CN103629769A - 太阳能中央空调***集成装置及换热方法 - Google Patents

太阳能中央空调***集成装置及换热方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能利用技术，旨在提供利用太阳能中央空调***集成装置及换热方法；该发明包括通过管路构成热水回路的太阳能真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机组；风机盘管通过管路与溴化锂吸收式制冷机组构成冷冻水回路，蓄水槽通过管路与风机盘管构成水蓄冷回路；其特征在于，该装置还包括太阳能热水炉，太阳能真空管集热器、太阳能热水炉与溴化锂吸收式制冷机组通过管路依次连接；该发明的优势是，通过在太阳能中央空调***集成太阳能热水炉，把太阳能真空管集热器产的热水再加热，满足高效驱动溴化锂吸收式制冷机制冷的温度，提高整个***太阳能的利用效率。

Description

太阳能中央空调***集成装置及换热方法
技术领域
本发明涉及太阳能利用技术，特别涉及利用太阳能中央空调***集成装置及换热方法。
背景技术
近年来，煤、石油、天然气等化石能源日益短缺，能源危机与环境污染等问题日渐突显，已成为威胁人类生存的头等大事，对新能源的开发利用显得尤为重要，特别是对太阳能的开发利用。太阳能作为一种可再生的清洁能源具有其它能源无可比拟的优势。我国太阳能资源十分丰富，绝大部分地区年辐照量大于5×106kJ/m2，年日照时数在2000h以上。太阳能取之不尽用之不竭，处处均可开发，无需开采和运输，不会污染环境和破坏生态平衡，符合国家倡导的“建设资源节约型、环境友好型社会”的要求，具有良好的节能减排效果。因此对太阳能的开发利用必将创造出良好的社会效益、环境效益和经济效益。
现有太阳能的空调装置制冷方式主要有光电制冷和带辅助燃油的吸收式制冷两种。其中，吸收式制冷的太阳能空调由真空管集热器、溴化锂吸收式制冷机、循环泵、冷却塔、风冷盘管、辅助燃油或燃气锅炉和自动控制***组成。溴化锂吸收式制冷机作为标准设备，它主要由高压发生器、低压发生器、蒸发器、吸收器、冷却塔、冷热交换器、集中器、发生器泵组成。溴化锂吸收式制冷机组的制冷剂无毒无害，对大气层没有破坏作用，节能环保效果显著。但是，由于真空管太阳能集热器产热水温度达不到制冷机驱动的温度要求，使制冷机不能连续正常运行，导致整个***性能系数变低的问题没有得到很好的解决。
鉴于此，通过在太阳能中央空调***集成小型凹透镜聚焦的太阳能热水炉，把太阳能真空管集热器产的热水进行再加热，达到能高效驱动溴化锂吸收式制冷机机组的热水工作温度，使整个太阳能中央空调***性能系数得到提高。同时，通过大型水槽储存白天制取的冷冻水供晚上使用，这种水蓄冷方法可满足中央空调连续运行的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有太阳能空调综合利用率低的问题，提出一种太阳能中央空调***集成装置及换热方法。
为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种太阳能中央空调***集成装置，包括通过管路构成热水回路的太阳能真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机组；风机盘管通过管路与溴化锂吸收式制冷机组构成冷冻水回路，蓄水槽通过管路与风机盘管构成水蓄冷回路；其特征在于，该装置还包括太阳能热水炉，太阳能真空管集热器、太阳能热水炉与溴化锂吸收式制冷机组通过管路依次连接。
本发明中，该装置还包括两个水软化器，分别通过管路连接至所述热水回路和冷冻水回路中。在装置中运行的内循环水都是经过软化处理的软水，这样软水在个设备内部循环流动时不易结垢，不会降低太阳能真空管集热器和太阳能热水炉的集热效率、溴化锂吸收式制冷机组的运行效率及风机盘管的换热效率。
本发明中，所述太阳能热水炉是凹透镜聚焦的太阳能装置。
本发明还进一步提供了基于前述装置的太阳能中央空调***集成换热方法，包括：
（1）热水流程
利用太阳能真空管集热器一级加热产生低温热水，通过太阳能热水炉的二级加热产生中温热水，进入溴化锂吸收式制冷机组驱动制冷；经溴化锂吸收式制冷机组驱动降温的常温水通过循环水泵再入太阳能真空管集热器，依此循环；
所述低温热水的温度范围在50-65℃；所述中温热水的温度范围在65-90℃；所述常温热水的温度范围在30-40℃；
