CN104807244B - 一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统及其制冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统及其制冷方法，太阳能集热器与蓄热箱、发生器、驱动流体泵依次相连；发生器与第一冷凝器、第一节流阀、过冷器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器依次相连；第二冷凝器与过冷器、第二节流阀、蒸发器、压缩机依次相连；第一温度传感器位于蓄热箱中部位置；第二温度传感器位于第二节流阀进口端；第一控制器分别与驱动流体泵、溶液泵、第一温度传感器相连接收温度信号并传输控制信号；第二控制器分别与驱动流体泵、变频器、第二温度传感器相连接收温度信号并传输控制信号。本发明可根据工况变化特性对吸收子系统的驱动流体温度及其制冷量进行自适应调节，有效提高了系统在变工况条件下供冷的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及制冷系统，尤其涉及一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统及其制冷方法。
背景技术
空调能耗已经成为我国许多大城市夏季电力供应紧张的主要因素。近年，空调能耗持续增长并已占建筑能耗的50％以上。此外，巨大的空调耗电量还严重制约我国节能减排的进一步提高。因此降低空调能耗将有效缓解电力供应矛盾，显著促进社会和经济的可持续发展。太阳能是一种资源量极其庞大的绿色洁净能源，其逐时辐射量与商业建筑空调冷负荷具有一致性变化特征，从而太阳能制冷技术的应用将显著降低空调能耗、有效减少化石能源消耗量，产生巨大的社会和经济效益。
太阳能吸收式空调是较易实现商业应用的太阳能制冷装置之一。当太阳能作为系统唯一驱动能源时，太阳能集热器阵列采光面积是系统额定制冷量的主要影响因素。因为将集热器安装于建筑物侧面会导致其热效率出现显著衰减，故集热器仅能安装于建筑物顶层。除部分小型建筑外，建筑总面积通常大于甚至远大于其顶层面积，所以采用太阳能作为唯一驱动能源的太阳能吸收式空调无法满足建筑冷负荷。因此系统需要配备辅助驱动能源装置以解决驱动能源不足问题。太阳能空调常用的辅助驱动能源主要有热能和电能。经济性分析表明，除非具备可供利用和回收的工业废热等廉价能源，否则仅有采用电能作为辅助驱动能源的太阳能吸收压缩复合式制冷系统具有可行性。
太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统是一种技术可行性较高、工作效率较好的吸收压缩复合制冷装置。其吸收子系统驱动流体温度因太阳辐射变化也具有非定常特征。当太阳辐射出现显著衰减时，驱动流体温度将迅速降低并引起吸收子系统驱动能源消耗过大，从而使吸收子系统出现长时间停机，造成系统节能效果的大幅降低。此外，当建筑实时冷负荷大幅下降时，过冷器(同时作为吸收子系统蒸发器)温度将同步衰减，也能诱发吸收子系统出现长时间停机现象，又导致系统节能效果出现衰减。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统及其制冷方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统，包括太阳能集热器1、蓄热箱2、发生器3、第一冷凝器4、第一节流阀5、过冷器6、吸收器7、溶液热交换器8、第二冷凝器9、第二节流阀10、蒸发器11、压缩机12、驱动流体泵13、溶液泵14、第一温度传感器15、第二温度传感器16、第一控制器17、第二控制器18、变频器19；
所述太阳能集热器1出口端依次与蓄热箱2、发生器3、驱动流体泵13、太阳能集热器1进口端相连接；
所述发生器3依次与第一冷凝器4、第一节流阀5、过冷器6、吸收器7、溶液泵14、溶液热交换器8相连接；
所述第二冷凝器9依次与过冷器6、第二节流阀10、蒸发器11、压缩机12相连接；
所述第一控制器17分别与驱动流体泵13、溶液泵14、第一温度传感器15相连接，用于接收温度信号并传输控制信号；
所述第二控制器18分别与驱动流体泵13、变频器19、第二温度传感器16相连接，用于接收温度信号并传输控制信号。
