CN101706178A - 闭式循环太阳能制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能技术领域的闭式循环太阳能制冷系统，包括：热水回路、冷却水回路、吸附式制冷机和中央控制器，热水回路包括：太阳能集热器阵列、热水循环泵、定压罐、电动阀、自动放气阀、手动闸阀，压力调节阀、补水阀以及温度传感器，冷却水回路包括：冷却塔和冷却泵，其中：热水回路与吸附式制冷机闭式相连，冷却水回路与吸附式制冷机闭式相连，中央控制器分别与热水回路和冷却水回路相连传输温度信号和控制信号。本发明通过闭式循环连接结构，将太阳能的动态特性跳过制冷机直接传递到用户供冷末端，从而提高了热驱动制冷的综合效率，并且通过节省热水箱来降低了系统的成本。

Description

闭式循环太阳能制冷系统

技术领域

本发明涉及的是一种节能技术领域的系统，具体是一种闭式循环太阳能制冷系统。

背景技术

在现阶段能源紧缺及全球性环境恶化的局势下，太阳能作为清洁而又潜力巨大的可再生能源，其产品研发及实际应用都增长迅速。在太阳能的各种利用方式中，太阳能热利用在能源转化效率方面具有很大的优势，因此太阳能集热器在市场上占据了绝大部分的份额。常规的太阳能集热器以热水等形式输出热能，在对热量需求比较大的采暖季其设备能得到充分利用，但是在其他季节尤其是热量需求低的夏季，集热器的利用效率很低，这样太阳能集热器的全年总体效率就被降低了，设备回收器也随之增加，这在很大程度上限制了太阳能这种可再生能源的应用。

为了提高太阳能集热器的全年运行效率，需要解决好太阳能在夏季的应用，其中太阳能制冷是一个很好的途径。太阳能与夏季空调之间存在着内在的匹配性，因为夏季白天天气越晴朗、太阳辐照越强烈，一般室内空调需求也越强烈。所以，基于太阳能的各种制冷方式得到了广泛关注，相关的研究以及示范项目在世界各地逐渐开展。在太阳能制冷的应用中存在一个问题，就是太阳能的不稳定性。白天晚上，天晴天阴，太阳能制冷系统接受到的太阳总辐照量都不相同。所以，现有的太阳能制冷系统一般在系统中设置了一个蓄热装置(通常是水箱)来维持系统的稳定。加入蓄热装置后，太阳能制冷系统一般采用开式结构，即热量从太阳能集热器传递到热驱动制冷机需要两个循环，第一个循环将热量从太阳能集热器传递到蓄热装置，第二个循环把热量从蓄热装置传递到热驱动制冷机。这种开式循环太阳能制冷系统虽然能维持系统稳定运行，但是也带来了一些问题。在该形式下，系统形式复杂、输运过程耗电量大、控制复杂、占地大、同时初投资也较高。

经对现有文献检索发现，中国专利申请号为：200820003695.9，名称为：太阳能驱动的空调装置，该技术综合利用太阳能以及交流电来进行空调制冷，但是这种装置利用太阳能时，先将太阳能转化为电能，然后再去驱动制冷，导致太阳能发电效率低，难以有效达到节能效果。

另经检索发现，中国专利申请号为：200710026768.6，名称为：太阳能吸收式液体除湿空调系统，该系统采用经太阳能加热的热水来驱动吸收式制冷机，同时对除湿循环进行再生，充分提高吸收式制冷机的效率，但是该系统中的太阳能热水被储存在开放式的蓄热水箱里，对于大系统来说需要容量巨大的蓄热水箱，造成空间和投资上的浪费，同时热驱动制冷的效率受到影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述不足，提供一种闭式循环太阳能制冷系统.本发明通过一种闭式连接结构，实现了太阳能制冷，结构简单，安装及运行费用低，并且提高了夏季供冷效率，具备节能效果.

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：热水回路、冷却水回路、吸附式制冷机和中央控制器，其中：热水回路与吸附式制冷机闭式相连，冷却水回路与吸附式制冷机闭式相连，中央控制器分别与热水回路和冷却水回路相连传输温度信号和控制信号。

所述的吸附式制冷机包括三对进出口，分别为：热水进/出口、冷却水进/出口和冷冻水进/出口，其中：热水进/出口与热水回路相连，冷却水进/出口与冷却水回路相连，冷冻水进/出口与用户供冷末端相连。

所述的热水回路包括：太阳能集热器阵列、热水循环泵、定压罐、电动阀、自动放气阀、手动闸阀，压力调节阀、补水阀以及温度传感器，其中：自动放气阀与吸附式制冷机的热水进口相连，温度传感器分别与自动放气阀和太阳能集热器阵列的出口相连，太阳能集热器阵列与自动放气阀相连，热水循环泵的出口与太阳能集热器阵列相连，电动阀的出口与热水循环泵的入口相连，电动阀的入口与吸附式制冷机的热水出口相连，手动闸阀与电动阀并联，定压罐、压力调节阀和补水阀两两相连后连接于电动阀和吸附式制冷机热水出口间的管路上，中央控制器分别与温度传感器、电动阀和热水循环泵相连。

所述的太阳能集热器阵列包括若干个不带水箱的真空管式太阳能集热器。

所述的温度传感器包括保温装置。

所述的温度传感器是嵌入式温度传感器。

所述的自动放气阀与太阳能集热器阵列间的管道的高度高于太阳能集热器阵列的高度。

所述的补水阀为单向阀。

所述的冷却水回路包括：冷却塔和冷却泵，其中：冷却塔的入口和吸附式制冷机的冷却水出口相连，冷却塔的出口和冷却泵的入口相连，冷却泵的出口和吸附式制冷机的冷却水进口相连，中央控制器与冷却泵相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过闭式循环连接结构，将太阳能的动态特性跳过制冷机直接传递到用户供冷末端，从而提高了热驱动制冷的综合效率，并且通过节省蓄热水箱降低了系统的成本。

附图说明

图1是本发明的系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：太阳能集热器阵列1、吸附式制冷机2、冷却塔3、热水循环泵4、冷却泵5、定压罐6、电动阀7、手动闸阀8、压力调节阀9、补水阀10、自动放气阀11、温度传感器12和中央控制器15，其中：太阳能集热器阵列1的入口与热水循环泵4的出口相连，热水循环泵4的入口与电动阀7的一端相连，手动闸阀8与电动阀7并联，电动阀7的另一端分别与补水阀10和吸附式制冷机2的热水出口相连，补水阀10、压力调节阀9和定压罐6通过三通两两相连，吸附式制冷机2的热水进口与自动放气阀11相连，温度传感器12分别与自动放气阀11和太阳能集热器阵列1的出口相连，太阳能集热器阵列1的出口与自动放气阀11相连，吸附式制冷机2的冷却水出口与冷却塔3的进口相连，冷却塔3的出口与冷却泵5相连，冷却泵5和吸附式制冷机2的冷却水进口相连，吸附式制冷机2的冷冻水出口与用户供冷末端进口13相连，吸附式制冷机2的冷冻水进口与用户供冷末端出口14相连，中央控制器15分别与温度传感器12、电动阀7、热水循环泵4和冷却泵5相连.

所述的太阳能集热器阵列1包括若干个不带水箱的真空管式太阳能集热器，该集热器用来降低系统运行时太阳能集热器阵列1内高水温情况下的漏热，保证集热效率。

所述的自动放气阀11与太阳能集热器阵列1间的管道的高度高于太阳能集热器阵列1的高度。

所述的吸附式制冷机2包括：热水进/出口、冷却水进/出口和冷冻水进/出口，该制冷机的驱动热源的温度范围为70℃～90℃，冷却水需求温度为30℃，吸附式制冷机2的制冷过程完全由热水和冷却水的温差来驱动，不消耗电能。

所述的自动放气阀11在系统运行时可以排出太阳能集热器阵列1中混入的少量空气，防止气堵现象的发生，保持循环水路通畅；同时，在太阳能集热器阵列1中工质水大量气化时，该自动放气阀11能够迅速排出蒸汽，保护系统装置免受损坏。

所述的温度传感器12的安装方式为嵌入式，用于监视太阳能集热器阵列1的出水温度。由于运行时循环水温度和周围环境温度相差较大，为了保证检测温度的准确性，该传感器直接测量内部流体温度。同时，该传感器包括保温装置。

所述的热水循环泵4用于驱动热水回路内的水循环，由于正常工作下太阳能集热器阵列1提供的热水温度较高，所以该热水泵有较强的耐热能力。

所述的电动阀门7接收中央控制器15的控制信号，通过开度调节以控制系统流量。

所述的手动闸阀8用作异常情况下的安全调节阀，通常该阀门为关闭状态，当电动阀7调节失灵无法开启时则手动开启该阀门，以保证热水环路内水循环通畅。

所述的定压罐6、压力调节阀9和补水阀10用于保证系统运行在合适的压力下，其中：补水阀10为单向阀，补水通过补水阀10进入循环水路中，引起定压罐6产生相应的变化，从而改变环路内压力，在环路内压力过大时能够通过压力调节阀9自动泄水。

