CN106524575A - 一种太阳能双效制冷和热水联合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能双效制冷和热水联合系统。主要包括一次水系统，并联双效吸收式制冷系统和二次水系统。本系统基于双效吸收式制冷的工作原理，将太阳辐射能转化为热能，驱动双效吸收式制冷系统的运行，并且整个双效吸收式制冷系统可以作为换热器，将热量转化到生活热水中。当用户所需的制冷量较少或者制冷时，系统可以把多余的热量用于生活热水，生活热水的热量通过双效吸收式循环系统传递，不仅可以逆温差传热，而且热损失较少，换热效率较高。本双效制冷系统的高温热交换器分为高温浓溶液热交换器和高温稀溶液热交换器，提高了热量的有效利用率。一次水系统和二次水系统在温驱换热器里进行热交换，保证系统的热平衡和稳定性。

Description

一种太阳能双效制冷和热水联合系统

技术领域

本发明涉及太阳能制冷空调领域，具体涉及一种太阳能双效制冷和热水联合系统。

背景技术

我国是能源消耗大国，每年用于建筑空调和热水的能耗占总能耗的很大一部分，为了减少常规能源，研究太阳能驱动的空调系统和太阳能热水系统对保护自然环境都具有十分重要的意义。

目前，实现太阳能制冷有两条途径：太阳能光电转换，利用产生的电制冷，但是光电转换效率都很低，成本较高，不能推广使用；太阳能光热转换，利用热能制冷，近年来，成本相对较低，可以大规模推广使用。

近年来，随着科技水平的提高，在单效溴化锂-水吸收式空调的基础上对系统发生器的工作方式和溶液的循环流程进行改进，又衍生出了双效溴化锂吸收式制冷循环。但是双效吸收式制冷循环对集热器温度有了更高的要求，现有的真空集热管难以满足双效溴化锂-水吸收式制冷空调的要求。普通的太阳能空调系统只是单纯的用于制冷，在太阳能辐射丰富的时候，会造成能量的浪费；在太阳能辐射不足的时候，系统就不能正常运行。

单纯的集热器把热量传递给生活用水系统，也能供给用户使用，但是这种形式通常用于板式换热器，此传热方式只能以正温差(集热器的温度要始终高于生活用水系统的温度)传热，且效率不高。比如说太阳能热水器，太阳能热水器固然在中国乃至全时间都有巨大的市场，它是太阳能利用的宜一个重要方式，但是它也存在许多缺陷，它受天气的影响比较大，当天气不好或者冬季时，太阳能热水器都不能正常使用。鉴于此，我们可以借助与双效吸收式制冷系统，利用双效循环的特性可以实现逆温差传热，且效率也会提高。当人们需求的制冷量较少或者不需要制冷时，通常的太阳能空调系统经济性就不会太好，还会造成能源和设备的浪费。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种太阳能双效制冷和热水联合系统，该系统可以把太阳能双效制冷空调系统多余的热量通过双效吸收式循环转化为生活热水系统(二次水系统)，不仅能够制冷，还能为用户提供热水。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能双效制冷和热水联合系统，包括一次水系统、并联双效吸收式制冷系统、二次水系统；

所述并联双效吸收式制冷系统包括冷凝器、蒸发器、低温热交换器、吸收器、高温浓溶液热交换器、高温稀溶液热交换器、低压发生器、高压发生器；所述高压发生器的高压蒸汽沿第一管道进入低压发生器，换热后沿第二管道进入冷凝器；低压发生器的低压蒸汽通过低压管道进入冷凝器；从冷凝器流出的高压水经节流后沿第三管道进入蒸发器，低压水在蒸发器中蒸发吸热变为低压水蒸气沿第四管道进入吸收器；吸收器中的溴化锂稀溶液分为两支流出，一支沿第五轨道在低温热交换器中换热后进入低压发生器，另一支沿第六管道在高温稀溶液热交换器换热后进入高压发生器；高压发生器流出的溴化锂浓溶液沿第七管道在高温浓溶液热交换器中换热后进入吸收器，低压发生器流出的溴化锂浓溶液沿第八管道在低温热交换器中换热后进入吸收器；

所述一次水系统包括集热器、储热水箱、高温稀溶液热交换器、高压发生器、低压发生器、温驱换热器；所述储热水箱流出的热水沿第九管道依次在高压发生器、高温稀溶液热交换器、低压发生器、温驱换热器进行逆流换热后，再重新进入集热器中集热；

所述二次水系统包括冷水入口、高温浓溶液热交换器、吸收器、水冷式冷凝器、温驱换热器；所述冷水入口连接三支管道，冷水沿第十管道进入高温浓溶液热交换器进行换热，冷水沿第十一管道经过先后进入吸收器、冷凝器进行换热，冷水沿第十二管道进入温驱换热器进行换热，第十管道、第十一管道、第十二管道汇流后进入生活用热水系统。