所述第一温度传感器15设置在蓄热箱2的中部；所述第二温度传感器16设置在第二节流阀10进口端。
所述的第一控制器17包括继电器装置。
所述的第二控制器18包括PID控制装置。
所述第一温度传感器15和第二温度传感器16设有保温装置。
上述太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷方法如下：
(一)吸收子系统工作循环步骤
太阳能集热器1通过吸收太阳辐射，使其自身工作流体温度增高，然后通过热量传递作用使蓄热箱2内的流体温度也同步上升，加热后的流体流至发生器3，并使发生器3内产生过热蒸汽，过热蒸汽首先在第一冷凝器4内被冷凝，并经过第一节流阀5进入过冷器6对来自压缩机子系统的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷，接着自身被蒸发后进入吸收器7，在吸收器7内被来自发生器3的溴化锂浓溶液吸收，被溶液泵14输送经溶液热交换器8进入发生器3，完成吸收子系统工作循环；
(二)压缩子系统工作循环步骤
来自蒸发器11的制冷剂(R410A)蒸汽被压缩机12压缩后送入第二冷凝器9冷凝，然后进入过冷器6后被来自吸收子系统的低温制冷剂冷却、过冷，制冷剂(R410A)离开过冷器6后经第二节流阀10进入蒸发器11进行下一个工作循环，从而完成太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷。
步骤(一)中：当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射衰减而下降时的循环步骤：当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射衰减而下降时，若其低于第一控制器17的最低设定温度则通过继电器装置关闭驱动流体泵13和溶液泵14，待蓄热箱2的流体温度重新提高至超过第一控制器17的最低设定温度时再通过继电器装置启动驱动流体泵13和溶液泵14；
当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射上升而增加时的循环步骤：当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射上升而增加时，如果其高于第一控制器17的最高设定温度则通过继电器装置关闭驱动流体泵13和溶液泵14，待蓄热箱2的温度低于第一控制器17的最高设定温度时再通过继电器装置启动驱动流体泵13和溶液泵14。
所述驱动流体泵13还包括驱动流体泵13的流量自适应调节步骤：
当实时冷负荷降低时，第二节流阀10的进口温度下降，若其低于第二控制器18的设定温度时则通过PID控制装置降低变频器19的频率，进而降低驱动流体泵13的流量；此时发生器3内产生的制冷剂蒸汽将同步减少，进而使第二节流阀10的进口温度升高；当第二节流阀10的进口温度重新升高至第二控制器18的设定温度时，则完成驱动流体泵13的流量自适应调节。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明克服了，当太阳辐射出现显著衰减时，驱动流体温度将迅速降低并引起吸收子系统驱动能源消耗过大，从而使吸收子系统出现长时间停机，造成系统节能效果的大幅降低的技术问题。
此外，本发明还克服了当建筑实时冷负荷大幅下降时，过冷器(同时作为吸收子系统蒸发器)温度将同步衰减，所诱发吸收子系统出现长时间停机的现象，使系统节能效果不会出现衰减。
综上所述，本发明根据工作过程中工况变化特性对吸收子系统的驱动流体温度及其制冷量进行自适应调节，避免吸收子系统出现结晶及长时间停机现象，有效提高了系统在变工况条件下供冷的节能效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明公开了一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统，包括：太阳能集热器1、蓄热箱2、发生器3、第一冷凝器4、第一节流阀5、过冷器6、吸收器7、溶液热交换器8、第二冷凝器9、第二节流阀10、蒸发器11、压缩机12、驱动流体泵13、溶液泵14、第一温度传感器15、第二温度传感器16、第一控制器17、第二控制器18、变频器19；
