CN101832682A - 储能型太阳能吸收式制冷系统 - Google Patents

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CN101832682A CN200910047505A CN200910047505A CN101832682A CN 101832682 A CN101832682 A CN 101832682A CN 200910047505 A CN200910047505 A CN 200910047505A CN 200910047505 A CN200910047505 A CN 200910047505A CN 101832682 A CN101832682 A CN 101832682A
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Abstract

储能型太阳能吸收式制冷系统,包括太阳能集热器(101)、储能水箱(102、2)、中高温热泵(3)、中高温储能传质箱(4)、中高温太阳能集热器(501)、吸收式制冷机(6)。太阳能集热器产生的热量存储于储能水箱内,中高温热泵在低谷电时段将储能水箱中热量加热、输送到中高温储能传质箱;中高温储能传质箱的热量由中高温太阳能集热循环回路进一步加热后提供吸收式制冷机的制冷驱动热量需求。该储能型太阳能吸收式制冷系统,是利用太阳能、热泵分时、分级加热,制得成本较低的制冷所需热量。

Description

储能型太阳能吸收式制冷系统 技术领域
[0001] 本发明是涉及一种储能型太阳能吸收式制冷系统,属于利用太阳能为主要能源的 制冷空调领域。
背景技术
[0002] 常规的吸收式空调系统主要包括吸收式制冷机、空调箱或风机盘管、锅炉等几个 部分,其中,吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器组成,制冷所需的供热采 用燃料锅炉容易产生环境污染。现有技术的太阳能吸收式空调系统是在此基础上再增加太 阳集热器、储水箱和自动控制系统。太阳能吸收式制冷,就是利用太阳集热器为吸收式制 冷机提供其发生器所需要的热媒水,热媒水的温度越高,则制冷机的性能系数(亦称COP) 越高,这样空调系统的制冷效率也越高。例如,若热媒水温度60°c左右,则制冷机COP约 0. 40 ;若热媒水温度90°C左右,则制冷机COP约0. 70 ;若热媒水温度120°C左右,则制冷机 COP可达1. 10以上。太阳能虽数量巨大,每年到达地球表面的太阳辐射能约为130万亿 吨标煤,但其特点是具有分散性、间断性和不稳定性,通常的太阳能吸收式空调系统也较难 连续不断地产生吸收式空调高效制冷所需的高温热水,制冷中能达到的最高加热温度只有 80°C -850C,制冷机COP都在0. 6左右,更难以提供低成本的全天侯制冷运行。
[0003] 采用太阳能与热泵复合供热的现有制冷技术中,太阳能只是作为热泵的直接前级 预热输出,两者间构成的是实时工作制系统,运行成本较高,大规模应用中常常遇到需要进 行电网扩容改造的额外投资负担而难以推广,此外,系统还不具备全天侯使用的制冷所需 的加热输出功能,难以满足实际需求。如已公布的中国专利文献CN1453516A(发明名称:太 阳能热泵空调系统和太阳能+空气源热泵空调系统)公开了一种太阳能热泵空调系统和太 阳能+空气源热泵空调系统,其采用了太阳能与热泵复合的供热系统,其中,太阳能热泵空 调系统的室外换热循环至少包括一太阳能换热器,由该太阳能换热器与热泵机组构成太阳 能室外循环通路,其室外换热循环至少包括有室外换热器,该室外换热器至少串接有一太 阳能换热器,由该太阳能换热器、室外换热器和热泵机组构成太阳能+空气源室外循环通 路,以达到其利用太阳能提高供热循环中低温热源的温度的效果。其中的太阳能部分是作 为热泵的直接前级预热输出,两者间构成的是实时工作制系统,无法实现利用谷电储能和 降低全天侯制冷所需的加热运行成本的功能。
[0004] 为了消除上述缺陷,就需要解决太阳能吸收式制冷系统中的储能问题,并借助于 其它清洁能源的辅助,才能达到最大程度利用太阳能和环保节能的低成本运行,并实现系 统的全天侯运行,其中,保障系统运行费用较低是提升系统性能最重要的指标;其次,在选 择使用热泵等清洁的辅助能源电加热装置时,应充分使用谷电时段的电能,以免除电网扩 容改造的额外投资负担,降低系统设置成本和占地面积,取得最大的安装使用适应性。
发明内容
[0005] 本发明在于提供一种更加环保节能的、低成本全天侯高效制冷运行的储能型太阳能吸收式制冷系统。
[0006] 为此,本发明采取了如下技术方案:储能型太阳能吸收式制冷系统,包括太阳能集热器、中高温热泵、吸收式制冷机,其中太阳能集热器产生的热量经中高温热泵加热后提供 吸收式制冷机的热量需求,其特征在于:
[0007] A、该储能型太阳能吸收式制冷系统还包括主要由中高温太阳能集热器、中高温储 能传质箱、中高温传热介质组成的中高温太阳能集热循环回路;
[0008] B、前述太阳能集热器和储能水箱相连接,组成分时供热的储能太阳能集热循环回 路;
[0009] C、前述中高温热泵是加热输出温度高于80°C的水源中高温单向制热热泵,前述的 储能水箱经前述的水源中高温单向制热热泵和前述的中高温储能传质箱相连接;
[0010] D、前述的储能太阳能集热循环回路产生的热量存储于前述的储能水箱中;在低谷 电供电时,由前述的水源中高温单向制热热泵从储能水箱中获取热量并进一步加热至高于 80°C后输送给中高温储能传质箱;
[0011] E、在阳光充足时,中高温储能传质箱由中高温太阳能集热循环回路进一步加热后 向吸收式制冷机输送进行制冷所需的热量。
[0012] 本发明的储能型太阳能吸收式制冷系统,包括储能太阳能集热循环回路、水源中 高温单向制热热泵、中高温太阳能集热器以及其他常规能源辅助加热装置,先后进行分级 加热、分级储存制冷机所需热量,白天和夜晚的周期性运行如下:
[0013] 1.在白天,太阳能集热器吸收太阳能并将热量输送到储能水箱进行保存,以便晚 上提供给水源中高温单向制热热泵;
[0014] 2.在夜间,启动循环泵、水源中高温单向制热热泵,将储能水箱中的热量进一步加 热,并输送到中高温储能传质箱;
[0015] 3.次日白天,中高温太阳能集热器吸收太阳能,进一步加热中高温储能传质箱中 热量,以提供吸收式制冷机的制冷运行时热量需求。
[0016] 本发明中,储能太阳能集热循环回路、水源中高温单向制热热泵、中高温太阳能集 热循环回路依次将热量逐级提高,从而使得吸收式制冷机的中的热媒水的温度达到100°C 上下,制冷机的性能系数COP达到0. 9左右,制冷效率得以大幅度提高。本发明的储能型太 阳能吸收式制冷系统,提供吸收式制冷机的热量,主要来源于对太阳能的利用(储能太阳 能集热循环回路、中高温太阳能集热循环回路),兼顾来源于低谷电时段的电量消耗(水源 中高温单向制热热泵),使得该制冷系统实现设置成本和运行成本较低、并能免除电网扩容 改造。
[0017] 本发明中,吸收式制冷机的冷却端可以连接制冷机冷却塔循环管路;吸收式制冷 机对室内制冷时置换出的热量由制冷机冷却塔循环管路通过空冷进行降温,将室内热量散 发到室外,从而达到制冷散热的效果。
[0018] 本发明中,吸收式制冷机的冷却端也可以与冷却端储能水箱连接;吸收式制冷机 冷却端置换出的热量输送到冷却端储能水箱中储存或提供热水输出。冷却端储能水箱经输 出接口提供生活热水或/和再经水源单向制热热泵加热、输送其热量到储能水箱。这样,本 发明的储能型太阳能吸收式制冷系统不仅能达到室内降温的目的,还将原来室内环境中的 热量吸收储存到冷却端储能水箱再利用,通过吸收式制冷的冷却热量回收利用,不但实现能源的二次利用,而且消除了对环境的热污染,实现比现有技术更加环保节能的、低成本全天侯高效制冷运行。
[0019] 本发明中,吸收式制冷机的冷却端也可与土壤埋管式换热器连接;吸收式制冷机 冷却端置换出的热量由土壤埋管式换热器埋藏储存于地下土壤中。众所周知,相对于地表, 通常5米以下的地下岩土层温度随季节变化较小,具有较好的保温条件,可以用作储能或 换热。把室排热量储存到地下,不仅能反季节再利用,而且能免除对地表环境温度的升温影 响,降低热污染。另外,吸收式制冷机的冷却端还可与地下的储热液库相连接,储热液库再 连接到冷却端储能水箱;夏季时吸收式制冷机冷却端置换出的热量由土壤埋管式换热器储 存于地下的储热液库,冬季时再由循环泵将储热液库的热量输送到冷却端储能水箱储存, 冷却端储能水箱经输出接口提供生活热水或/和再经水源单向制热热泵加热、输送到前述 储能水箱。这样,本发明的储能型太阳能吸收式制冷系统不仅能达到室内降温的目的,还能 将夏天室内环境中的热量排放储存到地下,待到冬季时再输出使用。这样,不但能变废为 宝,实现能源的二次利用,而且能达到免除对地表环境温度的升温不利影响和降低热污染 的环保效果。
[0020] 对于前述的能实现能源的二次利用的储能型太阳能吸收式制冷系统,中高温储能 传质箱上还可连接有冬季采暖输出的负荷回路;冬季时中高温储能传质箱的热量用于采 暖。这样,本发明的储能型太阳能吸收式制冷系统不但能用于夏天制冷空调,还能用于冬天 制热采暖。
[0021] 本发明中,吸收式制冷机的制冷输出端还连接有相变蓄冷机或地下的储冷液库, 经相变蓄冷机或地下的储冷液库与制冷输出负荷回路相连接。所述的相变蓄冷机包括如流 态化高温相变蓄冷机。其中,相变蓄冷机中的高温相变蓄冷介质是流态化的冰浆。制冰主机 和蓄冰槽对低温水进行相变蓄冷,达到利用低谷电进一步实现相变高效存储冷量的目的。
[0022] 前述的地下的储热液库或储冷液库可以是非开挖施工的地下液库;该地下液库还 至少连接有一个反季节换热水箱,反季节换热水箱利用自然的季节性环境温差能量与地下 液库间进行夏季或冬季的反季节储能。
[0023] 本发明中,中高温储能传质箱及其相连通的液体循环回路内的中高温传热介质为 抗沸工作温度在lore -190°C的纳米传热流体或含醇类的抗沸腾导热液,其中最佳的抗沸 工作温度在135°C -150°C。
[0024] 本发明中,所述的储能水箱也可以是由循环换热水箱和低温储能水箱两个水箱经 循环泵连接所组成;其中的循环换热水箱设置在储能太阳能集热循环回路中,低温储能水 箱和水源中高温单向制热热泵连接;循环换热水箱接收储能太阳能集热循环回路产生的热 量,并经循环泵输送热量到低温储能水箱中进行储存。这样,不但可以达到减少单个储能水 箱体积的目的,系统的安装面积还可以大幅度减小,能显著提高储能型太阳能吸收式制冷 系统的运行稳定性。
[0025] 前述的低温储能水箱还可连接有包括气源大温差单向制热热泵;当白天阳光不 足时,太阳能集热器循环回路1产生并存储于储能水箱中热量较少,可利用气源大温差单 向制热热泵在晚上的低谷电时段提运行,将环境中热量吸收并进一步加热后输送到储能水 箱。
[0026] 与低温储能水箱相配套的中低温传热介质溶液,可以是水、纳米传热流体或含醇类的溶液,也可以是相变物质工作温度在45°C-99°C的含有水、或纳米传热流体、或含醇类 的抗沸腾导热液、或含醇类水溶液的中低温相变储热介质溶液。
附图说明
[0027] 图1是本发明的储能型太阳能吸收式制冷系统一个实施例的示意图;
[0028] 图2是本发明的储能型太阳能吸收式制冷系统另一实施例的示意图;
[0029] 图3是本发明的储能型太阳能吸收式制冷系统又一实施例的示意图;
[0030] 图4是对图3所示实施例的进一步改进后的一个实施例的示意图;
[0031] 图5是本发明的储能型太阳能吸收式制冷系统再一实施例的示意图。
具体实施方式
[0032] 为了使本发明实现的技术手段、创造性特征、达成目的与功效易于明白了解,下面 结合具体图示,进一步阐述本发明。
[0033] 如图1所示,本实施例的储能型太阳能吸收式制冷系统中,包括主要由太阳能集 热器101、储能水箱102、循环泵Pl组成的储能太阳能集热循环回路1,包括主要由中高温太 阳能集热器501、中高温储能传质箱4、循环泵P3组成的中高温太阳能集热循环回路5。
[0034] 其中,在储能水箱102经一水源中高温单向制热热泵3和中高温储能传质箱4相 连接,即在储能水箱102和水源中高温单向制热热泵3间经循环泵P6形成热量循环回路, 在水源中高温单向制热热泵3和中高温储能传质箱4间经循环泵P7也形成热量循环回路。
[0035] 储能太阳能集热循环回路1产生的热量存储于前述的储能水箱102内;前述的水 源中高温单向制热热泵3在低谷电时段将储能水箱102中热量加热、输送到中高温储能传 质箱4 ;中高温储能传质箱4的热量由中高温太阳能集热循环回路5进一步加热后提供吸 收式制冷机6的热量需求。
[0036] 中高温储能传质箱4和吸收式制冷机6相连接,即在中高温储能传质箱4和吸收 式制冷机6间经循环泵P4形成热量循环回路。吸收式制冷机6的冷却端经循环泵P5连接 制冷机冷却塔循环管路11 ;吸收式制冷机6对室内制冷时置换出的热量由制冷机冷却塔循 环管路11通过空冷进行降温,将热量散发到室外。
[0037] 该实施例中,吸收式制冷机6经相变蓄冷机13后再连接到夏季制冷输出的负荷回 路61。所述的相变蓄冷机13包括如流态化高温相变蓄冷机。其中,相变蓄冷机13中采用 的高温相变蓄冷介质是流态化的冰浆。制冰主机和蓄冰槽对吸收式制冷机6输出的低温水 进行相变蓄冷,如此可以利用太阳能充足时中高温太阳能集热器高效加热、吸收式制冷机 有富余的制冷冷量输出以及利用夜间低谷电时段存储吸收式制冷机富余的冷量输出进行 储能,供峰电时段的白天制冷输出。
[0038] 该实施例中,储能型太阳能吸收式制冷系统包括储能运行的太阳能集热循环回路 1、水源中高温单向制热热泵3、中高温太阳能集热循环回路5,先后进行分级加热、分级储 存制冷机所需热量,白天和夜晚的周期性运行如下:
[0039] 1.在白天,太阳能集热器101吸收太阳能并将热量输送到储能水箱102进行保存, 以便晚上提供给水源中高温单向制热热泵;
[0040] 2.在夜间,启动循环泵P6、水源中高温单向制热热泵3,将储能水箱102中的热量进一步加热,并输送到中高温储能传质箱4 ;
[0041] 3.次日白天,中高温太阳能集热器501吸收太阳能,进一步加热中高温储能传质 箱4中热量,以提供吸收式制冷机4的制冷运行时热量需求。
[0042] 该实施例中,通过储能太阳能集热循环回路1、中高温热泵3、中高温太阳能集热 循环回路5依次将热量逐级提高,可以使得吸收式制冷机6的中的热媒水的温度达到90°C 至130°C左右,使吸收式制冷机的COP达到1. 0至1. 2左右,大幅度提高制冷效率。该实施 例的储能型太阳能吸收式制冷系统中,提供给吸收式制冷机6的热量主要来源于太阳能集 热(储能太阳能集热循环回路1、中高温太阳能集热循环回路5),此外还利用了夜间低谷电 时段电能经热泵进行升温和转移热量,以及对吸收式制冷机工作时排出的冷却水热量经冷 却端储能水箱7和水源热泵8进行热量回收再利用,使得该制冷系统实现了低成本全天侯 高效制冷运行。
[0043] 通过白天直接利用中高温太阳能集热器的驱动、吸收式制冷机的冷却端热量回收 利用、及夜间低谷电时段对储能太阳能集热循环回路和热量回收产生的低温热水利用中高 温热泵进行升温移热,来满足吸收式制冷机的高效运行供热要求,外加与相变蓄冷的移峰 填谷式空调制冷模式结合,这样就能免除增加制冷设备后负荷大幅度上升引起的对电网扩 容改造要求。
[0044] 该实施例中,中高温储能传质箱4内,及与中高温储能传质箱4相连通的液流循环 回路(包括水源中高温单向制热热泵3和中高温储能传质箱4间的液流循环回路、中高温 太阳能集热循环回路5、中高温储能传质箱4和吸收式制冷机6间的液流循环回路)内的中 高温传热介质401为抗沸工作温度在lOrC _190°C的纳米传热流体或含醇类的抗沸腾导热 液,其中最佳的抗沸工作温度在135°C -150°C。
[0045] 中高温热泵3对储能水箱102进行移热和加热,将加热后的热量输送到中高温储 能传质箱4内,中高温储能传质箱4内的传热介质401温度至少为80°C以上,中高温储能传 质箱4内的传热介质401经中高温太阳能集热循环回路5的进一步加热后,温度可以达到 100°C以上,最佳可以达到130°C左右。选择抗沸工作温度更高的纳米传热流体或含醇类的 抗沸腾导热液,可以避免液态传热介质因相变汽化产生高压,避免产生高压对吸收式制冷 机、中高温储能传质箱4及与中高温储能传质箱4相连的热量循环回路的不良影响。
[0046] 该实施例中,储能水箱102上可以带有自来水供水管路Kl和生活热水输出接口 K2。储能太阳能集热循环回路1中的储能水箱102生活热水输出接口 K2后还可连接多个 相互间并联的生活热水储能水箱(未示出),包括提供储热水温为25°C -40°C的洗涤热水储 热水箱和提供储热水温为45°C及以上的洗浴热水储热水箱。
[0047] 该实施例中,各循环回路中的电控器件、循环泵,以及水源中高温单向制热热泵、吸收式制冷机、相变蓄冷机分别与控制器12电连接。所述的电控器件包括传感器、电控阀 在内的电控执行元器件、水泵和电加热器等的太阳能等热水系统和太阳能等建筑采暖空调 系统中常用的用电器件。
[0048] 图2所示为另一实施例,和图1所示实施例主要区别在于储能型太阳能吸收式制 冷系统的吸收式制冷机6的冷却端连接冷却端储能水箱7。另外,图2所示实施例中,储能 水箱由循环换热水箱102和低温储能水箱2两个水箱经循环泵P2连接组成。
[0049] 该实施例中,储能水箱采用了由循环换热水箱102和低温储能水箱2两个水箱连接组成,即在循环换热水箱102和低温储能水箱2间经循环泵P2形成热量循环回路。循环 换热水箱102位于储能太阳能集热循环回路1上,低温储能水箱2和水源中高温单向制热 热泵3连接;循环换热水箱102接收储能太阳能集热循环回路产生的热量,并经循环泵P2 输送热量到低温储能水箱2进行保存。这样,不但可以达到减少单个储能水箱体积的目的, 还可以显著提高储能型太阳能吸收式制冷系统的运行效率及吸收式制冷机冷却端热量回 收运行的效率。显然,图1所示实施例中的储能水箱102也可以由循环换热水箱102和低 温储能水箱2两个水箱来代替,而达到图2实施例相同的效果。
