CN104819597B - 一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统与方法 - 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与方法，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；温度传感器位于蓄热箱中部位置；控制器一端分别与继电器、驱动流体泵、溶液泵、温度传感器相连接收温度信号并传输控制信号；控制器另一端分别与PID控制器、变频器、驱动流体泵、温度传感器相连接收温度信号并传输控制信号。本发明根据设定的发生温度对吸收子系统驱动流体的能量输出进行自适应调节，使吸收子系统一直处于工作状态，有效提高系统的节能效果。

Description

一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统与方法
技术领域
本发明涉及吸收子系统连续运行的制冷系统，尤其涉及一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统与方法。
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。但其发生温度将因太阳辐射衰减或吸收子系统制冷量增加而显著衰减。当发生温度衰减至接近启动温度时，吸收子系统效率将出现大幅下降并导致发生温度低于启动温度，从而引起吸收子系统停机。而一旦吸收子系统停止运行，系统就无法利用太阳能实现制冷效果，造成太阳能空调节能效果发生显著衰减。
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与方法；通过提高吸收子系统启动温度使吸收子系统始终具有较高的运行效率，避免发生温度出现显著衰减。此外根据设定的发生温度对吸收子系统驱动流体的能量输出进行自适应调节，使吸收子系统一直处于工作状态。
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、温度传感器15、继电器16、变频器17、PID控制器18、控制器19；
所述太阳能集热器1出口端与蓄热箱2、发生器3、驱动流体泵13、太阳能集热器1进口端依次相连；
所述发生器3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依次相连；
所述第二冷凝器9与过冷器6、第二节流阀10、蒸发器11、压缩机12依次相连；
所述温度传感器15设于蓄热箱2的中部位置；
所述控制器19一端分别与继电器16、驱动流体泵13、溶液泵14、温度传感器15相连接并收温度信号及传输控制信号；
所述控制器19另一端分别与PID控制器18、变频器17、驱动流体泵13、温度传感器15相连接收温度信号并传输控制信号。
所述的温度传感器15包括保温装置。
所述的驱动流体泵13的工作温度为不低于90℃。
太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷方法如下：
吸收子系统工作循环步骤
在吸收子系统中，太阳能集热器1通过吸收太阳辐射提高自身工作流体温度，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；当通过温度传感器15测量的温度值超过启动温度设定值时，控制器19传输信号至继电器16启动驱动流体泵13及溶液泵14；此时发生器3内的溴化锂浓溶液，被来自蓄热箱2内的流体加热，并产生过热蒸汽；这部分过热蒸汽在第一冷凝器4内被冷凝，经过第一节流阀5进入过冷器6对来自压缩子系统的制冷剂进行冷却、过冷，自身被蒸发后进入吸收器7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；
制冷过程步骤
在压缩子系统中，来自蒸发器11的制冷剂蒸汽被压缩机12压缩后送人第二冷凝器9冷凝，进入过冷器6被来自吸收子系统的制冷剂冷却、过冷，制冷剂离开过冷器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过程。
避免吸收子系统出现停机步骤
当温度传感器15测量的温度值低于设定值时，控制器19将信号传输至PID控制器18，然后由此通过变频器17对驱动流体泵13的转速进行自适应降低，从而减少驱动流体流量及其能量输出，使温度传感器15测量的温度值始终维持在设定值，避免吸收子系统出现停机。
本发明通过吸收子系统工作循环步骤，提高吸收子系统启动温度使吸收子系统始终具有较高的运行效率，避免发生温度出现显著衰减。此外根据设定的发生温度对吸收子系统驱动流体的能量输出进行自适应调节，使吸收子系统一直处于工作状态。
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、温度传感器15、继电器16、变频器17、PID控制器18、控制器19；
所述太阳能集热器1出口端与蓄热箱2、发生器3、驱动流体泵13、太阳能集热器1进口端依次相连；
所述发生器3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依次相连；
所述第二冷凝器9与过冷器6、第二节流阀10、蒸发器11、压缩机12依次相连；
所述温度传感器15设于蓄热箱2的中部位置；
所述控制器19一端分别与继电器16、驱动流体泵13、溶液泵14、温度传感器15相连接并收温度信号及传输控制信号；
所述控制器19另一端分别与PID控制器18、变频器17、驱动流体泵13、温度传感器15相连接收温度信号并传输控制信号。
所述的温度传感器15包括保温装置。
所述的驱动流体泵13的工作温度为不低于90℃。
太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷方法可通过如下步骤实现：
1、吸收子系统工作循环步骤：在吸收子系统中，太阳能集热器1通过吸收太阳辐射提高自身工作流体温度，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；当通过温度传感器15测量的温度值超过启动温度设定值时，控制器19传输信号至继电器16启动驱动流体泵13及溶液泵14；此时发生器3内的溴化锂浓溶液，被来自蓄热箱2内的流体加热，并产生(高温)过热蒸汽；这部分过热蒸汽在第一冷凝器4内被冷凝，经过第一节流阀5进入过冷器6对来自压缩子系统的制冷剂(R410A)进行冷却、过冷，自身被蒸发后进入吸收器7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；
2、制冷过程步骤：在压缩子系统中，来自蒸发器11的制冷剂蒸汽被压缩机12压缩后送人第二冷凝器9冷凝，进入过冷器6被来自吸收子系统的(低温)制冷剂冷却、过冷，制冷剂离开过冷器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过程。
3、避免吸收子系统出现停机步骤：当温度传感器15测量的温度值低于设定值时，控制器19将信号传输至PID控制器18，然后由此通过变频器17对驱动流体泵13的转速进行自适应降低，从而减少驱动流体流量及其能量输出，使温度传感器15测量的温度值始终维持在设定值，避免吸收子系统出现停机。
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 (3)