进一步的，所述集热器为中温槽式集热器，包括中温直通式金属-玻璃真空集热管和中温槽式聚光镜。

更进一步的，所述中温直通式金属-玻璃真空集热管采用熔封结构，其吸收管涂层为氧化氮钛涂层。

更进一步的，所述中温直通式金属-玻璃真空集热管吸收管内径54mm，外径60mm，玻璃管内径90mm，外径102mm。

进一步的，所述冷凝器为盘管式水冷冷凝器；蒸发器为盘管式水冷蒸发器。

进一步的，所述一次水系统还包括燃气加热器；燃气加热器的进水口和出水口分别与储热水箱的出水口和进水口连通。

本发明的有益效果是：

1、能调峰，本系统在太阳能充足的时候，可以把多余的能量以热水的形式储存起来；2、能连续运行，即使太阳辐射不足或者没有太阳辐射时，本系统也可运行，普通的太阳能双效吸收式制冷系统，在太阳能辐射不足或者没有太阳辐射的时候，设备就会被闲置，但是本系统就可连续运行，它不仅是制冷，而且也是生活热水系统；3、太阳辐射能利用率高；4、可以大规模的示范应用；5、本双效制冷系统的高温热交换器一分为二，一为高温浓溶液热交换器，一为高温稀溶液热交换器，提高了热量的有效利用率；6、本系统的一次水系统和二次水系统在温驱换热器里进行热交换，保证系统的热平衡和稳定性。

附图说明

图1为太阳能双效制冷和热水联合系统简图；

图2为改进的并联双效吸收式制冷系统简图；

图3为抛物面槽式聚光-真空集热管原理图；

图4为一次水系统供回水流程图；

图5为二次水系统供回水流程图；

图6为燃气加热器控制系统简图

图7为真空集热管结构示意图。

图中标号：1、冷凝器；2、蒸发器；3、低温热交换器；4、吸收器；5-1、高温浓溶液热交换器；5-2、高温稀溶液热交换器；6、低压发生器；7、高压发生器；8、集热器；9、第二管道；10、储热水箱；11、温驱换热器；12、燃气加热器；13、中温直通式金属—玻璃真空集热管；14、中温槽式聚光镜；15、第三管道；16、第四管道；17、第五管道；18、第六管道；19、第七管道；20、第八管道；21、第一管道；22、低压管道；23、第九管道；24、第十管道；25、第十一管道；26、第十二管道；27、控制器；28、外玻璃管；29、真空层；30、吸热涂层；31、玻璃-金属融封装置；32、金属集热管。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种太阳能双效制冷和热水联合系统，该系统基于双效吸收式制冷的工作原理，将太阳辐射能转化为热能，驱动双效吸收式制冷系统的运行，并且产生的冷却水还可以作为生活热水使用。当用户所需的制冷量较少或者不要要系统制冷时，系统的可以把多余的热量用于产生生活热水，此生活热水的热量是通过双效吸收式循环系统传递的，不仅可以逆温差传热，而且效率也比较高。

本发明包括一次水系统、并联双效吸收式制冷系统、二次水系统；

所述并联双效吸收式制冷系统包括冷凝器1、蒸发器2、低温热交换器3、吸收器4、高温浓溶液热交换器5-1、高温稀溶液热交换器5-2、低压发生器6、高压发生器7；冷凝器1为盘管式水冷冷凝器，其冷凝温度为65℃左右；蒸发器2为盘管式水冷蒸发器，其冷媒水的进口温度为30℃，出口温度为20℃，蒸发温度为18℃。高压发生器7的高压蒸汽沿第一管道21进入低压发生器6，换热后沿第二管道9进入冷凝器1；低压发生器6的低压蒸汽通过低压管道22进入冷凝器1；从冷凝器1流出的高压水经节流后沿第三管道15进入蒸发器2，低压水在蒸发器2中蒸发吸热变为低压水蒸气沿第四管道16进入吸收器4；吸收器4中的溴化锂稀溶液分为两支流出，一支沿第五管道17在低温热交换器3中换热后进入低压发生器6，另一支沿第六管道18在高温稀溶液热交换器5-2换热后进入高压发生器7；高压发生器7流出的溴化锂浓溶液沿第七管道19在高温浓溶液热交换器5-1中换热后进入吸收器4，低压发生器6流出的溴化锂浓溶液沿第八管道20在低温热交换器中换热后进入吸收器4。

所述一次水系统包括集热器8、储热水箱10、高温稀溶液热交换器5-2、高压发生器7、低压发生器6、温驱换热器11；所述储热水箱10流出的热水沿第九管道23依次在高压发生器7、高温稀溶液热交换器5-2、低压发生器6、温驱换热器11进行逆流换热后，再重新进入集热器8中集热；高压发生器7热源温度可以达到150-200℃。

所述二次水系统包括冷水入口、高温浓溶液热交换器5-1、吸收器4、水冷式冷凝器1、温驱换热器11；所述冷水入口连接三支管道，冷水沿第十管道24进入高温浓溶液热交换器5-1进行换热，冷水沿第十一管道25经过先后进入吸收器4、冷凝器1进行换热，冷水沿第十二管道26进入温驱换热器11进行换热，第十管道24、第十一管道25、第十二管道26汇流后进入生活用热水系统。