[0050] 该实施例中,吸收式制冷机6的冷却端连接冷却端储能水箱7,即在吸收式制冷机 6和冷却端储能水箱7间经循环泵P5形成热量循环回路。冷却端储能水箱7和低温储能水 箱2相连接,即在冷却端储能水箱7和低温储能水箱2间经经循环泵PlO形成热量循环回 路。冷却端储能水箱7上也可以带有自来水供水管路K5和生活热水输出接口 K6,由生活热 水输出接口 K6可以向外提供如前述的洗浴或洗涤用的生活热水。 [0051] 吸收式制冷机6对室内制冷时置换出的热量输送到冷却端储能水箱7储存,冷却 端储能水箱7经输出接口 K6提供生活热水或/和再经水源单向制热热泵8加热,其中,水 源单向制热热泵8是大温差水源单向制热热泵,通过从冷却端储能水箱7中进行移热和加 热,将热量输送到低温储能水箱2中储存和循环利用。这样,本发明的储能型太阳能吸收式 制冷系统不仅能达到提供室内空调降温的目的,还可将原来室内环境中的热量吸收储存到 冷却端储能水箱7中再利用,利用水源单向制热热泵8对吸收式制冷的冷却热量回收,实 现能源的二次利用和系统的低成本高效运行,而且消除了吸收式制冷机对环境的热污染排 放,比现有技术更加环保节能。
[0052] 图3所示为本发明的又一实施例,和图2所示实施例主要区别在于储能型太阳能 吸收式制冷系统的吸收式制冷机6的冷却端连接土壤埋管式换热器10,即在吸收式制冷机 6冷却端和土壤埋管式换热器10间经循环泵P5形成散热和储热的热量循环回路。
[0053] 吸收式制冷机6对室内制冷时置换出的热量由土壤埋管式换热器10埋藏储存于 地下。吸收式制冷机的冷水输出端与相变蓄冷机13相连接,此时,循环泵Pll启动,且阀K8 打开、阀K9关闭时,仅在相变蓄冷机13和吸收式制冷机6间经形成热量循环回路,吸收式 制冷机6产生的冷量存储于相变蓄冷机13内,并在夏季制冷输出的负荷回路61需要时将 冷量输出。
[0054] 相对于地表,通常5米以下的地下岩土层温度随季节变化较小,具有较好的保温 条件,可以用作储能或散热换热。把室内制冷时排出的热量储存到地下,不仅能反季节再利 用,而且能免除对地表环境温度的升温影响,降低热污染。另外,相对图1和图2所示的实 施例,图3给出的实施例中,吸收式制冷机6和制冷输出回路61间除了连接相变蓄冷机13 夕卜,还并联连接于设置在地下的储冷液库15,该地下的储冷液库15还可连接有反季节换热 水箱16,即储冷液库15和反季节换热水箱16间经循环泵Pll形成一热量交换的循环回路。 该反季节换热水箱16用作和大自然热量进行交换。冬季,经反季节换热水箱16将环境冷 量转存储到地下的储冷液库15,夏季再将储冷液库存储的冷量提供给制冷输出回路61用 于制冷输出时的冷量补充,以此进一步节约能源;同理,夏季也可经反季节换热水箱16将 环境热量转存储到地下的另一个储热液库14中去,供作冬季的采暖。
[0055] 此外,当中高温储能传质箱4中热量较高时,会致使吸收式制冷机6产生富余的输出冷量,储冷液库15在夏季也可用于暂时存储吸收式制冷机富余的输出冷量,供作太阳不 足时的制冷输出补充。此时,循环泵P11启动,且阀K8、阀K9均打开,除了在相变蓄冷机13 和吸收式制冷机6间形成热量传输循环回路使吸收式制冷机6产生的冷量存储于相变蓄冷 机13内供作输出外,在储冷液库15和吸收式制冷机6间还可形成一切换连接的热量传输 循环回路,使吸收式制冷机6产生的冷量能存储于储冷液库15内,以便中高温储能传质箱 4中热量较少、吸收式制冷机6产生的冷量不足时,由储冷液库15替代提供夏季制冷输出, 满足负荷回路61的冷量需求。
[0056] 当中高温储能传质箱4中热量较高、致使吸收式制冷机6产生的冷量很多,而同时 夏季制冷输出的负荷回路61制冷需求较低时,可以将吸收式制冷机6产生的冷量存储于储 冷液库15内,此时,启动循环泵P11,且阀K8关闭、阀K9打开,在储冷液库15和吸收式制冷 机6间形成热量传输循环回路进行冷量储存,以便提供夏季制冷输出的负荷回路61需求过 大时提供冷量补充或替代,达到进一步节能和降成的目的。显然,在图1和图2所示实施例 中,也可在吸收式制冷机6和夏季制冷输出的负荷回路61间连接地下的储冷液库15,地下 的储冷液库15也可以连接到反季节换热水箱16,而达到图3所示实施例相同的效果。
[0057] 在图1至图3所示的实施例中,在储能水箱2上还可连接有气源大温差单向制热 热泵;当白天阳光不足时,太阳能集热器循环回路1产生并存储于储能水箱中热量较少,可 以利用气源大温差单向制热热泵9在夜间低谷电时段运行,将环境中热量吸收并进一步加 热后输送给储能水箱。所述的大温差制热热泵均是指加热前后温升能达到35°C -50°C左右 的单向制热热泵。
[0058] 在图1至图3所示的实施例中,在中高温储能传质箱4上也可连接有常规能源辅 助加热装置。当阳光不足,致使储能太阳能集热循环回路1、中高温太阳能集热循环回路5 产生的热量均不足时,可利用电加热器、锅炉等中高温常规能源辅助加热装置提供热量并 存储在中温或高温储能传质箱4内供制冷驱动。
[0059] 图4是对前述图3所示实施例的进一步改进。吸收式制冷机的冷却端还可设置在 地下的储热液库14中,地下储热液库14与冷却端储能水箱7相连接,即在地下储热液库和 冷却端储能水箱7间经循环泵P5形成一热量传输循环回路。夏季时,吸收式制冷机6对室 内制冷时置换出的热量由冷却端放热储存于地下的储热液库14中,冬季时,由循环泵P5将 储热液库14中储存的热量传输给冷却端储能水箱7,冷却端储能水箱7经输出接口 K6提供 生活热水或/和再经大温差水源单向制热热泵8加热,将热量输送给低温储能水箱2,供作 水源中高温单向制热热泵提取热量,提供冬季采暖输出。这样,本实施例的储能型太阳能吸 收式制冷系统不仅能达到夏季室内制冷降温的目的,还能将夏天室内环境中的热量吸收储 存到地下,待到冬天输出使用。这样,不但实现了能源的反季节储能利用,而且还达到了部 分能源循环利用的环保节能最高境界。
[0060] 同图3所示实施例中的储冷液库15相类似,图5所示中的储热液库14也可连接 有一个反季节换热水箱,反季节换热水箱利用环境的自然能量与地下液库间进行夏季或冬 季的反季节储能和利用。此时,中高温储能传质箱4上可切换连接有冬季采暖输出的负荷 回路62 ;冬季时中高温储能传质箱4可提供热量用于采暖。这样,该实施例的储能型太阳 能吸收式制冷系统不但能夏天制冷,还能冬天制热。显然,对于图3所示实施例,同样可以 在中高温储能传质箱4上连接有冬季采暖输出的负荷回路62,提供热量用于冬季的采暖,
10同时,该储能型太阳能吸收式制冷系统也能实现能源的二次利用和部分循环利用。
[0061] 所述的地下的储热液库14或储冷液库15可以是经非开挖施工的地下液库,地下 液库设置在地下5米以下或第一蓄水层中,以同时提高地下换热和储热的效果及减少对地 面土地占用的影响,减少施工量或施工成本。
[0062] 如图5所示是储能型太阳能吸收式制冷系统的再一个实施例,也是对图1至图4 所有实施例进行的进一步改进和组合,其中,吸收式制冷机6的冷却端可以根据需要进行 选择连接到制冷机冷却塔循环管路11或冷却端储能水箱7或土壤埋管式换热器10。
[0063] 该实施例的储能型太阳能吸收式制冷系统,包括主要由太阳能集热器101、电控器 件、循环换热水箱102及循环泵P1、集热循环换热介质201组成的储能太阳能集热循环回路 1,包括传热介质溶液201、储能水箱102、与储能水箱102相连的水源中高温单向制热热泵 3,包括带制冷机冷却塔循环回路11的吸收式制冷机6。
[0064] 中高温储能传质箱4上连有中高温太阳能集热器501、循环泵P3及电控器件,与该 中高温储能传质箱4构成中高温太阳能集热循环回路5,该中高温太阳能集热循环回路5与 所述的水源中高温单向制热热泵3相并联连接。其中,所述的中高温太阳能集热器501是指 加热温度能达到80°C-12(TC或以上的中-高温太阳能集热器及工作温度在125°C以上的高 温太阳能集热器;所述的水源中高温单向制热热泵3是指加热前后温升能达到20°C -40°C 或以上、加热输出温度能够达到80°C以上的水源中温单向制热热泵以及加热前后温升达到 25°C -50°C或以上、加热输出温度能够达到至少85°C以上或甚至100°C以上的水源中-高 温或高温单向制热热泵。而现有太阳能热泵技术中采用的热泵均是指加热前后温升达到 20-30°C左右、加热输出温度能够达到55°C左右的的普通热泵而且一般为气源热泵,特别值 得指出的是:采用普通热泵替代或想象取代本发明特定的上述中高温单向制热热泵和大温 差单向制热热泵时,完全不能实现和达到本发明的技术方案和发明效果,两者间完全不能 等同。
[0065] 本实施例中,冷却端储能水箱7的一端进出水管与吸收式制冷机6冷却端的制冷 机冷却塔11循环管路并联连接,其另一端进出水管经所述的大温差水源单向制热热泵8、 循环泵P10、循环泵P9与所述的低温储能水箱2的进出水管构成供热输出循环管路连接。 循环管路连接是两者间经来回循环管路的双管连接。循环换热水箱102和冷却端储能水箱 7上均带有自来水供水管路Kl、K5和生活热水输出接口 K2、K6。
[0066] 循环换热水箱102上带有自来水供水管路K1和生活热水输出接口 K2。储能太阳 能集热循环回路1中的循环换热水箱102生活热水输出接口 K2后还连接多个相互间并联 的生活热水储能水箱(尽管图5中未示出,但并不影响通常对这种设置和连接的理解),包 括储热水温为25V -40°C的洗涤热水储热水箱和储热水温为45°C及以上的洗浴热水储热 水箱。此外,也可通过冷却端储能水箱7上带有的自来水供水管路K5和生活热水输出接口 K6,顶水供水下获取如洗浴或洗涤用的生活热水。
[0067] 储能太阳能集热循环回路1的循环换热水箱102、大温差水源单向制热热泵8分 别经循环泵P2、P10与低温储能水箱2构成供热输出循环管路连接;水源中高温单向制热 热泵3的输入端经其循环泵P6与低温储能水箱2循环管路连接;该水源中高温单向制热热 泵3的供热端、吸收式制冷机6的输入端分别经循环泵P7、P4与中高温储能传质箱4循环 管路连接;低温储能水箱2经该水源中高温单向制热热泵3及循环泵P7与中高温储能传质
11箱4构成供热输出循环管路连接;低温储能水箱2经该水源中高温单向制热热泵3及循环 泵P7与中高温储能传质箱4构成供热传输循环管路连接;各循环回路与循环管路中的电控 器件、循环泵和上述的水源单向制热热泵分别与控制器12电连接。低温储能水箱2和中高 温储能传质箱4上还可分别经其循环泵连接有冬季采暖输出的负荷回路,冬季采暖输出的 负荷回路中可以包括有暖气片、低温地板辐射等采暖管路。
[0068] 低温储能水箱2还经循环泵P8连有一气源大温差单向制热电热泵9,用于在太阳 光不足时,利用夜晚谷电时段的电能,对低温储能水箱2进行辅助能源补偿电加热。上述循 环回路和加热及储能水箱的低温、中温或高温的工作温度是按照太阳能光热行业的惯例划 定的,其中,80°C以下为低温,80°C -120°C为中温,高于120°C以上为高温,介于80°C -120°C 以上为中高温,其中,介于100°C至以上的液体加热温度还往往被称为高温。
[0069] 吸收式制冷机6带有的制冷机冷却塔循环回路11中至少包括一循环泵P5。吸收 式制冷机6的制冷机冷却塔循环回路11中还并联连有土壤埋管式换热器10。吸收式制冷 机6的制冷机冷却塔循环回路11与土壤埋管式换热器10或冷却端储能水箱7的并联连接 系采用三通电动阀K4的选择性并联连接。吸收式制冷机6包括现有技术中所用的配套设 备。吸收式制冷机6的制冷低温水输出端上还带有连接制冷输出的相变蓄冷机,所述的相 变蓄冷机包括如流态化高温相变蓄冷机,其中,相变蓄冷机中的高温相变蓄冷介质是流态 化的冰浆,经制冰主机和蓄冰槽对低温水进行相变蓄冷,由于相变蓄冷机与吸收式制冷机6 同时在夜间利用低谷电工作,可以达到利用低谷电进一步实现相变高效存储冷量和在白天 释放存储的冷量进行移峰填谷式空调制冷的环保节能效果。在土壤埋管式换热器10、吸收 式制冷机6、制冷机冷却循环系统11间采用三通电动阀K3进行连接。
[0070] 与低温储能水箱2相配套的中低温传热介质溶液201包括水、纳米传热流体或含 醇类的抗沸腾导热液,或是相变物质工作温度在45°C _99°C的含有水、纳米传热流体或含 醇类的抗沸腾导热液的中低温相变储热介质溶液。如循环换热水箱与低温储能水箱间采用 直接换热连接时采用水,若两者间经换热器进行间接换热连接时,可以采用纳米传热流体、 或醇类、或含醇类的水溶液之中的一种,或是相变物质工作温度在45°C _99°C的含有水、或 纳米传热流体、或含醇类的抗沸腾导热液、或含醇类水溶液的中低温相变储热介质溶液。
[0071] 与中温或高温储能水箱相配套的中高温传热介质溶液401,该中高温传热介质溶 液是抗沸工作温度在lore -i9o°c或以上的纳米传热流体、含醇类的抗沸腾导热液,或是 抗沸工作温度在lore -i9o°c或以上的含有纳米传热流体或醇类的抗沸腾导热液的溶液 的中高温相变储热介质溶液。
[0072] 该实施例的储能型太阳能吸收式制冷系统的工作原理如下:
[0073] 阳光充足时太阳能集热器101,阳光不足时气源大温差单向制热热泵9在晚上低 谷电时段,产生热量并存储于低温储能水箱2 —水源中高温单向制热热泵3进一步加热后 将提升热量存储于中高温储能传质箱4 —中高温太阳能集热器501进一步加热提升中高温 储能传质箱4热量一吸收式制冷机6制冷消耗热量输出制冷低温水或水性储冷液体介质, 相变蓄冷机13相变蓄冷,并经冷却循环回路61输出进行制冷,使吸收式制冷机的平均COP 可达到0. 9以上,同时,经吸收式制冷机6的冷却端将室内的热量:
[0074] 1.经制冷机冷却塔循环回路11通过空冷进行降温散发到室外;或
[0075] 2.输送到冷却端储能水箱7内进行交换,由输出接口 K6提供生活热水,或经水源
12单向制热热泵8进一步加热后向低温储能水箱2传送热量,从而再次重复上述的循环;或
[0076] 3.输送给土壤埋管式换热器10进行交换,将热量埋藏储存于地下,冬季再将储存 于地
[0077] 下的热量进行上述2的循环。 [0078] 另外,中高温储能传质箱4和吸收式制冷机6间的热量循环管路上还可以经三通 阀K7连接冬季采暖输出的负荷回路62,冬季采暖输出的负荷回路62中可以包括暖气片、低 温地板辐射等采暖管路。这样,该实施例的储能型太阳能吸收式制冷系统不仅能实现夏季 的制冷,还能冬季采暖,取得更加环保节能的、低成本全天侯高效制冷运行效果。
