CN102353178B - 太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能直接驱动的溴化锂吸收式冷热水空调系统，包括吸收制冷系统（200）以及冷冻水储能回路（300），所述吸收制冷系统（200）与冷冻水储能回路（300）连接，还包括太阳能集热系统（100），所述太阳能集热系统（100）连接吸收制冷系统（200）。该冷热水空调系统在保留原有的热源回路作为吸收制冷系统的辅助驱动热源回路的同时增加太阳能集热系统作为机组正常工作热源，并对吸收制冷系统的各个回路结构作了适当调整。本发明的优点是：系统采用太阳能集热器与高温发生器合而为一太阳能集热系统，使系统在不提高热源温度的情况下使制冷系统由双效吸收溴化锂制冷系统转变为三效吸收溴化锂制冷系统，使系统热力系数大为提高，从而降低了初始投入。

Description

太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统

【技术领域】

本发明涉及太阳能领域，具体为一种经济型的太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及四季不间断供应卫生热水的综合系统。

【背景技术】

目前太阳能利用主要集中在冬季供热、四季供应热水等较成熟的领域，但是太阳能热利用与季节并不是很匹配，冬季寒冷需要太阳能时太阳辐射强度往往不够高，而夏季天气炎热时太阳能辐射强度则很高，此时对热水的需求则很少。太阳能空调制冷显然是夏季太阳能有效利用的最佳方案，太阳能空调制冷最大特点是与季节的匹配性好，夏季太阳越好，天气越热，太阳能空调系统制冷量也越大。

太阳能制冷技术包括主动制冷和被动制冷两种方式。主动式太阳能制冷通过太阳能来驱动能量转换装置实现制冷，包括太阳能光伏系统驱动的蒸气压缩制冷、太阳能吸收式制冷、太阳能蒸气喷射式制冷、太阳能固体吸附式制冷、太阳能干燥冷却系统等。被动式制冷是不需要能量转换装置，利用自然方式实现制冷的，包括夜间自然通风、屋顶池式蒸发冷却以及辐射冷却等。目前主要发展主动式太阳能制冷，通过太阳能光热转换产生热能驱动制冷机进行制冷的技术研究最多，可操作性最强。研究工作主要集中在两个方面：一是中低温太阳能集热器强化换热和筛选新的制冷流程实现利用低温位热能进行制冷；二是研究集热效率高、性能可靠的中高温太阳能集热器，这种集热器可以产生150℃以上的蒸气，从而直接驱动双效吸收式制冷机。但由于目前的太阳能空调制冷方案初始投入过高，投资回收期过长。严重限制了其实用价值。所以大多还停留在学术研究阶段。

就上述太阳能制冷的两个方向而言，一是中低温太阳能集热器强化换热和筛选新的制冷流程实现利用低温位热能进行制冷；虽然中低温太阳能集热器集热效率相对较高，单位面积成本也较低，因其热力系数太低COP一般在0.75以下，获得单位冷量所需的热量较多，就不得不增大集热面积，导致其总体成本仍然很高。二是研究集热效率高、性能可靠的中高温太阳能集热器，这种集热器可以产生150℃以上的蒸气或热水，从而直接驱动双效吸收式制冷机双效溴化锂吸收式制冷循环热力系数最高COP≈1.2。这样虽然获得单位冷量所需的热量有所下降，但要利用太阳能获得用来驱动双效溴化锂吸收式制冷机组的热水150℃以上，不仅集热效率较低、技术难度大成本高，而且高温高压的太阳能集热系统也极不安全。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全性和实用性更好的经济型太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统，包括太阳能集热系统（100）、吸收制冷系统（200），以及冷冻水储能回路（300）；

所述太阳能集热系统（100）包括复数根并联的太阳能直热式高温发生管（14）和与其上端相连的冷剂水蒸气汇流管（16）以及与其下端相连的溴化锂浓溶液汇流管（17），在冷剂水蒸气汇流管（16）内部设有溴化锂稀溶液分流管（15），溴化锂稀溶液分流管（15）的分支管与各个太阳能直热式高温发生管（14）相连，其总管与由吸收制冷系统（200）流向太阳能集热系统（100）的稀溶液总管连接，冷剂水蒸气汇流管（16）汇总各个太阳能直热式高温发生管（14）后与流向吸收制冷系统（200）的冷剂水蒸气总管连接，溴化锂浓溶液汇流管（17）汇总各个太阳能直热式高温发生管（14）后经液气分离装置（18）与流向吸收制冷系统（200）的浓溶液总管连接；

