CN101280982B - 吸收式冷热一体机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及吸收式冷热一体机，包括高蒸发温度制冷回路、热回收器，以及低蒸发温度制冷回路；高蒸发温度制冷回路包括发生器、冷凝器和溶液换热器、蒸发器和吸收器；发生器由外界热源驱动，其一端与所述冷凝器连接，另一端与所述溶液换热器连接；热回收器串接在发生器和冷凝器之间。采用本发明技术方案的吸收式冷热一体机，由于包括高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路两个分别独立的制冷回路，且两个制冷回路具有不同的蒸发温度，因而能够有效利用余热、废热、太阳能、燃气、电能等作为能源驱动而制冷，在生产卫生用热水的同时，能够提供零度以下的冷冻以及零度以上的冷藏及空调制冷，在提高用能效率的同时还能保护地球的自然环境。

Description

吸收式冷热一体机

技术领域

本发明涉及空调制冷技术领域，具体涉及吸收式冷热一体机，特别涉及一种具有热水回收功能和三温区的吸收式冷热一体机。

背景技术

随着人们节能意识的提高，制冷空调产品也越来越多地关注制冷过程中的热能回收，即在实现制冷或空调功能的同时，将制冷过程中所产生的余热和废热等尽量回收加以应用，以提高能源的综合利用率。现有带热回收的制冷空调设备大致可以分为两类：一类是采用电制冷的设备，其冷热同时利用的形式主要有制冷的同时回收压缩机排气热、热泵装置中获得温度较高热源的同时对蒸发器冷端的冷量进行回收等等；另一类是采用吸收或吸附式制冷/热泵，利用各种热源尤其是一些低品位的热能(如工业余热、废热、太阳能等)来驱动吸收或吸附式制冷/热泵装置，从而获得所需要的制冷或制热温度。

在现有的吸收式制冷装置中，冷热利用较多的是溴化锂/水(LiBr/H₂O)吸收式制冷或热泵，其特点是通过多效流程使系统的性能系数提高，但由于制冷剂为水(H₂O)，使其制冷温度只能在零度以上，只能满足空调或冷藏的需要，因此即使对其进行热回收，也只能形成“冷热水机”。其相关发明专利有：专利号为ZL98120229.2的双效吸收冷或热水生成设备，其虽然具有两个发生器，但是只能回收热水以及进行零度以上的制冷。专利号为ZL98228049.1的一种吸收式制冷机蒸发吸收循环装置，提供了一种蒸发吸收循环装置，由冷凝器、发生器和至少两个彼此独立的低压容腔组成，低压容腔内各设置蒸发吸收装置，各低压容腔内的蒸发换热器依次串联或独立运行，吸收换热器依次串联或并联，冷剂循环系统串联或独立运行，也只能获得0℃以上的冷媒水。专利号为ZL200610138897.X的吸收式冷热水机，具有一套发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和多个溶液热交换器等部件，但也只能回收热水以及进行零度以上的制冷。综上所述，现有技术存在的主要问题是回收热水的同时不能提供零度以下的制冷效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种吸收式冷热一体机，其具有双蒸发温度，提供卫生用热水的同时还能够进行零度以下的冷冻用制冷，以及零度以上的冷藏及空调制冷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

吸收式冷热一体机，包括蒸发温度较高的高蒸发温度制冷回路，用于回收卫生用热水的热回收器，以及可独立运行的蒸发温度较低的低蒸发温度制冷回路；所述高蒸发温度制冷回路包括发生器、冷凝器和溶液换热器；所述发生器由外界热源驱动，其一端与所述冷凝器连接，另一端与所述溶液换热器连接；所述热回收器串接在发生器和冷凝器之间，所述低蒸发温度制冷回路串接在溶液换热器和冷凝器两端，与高蒸发温度制冷回路共用发生器、冷凝器和溶液换热器，所述低蒸发温度制冷回路包括：低温蒸发器、第一气气换热器、第一吸收器、第一储液器、第一溶液冷却器、第一液泵和第二液泵；所述低温蒸发器一端连接冷凝器，另一端通过所述第一气气换热器连接第一吸收器；第一吸收器的下端连接有第一储液器；第一储液器通过第一溶液冷却器连接第一吸收器的上端，所述第一液泵设置在第一储液器和第一溶液冷却器之间的管路中；第一储液器还与溶液换热器接，所述第二液泵设置在第一储液器和溶液换热器之间的管路中；发生器还通过溶液换热器与第一液泵的入口连接。

进一步的，所述高蒸发温度制冷回路具体包括：高温蒸发器、第二气气换热器、第二吸收器、第二储液器、第二溶液冷却器，以及所述的发生器、冷凝器和溶液换热器；所述高温蒸发器一端连接冷凝器，另一端通过所述第二气气换热器连接第二吸收器；第二吸收器的下端连接有第二储液器；第二储液器通过阀连接第二液泵的入口；第二液泵的出口通过阀连接第二溶液冷却器，第二溶液冷却器的出口连接第二吸收器的顶部。