[0079] 以上是本发明的实施方式之一,对于本领域内的一般技术人员,不花费创造性的 劳动,在上述实施例的基础上可以做多种变化,同样能够实现本发明的目的。但是,这种变 化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

  1. 储能型太阳能吸收式制冷系统,包括太阳能集热器、中高温热泵、吸收式制冷机(6),其中太阳能集热器产生的热量经中高温热泵加热后提供吸收式制冷机(6)的热量需求,其特征在于:A、该储能型太阳能吸收式制冷系统还包括主要由中高温太阳能集热器(501)、中高温储能传质箱(4)、中高温传热介质组成的中高温太阳能集热循环回路(5);B、前述太阳能集热器(101)和储能水箱(102)相连接,组成分时供热的储能太阳能集热循环回路(1);C、前述中高温热泵(3)是加热输出温度高于80℃的水源中高温单向制热热泵,储能水箱(102)经该水源中高温单向制热热泵(3)和中高温储能传质箱(4)相连接;D、储能太阳能集热循环回路(1)产生的热量存储于前述的储能水箱(102)中,在低谷电供电时,由水源中高温单向制热热泵(3)从储能水箱(102)中获取热量并进一步加热至高于80℃后输送给中高温储能传质箱(4);E、在阳光充足时,中高温储能传质箱(4)由前述中高温太阳能集热循环回路(5)进一步加热后向吸收式制冷机(6)输送进行制冷所需的热量。
  2. 2.根据权利要求1所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于所述的吸收式制 冷机(6)的冷却端与制冷机冷却塔循环管路(11)相连接;将吸收式制冷机(6)冷却端置换 出的热量通过空冷进行降温。
  3. 3.根据权利要求1所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于所述的吸收式制 冷机(6)的冷却端与冷却端储能水箱(7)相连接,将吸收式制冷机(6)冷却端置换出的热 量输送到冷却端储能水箱(7)中储存或提供热水输出,并且冷却端储能水箱(7)经水源单 向制热热泵⑶与储能水箱(102)相连接。
  4. 4.根据权利要求1所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于所述的吸收式制 冷机(6)的冷却端与土壤埋管式换热器(10)相连接;将吸收式制冷机(6)冷却端置换出的 热量经由土壤埋管式换热器(10)储存于地下土壤中。
  5. 5.根据权利要求4所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于:所述的吸收式 制冷机(6)的冷却端与地下的储热液库(14)相连接,将吸收式制冷机(6)冷却端置换出的 热量经由地下储热液库进行反季节储存。
  6. 6.根据权利要求3或5所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于:所述的中 高温储能传质箱(4)上还切换连接有冬季采暖输出的负荷回路(62)。
  7. 7.根据权利要求2至权利要求5中任一项权利要求所述的储能型太阳能吸收式制冷系 统,其特征在于:所述的吸收式制冷机(6)的制冷输出端还连接有相变蓄冷机(13)或地下 的储冷液库(15),经相变蓄冷机(13)或地下的储冷液库(15)与夏季制冷输出的负荷回路 (61)相连接。
  8. 8.根据权利要求7所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于:所述的地下的 储热液库(14)或储冷液库(15)是非开挖施工的地下液库;该地下液库还至少连接有一个 反季节换热水箱(16),反季节换热水箱(16)利用自然的季节性环境温差能量与地下液库 间进行夏季或冬季的反季节储能。
  9. 9.根据权利要求1所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于:所述中高 温储能传质箱(4)及其相连通的液流循环回路内的中高温传热介质为抗沸工作温度在lore-i9o°c的纳米传热流体或含醇类的抗沸腾导热液。
  10. 10.根据权利要求9所述的储能型太阳能吸收式制冷系统,其特征在于:所述的储能水 箱是由循环换热水箱(102)和低温储能水箱(2)两个水箱经循环泵(P2)连接所组成;其 中,该循环换热水箱(102)设置在储能太阳能集热循环回路(1)中,该低温储能水箱(2)与 前述水源中高温单向制热热泵(3)相连接;太阳能集热循环回路(1)产生的热量从循环换 热水箱(102)经由循环泵(P2)输送到低温储能水箱(2)中进行储存。
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