所述吸收制冷系统（200）的具体连接为：①高温发生器（5）的顶端与低温发生器（4）顶端的蒸气喷射装置（57）的低压区连通，蒸气喷射装置（57）的扩压器连通低温发生器（4）中的冷剂水蒸气换热管簇顶端，低温发生器（4）中的冷剂水蒸气换热管簇的底端连通冷凝器（3）底端，蒸发器（2）与冷剂泵（10）间增加了冷剂水储存罐（56），冷剂泵（10）的入口同时连通蒸发器（2）的底端，冷剂泵（10）的出口连接喷淋系统，喷淋系统对准蒸发器（2）的管簇喷淋；高温发生器（5）中增加了冷剂水蒸气换热管簇（54），其一端连接到蒸气喷射装置（57）的高压喷嘴，一端与太阳能集热系统（100）流向吸收制冷系统（200）的冷剂水蒸气总管连接，同时在此接口有向下分支经增设的冷凝分离器（47）与冷凝器（3）连接，当需要使用辅助热源时，辅助热源的蒸气通过蒸气进口（27）进入高温发生器（5）中的辅助热源换热管簇，蒸气进口（27）与高温发生器（5）之间设置有热源蒸气控制阀28，高温发生器（5）中辅助热源换热管簇的另一端连接热回收器（8）中的管簇入口，热回收器（8）中的管簇出口排出凝结水；②吸收器（1）与发生器补液泵9间增加了吸收液储存罐（55），同时发生器补液泵9的入口连通吸收器（1）的底端，发生器补液泵（9）和低温发生器（4）之间设低温热交换器（7）和热回收器（8），在高温热交换器（6）与高温发生器（5）连接的稀溶液管道上增加一个分支与由吸收制冷系统（200）流向太阳能集热系统（100）的稀溶液总管连接；③太阳能集热系统（100）流向吸收制冷系统（200）的浓溶液总管与高温发生器（5）流出浓溶液的管路汇总后再接入高温热交换器（6），高温热交换器（6）的另一开口连通浓溶液储存罐（53）下端，浓溶液储存罐（53）的顶部设置与吸收器（1）的连通管，低温发生器（4）的浓溶液流出管通过低温热交换器（7）连通浓溶液储存罐（53）下端，浓溶液储存罐（53）底端出口管与发生器补液泵（9）的其中一个出口管路汇总后通过吸收液补给泵（20）连接到吸收器（1）顶端的喷淋装置；④冷凝器（3）中的冷却水换热管簇与冷却水出口26间设制冷季卫生热水换热装置（22），冷凝器（3）中的冷却水换热管簇另一端连接吸收器（1）中的冷却水换热管簇的上端，吸收器（1）中的冷却水换热管簇的下端设冷却水进口（25）；⑤设用来制备卫生热水的非制冷季冷剂循环回路，冷凝分离器（47）与冷凝器（3）间的连接管路上增设冷剂流向切换阀（21），其一个接口与冷凝分离器（47）中的冷剂水分离装置（46）连接，一个接口与冷凝器（3）连接，最后一个接口与吸收液储存罐（55）的上端连接，非制冷季时，冷剂流向切换阀（21）接通冷凝分离器（47）与吸收液储存罐（55），关闭另一接口，制冷季时，冷剂流向切换阀（21）接通冷凝分离器（47）与冷凝器（3），关闭另一接口，冷凝分离器（47）中设有非制冷季卫生热水换热装置19；吸收制冷系统200中的各个腔室分别设置有与自动抽气装置11连接的管路，以保持系统的真空状态。

该发明进一步具体为：

所述太阳能直热式高温发生管（14）外部设有用来提供真空保温层（49）的玻璃管（50），玻璃管（50）两端与太阳能直热式高温发生管（14）间利用耐高温填充物（51）密封，太阳能直热式高温发生管（14）通过支架固定点（48）与支架（52）连接并固定于抛物面聚光镜定位导轨（32）上，日光定位系统定位齿轮轨道（45）与抛物面聚光镜定位导轨（32）并列固定于聚光镜支架立柱（34）上，并牢固固定在地面基础或屋面基础之上，日光定位系统定位齿轮轨道（45）与抛物面聚光镜定位导轨（32）的轨迹同步，抛物面聚光镜（33）与置于抛物面聚光镜定位导轨（32）内的抛物面聚光镜定位轮（43）固定，抛物面聚光镜（33）以抛物面聚光镜定位导轨（32）为轨道自由滑动，日光跟踪系统电机（44）固定于抛物面聚光镜（33）的下表面的中心，通过日光跟踪系统电机（44）的传动齿轮在日光定位系统定位齿轮轨道（45）上运动，该系统还设有连接日光跟踪系统电机（44）的光敏传感系统。

所述发生器补液泵（9）出口管路的各个分支设置流量调节阀，分别为第一溶液流量调节阀（29）经低温热交换器（7）和热回收器（8）连接低温发生器（4），第二溶液流量调节阀（12）连接由吸收制冷系统（200）流向太阳能集热系统（100）的稀溶液总管，第三溶液流量调节阀（13）连接高温发生器（5），第四溶液流量调节阀（31）连接浓溶液储存罐（53）与吸收液补给泵（20）之间的连接管，调节阀（31）的出口管路与浓溶液储存罐（53）出口汇总后连接到吸收液补给泵（20）。