（2）冷冻水流程
溴化锂吸收式制冷机组制取冷冻水，通过冷冻水泵输配进入风机盘管，通过风机盘管给使用空调的房间内空气降温，依此循环；冷冻水的温度范围在7-12℃；
同时，以蓄水槽储存白天制取的冷冻水供晚上使用，通过水蓄冷方式满足中央空调连续运行的要求；
（3）补水与软化水流程
当整个***循环的软水不足时，原水通过水软化器进行软化，再补入热水回路和冷冻水回路中；
上述过程中，太阳能中央空调***集成装置的能效比（COP）按如下公式实现：
COP = Q W 1 + W 2 + W 3 + W 4
式中：COP—太阳能中央空调***集成装置能效比；
Q—太阳能中央空调***集成装置制冷量，kW；
W1—太阳能真空管集热器泵组功率，kW；
W2—太阳能热水炉泵组功率，kW；
W3—溴化锂吸收式制冷机泵组功率，kW；
W4—风机盘管功率，kW。
在太阳能中央空调***集成装置能效比公式中，制冷量Q按如下公式实现：
Q=CM（To－Ti）
式中：C—水的定压比热容，kJ/(kg·；℃)
M—冷冻水流量，kg/s；
To—冷冻水出口温度，℃；
Ti—冷冻水进口温度，℃。
泵组功率W按如下公式实现：
W=ρgQH
式中：W—泵组功率，kW；
ρ—泵输送液体的密度，kg/m3；
g—重力加速度，m/s2；
Q—泵输送液体的流量，kg/s；
H—泵输送扬程，m。
与现有技术相比，本发明的优势是：
通过在太阳能中央空调***集成太阳能热水炉，把太阳能真空管集热器产的热水再加热，满足高效驱动溴化锂吸收式制冷机制冷的温度，提高整个***太阳能的利用效率。
附图说明
图1为本发明的太阳能空调***集成装置流程图；
图中的附图标记为：1太阳能真空管集热器；2太阳能热水炉；3溴化锂吸收式制冷机组；4风机盘管；5蓄水槽；6水软化器。
具体实施方式
该实施例中的太阳能中央空调***集成装置，包括通过管路以此连接并构成热水回路的太阳能真空管集热器1、太阳能热水炉2与溴化锂吸收式制冷机组3；风机盘管4通过管路与溴化锂吸收式制冷机组3构成冷冻水回路，蓄水槽5通过管路与风机盘管4构成水蓄冷回路。两个水软化器6分别通过管路连接至热水回路和冷冻水回路中。当然，也可以采用一个水软化器6通过管路分别连接至上述回路中。
太阳能热水炉2是利用凹透镜聚焦的太阳能装置，能将太阳能真空管集热器1产生的低温热水加热到溴化锂吸收式制冷机组的驱动温度。通过在太阳能中央空调***集成太阳能热水炉2，把太阳能真空管集热器1产的热水再加热，满足高效驱动溴化锂吸收式制冷机制冷3的温度，提高整个***太阳能的利用效率。
本实施例中的太阳能中央空调***集成换热方法，包括以下流程：
（1）热水流程
利用太阳能真空管集热器1一级加热产生低温热水，通过太阳能热水炉2的二级加热产生中温热水，进入溴化锂吸收式制冷机组3驱动制冷；经溴化锂吸收式制冷机组3驱动降温的常温水通过循环水泵再入太阳能真空管集热器1，依此循环；
所述低温热水的温度范围在50-65℃；所述中温热水的温度范围在65-90℃；所述常温热水的温度范围在30-40℃；
（2）冷冻水流程
溴化锂吸收式制冷机组3制取冷冻水，通过冷冻水泵输配进入风机盘管4，通过风机盘管4给使用空调的房间内空气降温，依此循环；冷冻水的温度范围在7-12℃；
同时，以蓄水槽5储存白天制取的冷冻水供晚上使用，通过水蓄冷方式满足中央空调连续运行的要求；
（3）补水与软化水流程
当整个***循环的软水不足时，原水通过水软化器6进行软化，再补入热水回路和冷冻水回路中；
上述过程中，太阳能中央空调***集成装置的能效比（COP）按如下公式实现：
COP = Q W 1 + W 2 + W 3 + W 4
式中：COP—太阳能中央空调***集成装置能效比；
Q—太阳能中央空调***集成装置制冷量，kW；
W1—太阳能真空管集热器泵组功率，kW；
W2—太阳能热水炉泵组功率，kW；
W3—溴化锂吸收式制冷机泵组功率，kW；
W4—风机盘管功率，kW。
在太阳能中央空调***集成装置能效比公式中，制冷量Q按如下公式实现：
Q=CM（To－Ti）
式中：C—水的定压比热容，kJ/(kg·；℃)
M—冷冻水流量，kg/s；
To—冷冻水出口温度，℃；
Ti—冷冻水进口温度，℃。
泵组功率W按如下公式实现：
W=ρgQH
式中：W—泵组功率，kW；
ρ—泵输送液体的密度，kg/m3；
g—重力加速度，m/s2；
Q—泵输送液体的流量，kg/s；
H—泵输送扬程，m。