集热器8为中温槽式集热器，包括中温直通式金属-玻璃真空集热管13和中温槽式聚光镜14。中温直通式金属-玻璃真空集热管13采用熔封结构，其吸收管涂层为氧化氮钛涂层，吸收管内径54mm，外径60mm，玻璃管内径90mm，外径102mm。中温直通式金属-玻璃真空集热管13的结构如图7所示，从外向内依次为外玻璃管28、真空层29、吸热涂层30、玻璃-金属融封装置31、金属集热管32。

一次水系统还包括燃气加热器12，燃气加热器12的进水口和出水口分别与储热水箱10的出水口和进水口连通。燃气热水器12通过信号线连接控制器27，控制器27通过信号线分别与安装在低压发生器6内的蒸汽流量计和温度传感器，以及安装在高压发生器7内的蒸汽流量计和温度传感器连接。蒸汽流量计和温度传感器将所测高压发生器7和低压发生器6内的蒸汽流量和温度反馈给控制器27，当蒸汽流量和温度低于设计值时，控制器27调节燃气加热器12对储热水箱10进行加热。当太阳辐射充足时，燃气加热器12不工作，多余的热水储存在储热水箱10里。

本发明将传统的双效制冷系统的高温热交换器一分为二，其一为高温稀溶液热交换器，从高压发生器流出的热水(一次水系统)和从吸收器流出的稀溶液进行热交换；其一为高温浓溶液热交换器，冷水系统(二次水系统)的第一支和从高压发生器流出的溴化锂浓溶液进行热交换。

集热系统(一次水系统)和热水系统(二次水系统)在温驱换热器里进行热交换，保证系统的稳定运行。

冷却水出口温度达到生活热水温度标准，可以进入生活热水系统(二次水系统)。冷却水出口温度可以达到60℃以上。

本发明具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种太阳能双效制冷和热水联合系统，其特征在于，包括一次水系统、并联双效吸收式制冷系统、二次水系统；

所述并联双效吸收式制冷系统包括冷凝器(1)、蒸发器(2)、低温热交换器(3)、吸收器(4)、高温浓溶液热交换器(5-1)、高温稀溶液热交换器(5-2)、低压发生器(6)、高压发生器(7)；所述高压发生器(7)的高压蒸汽沿第一管道(21)进入低压发生器(6)，换热后沿第二管道(9)进入冷凝器(1)；低压发生器(6)的低压蒸汽通过低压管道(22)进入冷凝器(1)；从冷凝器(1)流出的高压水经节流后沿第三管道(15)进入蒸发器(2)，低压水在蒸发器(2)中蒸发吸热变为低压水蒸气沿第四管道(16)进入吸收器(4)；吸收器(4)中的溴化锂稀溶液分为两支流出，一支沿第五管道(17)在低温热交换器(3)中换热后进入低压发生器(6)，另一支沿第六管道(18)在高温稀溶液热交换器(5-2)换热后进入高压发生器(7)；高压发生器(7)流出的溴化锂浓溶液沿第七管道(19)在高温浓溶液热交换器(5-1)中换热后进入吸收器(4)，低压发生器(6)流出的溴化锂浓溶液沿第八管道(20)在低温热交换器中换热后进入吸收器(4)；

所述一次水系统包括集热器(8)、储热水箱(10)、高温稀溶液热交换器(5-2)、高压发生器(7)、低压发生器(6)、温驱换热器(11)；所述储热水箱(10)流出的热水沿第九管道(23)依次在高压发生器(7)、高温稀溶液热交换器(5-2)、低压发生器(6)、温驱换热器(11)进行逆流换热后，再重新进入集热器(8)中集热；

所述二次水系统包括冷水入口、高温浓溶液热交换器(5-1)、吸收器(4)、水冷式冷凝器(1)、温驱换热器(11)；所述冷水入口连接三支管道，冷水沿第十管道(24)进入高温浓溶液热交换器(5-1)进行换热，冷水沿第十一管道(25)经过先后进入吸收器(4)、冷凝器(1)进行换热，冷水沿第十二管道(26)进入温驱换热器(11)进行换热，第十管道(24)、第十一管道(25)、第十二管道(26)汇流后进入生活用热水系统。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能双效制冷和热水联合系统，其特征在于，所述集热器(8)为中温槽式集热器，包括中温直通式金属-玻璃真空集热管(13)和中温槽式聚光镜(14)。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能双效制冷和热水联合系统，其特征在于，所述中温直通式金属-玻璃真空集热管(13)采用熔封结构，其吸收管涂层为氧化氮钛涂层。

4.根据权利要求2或3任一所述的一种太阳能双效制冷和热水联合系统，其特征在于，所述中温直通式金属-玻璃真空集热管(13)吸收管内径54mm，外径60mm，玻璃管内径90mm，外径102mm。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能双效制冷和热水联合系统，其特征在于，所述冷凝器(1)为盘管式水冷冷凝器；蒸发器(2)为盘管式水冷蒸发器。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能双效制冷和热水联合系统，其特征在于，所述一次水系统还包括燃气加热器(12)；所述燃气加热器(12)的进水口和出水口分别与储热水箱(10)的出水口和进水口连通。