于盐本身的晶格能和它被水离解后与水形成水合离子的水合热，盐离解破坏其晶体结构需要吸热(在数值上等于晶格能)，被水离解后与水形成水合离子则放热；如果晶格能大于水合热，则盐溶解时要吸热降温，相反就会放热升温。晶格能和水合热的大小取决于构成盐的离子所带的电荷数量以及离子半径大小。在常见的无机盐中，溶于水时吸热降温的有硝酸盐、高氯酸盐、卤化物、铵盐等，包括NH₄Cl、NH₄ClO₄、NH₄Br、NH₄I、NH₄NO₂、NH₄NO₃、NH₄CN、NH₄CNS、AgClO₄、AgNO₂、AgNO₃、LiF、LiClO₄·3H₂O、NaCl、NaClO₂·3H₂O、NaClO₃、NaClO₄、NaClO₄·H₂O、NaBr·2H₂O、NaBrO₃、NaI·2H₂O、NaIO₃、NaNO₂、NaNO₃、NaCN·2H₂O、NaCNO、NaCNS、KF·2H₂O、KCl、KClO₃、KClO₄、KBr、KbrO₃、KI、KIO₃、KNO₂、KNO₃、KCN、KCNO、KCNS、KMnO₄、RbCl、RbClO₃、RbClO₄、RbBr、RbBrO₃、RbI、RbNO₃、CsCl、CsClO₄、CsBr、CsBrO₃、CsI、CsNO₃、(NH₄)₂SO₄、MgSO₄·7H₂O、Na₂CO₃·10H₂O、Na₂S₂O₃·5H₂O、CaCl₂·6H₂O、CaBr₂·6H₂O等等。溶解时放热的无机盐有LiCl、LiCl·H₂O、LiClO₄、LiBr、LiBr·H₂O、LiBr·2H₂O、LiI、LiI·H₂O、LiI·2H₂O、LiI·3H₂O、LiNO₂、LiNO₂·H₂O、NaI、CsF等等。其中，NH₄NO₂、NH₄NO₃、NH₄CNS、KClO₃、KClO₄、KNO₃、RbClO₄的溶解热分别为300.8kJ/kg、321.13kJ/kg、297.23kJ/kg、337.65kJ/kg、368.4kJ/kg、345.1kJ/kg、306.7kJ/kg。对比蒸汽压缩式制冷机常用的氟里昂制冷剂R22，其制冷量为173kJ/kg，可见只要合理选择，无机盐的制冷能力要优于氟里昂，但其体积要小得多，成本也低得多。例如，250g CaCl2·6H₂O溶于100gH₂O，可以使温度降低23℃，而150g KCNS可使100gH₂O温度降低34.5℃。事实上，很多无机盐及其组合可以致冷至-20℃以下，如果进行循环降温，可以获得更低的温度(如-55℃，取决于致冷工质溶液和传冷介质的冰点)。

理论上讲，只要无机盐溶解于水时有热效应，就可以用于温度调节，但实用的调温装置在选择合适的无机盐作为工作介质时还必须考虑以下条件：1、热效应尽可能地大，这样可以节省无机盐的用量和成本；2、溶解度尽可能地大，这样可以消耗最少的能量使其结晶析出；3、在工作温度范围内本身化学性质稳定，不分解或水解，不发生***，也不与容器发生化学反应；4、无毒、无害、无腐蚀或少腐蚀；5、本身热容尽可能地小。综合分析，比较合适的无机盐有NH₄NO₃、NH₄CNS、NaNO₃、KNO₃、KCNS、CaCl₂·6H₂O等，它们的有关参数如下表：