所述的冷却塔3为吸附式制冷机2提供冷源。

所述的冷却泵5用于驱动冷却水循环。

本实施例在晴天太阳能充足的条件下，太阳能集热器阵列1接收太阳辐射，其内部水温不断上升，位于太阳能集热器阵列1出口的温度传感器12对太阳能集热器阵列1的出口水温进行监视，当水温升高到足以驱动吸附式制冷机2工作时，中央控制器15开启热水循环泵4和电动阀7，将热水送入吸附式制冷机2的热水进口，同时冷却泵5也开被开启，冷却水被送入吸附式制冷机2的冷却水进口，在高低温热源温差的驱动下，吸附式制冷机2开始制取冷冻水并通过冷冻水出口送往用户供冷末端；在太阳辐照量较低的天气下，该系统运行一段时间之后，太阳能集热器阵列1内蓄存的热量被逐渐消耗，太阳能集热器阵列1内热水温度不断下降直至无法有效驱动吸附式制冷机2的进行，这时中央控制器15通过逐渐减小电动阀7开度来降低热水回路的流量，这时热水循环运行在小流量大温差工况下，吸附式制冷机2的制冷能力有所改善；在更差的天气情况下，通过上述调节方式依然无法有效满足吸附式制冷机2的驱动温度，这时中央控制器15将关闭热水循环泵4、电动阀7以及冷却泵5，让太阳能集热器阵列1运行在蓄热状态，直至其内部热水温度达到吸附式制冷机2驱动温度后才重新开启系统.

本实施例通过闭式循环改善了热驱动制冷中的能量传递过程：在现有技术中，蓄热水箱的存在虽然提高了系统的稳定性，但是由于需要对水箱进行蓄热以保证其温度满足吸附式制冷机的驱动要求，集热器内工质水的温度也相应提高了不少，在高温情况下，集热器的集热效率下降显著，使得太阳能的实际利用效率有所降低；而采用本实施例时，太阳能集热器阵列1采集的热量被直接送入吸附式制冷机2消耗掉，使得太阳能集热器阵列1自身温度相对较低，能量效率也得到了提高。除此之外，对于具备蓄热水箱的开式循环太阳能制冷系统来说，由于太阳能集热器工作温度的提高，一般需要选用成本较高的聚光式集热器，同时为防止气化需要保证回路压力较高，而本实施例中由于集热器温度的降低，采用一般的集热器形式既可，有效的降低了系统的成本。

Claims (8)

1.一种闭式循环太阳能制冷系统，其特征在于：包括：热水回路、冷却水回路、吸附式制冷机和中央控制器，其中：热水回路与吸附式制冷机闭式相连，冷却水回路与吸附式制冷机闭式相连，中央控制器分别与热水回路和冷却水回路相连传输温度信号和控制信号。

2.根据权利要求1所述的闭式循环太阳能制冷系统，其特征是，所述的吸附式制冷机包括三对进出口，分别为：热水进/出口、冷却水进/出口和冷冻水进/出口，其中：热水进/出口与热水回路相连，冷却水进/出口与冷却水回路相连，冷冻水进/出口与用户供冷末端相连。

3.根据权利要求1所述的闭式循环太阳能制冷系统，其特征是，所述的热水回路包括：太阳能集热器阵列、热水循环泵、定压罐、电动阀、自动放气阀、手动闸阀，压力调节阀、补水阀以及温度传感器，其中：自动放气阀与吸附式制冷机的热水进口相连，温度传感器分别与自动放气阀和太阳能集热器阵列的出口相连，太阳能集热器阵列与自动放气阀相连，热水循环泵的出口与太阳能集热器阵列相连，电动阀的出口与热水循环泵的入口相连，电动阀的入口与吸附式制冷机的热水出口相连，手动闸阀与电动阀并联，定压罐、压力调节阀和补水阀两两相连后连接于电动阀和吸附式制冷机热水出口间的管路上，中央控制器分别与温度传感器、电动阀和热水循环泵相连；

所述的自动放气阀与太阳能集热器阵列间的管道的高度高于太阳能集热器阵列的高度。

4.根据权利要求3所述的闭式循环太阳能制冷系统，其特征是，所述的太阳能集热器阵列包括若干个不带水箱的真空管式太阳能集热器。

5.根据权利要求3所述的闭式循环太阳能制冷系统，其特征是，所述的温度传感器包括保温装置。

6.根据权利要求3所述的闭式循环太阳能制冷系统，其特征是，所述的温度传感器是嵌入式温度传感器。

7.根据权利要求3所述的闭式循环太阳能制冷系统，其特征是，所述的补水阀为单向阀。

8.根据权利要求1所述的闭式循环太阳能制冷系统，其特征是，所述的冷却水回路包括：冷却塔和冷却泵，其中：冷却塔的入口和吸附式制冷机的冷却水出口相连，冷却塔的出口和冷却泵的入口相连，冷却泵的出口和吸附式制冷机的冷却水进口相连，中央控制器与冷却泵相连。

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