CN104006572A

CN104006572A - 一种光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统

Info

Publication number: CN104006572A
Application number: CN201410258895.9A
Authority: CN
Inventors: 李明; 张少波; 王云峰; 罗熙; 曹义泽
Original assignee: Yunnan Normal University
Current assignee: Yunnan Normal University
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明涉及一种太阳能吸附式制冷系统，包括吸附集热床、冷凝器、蒸发器等部分。其特征在于：在太阳能吸附式制冷系统的传质管道上设置有管道泵、第一控制阀、第二控制阀；并设置有由太阳电池和控制器组成的光伏供电、控制系统，光伏供电、控制系统可为管道泵、第一控制阀和第二控制阀提供其工作或控制所需的电能。因此，本发明即可克服传统太阳能吸附式制冷系统解吸过程中制冷剂气体在传质通道中传输不畅，气体阻塞及系统控制等方面的不足；又可明显改善太阳能吸附式制冷系统解吸过程中制冷剂气体在传质管道中的传输速率，缩短制冷循环时间；还可增加制冷剂气体的解吸量，提高系统制冷效率；并最终实现对太阳能光热、光伏的综合利用。

Description

一种光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能吸附式制冷系统，特别涉及一种光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统，属于太阳能制冷技术领域。

背景技术

作为当今世界新能源开发利用的重要组成部分，太阳能是一种清洁无污染、取之不尽、用之不竭的可再生能源。在我国，年太阳辐射总量超过6000MJ/m²、年日照时间大于2200小时的地区占国土面积的三分之二。在制冷需求量最大的夏季通常也是太阳辐射最强的季节，由于太阳能制冷因热量的供给和冷量的需求在季节和数量上的高度匹配，使得太阳能制冷技术成为一个极为诱人的研究领域，并且在节能、环保、绿色制冷方面也显示出了无与伦比的优越性，可见太阳能制冷拥有着光明的应用前景。

当前，将太阳能应用与制冷技术相结合进行研究已成为一大热点。正在研究的太阳能制冷有多种形式，但对太阳能的应用归纳起来不外乎两条途径：一是太阳能光电转换，以电制冷；二是太阳能光热转换，以热制冷。前者主要是通过太阳电池组件将太阳能转化为电能后用于驱动传统机械压缩式制冷机实现制冷，但系统控制复杂，CFCs制冷剂污染等问题在一定程度上限制了其应用。后者光热制冷方式主要包括吸附式制冷和吸收式制冷两种。太阳能吸附式制冷是利用制冷剂在吸附剂上的吸附/解吸循环过程实现制冷循环的，而且具有结构简单、无运动部件、对环境友好、可有效利用低品位热源等优点。从能源综合利用和环境保护的角度来看，吸附式制冷是一种颇具潜力的制冷方式；而且太阳能吸附式制冷技术的发展，已经同现代科学技术中的许多先进的思想及技术手段密切相溶，并且取得了一定的发展与成绩。

但目前，太阳能吸附式制冷系统的制冷效率仍然较低，其中一个重要原因就是：传统的太阳能吸附式制冷系统在传热传质，特别是传质方面的能力仍然不够理想，如制冷剂气体在传质管道中传质不畅、易形成气体阻塞等，从而导致系统产生解吸所需时间长、制冷循环周期长、系统的能量利用率低、制冷效率低等方面的不足。

发明内容

本发明旨在克服现有太阳能吸附式制冷系统传质方面的不足，提出了一种光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统，该系统能够强化太阳能吸附式制冷系统解吸过程中制冷剂气体在传质管道中的传输速率，增加制冷剂的解吸量，从而可提高太阳能吸附式制冷系统的制冷效率。

本发明通过以下技术方案完成：一种光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统，包括吸附集热床、冷凝器、蒸发器等部分。其特征在于：在太阳能吸附式制冷系统的传质管道上设置有管道泵、第一控制阀、第二控制阀；并设置有由太阳电池和控制器组成的光伏供电、控制系统。具体连接为，从吸附集热床引出的传质管道分为解吸和吸附两个通道，解吸通道经管道泵、第一控制阀和冷凝器后与蒸发器连接，吸附通道经第二控制阀后与蒸发器连接；太阳电池的输出端与控制器的电源端连接；控制器第一输出端与第一控制阀的控制端连接，控制器第二输出端与管道泵控制端连接，控制器第三输出端与第二控制阀的控制端连接。上述的光伏供电、控制系统可为管道泵、第一控制阀和第二控制阀提供其工作或控制所需的电能，其中的第一控制阀和第二控制阀可选用电磁控制阀门。