1.一种太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统，其特征在于包括：
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)、温度传感器(15)、继电器(16)、变频器(17)、PID控制器(18)、控制器(19)；
所述太阳能集热器(1)出口端与蓄热箱(2)、发生器(3)、驱动流体泵(13)、太阳能集热器(1)进口端依次相连；
所述发生器(3)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)依次相连；
所述第二冷凝器(9)与过冷器(6)、第二节流阀(10)、蒸发器(11)、压缩机(12)依次相连；
所述温度传感器(15)设于蓄热箱(2)的中部位置；
所述控制器(19)一端分别与继电器(16)、驱动流体泵(13)、溶液泵(14)、温度传感器(15)相连接并接收温度信号及传输控制信号；
所述控制器(19)另一端分别与PID控制器(18)、变频器(17)、驱动流体泵(13)、温度传感器(15)相连接收温度信号并传输控制信号；
所述的温度传感器(15)包括保温装置；
所述的驱动流体泵(13)的工作温度为不低于90℃。
2.权利要求1所述太阳能吸收式过冷压缩复合制冷系统的制冷方法，其特征在于如下步骤：
吸收子系统工作循环步骤
在吸收子系统中，太阳能集热器(1)通过吸收太阳辐射提高自身工作流 体温度，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；当通过温度传感器(15)测量的温度值超过启动温度设定值时，控制器(19)传输信号至继电器(16)启动驱动流体泵(13)及溶液泵(14)；此时发生器(3)内的溴化锂浓溶液，被来自蓄热箱(2)内的流体加热，并产生过热蒸汽；这部分过热蒸汽在第一冷凝器(4)内被冷凝，经过第一节流阀(5)进入过冷器(6)对来自压缩子系统的制冷剂进行冷却、过冷，自身被蒸发后进入吸收器(7)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；
制冷过程步骤
在压缩子系统中，来自蒸发器(11)的制冷剂蒸汽被压缩机(12)压缩后送人第二冷凝器(9)冷凝，进入过冷器(6)被来自吸收子系统的制冷剂冷却、过冷，制冷剂离开过冷器(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过程。
3.根据权利要求2所述的制冷方法，其特征在于还包括避免吸收子系统出现停机步骤：
当温度传感器(15)测量的温度值低于设定值时，控制器(19)将信号传输至PID控制器(18)，然后由此通过变频器(17)对驱动流体泵(13)的转速进行自适应降低，从而减少驱动流体流量及其能量输出，使温度传感器(15)测量的温度值始终维持在设定值，避免吸收子系统出现停机。
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