CN104482688A - 一种太阳能吸收压缩复合式制冷***及其方法 - Google Patents
一种太阳能吸收压缩复合式制冷***及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种太阳能吸收压缩复合式制冷***及其方法,集热器与第一阀门、高压发生器、循环泵依次相连接;集热器与第二阀门、低压发生器、循环泵依次相连接;高压发生器与低压发生器、第三阀门、第一冷凝器、第一节流阀、过冷器、吸收器依次相连接;吸收器与第四阀门、第一溶液循环泵、高温溶液热交换器、高压发生器、第五阀门依次相连接;吸收器与第二溶液循环泵、低温溶液热交换器、低压发生器依次相连接;压缩机与第二冷凝器、过冷器、第二节流阀、蒸发器依次相连接;本发明涉及的***是一种经济的、具备在太阳辐射衰减、不足时高效可靠供冷特征的太阳能制冷装置。当高压发生器温度较高时以双效循环运行,否则以单效循环运行。
Description
技术领域
本发明涉及制冷***及其制冷工艺,尤其涉及一种太阳能吸收压缩复合式制冷***及其方法。
背景技术
空调能耗已经成为我国许多大城市夏季电力供应紧张的主要因素。近年,空调能耗持续增长并已占建筑能耗的50%以上。此外,巨大的空调耗电量还严重制约我国节能减排的进一步提高。因此降低空调能耗将有效缓解电力供应矛盾,显著促进社会和经济的可持续发展。太阳能是一种资源量极其庞大的绿色洁净能源,其逐时辐射量与商业建筑空调冷负荷具有一致性变化特征,从而太阳能制冷技术的应用将显著降低空调能耗、有效减少化石能源消耗量,产生巨大的社会和经济效益。
太阳能双效溴化锂吸收式空调是一种新型、结构复杂度适中、高效利用太阳能实现制冷的装置,具有更加优良的节能潜力。但同时,其循环特征要求***驱动能源装置具有充足的热容量,否则当集热器温度因太阳辐射衰减而衰减时,***效率将显著衰减甚至失去制冷效果。因此,可通过增加辅助驱动能源装置满足热容量要求。太阳能空调常用的辅助驱动能源主要有热能和电能。经济性分析表明,除非具备可供利用和回收的工业废热等廉价能源,否则仅有采用电能作为辅助驱动能源的太阳能吸收压缩复合式制冷***具有可行性。
针对基于双效溴化锂吸收循环的高效太阳能吸收压缩复合式制冷***,较常见的构建形式是将压缩机接入于吸收器与蒸发器、或发生器与冷凝器支管之间,通过调整吸收压力、发生压力及对发生器驱动能源进行辅助补充,实现***在太阳辐射衰减时的持续供冷。然而,上述***对压缩机有极其严格要求:当压缩机布置于蒸发器一侧时,由于水蒸气在低温时具有相当大的比容,从而将极大地增加压缩机几何尺寸;而当压缩机布置于发生器一侧时,压缩机将处于高温工况,从而要求压缩机具有极其优良的高温工作特性。因此,基于上述构建形式的高效太阳能吸收压缩复合式制冷***在几何紧凑性、工作效率、运行可靠性等方面均存在不足之处。
本发明人发现,现有技术中的压缩机无法对发生器提供直接的辅助作用,所以当高压发生器温度因太阳辐射不足而低于阈值时,双效吸收子***则停止运行,而当高压发生器温度逐渐回复并超过阈值后,双效吸收子***又重新工作。双效吸收子***的间歇工作模式将导致压缩机工况出现频繁的大幅阶跃变化,造成***运行可靠性的显著衰减。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种太阳能吸收压缩复合式制冷***及其方法。通过溴化锂吸收循环根据集热器温度进行自适应调节结构,有效提高了***可靠性,并且使***在太阳辐射衰减时维持经济、高效的供冷效果。
本发明通过下述技术方案实现:
一种太阳能吸收压缩复合式制冷***,集热器1出口一端与第一阀门12、高压发生器2、循环泵26、集热器1进口端依次相连接;
太阳能集热器1出口另一端与第二阀门13、低压发生器3、循环泵26、集热器1进口端依次相连接;
高压发生器2与低压发生器3、第三阀门14、第一冷凝器7、第一节流阀17、过冷器8、吸收器6进口端依次相连接;