本发明的工作原理是：当太阳光照射到吸附集热床上时，其中的制冷剂逐渐解吸出来；与此同时，太阳电池也接收太阳光而产生电能；控制器通电后调控管道泵运转，第一控制阀打开，第二控制阀关闭，从吸附集热床中解吸出来的制冷剂气体被管道泵抽送至冷凝器中，然后在此降温成液体，最后储存于蒸发器中；当太阳辐射较小不足以使吸附集热床内的制冷剂继续解吸时，控制器调控管道泵停止运转，第一控制阀关闭；当吸附集热床未接收太阳辐射而温度降低并达到室温时，吸附集热床中吸附剂的吸附作用加强，控制器调控第二控制阀打开，蒸发器内的液态制冷剂就会逐渐汽化，此过程吸收大量的热，从而实现制冷的目的。

本发明的有益效果是：主要通过在传统的太阳能吸附式制冷系统的传质管道上增设一个由太阳电池来供电驱动工作的管道泵，即可克服传统太阳能吸附式制冷系统解吸过程中制冷剂气体在传质通道中传输不畅，气体阻塞及系统控制等方面的不足；又可明显改善太阳能吸附式制冷系统解吸过程中制冷剂气体在传质管道中的传输速率，缩短制冷循环时间；还可增加制冷剂气体的解吸量，提高系统制冷效率；并最终实现对太阳能光热、光伏的综合利用。

附图说明

图1 为本发明实施例的结构原理示意图。

图中，1. 吸附集热床，2. 玻璃盖板，3. 绝热材料，4. 太阳电池，5. 控制器，6. 管道泵，7. 第一控制阀，8. 抽真空口，9. 真空阀门，10. 冷凝器，11. 蒸发器，12. 制冰槽，13. 第二控制阀，14. 真空压力表，15a、15b、15c、15d、15e. 传质管道，16a、16b、16c、16d. 输电线，17. 控制器第一输出端，18. 控制器第二输出端，19. 控制器的第三输出端，20. 支架。

具体实施方式

在图1所示的实施例中，吸附集热床（1）、管道泵（6）、第一控制阀（7）、冷凝器（10）、蒸发器（11）通过传质管道（15a、15b、15c、15d）串联，构成太阳能吸附式制冷系统的解吸传质通道；吸附集热床（1）、第二控制阀（13）、蒸发器（11）通过传质管道（15a、15e）串联，构成太阳能吸附式制冷系统的吸附传质通道。吸附集热床（1）可以采用翅片管式太阳能吸附集热床、真空管式太阳能吸附集热床、平板式太阳能吸附集热床等。太阳电池（4）设置于吸附集热床（1）的顶端，通过输电线（16a）与控制器（5）连接；控制器第一输出端（17）、控制器第二输出端（18）、控制器第三输出端（19）通过输电线（16b、16c、16d）分别与第一控制阀（7）、管道泵（6）、第二控制阀（13）连接；管道泵（6）、第一控制阀（7）和第二控制阀（13）由控制器（5）根据实际情况调控，可按要求协同工作。此外，真空压力表（14）安装在传质管道(15a)上，蒸发器（11）置于制冰槽（12）中。

这样，当太阳光照射到吸附集热床（1）上时，其中的制冷剂逐渐解吸出来；与此同时，太阳电池（4）也接收太阳辐射而产生电能，电能驱动控制器工作；此时控制器（5）调控管道泵（6）运转，第一控制阀（7）打开，第二控制阀（13）关闭。从吸附集热床（1）中解吸出来的制冷剂气体被管道泵（6）抽送至冷凝器（10）中，然后在此降温成液体，最后储存于蒸发器（11）中；当太阳辐射较小不足以使吸附集热床（1）内的制冷剂继续解吸时，控制器（5）调控管道泵（6）停止运转，第一控制阀（7）关闭；当吸附集热床（1）未接收太阳辐射而温度降低并达到室温时，吸附集热床中吸附剂的吸附作用加强，控制器（5）调控第二控制阀（13）打开，蒸发器（11）内的液态制冷剂就会逐渐汽化，此过程吸收大量的热，从而实现制冷的目的。

Claims

1.一种光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统，其特征在于：在太阳能吸附式制冷系统的传质管道上设置有管道泵、第一控制阀和第二控制阀；并设置有由太阳电池及控制器组成的光伏供电、控制系统。

2.根据权利要求1所述的光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统，其特征在于：从吸附集热床引出的传质管道分为解吸和吸附两个通道，解吸通道经管道泵、第一控制阀和冷凝器后与蒸发器连接，吸附通道经第二控制阀后与蒸发器连接；太阳电池的输出端与控制器的电源端连接；控制器的第一输出端与第一控制阀的控制端连接，控制器的第二输出端与管道泵控制端连接，控制器的第三输出端与第二控制阀的控制端连接。

3.根据权利要求1所述的光伏协同强化传质的太阳能吸附式制冷系统，其特征在于：光伏供电、控制系统可为管道泵、第一控制阀和第二控制阀提供其工作或控制所需的电能。