Claims (4)

1.一种太阳能中央空调***集成装置，包括通过管路构成热水回路的太阳能真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机组；风机盘管通过管路与溴化锂吸收式制冷机组构成冷冻水回路，蓄水槽通过管路与风机盘管构成水蓄冷回路；其特征在于，该装置还包括太阳能热水炉，太阳能真空管集热器、太阳能热水炉与溴化锂吸收式制冷机组通过管路依次连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括两个水软化器，分别通过管路连接至所述热水回路和冷冻水回路中。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述太阳能热水炉是凹透镜聚焦的太阳能装置。
4.基于权利要求1所述装置的太阳能中央空调***集成换热方法，其特征在于，包括：
（1）热水流程
利用太阳能真空管集热器一级加热产生低温热水，通过太阳能热水炉的二级加热产生中温热水，进入溴化锂吸收式制冷机组驱动制冷；经溴化锂吸收式制冷机组驱动降温的常温水通过循环水泵再入太阳能真空管集热器，依此循环；
所述低温热水的温度范围在50-65℃；所述中温热水的温度范围在65-90℃；所述常温热水的温度范围在30-40℃；
（2）冷冻水流程
溴化锂吸收式制冷机组制取冷冻水，通过冷冻水泵输配进入风机盘管，通过风机盘管给使用空调的房间内空气降温，依此循环；冷冻水的温度范围在7-12℃；
同时，以蓄水槽储存白天制取的冷冻水供晚上使用，通过水蓄冷方式满足中央空调连续运行的要求；
（3）补水与软化水流程
当整个***循环的软水不足时，原水通过水软化器进行软化，再补入热水回路和冷冻水回路中；
上述过程中，太阳能中央空调***集成装置的能效比（COP）按如下公式实现：
COP = Q W 1 + W 2 + W 3 + W 4
式中：COP—太阳能中央空调***集成装置能效比；
Q—太阳能中央空调***集成装置制冷量，kW；
W1—太阳能真空管集热器泵组功率，kW；
W2—太阳能热水炉泵组功率，kW；
W3—溴化锂吸收式制冷机泵组功率，kW；
W4—风机盘管功率，kW；
在太阳能中央空调***集成装置能效比公式中，制冷量Q按如下公式实现：
Q=CM（To－Ti）
式中：C—水的定压比热容，kJ/(kg·；℃)
M—冷冻水流量，kg/s；
To—冷冻水出口温度，℃；
Ti—冷冻水进口温度，℃；
泵组功率W按如下公式实现：
W=ρgQH
式中：W—泵组功率，kW；
ρ—泵输送液体的密度，kg/m3；
g—重力加速度，m/s2；
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