所述冷冻水储能回路的具体连接方式为：主机供水循环泵（41）的出水口与机组冷水进口(23)连接，其进水口与空调器(40)出水口汇总管连接，空调器供水循环泵(42)的进水口与机组冷水出口(24)连接，其出水口与空调器(40)进水口汇总管连接，分层储能水箱（36）的下端设储能水箱低位进出水口（37）并与空调器供水循环泵(42)的进水口和机组冷水出口(24)间的管道连接，空调器供水循环泵(42)的出水口与空调器(40)进水口汇总管连接，机组冷水进口（23）进入蒸发器（2）中的冷冻水换热管簇的一端，蒸发器（2）中的冷冻水换热管簇的另一端连接机组冷水出口（24），分层储能水箱（36）的上端设储能水箱高位进出水口（38）并与主机供水循环泵（41）的进水口连接，分层储能水箱（36）内部设置分层且相互平行的开孔挡板（39）。

本发明的优点是：

① 系统采用太阳能集热器与高温发生器合而为一太阳能集热系统 ，使系统在不提高热源温度的情况下使制冷系统由双效吸收溴化锂制冷系统转变为三效吸收溴化锂制冷系统，使系统热力系数大为提高，从而降低了初始投入。   

② 同样由于采用太阳能集热器与高温发生器合而为一太阳能集热系统 ，使太阳能集热系统一直处于真空状态下工作，不仅提高太阳能集热系统的集热效率，降低初始投入，同时运行也更加安全。  

③ 系统同时采用蒸气喷射制冷原理，使系统的运行温度进一步降低 ，热力系数也得到进一步提高。进一步降低了初始投入。  

④由于系统的运行温度降低，溴化锂溶液对设备的腐蚀也得到降低，延长了系统使用年限，降低了系统维护成本。

⑤系统根据季节匹配使用不同的制备卫生热水方式，提高系统的使用效率，较低了初始投入。

⑥系统使用显热蓄能与潜能蓄能相结合的方式调节能量输出，以便系统尽量多的时间保持满负荷运转，可以使制冷机组选型减小又可以最大限度利用太阳能，在降低初始投入的同时，减低运行成本。

⑦ 太阳能集热系统管路全部采用焊接连接，避免系统的漏气风险，降低了系统维护成本，延长了系统的使用寿命。

【附图说明】

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为图1中太阳能集热系统的结构放大图。

图3为图2中的A-A剖视图。

图4为图3中的局部放大图。

图5为图3中的B-B剖视图。

图6为图3中的C-C剖视图。

图7为图1中吸收制冷系统的结构放大图。

图8为图1中冷冻水储能回路的结构放大图。

【具体实施方式】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

请参阅图1，本发明太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统包括太阳能集热系统100、吸收制冷系统200，以及冷冻水储能回路300。

请重点参阅图2，所述太阳能集热系统100包括复数根并联的太阳能直热式高温发生管14和与其上端相连的冷剂水蒸气汇流管16以及与其下端相连的溴化锂浓溶液汇流管17，直热式高温发生管14的具体数量根据系统所需集热量确定，在冷剂水蒸气汇流管16内部设有溴化锂稀溶液分流管15，溴化锂稀溶液分流管15的分支管与各个太阳能直热式高温发生管14相连，其总管与由吸收制冷系统200流向太阳能集热系统100的稀溶液总管连接。冷剂水蒸气汇流管16汇总各个太阳能直热式高温发生管14后与流向吸收制冷系统200的冷剂水蒸气总管连接。溴化锂浓溶液汇流管17汇总各个太阳能直热式高温发生管14后经液气分离装置18与流向吸收制冷系统200的浓溶液总管连接。 

请同时参阅图3至图6，太阳能直热式高温发生管14外部设有用来提供真空保温层49的玻璃管50，玻璃管50两端与太阳能直热式高温发生管14间利用耐高温填充物51密封。太阳能直热式高温发生管14通过支架固定点48与支架52连接并固定于抛物面聚光镜定位导轨32上。日光定位系统定位齿轮轨道45与抛物面聚光镜定位导轨32并列固定于聚光镜支架立柱34上并牢固固定在地面基础或屋面基础之上。抛物面聚光镜33通过与置于抛物面聚光镜定位导轨32内抛物面聚光镜定位轮43固定，使其可以以抛物面聚光镜定位导轨32为轨道自由滑动。日光跟踪系统电机44固定于抛物面聚光镜33的下表面的中心，通过日光跟踪系统电机44的传动齿轮与日光定位系统定位齿轮轨道45的相对运动为抛物面聚光镜33运动提供动力，还设有连接日光跟踪系统电机44的光敏传感系统图未示。其具体工作方式为：通过光敏传感系统提供控制信号， 抛物面聚光镜33由固定其下面的日光跟踪系统电机44提供动力与日光定位系统定位齿轮45发生相对运动，因日光定位系统定位齿轮轨道45与抛物面聚光镜定位导轨32的轨迹同步。抛物面聚光镜33通过抛物面聚光镜定位轮43与抛物面聚光镜定位导轨32配合，从而以太阳能直热式高温发生管14为圆心以抛物面聚光镜定位导轨32为运动轨迹每日往复运动，使太阳的聚焦成像点始终在太阳能直热式高温发生管14上为其提供充足的热源。

请参阅图7，所述吸收制冷系统200与传统的双效溴化锂吸收机组相比，在保留原有的热源回路作为机组的辅助驱动热源回路的同时增加太阳能集热系统作为机组正常工作热源，并对机组的各个回路结构作了适当调整。其具体连接及变化表现在：①高温发生器5的顶端与低温发生器4顶端的蒸气喷射装置57的低压区连通，蒸气喷射装置57的扩压器连通低温发生器4中的冷剂水蒸气换热管簇顶端，低温发生器4中的冷剂水蒸气换热管簇的底端连通冷凝器3底端，蒸发器2与冷剂泵10间增加了冷剂水储存罐56，冷剂泵10的入口同时连通蒸发器2的底端，冷剂泵10的出口连接喷淋系统，喷淋系统对准蒸发器2的管簇喷淋；高温发生器5中增加了冷剂水蒸气换热管簇54，其一端连接到蒸气喷射装置57的高压喷嘴，一端与太阳能集热系统100流向吸收制冷系统200的冷剂水蒸气总管连接，同时在此接口有向下分支经增设的冷凝分离器47与冷凝器3连接，当需要使用辅助热源时，辅助热源的蒸气通过蒸气进口27进入高温发生器5中的辅助热源换热管簇，辅助热源也可使用直燃机或工业废气等，蒸气进口27与高温发生器5之间设置有热源蒸气控制阀28，高温发生器5中辅助热源换热管簇的另一端连接热回收器8中的管簇入口，热回收器8中的管簇出口排出凝结水；②吸收器1与发生器补液泵9间增加了吸收液储存罐55，同时发生器补液泵9的入口连通吸收器1的底端，发生器补液泵9出口管路上的第一溶液流量调节阀29和低温发生器4之间依次是低温热交换器7和热回收器8，在高温热交换器6与高温发生器5连接的稀溶液管道上增加一个分支与由吸收制冷系统200流向太阳能集热系统100的稀溶液总管连接，同时在发生器补液泵9出口管路的各个分支设置流量调节阀，分别为第一溶液流量调节阀29连接低温发生器4，第二溶液流量调节阀12连接由吸收制冷系统200流向太阳能集热系统100的稀溶液总管，第三溶液流量调节阀13连接高温发生器5，第四溶液流量调节阀31连接浓溶液储存罐53与吸收液补给泵20之间的连接管，并与之汇总后连接吸收液补给泵20；③太阳能集热系统100流向吸收制冷系统200的浓溶液总管与高温发生器5流出浓溶液的管路汇总后再接入高温热交换器6，高温热交换器6的另一开口连通浓溶液储存罐53，将集液箱放大为浓溶液储存罐53并在顶部设置与吸收器1连通管以平衡压力，低温发生器4的浓溶液流出管通过低温热交换器7连通浓溶液储存罐53下端，浓溶液储存罐53底端出口管与发生器补液泵（9）出口管路上第四溶液流量调节阀（31）出口管汇总后通过吸收液补给泵20连接到吸收器1顶端的喷淋装置；④冷凝器3中的冷却水换热管簇与冷却水出口26间增设制冷季卫生热水换热装置22，冷凝器3中的冷却水换热管簇另一端连接吸收器1中的冷却水换热管簇的上端，吸收器1中的冷却水换热管簇的下端设冷却水进口25；⑤增设非制冷季制备卫生热水用的冷剂水循环回路，冷凝分离器47与冷凝器3间的连接管路上增设冷剂流向切换阀21，其一个接口与冷凝分离器47中的冷剂水分离装置46连接，一个接口与冷凝器3连接，最后一个接口与吸收液储存罐55的上端连接，非制冷季时，冷剂流向切换阀21接通冷凝分离器47与吸收液储存罐55，关闭另一接口，制冷季时，冷剂流向切换阀21接通冷凝分离器47与冷凝器3，关闭另一接口，冷凝分离器47中设有非制冷季卫生热水换热装置19。吸收制冷系统200中的各个腔室分别设置与自动抽气装置11连接的管路，以便保持系统的真空状态。

c.除以上两大部分外，还有储能系统及空调器及循环泵等构成的冷冻水储能回路300。其具体连接方式为，主机供水循环泵41的出水口与机组冷水进口23连接，其进水口与空调器40出水口汇总管连接，空调器供水循环泵42的进水口与机组冷水出口24连接，其出水口与空调器40进水口汇总管连接，分层储能水箱36的下端设储能水箱低位进出水口37并与空调器供水循环泵42的进水口和机组冷水出口24间的管道连接，空调器供水循环泵42的出水口与空调器40进水口汇总管连接，机组冷水进口23进入蒸发器2中的冷冻水换热管簇的一端，蒸发器2中的冷冻水换热管簇的另一端连接机组冷水出口24，分层储能水箱36的上端设储能水箱高位进出水口38并与主机供水循环泵41的进水口连接，分层储能水箱36内部设置分层且相互平行的开孔挡板39。