再进一步的，所述第二储液器还通过阀连接第一储液器。

再进一步的，所述第一吸收器还通过第一平衡管连接冷凝器的出口，第二吸收器还通过第二平衡管连接冷凝器的出口。

再进一步的，所述第二溶液冷却器的入口还通过阀连接第一液泵的出口。

优选的技术方案中，所述高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路中使用的制冷剂为氨-盐。

进一步优选的技术方案中，所述氨-盐为硫氰化钠或硝酸锂与氨组成的混合物。

采用本发明技术方案的吸收式冷热一体机，与现有技术对比的有益效果在于：

由于包括高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路两个分别独立的制冷回路，且两个制冷回路具有不同的蒸发温度，因而能够有效利用余热、废热、太阳能、燃气、电能等作为能源驱动而制冷，在生产卫生用热水的同时，能够提供零度以下的冷冻以及零度以上的冷藏及空调制冷，在提高用能效率的同时还能保护地球的自然环境。

由于低蒸发温度制冷回路连接在溶液冷却器和冷凝器两端，可以与高蒸发温度制冷回路共用溶液冷却器和冷凝器，降低成本。

由于低蒸发温度制冷回路包括低温蒸发器、第一气气换热器、第一吸收器、第一储液器、第一溶液冷却器、第一液泵和第二液泵等，结构简单而且可以有效提高系统的综合效率。

由于高蒸发温度制冷回路具体包括高温蒸发器、第二气气换热器、第二吸收器、第二储液器、第二溶液冷却器等，且第二液泵即作为第二吸收器的溶液喷淋泵，又作为发生器的供液泵，因而结构简单、合理。

由于第二储液器还通过阀连接第一储液器，可以在系统停机时起到连通作用，在一个贮液器内的液位超过规定值，相应的阀门会打开，使得部分浓溶液进入另一个贮液器，参与另一个制冷回路的循环；在运行中也可以处于关闭状态以将两个制冷回路隔离开。

由于在第一吸收器、第二吸收器和冷凝器出口之间设置了平衡管，可以通过平衡气体(氦气或氢气)的扩散，使两个制冷回路和系统的总压力保持一致。第一吸收器与第二吸收器串联的形式，可以利用第一吸收器出来的中间浓度的溶液继续进入第二吸收器进行吸收，第二吸收器出来的溶液经过溶液换热器之后进入发生器参与下一循环，使系统只需要一个发生器便能满足两个制冷回路的需要。

由于制冷剂采用氨——盐，具体的说采用硫氰化钠或硝酸锂与氨组成的混合物作为工质，由于硫氰化钠或硝酸锂在常温下为固体，与氨的沸点差很大，可以认为在这样的氨——盐溶液的气相中只有纯氨蒸气，而不用象氨水溶液那样还要考虑气相中存在的水蒸汽，因而不需设置提纯氨蒸气的精馏装置，不会造成部分热量的损耗与浪费，因此综合效率更高。

附图说明

图1是本发明具体实施方式吸收式冷热一体机的系统图。

具体实施方式

本发明提出的吸收式冷热一体机，是基于氨-盐扩散吸收式制冷原理提出的，其以氨为制冷剂、盐为吸收剂、氢或氦为扩散气体，其制冷温度可低达-30℃，也可根据需要同时为空调或冷藏提供2至10℃的制冷温度，而且在实现高、低蒸发温度制冷的同时，可回收发生器出口蒸气的热量来提供卫生热水，是一种多用途的冷热一体机。本具体实施方式中采用的制冷剂为氨-盐，为硫氰化钠(NaSCN)与氨组成的溶液。也可以采用硝酸锂(LiNO3)与氨组成的溶液。由于硫氰化钠或硝酸锂在常温下为固体，与氨的沸点差很大，可以认为在这样的氨-盐溶液的气相中只有纯氨蒸气，而不用象氨水溶液那样还要考虑气相中存在的水蒸汽，因而不需设置提纯氨蒸气的精馏装置，不会造成部分热量的损耗与浪费，因此综合效率更高。

其系统组成如图1所示，主要包括：一个蒸发温度较高的高蒸发温度制冷回路和一个蒸发温度较低的低蒸发温度制冷回路；本具体实施方式中两个制冷回路共用发生器1、冷凝器3和溶液换热器11，且在发生器1和冷凝器3之间串接有用于回收卫生用热水的热回收装器2。高蒸发温度制冷回路的蒸发温度范围大致为0摄氏度到10摄氏度之间；低蒸发温度制冷回路的蒸发温度范围大致为零下30摄氏度到0摄氏度之间。