所述太阳能集热器1出口端依次与蓄热箱2、发生器3、驱动流体泵13、太阳能集热器1进口端相连接；
所述发生器3依次与第一冷凝器4、第一节流阀5、过冷器6、吸收器7、溶液泵14、溶液热交换器8相连接；
所述第二冷凝器9依次与过冷器6、第二节流阀10、蒸发器11、压缩机12相连接；
所述第一控制器17分别与驱动流体泵13、溶液泵14、第一温度传感器15相连接，用于接收温度信号并传输控制信号；
所述第二控制器18分别与驱动流体泵13、变频器19、第二温度传感器16相连接，用于接收温度信号并传输控制信号。
所述第一温度传感器15设置在蓄热箱2的中部；所述第二温度传感器16设置在第二节流阀10进口端。
所述的第一控制器17包括继电器装置；所述的第二控制器18包括PID控制装置(即，PID控制器)。
所述第一温度传感器15和第二温度传感器16设有保温装置。
本发明由吸收制冷子系统及压缩制冷子系统复合而成，吸收制冷子系统可以采用溴化锂和水、氨和水及其它替代工质作为工质，压缩制冷子系统工质可以选择R22、R410A或其它替代制冷剂。
下面以溴化锂和水为吸收制冷子系统工质、R410A为压缩制冷子系统工质、以及空调工况为例，说明本太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷方法：
(一)吸收子系统工作循环步骤
太阳能集热器1通过吸收太阳辐射，使其自身工作流体温度增高，然后通过热量传递作用使蓄热箱2内的流体温度也同步上升，加热后的流体流至发生器3，并使发生器3内产生过热蒸汽，过热蒸汽首先在第一冷凝器4内被冷凝，并经过第一节流阀5进入过冷器6对来自压缩机子系统的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷，接着自身被蒸发后进入吸收器7，在吸收器7内被来自发生器3的溴化锂浓溶液吸收，被溶液泵14输送经溶液热交换器8进入发生器3，完成吸收子系统工作循环；
(二)压缩子系统工作循环步骤
来自蒸发器11的制冷剂(R410A)蒸汽被压缩机12压缩后送入第二冷凝器9冷凝，然后进入过冷器6后被来自吸收子系统的低温制冷剂冷却、过冷，制冷剂(R410A)离开过冷器6后经第二节流阀10进入蒸发器11进行下一个工作循环，从而完成太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷。
上述步骤(一)中：
当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射衰减而下降时的循环步骤：当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射衰减而下降时，若其低于第一控制器17的最低设定温度则通过继电器装置关闭驱动流体泵13和溶液泵14，待蓄热箱2的流体温度重新提高至超过第一控制器17的最低设定温度时再通过继电器装置启动驱动流体泵13和溶液泵14；
当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射上升而增加时的循环步骤：当蓄热箱2的流体温度因太阳辐射上升而增加时，如果其高于第一控制器17的最高设定温度则通过继电器装置关闭驱动流体泵13和溶液泵14，待蓄热箱2的温度低于第一控制器17的最高设定温度时再通过继电器装置启动驱动流体泵13和溶液泵14。
所述驱动流体泵13还包括驱动流体泵13的流量自适应调节步骤如下：
当实时冷负荷降低时，第二节流阀10的进口温度下降，若其低于第二控制器18的设定温度时则通过PID控制装置降低变频器19的频率，进而降低驱动流体泵13的流量；此时发生器3内产生的制冷剂蒸汽将同步减少，进而使第二节流阀10的进口温度升高；当第二节流阀10的进口温度重新升高至第二控制器18的设定温度时，则完成驱动流体泵13的流量自适应调节。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷方法，所述太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统包括：太阳能集热器(1)、蓄热箱(2)、发生器(3)、第一冷凝器(4)、第一节流阀(5)、过冷器(6)、吸收器(7)、溶液热交换器(8)、第二冷凝器(9)、第二节流阀(10)、蒸发器(11)、压缩机(12)、驱动流体泵(13)、溶液泵(14)、第一温度传感器(15)、第二温度传感器(16)、第一控制器(17)、第二控制器(18)、变频器(19)；