本发明的操作过程为：

①系统抽真空并加溴化锂液。与传统双效溴化锂吸收制冷机组相同。

②选择晴好天气初次开机。开机步骤与传统双效溴化锂吸收制冷机组基本相同，不同之处在于驱动热源部分，热源蒸气控制阀28并不打开，它只在系统需要启动辅助热源时才打开。而是日光跟踪系统开始工作，使太阳的聚焦成像点集中在太阳能直热式高温发生管14上为其提供充足的热源作为驱动热源。为最大限度利用太阳辐射，日光跟踪系统会使太阳的聚焦成像点始终集中在太阳能直热式高温发生管14上为其提供驱动热源，系统则通过能量存储系统来调节机组负荷，来配合太阳辐射量的变化，使系统在适应驱动热源的自然变化得情况下仍能平稳运行。

③正常情况下系统运行过程。吸收器1和吸收液储存罐55中的稀溶液，由发生器补液泵9分三路输送至太阳能直热式高温发生管14、高温发生器5和低温发生器4中，首先第二溶剂流量阀12根据太阳能直热式高温发生管14内的温度调节开度使流出太阳能直热式高温发生管的溶液浓度相对恒定，稀溶液经高温热交换器6、第二溶剂流量阀212、溴化锂稀溶液分流管15进入太阳能直热式高温发生管14。因太阳能直热式高温发生管14被聚焦在其上的太阳能加热使进入其内部的稀溶液快速升温，由于系统处于真空状态，稀溶液在受重力作用流向溴化锂浓溶液汇流管17的过程中开始沸腾，产生高温冷剂蒸气向上进入冷剂水蒸气汇流管16，同时稀溶液被浓缩后流入溴化锂浓溶液汇流管17汇总后流入液气分离装置18。而进入冷剂水蒸气汇流管16的高温冷剂蒸气经汇总后再经管路系统进入高温发生器5内的冷剂水蒸气换热管簇54内，高温冷剂蒸气降温减压释放热量一部分凝结为冷剂水进入冷凝分离器47，另一部分冷剂蒸气降温减压后经蒸气喷射装置57与高温发生器5内产生冷剂蒸气混合后进入低温发生器4管簇内。高温发生器5内的稀溶液吸收热量升温，同时由于蒸气喷射装置57的作用使高温发生器5内产生低压状态，这样高温发生器5内的稀溶液就会在较低温度下沸腾产生冷剂蒸气并使稀溶液浓缩。第三溶液流量调节阀13根据高温发生器5内的温度调节开度，控制流入高温发生器5的稀溶液量，以维持流出高温发生器5的溶液的浓度相对恒定。进入低温发生器4内的冷剂蒸气凝结为冷剂水并放热后进入冷凝器3。低温发生器4内的稀溶液被加热产生低温冷剂蒸气直接进入冷凝器3也被冷却凝结为冷剂水。同时低温发生器4内的稀溶液被浓缩。溶液流量调节阀129根据低温发生器4内温度调节开度，控制流入低温发生器4的稀溶液量，使低温发生器4内流出的溶液浓度相对恒定。

进入冷凝分离器47的冷剂水经冷剂水分离装置46、冷剂流向切换阀21进入冷凝器3被进一步冷却，与由低温发生器4进入冷却水汇合。而冷凝器3内汇集的热量被流经冷凝器3管簇内的冷却水带走，排除制冷系统外。冷凝器3汇总各发生器产生的冷剂水经截流后进入蒸发器2。

而液气分离装置18流出的浓溶液与高温发生器5流出浓溶液混合后进入高温热交换器6与发生器补液泵9泵入的稀溶液换热降温后进入浓溶液储存罐53，同时低温发生器4流出的浓溶液进入低温温热交换器7与发生器补液泵9泵入的稀溶液换热降温后也进入浓溶液储存罐53。各发生器流出的浓溶液经浓溶液储存罐53汇总后，再经管路系统与由第四溶液流量调节阀31进入的稀溶液混合为中间浓度溶液，再由吸收液补给泵20吸取混合溶液，输入喷淋系统，喷洒在吸收器1管簇外表面，吸收来自蒸发器2蒸发出来的冷剂蒸气，释放出的热量被吸收器1管簇内的冷却水带走，排除制冷系统外。而溶液被稀释再次变为稀溶液进入下一循环。同时冷剂泵10吸取蒸发器2和冷剂水储存罐56内的冷剂水，输送至喷淋系统，喷洒在蒸发器2管簇外表面，由于吸收器1内的水蒸气被吸收液吸收产生低压状态，冷剂水在蒸发器2管簇外表面蒸发为水蒸气进入吸收器1内，同时蒸发器2管簇内的冷冻水热量也被水蒸气带走，由储能系统及空调器及循环泵等构成的冷冻水储能回路内的冷冻水的热量进入制冷系统内。吸收器1内的吸收液吸收水蒸气变为稀溶液进入下一循环。

这样稀溶液不断由发生器补液泵9分三路输送至太阳能直热式高温发生管14、高温发生器5和低温发生器4中，产生冷剂蒸气并转化为冷剂水，稀溶液被浓缩为浓溶液，再流回至蒸发器2和吸收器1重新稀释为稀溶液，周而复始的循环。同时冷冻水持续流经蒸发器2释放热量热量被冷剂水蒸发时吸收，温度下降源源不断的获得低温冷冻水，进入冷冻水循环回路的储能和用户末端空调器部分，满足用户的用冷需求。

在冷却水经过吸收器1和冷凝器3吸收系统排出的废热后，流经制冷季卫生热水换热装置22排出部分热量，降温后进入冷却系统循环。卫生热水吸收热量并储存，在制冷季为用户提供廉价卫生热水。

由于的太阳辐射量波动性很大，系统通过浓溶液储存罐53、冷剂水储存罐56和吸收液储存罐55来调节太阳辐射量波动对系统的影响，当太阳辐射量大于系统满负荷运行时所需的驱动热量时，系统将多余热量产出的浓溶液和冷剂水分别储存在浓溶液储存罐53和冷剂水储存罐56内，在太阳辐射量下降时再进入系统制冷循环，产生的稀溶液则存储在吸收液储存罐55内，在太阳辐射量上升到再次大于系统满负荷运行时所需的驱动热量时进入各个再生器重新吸收多余热量生成了冷剂水储存在冷剂水储存罐56内，稀溶液被浓缩储存在浓溶液储存罐53内，如此循环，使系统平稳运行。

同时用户需要使用的冷量与系统产生的冷量也不会同步，系统通过分层储能水箱36、主机供水循环泵41和空调器供水循环泵42来调节系统制冷量与用户所需冷量间的平衡，主机供水循环泵41提供的流量与系统制冷量同步，空调器供水循环泵42提供的流量与用户所需冷量同步，当系统制冷量大于用户所需冷量时，主机供水循环泵41提供的流量大于空调器供水循环泵42提供的流量，机组冷水出口24流出的低温冷冻水一部分经空调器供水循环泵42进入用户末端空调器循环流回到主机供水循环泵41，一部分经储能水箱低位进出水口37进入分层储能水箱36，而分层储能水箱36上层温度较高的冷冻水，从水箱高位进出水口38被顶出，也流入主机供水循环泵41与用户末端空调器循环流回的冷冻水混合后再经机组冷水进口23进入下一次循环。这样多余的低温冷冻水就被储存在分层储能水箱36内。当系统制冷量小于用户所需冷量时，主机供水循环泵41提供的流量小于空调器供水循环泵42提供的流量，空调器供水循环泵42经用户末端空调器循环流出的冷冻水一部分经主机供水循环泵41进入制冷循环，多余的部分经水箱高位进出水口38进入分层储能水箱36，而分层储能水箱36底层低温冷冻水经储能水箱低位进出水口37流出与经机组冷水出口24流出的低温冷冻水混合进入空调器供水循环泵42，进入下一次用户末端空调器循环，这样储存在分层储能水箱36内的冷量也就进入用户末端空调器循环。从而使系统制冷量与用户所需冷量之间建立平衡。

④日照不足时系统运行过程。具体分为两种情况，一种是基本无日照的湿热天气或日照强度不能完全满足制冷需求的夜晚；一种是日照强度不能完全满足制冷需求的闷热天气。前一种情况太阳能集热系统停止工作，第二溶液流量调节阀12关闭，热源蒸气控制阀28启动，系统完全利用辅助热源制冷，具体制冷过程与传统双效溴化锂吸收制冷机组相同。

第二种情况的运行过程与完全使用太阳能驱动系统制冷基本相同，不同之处在于系统启动辅助热源蒸气对高温发生器5供热，并根据系统冷冻水的出水温度调节热源蒸气控制阀28的开度，控制进入高温发生器5的热源蒸气液量，以维持流出高温发生器5的溶液的流量与系统制冷量平衡。辅助热源蒸气进入高温发生器5后放热凝结为水，为高温发生器5内的稀溶液沸腾提供辅助热源。由于高温发生器5获得辅助热源蒸气提供的热量，使得流过冷剂水蒸气换热管簇54的冷剂蒸气只有一小部分凝结为冷剂水进入进入冷凝分离器47内，而大部分的冷剂蒸气则进入蒸气喷射装置57以维持高温发生器5内的低压状态。而流出高温发生器5的辅助热源蒸气凝水则进入热回收器8内与流向低温发生器4的稀溶液换热，降温后排出制冷系统外。

⑤非制冷季制备卫生热水机组运行过程。吸收器1和吸收液储存罐55中的稀溶液，由发生器补液泵9输送至太阳能直热式高温发生管14内，因太阳能直热式高温发生管14被聚焦在其上的太阳能加热使进入其内部的稀溶液快速升温，由于系统处于真空状态，稀溶液在受重力作用流向溴化锂浓溶液汇流管17的过程中开始沸腾，产生高温冷剂蒸气向上进入冷剂水蒸气汇流管16，同时稀溶液被浓缩后流入溴化锂浓溶液汇流管17汇总后流入液气分离装置18。而进入冷剂水蒸气汇流管16的高温冷剂蒸气经汇总后再经管路系统进入冷凝分离器47 与流经非制冷季卫生热水换热装置19中的卫生热水换热降温凝结为冷剂水，再经冷剂水分离装置46、冷剂流向切换阀21进入吸收液储存罐55中，进入吸收器1的浓溶液混合下一次循环，而流经非制冷季卫生热水换热装置19的卫生热水吸收冷剂水蒸气凝结热并储存。在非制冷季为用户提供廉价卫生热水。同时液气分离装置18内的浓溶液经高温热交换器6、浓溶液储存罐53流回吸收器1，与流回吸收液储存罐55内的冷剂水混合进入下一次循环，如此往复，为流经非制冷季卫生热水换热装置19的卫生热水提供热量，以便储存主的热量，在非制冷季为用户提供廉价卫生热水。

即该系统通过对双效溴化锂吸收式制冷机组制冷流程的改进并配以具有高温发生器功能的太阳能集热系统，从而在获得一种热力系数更高COP≈1.7的三效溴化锂吸收式制冷机组的同时还可以四季不间断的供应卫生热水，由于系统热力系数更高，获得单位冷量所需的热量更少，同时由于太阳能集热器的有效吸热区间的扩大80℃—160℃，其集热效率也得到较大提高相对用集热器产生150℃以上的蒸气。加之可以四季不间断供应卫生热水因为系统制冷能效高，所以集热面积相对较小，顾冬季只做供应卫生热水使用，季节匹配性更好，使用效率更高。从而使其性价比更高。同时整个系统都在真空状态下运行，其安全性更好，系统使用寿命也较长。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。 

Claims (4)

1.一种太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统，其特征在于：包括太阳能集热系统（100）、吸收制冷系统（200），以及冷冻水储能回路（300）；

所述太阳能集热系统（100）包括复数根并联的太阳能直热式高温发生管（14）和与其上端相连的冷剂水蒸气汇流管（16）以及与其下端相连的溴化锂浓溶液汇流管（17），在冷剂水蒸气汇流管（16）内部设有溴化锂稀溶液分流管（15），溴化锂稀溶液分流管（15）的分支管与各个太阳能直热式高温发生管（14）相连，溴化锂稀溶液分流管（15）的总管与由吸收制冷系统（200）流向太阳能集热系统（100）的稀溶液总管连接，冷剂水蒸气汇流管（16）汇总各个太阳能直热式高温发生管（14）的高温冷剂蒸气后与流向吸收制冷系统（200）的冷剂水蒸气总管连接，溴化锂浓溶液汇流管（17）汇总各个太阳能直热式高温发生管（14）中被压缩以后的溴化锂浓溶液后经液气分离装置（18）与流向吸收制冷系统（200）的浓溶液总管连接；