低蒸发温度制冷回路主要包括：发生器1、热回收器2、冷凝器3、低温蒸发器4、第一气气换热器13、第一吸收器6、第一储液器8、第一溶液冷却器(吸收器换热器)10、溶液换热器12，以及第一液泵P1、第二液泵P2和阀门V1、V4、V5、V6、V7、V9等。

发生器1利用外界热源加热，其一端与热回收器2连接，另一端与溶液换热器12连接。需要说明的是，如果发生器1采用的是容器式换热器，可利用其内部的部分腔体作为气液分离的空间而无需专门设置气液分离器；如果发生器1采用板式换热器，则必须要设置专门的气液分离器。本具体实施方式中采用容器式换热器。

热水回收器2与冷凝器3相接。冷凝器3中具有独立的蛇形管或采用板式换热器，其中通有冷却水。冷凝器3通过阀门V4、V3分别与低温蒸发器4、高温蒸发器5相接。低温蒸发器4通过第一气气换热器13与第一吸收器6相接。第一吸收器6底部连接有第一储液器8。第一储液器8一方面通过阀门V9、V1和第二液泵P2与溶液换热器12相接，另一方面又通过阀V5、第一液泵P1以及阀V7与溶液冷却器10连接。此外，发生器1还通过溶液换热器12和阀V6连接第一液泵P1。溶液冷却器10的出口连接第一吸收器6的顶部。溶液冷却器10利用冷却水冷却，溶液冷却器10可采用板式换热器或容器式换热器。

高蒸发温度制冷回路主要包括：发生器1、热回收器2、冷凝器3、高温蒸发器5、第二气气换热器14、第二吸收器7、第二储液器9、第二溶液冷却器(吸收器换热器)11、溶液换热器12，第二液泵P2以及阀门V3、V2、V10等。

高温蒸发器5通过第二气气换热器14与第二吸收器7连接。第二吸收器7的底部连接有第二储液器9。第二储液器9一方面通过阀V10与第二液泵P2连接，一方面通过阀V8与第一储液器8连通。阀V8主要在系统停机时起到连通作用，在运行中处于关闭状态以将两个制冷回路隔离开。

第二液泵P2还通过阀V2连接第二溶液冷却器11。第二溶液冷却器11的输出端连接第二吸收器7的顶部。本具体实施方式中的第二液泵P2既作为发生器1的供液泵，又作为第二吸收器7的溶液喷淋泵。

两个制冷回路通过阀门V2、、V8、V10及管路相连接而组成一个有机整体，可以同时或分别实现两个不同蒸发温度的制冷和回收卫生热水的功能。

此外，冷凝器3的出口还通过第一平衡管15连接第一吸收器6，通过第二平衡管16连接第二吸收器7；目的在于通过平衡气体的扩散，使两个制冷回路和系统的总压力保持一致。平衡管在与冷凝器出管连接处是有特殊要求的，即从连接处先要有一段上升管段后再转而向下连向吸收器，该上升管段的高度要求在开始阶段便于扩散气等通过、又要在冷凝器出液管内全部是液体时使得制冷剂液体不至于从中直接通向吸收器。

工作时，一定温度的热源进入发生器1，将其中富含制冷剂成分的浓溶液加热后，所产生的制冷剂蒸气进入热回收器2内，将部分热量用来加热卫生用热水。温度部分降低后的制冷剂蒸气随后进入冷凝器3中被冷却水降温后凝结为液态。从冷凝器3出来的液态制冷剂分成两路，一路经阀门V4进入低温蒸发器4，另一路经阀门V3进入高温蒸发器5。

低温蒸发器4中具有载冷剂换热盘管，液态制冷剂由低温蒸发器4顶部自上而下喷淋在载冷剂换热盘管表面，液态制冷剂吸收载冷剂换热盘管内载冷剂的热量而蒸发，同时使载冷剂温度降低而产生制冷效果。

低温蒸发器4中蒸发产生的制冷剂蒸气与扩散气体一起经过第一气气换热器13后进入第一吸收器6，在第一吸收器6中由喷淋的溶液将其中的制冷剂蒸气吸收掉而变为含制冷剂蒸气较少的混合气，这部分混合气再经过第一气气换热器13后又进入第一蒸发器4，参与第一蒸发器4内的气体循环。

在第一吸收器6内吸收制冷剂蒸气后的富含制冷剂成分的溶液汇集到第一储液器8中，并经过阀V5后与从发生器1出来的，经过溶液换热器12和阀V6的，含制冷剂成分较少的稀溶液进行混合。混合之后的稀溶液由第一液泵P1送到第一溶液冷却器10内由冷却水进行冷却，降温后的稀溶液继续送到第一吸收器6，并从第一吸收器6顶部喷淋下来，以吸收第一吸收器6中混合气中的制冷剂蒸气。