在上述列举的部分无机盐中，有些盐如NaCl尽管溶解热数字并不大，但它们也可以作为盐溶解式温度调节装置的工作质，而且，溶解热同符号的任意两种或多种盐任意比例的混合物也可以作为工作质。使用混合盐的好处是增大了单位溶剂水中溶解盐的数量，使过程的热转换效率得以提高，前提是这些盐不能相互反应生成不溶性物质或有***的危险(例如，41.6g NH₄NO₃+41.6gNaCl可使100gH₂O从0℃降低到-40℃)。在具体设计中选择哪一种或那几种无机盐作为工作质取决于所能提供的热源的强度和所选无机盐的成本。如果热源非常充足，就可以选择热效应低、溶解度小但同时成本也低的无机盐为工质；如果所能提供的热能有限，则应该选择热效应和溶解度都足够大的无机盐为工作质而不考虑其成本。总之，选择的余地比较大，但如果选择带有结晶水的溶解吸热盐为工作质，那么必须仔细地控制其加热结晶温度或蒸发程度，防止无机盐在结晶时失去结晶水，否则它在加水溶解时可能会产生相反的热效应乃至互相抵消，从而影响调温效果。如CaCl₂水溶液加热蒸发时CaCl₂可能失去全部结晶水，如果再加水溶解就会产生两个相反的热效应：首先CaCl₂与6H₂O结合放出大量的热，然后CaCl₂·6H₂O溶解再吸收热量，而总的热效应是放热，因此它就不能制冷了。相反，对于溶解放热盐则必须除尽其结晶水，但做到这一点相对来说比较容易。另外加热温度不能超过无机盐的热分解温度，如硝酸盐、高氯酸盐、铵盐等。另外，在作为工作质的无机盐中可以加入一些功能性的添加剂，防止盐的***、结块、除泡沫等。

原则上，每个基本单元都应有一个风机，但基本单元总是两个或多个并联工作的，因此在某些情况下两个或多个基本单元可共用一个风机，通过管道阀门来调节每个基本单元的通风，这样做可以进一步节省成本。

在特别寒冷的地区，如果上述方式仍然不能满足制热要求，可以把无机盐由溶解吸热盐换成溶解放热盐或一些碱如LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH等。因为它们的热效应可以比常用的溶解吸热盐大一些，而且腐蚀问题比较容易处理，但如果用碱的话要采取措施防止其碳酸盐化。它们加水溶解时放出大量的热，蒸发结晶时则吸热，所以以它们为介质的调温装置并不能制冷，它实际上只是储存了加热介质的热焓，而在需要时再释放出来。这对供热和需热不同步的地方是非常好的节能方案。

基于上述原理，本发明做出了一种盐溶解式温度调节装置，其结构如图1、图2所示，它包括调温装置，调温装置包括保温室1，保温室1由隔热材料做成(如金属材料表面喷涂聚苯乙烯泡沫、聚胺酯泡沫等隔热材料)，保温室1接通有向外界伸出的热气管7和冷气管11，在保温室1内设有热交换器2，热交换器2内放置有无机盐，热交换器2接通有用于输入自来水的加水管道6、用于排出水蒸气的水蒸气排出管道10，在热交换器2内设有换热管(图中未标出)，换热管一端与用于输入加热介质16的加热管道5连接，换热管的另一端与排出加热介质的排气管道9连接；所述保温室1内壁设有向热交换器2输送空气的送风装置。

本实施例中：

热气管7上设有第一阀门8，第一阀门8控制热气管7的开启；冷气管11上设有第二阀门12，第二阀门12控制冷气管11的开启。

加热管道5、加水管道6、排气管道9及水蒸气排出管道10均穿出保温室1，保温室1内的加热管道5、加水管道6、排气管道9及水蒸气排出管道10为传热管道，保温室1外的加热管道5、加水管道6、排气管道9及水蒸气排出管道10为隔热管道；加热管道5、加水管道6、排气管道9及水蒸气排出管道10均为传热管道，在保温室1外的传热管道进行隔热处理。

水蒸气排出管道10内设有液位传感器13和湿度传感器14，液位传感器13用于控制制冷时的加水量及带结晶水的无机盐的溶液蒸发结晶时的蒸发量，而湿度传感器14用于控制带结晶水的无机盐的溶液蒸发结晶时的蒸发时间；保温室1的上端内壁设有温度传感器15，温度传感器15用于控制制冷制热的温度及蒸发过后热的无机盐晶体冷却到环境温度的时间。

送风装置包括动力装置4，动力装置4为马达，动力装置4的输出轴安装有风机3。风机3把空气输入保温室1，经热交换器2加热或冷却后，再由管道7或11排出。如果把本发明应用在小型的装置，风机3就用一般的风扇；如果是应用在较大型的装置或者冷气传输的距离较远，风机3则必须选用鼓风机或空气压缩机。

本发明中，热交换器是基本单元或调温装置的核心部件，热交换器2的形式为夹套式、蛇管式、列管式、螺旋板式、板式、板翅式或其他形式等。在较大型的装置中以多个热交换器按Δ方式排列为好。

制作该热交换器所用的材料，取决于内置的无机盐的腐蚀性质：如果使用卤化物，则宜用钛或钛合金；如果使用硝酸盐，则宜用不锈钢；此外，可用的材料还有铜或铜合金、碳钢、石墨、塑料等。

在使用时：需要制冷工况，热交换器2内为晶体无机盐，打开风机3，从加水管道6通入自来水，形成盐溶液17，同时关闭第一阀门8，打开第二阀门12，就可以从冷气管11中得到冷气。当热交换器2内的盐全部溶解达到饱和后，热交换器2便不能继续制冷，这时切断自来水供应，关闭第二阀门12，打开第一阀门8，同时通过加热管道5通入加热介质16，经过热交换器2中的换热管并由排气管道9排出，热交换器2内的盐饱和溶液便蒸发结晶，水蒸气由水蒸气排出管道10排出，热空气由热气管7排出，直到无机盐全部结晶析出并冷却到环境温度，再进入另一个制冷循环。这就是一个基本单元的调温装置，两个这样的基本单元交替工作就可以连续制冷。

当调温装置设有两个时，其分别为第一调温装置和第二调温装置，第一调温装置和第二调温装置的加水管道6均与送水装置的输出管道并联，第一调温装置和第二调温装置的水蒸气排出管道10均与回水装置的回流管道并联，第一调温装置和第二调温装置的加热管道5均与送热装置的输出管道并联，第一调温装置和第二调温装置的排气管道9均与回热装置的回流管道并联。送水装置与回水装置可以为同一装置，送热装置与回热装置也可以为同一装置，这样，水和加热介质可以循环利用。

另外，第一调温装置和第二调温装置根据实际需要设计多个，均并联连接。

本发明中，盐溶解式温度调节装置是利用热能进行工作的，但它在工作中并不消耗热能，它只是利用热能进行了冷和热的分离和转移。以制冷为例，其能量转换关系为△H输入＝△H输出-Q制冷量，也就是说，由于产生了冷量，根据能量守恒定律，装置输出的热量大于输入的热量，其输出的热量(水蒸汽)仍然可以作为能源来利用。因此，如果在已有的水蒸汽回路中串入盐溶解式温度调节装置将是十分经济的。

本发明所设计盐溶解式温度调节装置在能源使用上和LiBr吸收式制冷机非常相似，这两种装置都要利用热能对无机盐溶液进行加热蒸发，所不同的是，前者一般要把无机盐溶液蒸发至结晶析出，而后者只是蒸发浓缩。但是，在工作原理上，这两种装置却有着本质的区别，前者是利用无机盐的溶解热，后者则是利用水的气化热制冷，盐溶液的吸收稀释和蒸发浓缩只是辅助过程，显然，后者更为庞大和复杂。比较而言，盐溶解式温度调节装置的优点如下：

1、盐溶解式温度调节装置不需要负压操作，因此对设备的气密性要求不高，制造更为方便、廉价，使用维护更为简便可靠；

2、由于工作质不循环，减少了循环泵的数量和能源消耗；

3、盐溶解式温度调节装置有很多无机盐可以利用，而且它们的成本都比LiBr低；

4、盐溶解式温度调节装置是一种储能型装置，它对冷气、热气的制造和供应可以分时段进行，因此它可以利用的能源范围更广，只要热源的温度大于100℃即可工作；

5、盐溶解式温度调节装置在制冷时是不消耗热量的，即它会产出比输入热量更大的冷量可以利用，而LiBr吸收式制冷机则做不到这一点；

6、盐溶解式温度调节装置根据使用无机盐的不同可以把温度调低至-55℃，因此可以制成冰箱和冷柜，而LiBr吸收式制冷机降温理论上最低只能到0℃，否则作为制冷剂的水就会结冰而无法工作，而实际上达到0℃也是不可能的；

7、由于LiBr吸收式制冷机结构复杂、体积庞大，把它做成小型装置是很不经济的，因此通常都是做成大型中央空调，应答性差，而盐溶解式温度调节装置可以做得很小，能够即时制冷，应用范围更广，例如可以用于汽车和家庭；

8、盐溶解式温度调节装置可以做成巨型装置，和热电厂匹配，实现热、电、冷的联产联供(可以充分利用现有的城市供热管网)，而LiBr吸收式制冷机很难做到这一点。

和传统的蒸汽压缩式空调相比，盐溶解式温度调节装置有如下优点：

1、不破坏大气臭氧层，没有环境污染；

2、运动部件少，工作噪音更低，使用寿命更长；

3、安装更为方便与安全；

4、由于盐溶解式温度调节装置以利用热能为主，与以利用电能为主传统空调不同，它利用能量的效率是传统空调所不能比拟的，而且可以采用各种低品位的能源。

实施例一车用盐溶解式空调：

几乎每一辆汽车都需要安装空调。现有的车载空调都是传统的蒸汽压缩式空调，它的工作需要由汽车发动机带动，或者需要增加一台专用的制冷发动机，就需要消耗额外的能量，增加了耗油量，增加了噪音，也增加了废气排放量。汽车发动机把汽油、柴油所蕴涵的化学能转换成热能、再转换成汽车所需要的动能，但由于受热机卡诺循环的限制和汽车运行不稳定性的影响，发动机的热功转换效率平均只有15％～20％左右，也就是说，燃油产生的热量有相当多的部分(30～40％)都通过汽车尾气排放而损失掉了，所以在发电机尾气出口，气温可达300℃以上，有时甚至高达900℃。因此，如果把这部分热量用于加热盐水溶液使之蒸发结晶，不仅可以节省燃油，也可以减少废气排放量。

图3是盐溶解式温度调节装置用于汽车的一个实例，它由2个基本单元A和B并联而成，并采用溶解吸热盐为工作质。基本单元A和B的加热管道5、排气管道9、加水管道6、水蒸气排出管道10都并联到各自的总管道，在每根支管靠近总管的地方都装上电磁阀以保证A、B的工作状态异步。以车内制冷为例，假设某时刻单元A在制冷，单元B在制热，这时，电磁阀23、33、25、32、36、22、28、30处于开启状态，电磁阀24、34、26、35、31、21、27、29处于关闭状态；水箱41中的水由泵42经阀门25打到单元A中的热交换器制冷，冷风经阀门23、33输送到车内；同时，发电机尾气经阀门22送到单元B的热交换器，然后经阀门28排出车外，B内热交换器产生的水蒸气经阀门30输送到热交换器43冷却后送入水箱41，循环使用，B内产生的热空气经阀门32、36排出车外。当A完成制冷，B完成结晶并已冷却后，电磁阀23、33、25、32、36、22、28、30关闭，同时电磁阀24、34、26、35、31、21、27、29开启，单元A制热排出车外，单元B制冷送入车内，这样，就保证了车内连续供冷。

另外，由于发动机尾气的供热量很大，可能多于蒸发盐溶液所需的热量，在发动机尾气输入总管旁边并联一路支管并安装电磁阀37，当A和B之一正在制冷、而另外一个已经完成蒸发结晶时关闭它的发动机尾气输入阀，同时开启阀门37，让发动机尾气由此排放。所有电磁阀的开关、水泵及风扇的工作都可以由一个程控器来控制，并通过调节水泵和风扇的功率来调节降温的幅度。

如果需要制热，只需把电磁阀33、34、35、36设置到与制冷工况相反即可。为了简便起见，也可以在并行的支管中安置换向阀来代替单独安置的电磁阀。

如果使用CaCl2·6H2O为工作介质，车用盐溶解式空调还有另外一种致热方式，即利用CaCl2·6H2O在升温到其熔点(约27℃)后CaCl2溶于其自身的结晶水所产生的相变热(170kJ/kg)来储存汽车尾气产生的热量，然后在低温时致热。在这种情况下，空调装置的结构并不需要发生变化，只需汽车尾气把固态的CaCl2·6H2O加热到熔化溶解即可，不需要启动加水器件，只要车内环境温度低于27℃，它就可以自动输出热量了，这样控制上更为简单。如上所述，加热到更高的温度甚至失去结晶水也是可行的，但这时需要启动补水器件。

除了充分利用汽车尾气的余热之外，车用盐溶解式空调还有一个突出的优点，就是无论是致热还是致冷，它都可以是储能式的，即汽车在停驶期间，即使不开发动机，也能提供舒适的车内环境。

类似的装置可用于制造冷藏运输车、渔船冷藏室、铁路内燃机车空调，也可以安装在飞机、轮船以及一切有工业锅炉和工业燃烧炉窑(如冶金、机械、建材工业用的炼钢炉、燃气炉等)、民用锅炉的地方，用于工业制冷或生活制冷。

施例二家用或商用分立式空调：

此处“分立式”的含义是指空调具有独立的加热***。

盐溶解式家用或商用分立式空调与车用空调的基本构造是一致的，只是由于具体应用环境和热源的不同而在管路***上有所区别：

第一、家用或商用分立式空调并不需要专用的储水箱，直接使用自来水即可；另外，盐溶液蒸发所产生的水蒸汽并不需要冷却后循环使用，而是输送到热水器作为洗浴用，这样节省了能量。

第二、家用或商用空调的加热介质是循环的，但加热能源以采用工业废气和太阳能为佳。

第三、在家用空调的某个基本单元处于制冷工况时，冷气管旁开始一支管，并引到一个保温的容器，那么这个容器就是冰箱了。

如图4所示，盐溶解式家用或商用分立式空调的工作流程为：自来水通过阀门44引入基本单元A或B用于溶解无机盐，蒸发无机盐溶液产生的水蒸气通过阀门29或30进入热水器用于洗浴；冷气总管旁并一支管通过阀门45引到冷藏柜46，必要时打开阀门45就可以使冷藏柜46工作；49是抛物面聚光式太阳能加热器，工作时阀门47打开，阀门48关闭，传热介质经过49加热后由循环泵51送到基本单元A或B用于蒸发盐溶液并在管路中循环；如果阀门47关闭，阀门48打开，冰箱50内的传冷介质经过循环泵51循环，冰箱50就可用于冷冻。

所以，家用或商用空调并不只是单纯地调节气温，而是作为一个***同时起到热水器和冰箱的作用。

实施例三：

现今世界上的总发电量中，有相当大的一部分用于传统的蒸汽压缩式空调。从能量利用效率上看，这种利用方式是非常不经济的，因为它经历了热能→机械能→电能→机械能→热能等多个转换过程，利用效率逐步降低，特别是第一个转换过程热能→机械能，如前所述，受热机卡诺循环的限制，其热功转换效率只有40％左右，因此总的转换效率是非常低的。

在现今大规模商业发电方式中，水电只占少部分，火电和核电占大部分，它们都是加热水产生过热水蒸汽，然后利用过热水蒸汽推动气轮发电机发电，但其中只有少部分热能转变成了电能，理论上讲，其余的热能是可以利用的，如用热泵技术制冷，但其技术经济可行性存在问题而没有一例应用，因此大量的热能实际上是没有被利用。

盐溶解式温度调节装置则可以很方便地利用这部分热能，而且，它的能量转换方式只是简单的热能→热能，可以有很高的能量利用效率(原则上，盐溶解式温度调节装置只是储存了热量，而不是消耗热量；对一个用于降温的盐溶解式温度调节装置而言，由于它在制冷循环中要吸收环境中的热量，因此它输出的总热量要大于输入的热量，而这部分输出的热能仍然是可以利用的，如返回锅炉，进入下一次发电循环。如果在热电厂(包括火电厂和核电厂)安装了大功率的盐溶解式温度调节装置，那么传统蒸汽压缩式空调对电能的巨额需求就会节省下来，甚至可以进行零成本运行。

正常状态下，由于热电厂总有稳定的热能产出，没有必要采用化学储能的方式来进行升温处理，因此安装在热电厂(包括火电厂和核电厂)的盐溶解式温度调节装置可以只考虑制冷。

和实施例一一样，热电厂的盐溶解式温度调节装置也可以采用燃烧废气来加热蒸发盐溶液，其工作流程如图5所示，与车用空调的流程图大同小异，只是装置的规模变得庞大，而且，装置工作时产生的热空气并不需要利用，而是通过阀门31或32排放。

在有些情况下，燃烧废气可能不一定能满足盐溶解式温度调节装置庞大的功率需求，而且对核电厂来说是没有燃烧废气的，因此可直接利用从汽轮发电机排出的低温低压水蒸汽来加热蒸发盐溶液。众所周知，在现有的热电技术中，无论是火电还是核电，从汽轮发电机排出的低温低压水蒸汽都要经过一个冷凝器后再送往锅炉加热、循环使用，而盐溶解式温度调节装置的蒸发过程刚好可以起到冷凝的作用，相当于一个冷凝器，因此，在现有的热电厂蒸汽循环***中串联盐溶解式温度调节装置对汽轮发电机的工作没有任何影响。在这样的一个综合***中，盐溶解式温度调节装置的工作流程如图6所示：52是汽轮发电机，53是锅炉或核反应堆加热***，在它们的蒸汽循环管路中串联入盐溶解式温度调节装置。从汽轮发电机52排出的低温低压水蒸汽，经循环泵51输入基本单元A或B，用于蒸发结晶盐溶液，然后输往锅炉或核反应堆加热***53加热，再输往汽轮发电机52发电，完成一个循环。基本单元A或B蒸发时产生的水蒸汽可以对外供热，也可以输入另外的基本单元实现多效蒸发，它们工作时产生的热空气则通过阀门31或32排放。

热电厂的盐溶解式温度调节装置生产的冷气经保温管道输送到社区或商业中心的终端用户如超市、宾馆、写字楼、住宅楼等，也可以用于制造各种类型的冷库、人造溜冰场、人造滑雪场等。

从以上的实施例中可以看到，盐溶解式温度调节装置的节能效果显著，同时对减少温室气体CO₂的排放量及控制大气污染也具有重大意义。

Claims (10)

1.一种盐溶解式温度调节装置，其特征在于：它包括调温装置，所述调温装置包括保温室（1），所述保温室（1）接通有向外界伸出的热气管（7）和冷气管（11），在保温室（1）内设有热交换器（2），所述热交换器（2）内放置有无机盐，所述热交换器（2）接通有用于输入自来水的加水管道（6）及用于排出水蒸气的水蒸气排出管道（10），所述热交换器（2）内设有换热管，所述换热管一端与用于输入加热介质（16）的加热管道（5）连接，换热管的另一端与排出加热介质的排气管道（9）连接；所述保温室（1）内壁设有向热交换器（2）输送空气的送风装置。

2.根据权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述热气管（7）上设有第一阀门（8），所述冷气管（11）上设有第二阀门（12）。

3.根据权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述加热管道（5）、加水管道（6）、排气管道（9）及水蒸气排出管道（10）均穿出保温室（1），保温室（1）内的加热管道（5）、加水管道（6）、排气管道（9）及水蒸气排出管道（10）为传热管道，所述保温室（1）外的加热管道（5）、加水管道（6）、排气管道（9）及水蒸气排出管道（10）为隔热管道。

4.根据权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述水蒸气排出管道（10）内设有液位传感器（13）和湿度传感器（14），所述保温室（1）的上端内壁设有温度传感器（15）。

5.根据权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述送风装置包括动力装置（4），所述动力装置的输出轴安装有风机（3）。

6.根据权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述无机盐为NH₄NO₃、NH₄CNS、NaNO₃、KNO₃、KCNS、CaCl₂·6H₂O或NaCl的一种或任意几种的混合物；所述加热介质（16）为热水、水蒸汽、乙二醇、乙醇、甘油、CaCl₂水溶液、NaCl水溶液、MgCl₂水溶液。

7.根据权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述热交换器（2）的形式为夹套式、蛇管式、列管式、螺旋板式、板式或板翅式。

8.根据权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述调温装置设有两个，分别为第一调温装置和第二调温装置，所述第一调温装置和第二调温装置的加水管道（6）均与送水装置的输出管道并联，所述第一调温装置和第二调温装置的水蒸气排出管道（10）均与回水装置的回流管道并联，所述第一调温装置和第二调温装置的加热管道（5）均与送热装置的输出管道并联，所述第一调温装置和第二调温装置的排气管道（9）均与回热装置的回流管道并联。

9.根据权利要求8所述的盐溶解式温度调节装置，其特征在于：所述送水装置与回水装置为同一装置，所述送热装置与回热装置也为同一装置。

10.一种基于权利要求1所述的盐溶解式温度调节装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、需要制冷工况，热交换器（2）内为晶体无机盐，打开送风装置，从加水管道（6）通入自来水，形成盐溶液，同时关闭第一阀门（8），打开第二阀门（12），即可从冷气管（11）中得到冷气；

2）、当热交换器（2）内的盐全部溶解达到饱和后，切断自来水供应，关闭第二阀门（12），打开第一阀门（8），同时通过加热管道（5）通入加热介质（16），经过换热管并由排气管道（9）排出，热交换器（2）内的盐饱和溶液便蒸发结晶，水蒸气由水蒸气排出管道（10）排出，热空气由热气管（7）排出，直到无机盐全部结晶析出并冷却到环境温度，再进入另一个制冷循环；

3）、上述两个基本单元交替工作就可以连续制冷。