吸收器6出口一端与第四阀门16、第一溶液循环泵19、高温溶液热交换器4、高压发生器2、第五阀门15、吸收器6进口端依次相连接;
吸收器6出口另一端与第二溶液循环泵20、低温溶液热交换器5、低压发生器3、吸收器6进口端依次相连接;压缩机10排气端与第二冷凝器11、过冷器8、第二节流阀18、蒸发器9、压缩机10吸气端依次相连接;
第一温度传感器21位于高压发生器2一侧;第二温度传感器位于过冷器8出口端;变频器25与压缩机10相连接;
第一控制器23分别与第一阀门12、第二阀门13,第一温度传感器21、第四阀门16、第五阀门15相连接收温度信号并传输控制信号;
第二控制器24与第二温度传感器22、变频器25相连接收温度信号并传输控制信号。
所述的第一阀门12、第二阀门13、第五阀门15、第四阀门16是电磁阀。
所述的第一冷凝器7、第二冷凝器11和蒸发器9是风冷换热器或水冷换热器。
所述集热器1为太阳能集热器。
采用上述太阳能吸收压缩复合式制冷***的制冷方法如下:
当***运行时,在吸收制冷循环中,集热器1温度因吸收太阳辐射逐渐升高,当其温度未达到设定值时第一阀门12、第二阀门13、第五阀门15和第四阀门16均处于关闭状态,***依靠压缩式制冷循环供冷;
当集热器1温度达到设定值时,第一阀门12开启,在第一阀门12与第二阀门13的互锁控制特征下,此时第二阀门13处于关闭状态,同时由于第五阀门15、第四阀门16与第一阀门12也具有同时开闭特征,故第五阀门15和第四阀门16也处于开启状态,高压发生器2中溶液被来自集热器1的能量加热从而产生过热制冷剂蒸汽(该过热制冷剂蒸汽的温度与热源温度相差5℃至10℃称为过热)这部分过热蒸汽后再次在低压发生器3内进行冷凝放热并产生另一股过热制冷剂蒸汽,这两股被加热的制冷剂蒸汽汇合后进入第一冷凝器7被冷凝,经过第一节流阀17进入过冷器8对来自压缩制冷循环的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷,自身被蒸发后进入吸收器6被来自高压发生器2与低压发生器3的溴化锂浓溶液吸收,完成双效吸收循环;
当集热器1温度因太阳辐射衰减而衰减至双效吸收循环阈值时,第一阀门12关闭,同步地第五阀门15和第四阀门16关闭,但第二阀门13开启,来自集热器1的能量对低压发生器溶液进行加热产生制冷剂蒸汽,制冷剂蒸汽在第一冷凝器7中冷凝经第一节流阀17进入过冷器8,继续对来自压缩制冷循环的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷,自身被蒸发后进入吸收器6被来自低压发生器3的溴化锂浓溶液吸收,完成单效吸收循环;
压缩制冷循环中,来自蒸发器9的制冷剂(R410A)蒸汽被压缩机10压缩后送入第二冷凝器11冷凝,进入过冷器8被来自吸收循环的低温制冷剂冷却、过冷,其出口制冷剂温度决定压缩机10转速,温度越低、转速越低,制冷剂(R410A)离开过冷器8后经第二节流阀18进入蒸发器9进行下一个循环,从而完成整个太阳能空调***的制冷循环。
与现有技术相比,本发明通过对溴化锂吸收循环按照集热器温度进行自适应调节,降低了吸收子***间歇频次,并且减少了压缩机工况的阶跃变化程度,有效提高了***可靠性。
本发明经济实用,技术手段简便易行,具备在太阳辐射衰减、不足时高效可靠供冷等诸多优点。当高压发生器温度较高时以双效循环运行,否则以单效循环运行。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明太阳能吸收压缩复合式制冷***,集热器1出口一端与第一阀门12、高压发生器2、循环泵26、集热器1进口端依次相连接;
太阳能集热器1出口另一端与第二阀门13、低压发生器3、循环泵26、集热器1进口端依次相连接;
高压发生器2与低压发生器3、第三阀门14、第一冷凝器7、第一节流阀17、过冷器8、吸收器6进口端依次相连接;
吸收器6出口一端与第四阀门16、第一溶液循环泵19、高温溶液热交换器4、高压发生器2、第五阀门15、吸收器6进口端依次相连接;
吸收器6出口另一端与第二溶液循环泵20、低温溶液热交换器5、低压发生器3、吸收器6进口端依次相连接;压缩机10排气端与第二冷凝器11、过冷器8、第二节流阀18、蒸发器9、压缩机10吸气端依次相连接;
第一温度传感器21位于高压发生器2一侧;第二温度传感器位于过冷器8出口端;变频器25与压缩机10相连接;
第一控制器23分别与第一阀门12、第二阀门13,第一温度传感器21、第四阀门16、第五阀门15相连接收温度信号并传输控制信号;
第二控制器24与第二温度传感器22、变频器25相连接收温度信号并传输控制信号。
所述的第一阀门12、第二阀门13、第五阀门15、第四阀门16是电磁阀。
所述的第一冷凝器7、第二冷凝器11和蒸发器9是风冷换热器或水冷换热器。
所述集热器1为太阳能集热器,或者槽式太阳能集热器,当然也可以是复合抛物面型集热器。
第一阀门12和第二阀门13具有互锁控制特征;第五阀门15、第四阀门16与第一阀门12具有同时开闭特征。
如上所述,本发明由吸收制冷循环及压缩制冷循环复合而成,吸收制冷循环可以采用溴化锂和水、氨和水及其它替代工质作为工质,压缩制冷循环工质可以选择R22、R410A或其它替代制冷剂。
采用上述太阳能吸收压缩复合式制冷***的制冷方法如下:
当***运行时,在吸收制冷循环中,集热器1温度因吸收太阳辐射逐渐升高,当其温度未达到设定值时第一阀门12、第二阀门13、第五阀门15和第四阀门16均处于关闭状态,***依靠压缩式制冷循环供冷;
当集热器1温度达到设定值时,第一阀门12开启,在第一阀门12与第二阀门13的互锁控制特征下,此时第二阀门13处于关闭状态,同时由于第五阀门15、第四阀门16与第一阀门12也具有同时开闭特征,故第五阀门15和第四阀门16也处于开启状态,高压发生器2中溶液被来自集热器1的能量加热从而产生过热制冷剂蒸汽(该过热制冷剂蒸汽的温度与热源温度相差5℃至10℃称为过热)这部分过热蒸汽后再次在低压发生器3内进行冷凝放热并产生另一股(过热)制冷剂蒸汽,这两股被加热的制冷剂蒸汽汇合后进入第一冷凝器7被冷凝,经过第一节流阀17进入过冷器8对来自压缩制冷循环的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷,自身被蒸发后进入吸收器6被来自高压发生器2与低压发生器3的溴化锂浓溶液吸收,完成双效吸收循环;
当集热器1温度因太阳辐射衰减而衰减至双效吸收循环阈值时,第一阀门12关闭,同步地第五阀门15和第四阀门16关闭,但第二阀门13开启,来自集热器1的能量对低压发生器溶液进行加热产生制冷剂蒸汽,制冷剂蒸汽在第一冷凝器7中冷凝经第一节流阀17进入过冷器8,继续对来自压缩制冷循环的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷,自身被蒸发后进入吸收器6被来自低压发生器3的溴化锂浓溶液吸收,完成单效吸收循环;
压缩制冷循环中,来自蒸发器9的制冷剂(R410A)蒸汽被压缩机10压缩后送入第二冷凝器11冷凝,进入过冷器8被来自吸收循环的低温制冷剂冷却、过冷,其出口制冷剂(R410A)温度决定压缩机10转速,温度越低、转速越低,制冷剂(R410A)离开过冷器8后经第二节流阀18进入蒸发器9进行下一个循环,从而完成整个太阳能空调***的制冷循环。此时,载冷剂(冷冻水)可提供***末端使用。
如上所述,本发明将吸收制冷循环与压缩制冷循环进行高效、经济结合,构建了高效太阳能吸收压缩复合式制冷***,提高了***性能,同时使***在太阳辐射不足时仍可对外供冷。此外,通过对溴化锂吸收循环按照集热器温度进行自适应调节,温度较高时以双效吸收循环运行、温度较低时则以单效吸收循环运行,降低了吸收子***间歇频次,并且减少了压缩机工况的阶跃变化程度,有效提高了***可靠性。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种太阳能吸收压缩复合式制冷***,其特征在于:集热器(1)出口一端与第一阀门(12)、高压发生器(2)、循环泵(26)、集热器(1)进口端依次相连接;
太阳能集热器(1)出口另一端与第二阀门(13)、低压发生器(3)、循环泵(26)、集热器(1)进口端依次相连接;
高压发生器(2)与低压发生器(3)、第三阀门(14)、第一冷凝器(7)、第一节流阀(17)、过冷器(8)、吸收器(6)进口端依次相连接;
吸收器(6)出口一端与第四阀门(16)、第一溶液循环泵(19)、高温溶液热交换器(4)、高压发生器(2)、第五阀门(15)、吸收器(6)进口端依次相连接;
吸收器(6)出口另一端与第二溶液循环泵(20)、低温溶液热交换器(5)、低压发生器(3)、吸收器(6)进口端依次相连接;压缩机(10)排气端与第二冷凝器(11)、过冷器(8)、第二节流阀(18)、蒸发器(9)、压缩机(10)吸气端依次相连接;
第一温度传感器(21)位于高压发生器(2)一侧;第二温度传感器位于过冷器(8)出口端;变频器(25)与压缩机(10)相连接;
第一控制器23分别与第一阀门(12)、第二阀门(13),第一温度传感器(21)、第四阀门(16)、第五阀门(15)相连接收温度信号并传输控制信号;
第二控制器(24)与第二温度传感器(22)、变频器(25)相连接收温度信号并传输控制信号。
2.根据权利要求1所述太阳能吸收压缩复合式制冷***,其特征在于:所述的第一阀门(12)、第二阀门(13)、第五阀门(15)、第四阀门(16)是电磁阀。
3.根据权利要求1所述太阳能吸收压缩复合式制冷***,其特征在于:
所述的第一冷凝器(7)、第二冷凝器(11)和蒸发器(9)是风冷换热器或水冷换热器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述太阳能吸收压缩复合式制冷***,其特征在于:所述集热器(1)为太阳能集热器。
5.采用权利要求1至4中任一项所述太阳能吸收压缩复合式制冷***的制冷方法,其特征在于下述步骤:
当***运行时,在吸收制冷循环中,集热器(1)温度因吸收太阳辐射逐渐升高,当其温度未达到设定值时第一阀门(12)、第二阀门(13)、第五阀门(15)和第四阀门(16)均处于关闭状态,***依靠压缩式制冷循环供冷;
当集热器(1)温度达到设定值时,第一阀门(12)开启,在第一阀门(12)与第二阀门(13)的互锁控制特征下,此时第二阀门(13)处于关闭状态,同时由于第五阀门(15)、第四阀门(16)与第一阀门(12)也具有同时开闭特征,故第五阀门(15)和第四阀门(16)也处于开启状态,高压发生器(2)中溶液被来自集热器(1)的能量加热后再次在低压发生器(3)内进行冷凝放热并产生另一股被加热的制冷剂蒸汽,这两股被加热的制冷剂蒸汽汇合后进入第一冷凝器(7)被冷凝,经过第一节流阀(17)进入过冷器(8)对来自压缩制冷循环的制冷剂进行冷却、过冷,自身被蒸发后进入吸收器(6)被来自高压发生器(2)与低压发生器(3)的溴化锂浓溶液吸收,完成双效吸收循环;
当集热器(1)温度因太阳辐射衰减而衰减至双效吸收循环阈值时,第一阀门(12)关闭,同步地第五阀门(15)和第四阀门(16)关闭,但第二阀门(13)开启,来自集热器(1)的能量对低压发生器溶液进行加热产生制冷剂蒸汽,制冷剂蒸汽在第一冷凝器(7)中冷凝经第一节流阀(17)进入过冷器(8),继续对来自压缩制冷循环的制冷剂进行冷却、过冷,自身被蒸发后进入吸收器(6)被来自低压发生器(3)的溴化锂浓溶液吸收,完成单效吸收循环;
压缩制冷循环中,来自蒸发器(9)的制冷剂蒸汽被压缩机(10)压缩后送入第二冷凝器(11)冷凝,进入过冷器(8)被来自吸收循环的低温制冷剂冷却、过冷,其出口制冷剂温度决定压缩机(10)转速,温度越低、转速越低,制冷剂离开过冷器(8)后经第二节流阀(18)进入蒸发器(9)进行下一个循环,从而完成整个太阳能空调***的制冷循环。
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