所述吸收制冷系统（200）的具体连接为：①高温发生器（5）的顶端与低温发生器（4）顶端的蒸气喷射装置（57）的低压区连通，蒸气喷射装置（57）的扩压器连通低温发生器（4）中的冷剂水蒸气换热管簇顶端，低温发生器（4）中的冷剂水蒸气换热管簇的底端连通冷凝器（3）底端，蒸发器（2）与冷剂泵（10）间增加了冷剂水储存罐（56），冷剂泵（10）的入口同时连通蒸发器（2）的底端，冷剂泵（10）的出口连接喷淋系统，喷淋系统对准蒸发器（2）的管簇喷淋；高温发生器（5）中增加了冷剂水蒸气换热管簇（54），其一端连接到蒸气喷射装置（57）的高压喷嘴，一端与太阳能集热系统（100）流向吸收制冷系统（200）的冷剂水蒸气总管连接，同时在此接口有向下分支经增设的冷凝分离器（47）与冷凝器（3）连接，当需要使用辅助热源时，辅助热源的蒸气通过蒸气进口（27）进入高温发生器（5）中的辅助热源换热管簇，蒸气进口（27）与高温发生器（5）之间设置有热源蒸气控制阀（28），高温发生器（5）中辅助热源换热管簇的另一端连接热回收器（8）中的管簇入口，热回收器（8）中的管簇出口排出凝结水；②吸收器（1）与发生器补液泵（9）间增加了吸收液储存罐（55），同时发生器补液泵9的入口连通吸收器（1）的底端，发生器补液泵（9）和低温发生器（4）之间设低温热交换器（7）和热回收器（8），在高温热交换器（6）与高温发生器（5）连接的稀溶液管道上增加一个分支与由吸收制冷系统（200）流向太阳能集热系统（100）的稀溶液总管连接；③太阳能集热系统（100）流向吸收制冷系统（200）的浓溶液总管与高温发生器（5）流出浓溶液的管路汇总后再接入高温热交换器（6），高温热交换器（6）的另一开口连通浓溶液储存罐（53）下端，浓溶液储存罐（53）的顶部设置与吸收器（1）的连通管，低温发生器（4）的浓溶液流出管通过低温热交换器（7）连通浓溶液储存罐（53）下端，浓溶液储存罐（53）底端出口管与发生器补液泵（9）的其中一个出口管路汇总后通过吸收液补给泵（20）连接到吸收器（1）顶端的喷淋装置；④冷凝器（3）中的冷却水换热管簇与冷却水出口（26）间设制冷季卫生热水换热装置（22），冷凝器（3）中的冷却水换热管簇另一端连接吸收器（1）中的冷却水换热管簇的上端，吸收器（1）中的冷却水换热管簇的下端设冷却水进口（25）；⑤设置用来制备卫生热水的非制冷季冷剂循环回路，冷凝分离器（47）与冷凝器（3）间的连接管路上增设冷剂流向切换阀（21），其一个接口与冷凝分离器（47）中的冷剂水分离装置（46）连接，一个接口与冷凝器（3）连接，最后一个接口与吸收液储存罐（55）的上端连接，非制冷季时，冷剂流向切换阀（21）接通冷凝分离器（47）与吸收液储存罐（55），关闭另一接口，制冷季时，冷剂流向切换阀（21）接通冷凝分离器（47）与冷凝器（3），关闭另一接口，冷凝分离器（47）中设有非制冷季卫生热水换热装置（19）；吸收制冷系统（200）中的各个腔室分别设置有与自动抽气装置（11）连接的管路，以保持系统的真空状态。

2.如权利要求1所述的太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统，其特征在于：所述太阳能直热式高温发生管（14）外部设有用来提供真空保温层（49）的玻璃管（50），玻璃管（50）两端与太阳能直热式高温发生管（14）间利用耐高温填充物（51）密封，太阳能直热式高温发生管（14）通过支架固定点（48）与支架（52）连接并固定于抛物面聚光镜定位导轨（32）上，日光定位系统定位齿轮轨道（45）与抛物面聚光镜定位导轨（32）并列固定于聚光镜支架立柱（34）上，并牢固固定在地面基础或屋面基础之上，日光定位系统定位齿轮轨道（45）与抛物面聚光镜定位导轨（32）的轨迹同步，抛物面聚光镜（33）与置于抛物面聚光镜定位导轨（32）内的抛物面聚光镜定位轮（43）固定，抛物面聚光镜（33）以抛物面聚光镜定位导轨（32）为轨道自由滑动，日光跟踪系统电机（44）固定于抛物面聚光镜（33）的下表面的中心，通过日光跟踪系统电机（44）的传动齿轮在日光定位系统定位齿轮轨道（45）上运动，该系统还设有连接日光跟踪系统电机（44）的光敏传感系统。

3.如权利要求1或2所述的太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统，其特征在于：所述发生器补液泵（9）出口管路的各个分支设置流量调节阀，分别为第一溶液流量调节阀（29）连接热回收器（8），第二溶液流量调节阀（12）连接由吸收制冷系统（200）流向太阳能集热系统（100）的稀溶液总管，第三溶液流量调节阀（13）连接高温发生器（5），第四溶液流量调节阀（31）连接浓溶液储存罐（53）与吸收液补给泵（20）之间的连接管，第四溶液流量调节阀（31）的出口管路与浓溶液储存罐（53）出口汇总后连接到吸收液补给泵（20）。

4.如权利要求1或2所述的太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷空调及卫生热水系统，其特征在于：所述冷冻水储能回路的具体连接方式为：主机供水循环泵（41）的出水口与机组冷水进口(23)连接，其进水口与空调器(40)出水口汇总管连接，空调器供水循环泵(42)的进水口与机组冷水出口(24)连接，其出水口与空调器(40)进水口汇总管连接，分层储能水箱（36）的下端设储能水箱低位进出水口（37）并与空调器供水循环泵(42)的进水口和机组冷水出口(24)间的管道连接，空调器供水循环泵(42)的出水口与空调器(40)进水口汇总管连接，机组冷水进口（23）进入蒸发器（2）中的冷冻水换热管簇的一端，蒸发器（2）中的冷冻水换热管簇的另一端连接机组冷水出口（24），分层储能水箱（36）的上端设储能水箱高位进出水口（38）并与主机供水循环泵（41）的进水口连接，分层储能水箱（36）内部设置分层且相互平行的开孔挡板（39）。

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