所述太阳能集热器(1)出口端依次与蓄热箱(2)、发生器(3)、驱动流体泵(13)、太阳能集热器(1)进口端相连接；
所述发生器(3)依次与第一冷凝器(4)、第一节流阀(5)、过冷器(6)、吸收器(7)、溶液泵(14)、溶液热交换器(8)相连接；
所述第二冷凝器(9)依次与过冷器(6)、第二节流阀(10)、蒸发器(11)、压缩机(12)相连接；
所述第一控制器(17)分别与驱动流体泵(13)、溶液泵(14)、第一温度传感器(15)相连接，用于接收温度信号并传输控制信号；
所述第二控制器(18)分别与驱动流体泵(13)、变频器(19)、第二温度传感器(16)相连接，用于接收温度信号并传输控制信号；
其特征在于制冷方法包括如下步骤：
(一)吸收子系统工作循环步骤
太阳能集热器(1)通过吸收太阳辐射，使其自身工作流体温度增高，然后通过热量传递作用使蓄热箱(2)内的流体温度也同步上升，加热后的流体流至发生器(3)，并使发生器(3)内产生过热蒸汽，过热蒸汽首先在第一冷凝器(4)内被冷凝，并经过第一节流阀(5)进入过冷器(6)对来自压缩机子系统的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷，接着自身被蒸发后进入吸收器(7)，在吸收器(7)内被来自发生器(3)的溴化锂浓溶液吸收，被溶液泵 (14)输送经溶液热交换器(8)进入发生器(3)，完成吸收子系统工作循环；
(二)压缩子系统工作循环步骤
来自蒸发器(11)的制冷剂(R410A)蒸汽被压缩机(12)压缩后送入第二冷凝器(9)冷凝，然后进入过冷器(6)后被来自吸收子系统的低温制冷剂冷却、过冷，制冷剂(R410A)离开过冷器(6)后经第二节流阀(10)进入蒸发器(11)进行下一个工作循环，从而完成太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷；
所述步骤(一)中：当蓄热箱(2)的流体温度因太阳辐射衰减而下降时的循环步骤：当蓄热箱(2)的流体温度因太阳辐射衰减而下降时，若其低于第一控制器(17)的最低设定温度则通过继电器装置关闭驱动流体泵(13)和溶液泵(14)，待蓄热箱(2)的流体温度重新提高至超过第一控制器(17)的最低设定温度时再通过继电器装置启动驱动流体泵(13)和溶液泵(14)；
当蓄热箱(2)的流体温度因太阳辐射上升而增加时的循环步骤：当蓄热箱(2)的流体温度因太阳辐射上升而增加时，如果其高于第一控制器(17)的最高设定温度则通过继电器装置关闭驱动流体泵(13)和溶液泵(14)，待蓄热箱(2)的温度低于第一控制器(17)的最高设定温度时再通过继电器装置启动驱动流体泵(13)和溶液泵(14)。
2.根据权利要求1所述制冷方法，其特征在于，所述驱动流体泵(13)还包括驱动流体泵(13)的流量自适应调节步骤：
当实时冷负荷降低时，第二节流阀(10)的进口温度下降，若其低于第二控制器(18)的设定温度时则通过PID控制装置降低变频器(19)的频率，进而降低驱动流体泵(13)的流量；此时发生器(3)内产生的制冷剂蒸汽将同步减少，进而使第二节流阀(10)的进口温度升高；当第二节流阀(10) 的进口温度重新升高至第二控制器(18)的设定温度时，则完成驱动流体泵(13)的流量自适应调节。
3.根据权利要求1或2所述制冷方法，其特征在于：所述第一温度传感器(15)设置在蓄热箱(2)的中部；所述第二温度传感器(16)设置在第二节流阀(10)进口端。
4.根据权利要求3所述制冷方法，其特征在于：所述的第一控制器(17)包括继电器装置。
5.根据权利要求3所述制冷方法，其特征在于：所述的第二控制器(18)包括PID控制装置。
6.根据权利要求3所述制冷方法，其特征在于：所述第一温度传感器(15)和第二温度传感器(16)设有保温装置。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |