CN102080880B - 太阳能供热制冷系统 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能供热制冷系统,包括储热水箱,包括设于上层的上层水箱,设于下层的下层水箱和设于下层水箱内的生活水箱,所述上层水箱和下层水箱之间设有单向泄水阀;注水切换装置,设于上层水箱和下层水箱之间,切换热水流向;太阳能集热器,上方连接所述注水切换装置,以流出高温水,下方连接自来水管和下层水箱,以流入低温水;夏季制冷空调系统,连接所述上层水箱,利用所述上层水箱的热水制冷;冬季采暖系统,连接所述下层水箱,利用所述下层水箱的热水采暖;全年生活热水系统,连接所述生活水箱,提供生活用热水。本发明扩大了太阳能利用的时间范围,可以在夏季节约大量用于空调的电能,降低成本,达到节能环保的有益技术效果。
Description
技术领域
本发明是一种太阳能综合利用的系统,特别涉及一种依据太阳能的光热转换原理,为建筑物内的冬季采暖,夏季空调制冷及全年生活热水提供动力热源的太阳能供热制冷系统。
背景技术
现行的太阳能在建筑领域的应用,最普遍的是提供全年生活热水供应,近年来应用逐渐发展到冬季采暖,扩大了太阳能应用的规模。
但现有太阳能应用的缺点是太阳产生的热能与建筑内的需求很不平衡,冬季太阳热能很少而需求量很大,需要提供生活热水和冬季采暖使用;到夏季太阳热能很多而需求量很小,仅提供生活热水。因此造成大量的集热器面积在夏季闲置,浪费了大量太阳能,并有可能造成热爆等损伤,带来很大经济损失。同时,夏季空调制冷消耗了大量的电能,不符合节能环保需要。
发明内容
本发明提供一种太阳能供热制冷系统,以解决上述背景技术中存在的技术问题:夏季大量太阳能浪费而消耗大量电能用于空调制冷,且闲置的太阳能集热器在夏季容易造成热爆等损伤。
一种太阳能供热制冷系统,包括储热水箱,包括设于上层的上层水箱,设于下层的下层水箱和设于下层水箱内的生活水箱,所述上层水箱和下层水箱之间设有单向泄水阀;注水切换装置,设于上层水箱和下层水箱之间,切换热水流向;太阳能集热器,上方连接所述注水切换装置,以流出高温水,下方连接自来水管和下层水箱,以流入低温水;夏季制冷空调系统,连接所述上层水箱,利用所述上层水箱的热水制冷;冬季采暖系统,连接所述下层水箱,利用所述下层水箱的热水采暖;全年生活热水系统,连接所述生活水箱,提供生活用热水。
其中,所述夏季制冷空调系统包括溴化锂吸收式制冷机组和空调箱,所述溴化锂吸收式制冷机组连接所述上层水箱和下层水箱,以接收所述上层水箱的高温水并向所述下层水箱回水;所述空调箱连接所述溴化锂吸收式制冷机组。
其中,所述冬季采暖系统为与所述下层水箱相连的换热器。
其中,所述全年生活热水系统包括自来水管,连接所述生活水箱并向生活水箱提供市政自来水;冷热水混合器,连接所述生活水箱,排出所述生活水箱的热水。
其中,所述上层水箱和下层水箱内均设有辅助热源。
其中,所述上层水箱内设有安全气阀。
其中,所述上层水箱内设有上水箱液面线,所述下层水箱内设有下水箱液面线。
其中,所述下水箱具有溢流口,所述溢流口设于所述下水箱液面线之上。
其中,所述下层水箱通过过滤器和循环水泵连接所述太阳能集热器。
其中,所述太阳能供热制冷系统还包括控制器,用以对所述太阳能供热制冷系统进行自动控制。
本发明增加了夏季制冷,就可以使太阳热能全年供求达到平衡,降低成本,有利于推广使用。本发明对太阳能综合利用克服了现行太阳能设备闲置半年的缺点,充分利用夏季最充足的太阳能来满足空调制冷需要,扩大了太阳能利用的范围。
附图说明
图1为本发明太阳能供热制冷系统的组成示意图;
图2为本发明太阳能供热制冷系统的整体结构示意图;
图3为溴化锂吸收式制冷机组的工作原理示意图。
附图标记说明
1-太阳能集热器;2-上层水箱;3-下层水箱;4-生活水箱;5-溴化锂吸收式制冷机组;6-溢流口;7-控制器;8-辅助热源;9-过滤器;10-循环水泵;11-冷热水混合器;12-自来水管;13-换热器;14-注水切换装置;15-安全气阀;16-单向泄水阀;17-上水箱液面线;18-下水箱液面线;19-空调箱;20-浴室;21-洗手池。
具体实施方式
为了使本发明的形状、构造以及特点能够更好地被理解,以下将列举较佳实施例并结合附图进行详细说明。
图1为本发明太阳能供热制冷系统的组成示意图,如图所示,太阳光辐射照射到太阳能集热器上,太阳能集热器吸收其中的太阳能传递给储热水箱。储热水箱储存的热量在夏季提供给夏季空调制冷系统和全年生活热水系统使用,在冬季提供给冬季采暖系统和全年生活热水系统使用。在储热水箱所能提供的热量不足的情况下,辅助热源可以为夏季空调制冷系统、全年生活热水系统和冬季采暖系统提供额外的热量补充。
图2为本发明太阳能供热制冷系统的整体结构示意图,本发明所设计的储热水箱分成上下两层,上层水箱2为制冷专用水箱,储热温度为100℃-120℃,下层为下层水箱3和生活水箱4,储热温度为60℃-100℃,生活水箱4含于下层水箱3中,靠下层水箱3中的采暖热水加热。该储热水箱外加保温层,以保证储热水箱很好的保温效果。
储热水箱以水为介质,将太阳能集热器1吸收的热能储存起来。太阳能集热器1采用热管式真空集热器,其运行温度可达到60℃-150℃。太阳能集热器1的下方连接自来水管12并通过循环水泵10和过滤器9连接下层水箱3,以接收从自来水管12或下层水箱3供应到太阳能集热器1的低温水。
太阳能集热器1的上方连接注水切换装置14,注水切换装置14设于上下层水箱之间。为了便于到高效储热,储热水箱与太阳能集热器1的结合需要固定不变,所以在储热水箱内设置了注水切换装置14,以选择切换太阳能集热器1中的高温水供应到上层水箱2或下层水箱3,完成夏季制冷或冬季采暖运行模式。由于该切换装置一年仅需要切换两次,因此可以采用手动切换装置。
夏季空调制冷系统包括相连的溴化锂吸收式制冷机组5和空调箱19。上层水箱2连接溴化锂吸收式制冷机组5,提供溴化锂吸收式制冷机组5运行所需的高温水,溴化锂吸收式制冷机组5制冷后的低温水由回水管道流回下层水箱3。溴化锂吸收式制冷机组5的工作原理是利用两种物质浓度随其温度压力变化而变化这一物理性质,将制冷剂与溶液分离,通过制冷剂的蒸发而制冷,又通过溶液实现对制冷剂的吸收,而形成一个制冷循环系统。本发明采用了溴化锂一水二元溶液做介质。以溴化锂(沸点1625℃)做吸收剂,水(沸点100℃)做制冷剂。溴化锂吸收式制冷机组5主要由发生器,冷凝器,蒸发器和吸收器四个热交换设备组成,其具体工作原理如图3所示。
溴化锂吸收式制冷机组5的循环分制冷剂循环与吸收剂循环两个循环回路,图3中左半部是制冷剂循环,属逆循环,由蒸发器、冷凝器和节流装置组成。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却水放热被凝结为液态后,经节流装置减压降温进入蒸发器。在蒸发器中,该制冷剂液体被气化为低压冷剂蒸汽,同时吸收被冷却介质的热量,产生制冷效应。
右半部为吸收剂循环,属正循环,主要由吸收器,发生器和溶液泵组成。在吸收器中,用液态吸收剂吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂,以达到维持蒸发器内低压的目的。吸收剂吸收制冷剂蒸汽而形成制冷剂一吸收剂溶液,经溶液泵升压后进入发生器。在发生器中该溶液被加热,沸腾,其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂蒸汽,又与吸收剂分离,然后制冷剂蒸汽去冷凝器液化。吸收剂返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂,循环运行,从而使溴化锂吸收式制冷机组5达到制冷的目的。溴化锂吸收式制冷机组5连接空调箱19,提供用户夏季空调制冷使用。
上层水箱2具有上水箱液面线17,该上水箱液面线17处设有传感器,当上层水箱2中的水量超过上水箱液面线17后,单向泄水阀16打开,上层水箱2中的水会通过单向泄水阀16注入下层水箱3。同时夏季空调制冷系统启动,上层水箱2内的高温水流入溴化锂吸收式制冷机组5制冷,制冷后的低温水从溴化锂吸收式制冷机组5流回下层水箱3。
由于上层水箱2提供夏季制冷用水,水温100℃-120℃,因此还必须设有安全气阀15以起到防爆作用。当上层水箱2中的温度超过120℃时,则安全气阀15自动打开放蒸汽,至温度回到120℃后自动关闭。当上层水箱2中的温度低于100℃时,辅助热源8开启,加热上层水箱2中的水温到达100℃后关闭。
下层水箱3具有下水箱液面线18,当下层水箱3内的水位到达下水箱液面线18的时候,单向泄水阀16关闭,与下层水箱3相连的自来水管12关闭,同时循环泵10启动,下层水箱3内的水经过滤器9过滤后,由循环泵10抽送到太阳能集热器1,向太阳能集热器1提供低温水。上述的自动控制均由控制器7完成。在下水箱液面线18上方设有溢流口6,当下层水箱3内的水过多时,可以从该溢流口6流出。
冬季采暖系统为换热器13或根据需要选用其他常用的冬季采暖设备,该换热器13与下层水箱3相连,下层水箱3中的热水与换热器13进行热交换,满足冬季供暖的需要。冬季采暖用水要求温度不能低于60℃,如果天气不好,集热器热能不够,使下层水箱3的温度低于了60℃,则控制器7发出指令,辅助热源8自动开启,将下层水箱3中的水加热至80℃自动关闭。
全年生活热水系统因与人体接触,水质必须到达饮用水标准,所以必须由市政自来水直供,单独运行,不能和其它用水混合。全年生活热水系统由市政自来水通过自来水管12直接进入生活水箱4,利用下层水箱3的温度加热,使生活水箱内的水温在60℃以上。使用时通过冷热水混合器11手动调整成使用者合适的温度,供给浴室20或洗手池21等生活用水使用。
本发明的太阳能供热制冷系统,在夏季使用时注水切换装置14切换为向上层水箱2注水,此时夏季空调制冷系统开启,冬季采暖系统关闭。如果此运行是首次开机,上下层水箱都无水的情况下,则先启动自来水管12向太阳能集热器1注水,依靠自来水的压力将太阳能集热器1中的高温水经由注水切换装置14注入上层水箱2。当上层水箱2的水位达到上水箱液面线17时,单向泄水阀16启动,向下层水箱3内注水,同时夏季空调制冷系统启动,上层水箱2中的高温水进入溴化锂吸收式制冷机组5,再由溴化锂吸收式制冷机组5向下层水箱3回水。
当下层水箱3的液面到达下水箱液面线18时,循环泵10启动,自来水管12自动关闭,由下层水箱3向太阳能集热器1供水。当下层水箱3中的水位过高,则从溢流口6自动流出。若上层水箱2温度超过120℃,则安全气阀13自动打开放蒸汽至温度回到120℃自动关闭。若上层水箱2的温度低于100℃,则辅助热源8自动开启,加热上层水箱2中的水温到达100℃后关闭。生活水箱4利用下层水箱3内的水加热至60℃以上,提供生活用热水。以上的自动控制都由控制器7完成。
在冬季使用时,注水切换装置14控制太阳能集热器1向下层水箱3注水,同时开启冬季采暖系统,关闭夏季空调制冷系统。下层水箱3内的热水进入换热器13,再由换热器13的回水管向下层水箱3回水。下层水箱3的水经过滤器9过滤后,通过溶液泵10加压循环给太阳能集热器1补水。生活水箱4利用下层水箱3内的水加热至60℃以上,提供生活用热水。下层水箱3储热温度为60℃-100℃,当下层水箱3的温度低于60℃,则控制器7发出指令,辅助热源8自动开启,将下层水箱3中的水加热至80℃自动关闭。
本发明的太阳能供热制冷系统,使夏季太阳能集热器吸收的太阳能能够提供夏季空调制冷使用,扩大了太阳能利用的时间范围,使得太阳热能全年供求达到平衡,且可以在夏季节约大量用于空调的电能,降低成本,达到节能环保的有益技术效果。
以上对本发明的描述是说明性的,而非限制性的,本专业技术人员理解,在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效,但是它们都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能供热制冷系统,其特征在于,包括
储热水箱,包括设于上层的上层水箱,设于下层的下层水箱和设于下层水箱内的生活水箱,所述上层水箱和下层水箱之间设有单向泄水阀;
注水切换装置,设于上层水箱和下层水箱之间,切换热水流向;
太阳能集热器,上方连接所述注水切换装置,以流出高温水,下方连接自来水管和下层水箱,以流入低温水;
夏季制冷空调系统,连接所述上层水箱,利用所述上层水箱的热水制冷;
冬季采暖系统,连接所述下层水箱,利用所述下层水箱的热水采暖;
全年生活热水系统,连接所述生活水箱,提供生活用热水。
2.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述夏季制冷空调系统包括溴化锂吸收式制冷机组和空调箱,所述溴化锂吸收式制冷机组连接所述上层水箱和下层水箱,以接收所述上层水箱的高温水并向所述下层水箱回水;所述空调箱连接所述溴化锂吸收式制冷机组。
3.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述冬季采暖系统为与所述下层水箱相连的换热器。
4.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述全年生活热水系统包括自来水管,连接所述生活水箱并向生活水箱提供市政自来水;冷热水混合器,连接所述生活水箱,排出所述生活水箱的热水。
5.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述上层水箱和下层水箱内均设有辅助热源。
6.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述上层水箱内设有安全气阀。
7.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述上层水箱内设有上水箱液面线,所述下层水箱内设有下水箱液面线。
8.如权利要求7所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述下水箱具有溢流口,所述溢流口设于所述下水箱液面线之上。
9.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述下层水箱通过过滤器和循环水泵连接所述太阳能集热器。
10.如权利要求1所述的太阳能供热制冷系统,其特征在于,所述太阳能供热制冷系统还包括控制器,用以对所述太阳能供热制冷系统进行自动控制。
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