CN102003830B - 一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统，包括有吸附式制冷机系统、压缩式空调系统以及管道，其特征是，所述的吸附式制冷机系统包括：吸附式制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统以及吸附式制冷机驱动热源系统；冷却水循环系统由冷却器、冷却水循环泵和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机连接；冷冻水循环系统由换热盘管、冷冻水循环泵和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机连接；吸附式制冷机驱动热源系统由驱动热源、驱动热源循环泵和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机连接；所述的压缩式空调系统包括室外循环系统和室内循环系统。可以有效地降低压缩式空调系统高温热源的温度，提高了压缩式空调制冷效率，节约了能源。

Description

一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统

技术领域

本发明涉及一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统，属于一种制冷技术领域的系统，特别涉及吸附式制冷机利用低温热源的制冷技术领域。 

背景技术

能源是人类生存和发展的重要的物质基础，关系经济发展、社会稳定以及国家安全。能源问题已经成为阻碍我国经济可持续发展的突出问题之一。我国建筑能耗占总耗电量的30％左右，而空调能耗占建筑能耗的60-70％左右。尤其是夏天空调用电高峰期，对电力系统具有重要的影响。当外界气温较高，空调使用量较大时，我国部分地区就会出现电力供应不足，采用拉闸限电方式，来保证大部分人正常的生活需求。 

此外，其他场合使用空调的能源消耗量也比较大，像汽车、轮船等。截止到2009年，全国汽车保有量大约有7000万台，并且总量还以较高的速度增长。汽车空调燃油消耗大约占发动机能源消耗的10％左右，汽车空调能耗也十分客观。 

空调的制冷原理主要是利用逆卡诺循环，制冷工质从低温热源中吸收热量，向高温热源释放热量，通过不断的吸热、放热来达到制冷的目的。并且在逆卡诺循环中，制冷系数仅取决于低温热源和高温热源的温度，与循环工质的性质无关。由热力学第二定律可知，提高低温热源的温度和降低高温热源的温度都可以降低功耗，提高制冷效率。低温热源的温度是根据人们的制冷要求和舒适度决定的，一般难以改变，因此降低空调高温热源的温度成为提高空调用电效率的发展方向。 

目前常用的空调机组主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀组成。空调制冷时，蒸发器与室内进行换热，通过循环工质在蒸发器内汽化，吸收室内空气的热量而实现制冷作用；冷凝器与室外进行换热，循环工质在冷凝器中冷凝成为液态，从而实现向室外空气释放热量过程。在制冷过程中，夏天室外空气温度与人们要求制冷温度的温差比较大，使得空调系统的制冷系数较低，耗电量较大。 

吸附式制冷机采用固体吸附剂吸附制冷剂，实现从低温吸收热量向高温释放热量的过程。吸附式制冷机可利用低品位热量进行驱动，如太阳能、低温余热等，不消耗其他能量，可对目前能源紧张供应起到缓解作用，应用前景比较广阔。但是，吸附式制冷机在家用、车载空调、通信机房等方面应用时，由于安装体积的严格限制，导致大型的吸附式制冷机组无法应用，而小型的吸附式制冷机由于受制冷速率慢、制冷量低等问题困扰，制冷能力受到严重的考验。 

发明内容

本发明的目的在于提高现有的压缩式空调系统制冷效率，降低耗电量等问题，提出一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统；系统中吸附式制冷机为小型的吸附式制冷机，可利用低温余热，如太阳能、汽车发动机冷却水的余热等进行驱动，不消耗任何电能，进行制冷，并且降低空调系统高温热源温度，有利于提高空调系统的制冷效率，从而节约能源。与现有的压缩式空调制冷机相比，本发明具有提高压缩式空调系统的制冷性能，降低耗电量等突出优点，符合当前节能减排，提高能源利用率的发展趋势；与单一使用吸附式制冷机相比，本发明解决了吸附式制冷机单独使用的制冷速率慢、制冷量低等问题，有利于吸附式制冷机的推广使用。 

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统，包括有吸附式制冷机系统、压缩式空调系统以及管道。其特征是，所述的吸附式制冷机系统包括：吸附式制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统以及吸附式制冷机驱动热源系统；冷却水循环系统由冷却器、冷却水循环泵和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机连接；冷冻水循环系统由换热盘管、冷冻水循环泵和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机连接；吸附式制冷机驱动热源系统由驱动热源、驱动热源循环泵和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机连接；所述的压缩式空调系统包括室外循环系统和室内循环系统。 

所述的压缩式空调的室外循环系统旁侧设有换热盘管。 

压缩式空调中的高温热源为经吸附式制冷机系统中换热盘管制冷后的空气，即换热盘管是吸附式制冷机系统的空气制冷装置。吸附式制冷机驱动热源系统驱动吸附式制冷机通过换热盘管对外界空气进行制冷，制冷后的空气进入 压缩式空调系统中室外循环系统，从而实现压缩式空调系统对室内空气制冷的目的。在此运行过程中，压缩式空调系统利用吸附式制冷机制冷后的空气作为高温热源，进行制冷。吸附式制冷机的应用，降低空调系统高温热源温度，有利于提高空调系统的制冷效率，从而节约能源。 

在上述系统中，首先启动冷却水循环系统、冷冻水循环系统及吸附式制冷机驱动热源系统，在吸附式制冷机驱动热源系统驱动下，吸附式制冷机通过换热盘管对外界空气进行制冷；再启动压缩式空调系统，经吸附式制冷机制冷后的空气被吸入压缩式空调系统的室外循环系统内，成为压缩式空调系统的高温热源；再通过压缩式空调系统，实现对室内进行降温的目的。 

本发明与现有技术相比，具有如下优点：吸附式制冷机与压缩式空调联用系统，与单独使用压缩式空调系统作比较，可以有效地降低了压缩式空调系统高温热源的温度，提高了空调制冷效率，节约了能源；与单一使用吸附式制冷机作比较，由于吸附式制冷机不直接对室内空气进行制冷，人们对制冷速率要求降低；并且制冷后的空气温度高于单一使用时制冷后的温度，需求的制冷量降低，正好避免了吸附式制冷机单一使用时制冷量不高等弊端。因此吸附式制冷机与压缩式空调联用系统，分别与两个制冷系统单独使用相比，都具有突出的优越性；此外，吸附式制冷机与压缩式空调的联用既起到降低耗电量的作用，又充分利用现有的压缩式空调设备，避免采用其他新的节能制冷设备而造成压缩式空调设备浪费的局面，也易被人们所接受；并且目前压缩式空调的普及率很高，应用很广泛，此联用系统可以得到大力推广使用。 

附图说明

图1为本发明系统的流程示意图； 

图2为本发明实施例一太阳能吸附热式制冷机与压缩式空调联用系统流程示意图； 

附图标记说明：1-吸附式制冷机，2-驱动热源，3-驱动热源循环泵，4-冷却水循环泵，5-冷却器，6-冷冻水循环泵，7-换热盘管，8-室外循环系统，9-室内循环系统，11-太阳能集热器，12-第一电磁阀门，13-蓄热器，14-第二电磁阀门，15-第三电磁阀门，16-第四电磁阀门，17-第五电磁阀门，18-第一热水循环泵，19-热水水箱，20-第二热水循环泵，21-第一回路，22-第二回路， 23-第三回路，31-吸附式制冷机驱动热源系统，32-冷却水循环系统，33-冷冻水循环系统。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。 

实施例一： 

请参阅图1和图2所示，一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统的具体应用，包括有吸附式制冷机系统、压缩式空调系统以及管道。所述的吸附式制冷机系统包括：吸附式制冷机1、冷却水循环系统32、冷冻水循环系统33以及吸附式制冷机驱动热源系统31；冷却水循环系统32由冷却器5、冷却水循环泵4和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机1连接；冷冻水循环系统33由换热盘管7、冷冻水循环泵6和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机1连接；吸附式制冷机驱动热源系统31由驱动热源2、驱动热源循环泵3和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机1连接；所述的压缩式空调系统包括室外循环系统8和室内循环系统9。 

吸附式制冷机驱动热源系统31为太阳能集热系统，包括：太阳能集热器11、若干个电磁阀门、蓄热器13、若干个热水循环泵、热水水箱19以及之间相互连接的管道。压缩式空调的室外循环系统8旁侧设有换热盘管7。 

太阳能集热器11一端依次通过第三电磁阀门15和热水水箱19与吸附式制冷机1连接，另一端依次通过第五电磁阀门17、第一热水循环泵18和吸附式制冷机1连接，形成第一回路21；在太阳能集热器11两端上还形成另一连接第二回路22，太阳能集热器11一端依次通过第一电磁阀门12、蓄热器13、第二电磁阀门14和热水水箱19与吸附式制冷机1连接，另一端依次通过第五电磁阀门17、第一热水循环泵18和吸附式制冷机1连接；太阳能集热器11一端依次通过第三电磁阀门15、第二电磁阀门14、蓄热器13、第二热水循环泵20、第四电磁阀门16，与太阳能集热器11的另一端相连接，形成第三回路23。 

当太阳光比较充足时，运行第一回路21，第三电磁阀门15和第五电磁阀门17打开，第一热水循环泵18将吸附式制冷机驱动热源系统中的水送入太阳能集热器11进行加热，加热之后通过第三电磁阀门15，进入热水水箱19，之后进入吸附式制冷机1，驱动吸附式制冷机1工作，之后依次通过第一热水循环泵 18、第五电磁阀门17回流到太阳能集热器11，完成一个循环；当阴天或晚上时，运行第二回路22，第一电磁阀门12、第二电磁阀门14、第五电磁阀门17打开，第一热水循环泵18将太阳能集热器11中的水通过第一电磁阀门12，送入蓄热器13中，利用蓄热材料进行加热，之后依次通过第二电磁阀门14、热水水箱19，进入吸附式制冷机1，之后通过第一热水循环泵18.第五电磁阀门17回流至太阳能集热器11。 

进一步，如图2所示，蓄热器13与太阳能集热器11组成蓄热器加热循环系统，运行第三回路23。第二电磁阀门14、第三电磁阀门15、第四电磁阀门16打开，以第二热水循环泵20为动力，通过太阳能集热器11中的热水依次通过第三电磁阀门15、第二电磁阀门14，与蓄热器13中的蓄热材料进行热量传递，实现蓄热材料蓄热的过程，之后从蓄热器13中流出的热水依次通过第二热水循环泵20、第四电磁阀门16，与太阳能集热器11另一端相连接。 

本实例所提供的太阳能吸附式制冷机与压缩式空调联用系统的工作过程在于：经过太阳的照射，太阳能集热器吸收太阳能来加热循环水，热水驱动吸附式制冷机对外界空气制冷，并将制冷后的空气输送到压缩式空调系统，通过压缩式空调的室外、室内循环进行换热，达到向室内制冷的目的。当阴天或夜晚，太阳能集热器出口的热水温度不足以驱动吸附式制冷机时，第二回路阀门可受控启动，辅助加热太阳能集热器中的热水，保证吸附式制冷机正常的启动运行。 

本实例所提供的太阳能吸附式制冷机与压缩式空调联用系统的效果在于： 

假设外界环境温度为35℃，制冷后房间温度要求达到26℃。 

压缩式空调系统单一使用：压缩式空调系统的高温热源温度35℃，经过压缩式空调制冷后房间温度26℃，制冷温差为9℃； 

太阳能吸附式制冷机与压缩式空调联用系统：整个制冷过程分为两步，第一步吸附式制冷机利用太阳能对外界空气进行制冷，第二步压缩式空调系统吸入经太阳能吸附式制冷机制冷后的空气，对室内进行制冷。 

第一步过程中，太阳能吸附式制冷机的运行条件为：外界环境温度为35℃，通过吸附式制冷机进行制冷，制冷后空气温度低于30℃；第二步过程中，压缩式空调的高温热源为温度低于30℃的空气，对房间空气进行制冷，制冷后空气温度为26℃，空调制冷温差小于4℃。 

根据逆卡诺循环计算的空调制冷性能系数方法，太阳能吸附式制冷机与空 调联用的空调制冷性能系数比空调单一使用时提高2倍左右，耗电量下降一半左右。 

因此太阳能吸附式制冷机与压缩式空调联用系统，降低了压缩式空调系统的制冷温差，有效地降低空调耗电量，并且吸附式制冷机利用太阳能进行工作，不消耗电能，整个系统具有节能作用。 

对于联用后的太阳能吸附式制冷机系统，与其单一使用相比，制冷后的温度要求从26℃上升到30℃，提高了太阳能吸附式制冷机系统的制冷温度，降低了制冷量的需求，符合吸附式制冷机运行条件。 

在上述太阳能吸附式制冷机与压缩式空调联用系统中，吸附式制冷机可以降低空调系统中高温热源的温度，减少空调系统的耗电量；而且在此联用系统中，吸附式制冷机依靠太阳能进行驱动制冷，没有任何额外的功耗，整个联用系统具有节能作用，具有重要的应用价值。 

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。 

Claims (1)

1.一种吸附式制冷机与压缩式空调联用系统，包括有吸附式制冷机系统、压缩式空调系统以及管道，其特征是，所述的吸附式制冷机系统包括：吸附式制冷机（1）、冷却水循环系统（32）、冷冻水循环系统（33）以及吸附式制冷机驱动热源系统（31）；冷却水循环系统（32）由冷却器（5）、冷却水循环泵（4）和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机（1）连接；冷冻水循环系统（33）由换热盘管（7）、冷冻水循环泵（6）和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机连接；吸附式制冷机驱动热源系统（31）由驱动热源（2）、驱动热源循环泵（3）和管道相互连接组成，通过管道与吸附式制冷机（1）连接；所述的压缩式空调系统包括室外循环系统（8）和室内循环系统（9）；所述吸附式制冷机驱动热源系统（31）为太阳能集热系统，太阳能集热系统包括：太阳能集热器（11）、若干个电磁阀门、蓄热器（13）、若干个热水循环泵、热水水箱（19）以及之间相互连接的管道；所述太阳能集热器（11）一端依次通过第三电磁阀门（15）、热水水箱（19）与吸附式制冷机（1）连接,另一端依次通过第五电磁阀门（17）、第一热水循环泵（18）与吸附式制冷机（1）连接，形成第一回路（21）；在太阳能集热器（11）两端上还形成另一连接第二回路（22），太阳能集热器（11）一端依次通过第一电磁阀门（12）、蓄热器（13）、第二电磁阀门（14）和热水水箱（19）与吸附式制冷机（1）连接，另一端依次通过第五电磁阀门（17）、第一热水循环泵（18）和吸附式制冷机（1）连接；太阳能集热器（11）一端依次通过第三电磁阀门（15）、第二电磁阀门（14）、蓄热器（13）、第二热水循环泵（20）、第四电磁阀门（16），与太阳能集热器（11）的另一端相连接，形成第三回路（23）；压缩式空调的室外循环系统（8）旁侧设有换热盘管（7）。

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