与此同时，在高温蒸发器5中，液态制冷剂从高温蒸发器5顶部喷淋在其内的载冷剂换热盘管表面，液态制冷剂吸收载冷剂换热盘管内载冷剂的热量而蒸发，同时使载冷剂温度降低而产生制冷效果。

第二蒸发器5中蒸发产生的制冷剂蒸气与扩散气体一起经过第二气气换热器14后进入第二吸收器7，在第二吸收器7中由喷淋的稀溶液将其中的制冷剂蒸气吸收掉而变为含制冷剂蒸气较少的混合气。这部分混合气经过第二气气换热器14后又进入高温蒸发器5参与高温蒸发器5内的气体循环。在第二吸收器7内吸收制冷剂蒸气后的，富含制冷剂成分的浓溶液汇集到第二储液器9中。

从第一储液器8内的中间浓度溶液经阀V9后，与从第二储液器9经阀V10来的浓溶液混合后进入第二液泵P2的进口处(第二储液器9中的浓溶液经过阀V10按照需要的流量与从第一储液器8经阀V9来的中间浓度溶液混合)。经过第二液泵P2后的溶液又分成两路：一路经阀V2进入第二溶液冷却器11降温后，从第二吸收器7顶部喷淋以吸收混合气中的制冷剂蒸气。吸收冷剂蒸气后形成的浓溶液进入第二储液器9。另一路溶液直接经阀V1进入溶液换热器12与从发生器1出来的稀溶液换热后进入发生器1参与下一循环。

此外，通过在第一液泵P1的出口与阀V2下游还通过阀V11连接，以组成新的工作模式，可实现三种不同的运行模式。当阀V2、V4、V5、V7、V8、V9关闭，其它阀打开并受控时，可实现较高蒸发温度制冷和热水回收运行；当阀V2、V3、V8、V10、V11关闭，其它阀打开并受控时，可实现较低蒸发温度制冷和热水回收运行；当阀V8、V11关闭，其它阀打开并受控，可实现三温区的制冷与热水回收。

以上工作过程中，各阀门的开/闭、及其开度大小由系统专门配置的控制装置来控制，实际工作中可根据使用需要进行任意切换，自动地使系统运行在所需要的工作状态，非常方便。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.吸收式冷热一体机，包括高蒸发温度制冷回路，所述高蒸发温度制冷回路包括发生器、冷凝器和溶液换热器；所述发生器由外界热源驱动，其一端与所述冷凝器连接，另一端与所述溶液换热器连接；其特征在于，所述吸收式冷热一体机还包括用于回收卫生用热水的热回收器，以及可独立运行的低蒸发温度制冷回路；所述热回收器串接在发生器和冷凝器之间，所述低蒸发温度制冷回路串接在溶液换热器和冷凝器两端，与高蒸发温度制冷回路共用发生器、冷凝器和溶液换热器，所述低蒸发温度制冷回路包括：低温蒸发器、第一气气换热器、第一吸收器、第一储液器、第一溶液冷却器、第一液泵和第二液泵；所述低温蒸发器一端连接冷凝器，另一端通过所述第一气气换热器连接第一吸收器；第一吸收器的下端连接有第一储液器；第一储液器通过第一溶液冷却器连接第一吸收器的上端，所述第一液泵设置在第一储液器和第一溶液冷却器之间的管路中；第一储液器还与溶液换热器接，所述第二液泵设置在第一储液器和溶液换热器之间的管路中；发生器还通过溶液换热器与第一液泵的入口连接。

2.如权利要求1所述的吸收式冷热一体机，其特征在于，所述高蒸发温度制冷回路具体包括：高温蒸发器、第二气气换热器、第二吸收器、第二储液器、第二溶液冷却器，以及所述的发生器、冷凝器和溶液换热器；所述高温蒸发器一端连接冷凝器，另一端通过所述第二气气换热器连接第二吸收器；第二吸收器的下端连接有第二储液器；第二储液器通过阀连接第二液泵的入口；第二液泵的出口通过阀连接第二溶液冷却器，第二溶液冷却器的出口连接第二吸收器的顶部。

3.如权利要求2所述的吸收式冷热一体机，其特征在于，所述第二储液器还通过阀连接第一储液器。

4.如权利要求2所述的吸收式冷热一体机，其特征在于，所述第一吸收器还通过第一平衡管连接冷凝器的出口，第二吸收器还通过第二平衡管连接冷凝器的出口。

5.如权利要求2所述的吸收式冷热一体机，其特征在于，所述第二溶液冷却器的入口还通过阀连接第一液泵的出口。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的吸收式冷热一体机，其特征在于，所述高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路中使用的制冷剂为氨-盐。

7.如权利要求6所述的吸收式冷热一体机，其特征在于，所述氨-盐为硫氰化钠或硝酸锂与氨组成的混合物。

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