CN107560221B - 双压型吸收式储热系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双压型吸收式储热系统，其特征在于，包括发生器机构；所述发生器机构包括高压发生器(2)、低压发生器(3)；所述双压型吸收式储热系统，还包括冷凝器(1)、吸收器(4)、热回收器(5)、节流装置(6)、溶液泵(7)、第一截断阀(8)、第二截断阀(9)以及第三截断阀(10)。本发明还提供了一种上述的双压型吸收式储热系统的控制方法，包括充热步骤、能量储存步骤以及输出步骤。本发明提供了一种提高吸收式储热系统储能密度的方案，并为吸收式储热系统提供了一种高效的循环方式。

Description

双压型吸收式储热系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种吸收式储热系统，具体地，涉及一种双压型吸收式储热系统的控制方法。

背景技术

能源短缺和环境污染是困扰当今社会的两大问题，而采用诸如太阳能、风能、潮汐能和地热能等环保可再生能源则可以有效解决这两大问题。太阳能作为这些可再生能源的一种，是近几十年来的热点研究方向。其中太阳能热利用的主要技术包括基于太阳能高效集热的太阳能热发电、太阳能热驱动制冷、太阳能热驱动除湿等。但太阳能热源受到时间的影响，表现出较强不稳定性，而为了解决太阳热能利用的不稳定性以及供需时间不匹配问题，需要对太阳热能进行高效储存。特别地，对于太阳热能在不同季节间所存在的供需不匹配问题，就需要长周期的储存。

目前储热的主要方式有以下两种。第一种是显热储热，这种储热方式利用材料的显热来进行热能存储，这类储热方式在热量存储过程中有温度滑移，系统简单且材料经济，适用于对热能品位存储要求不高且储存周期短的场景。相比其他的储热方式，显热储热的储能密度小，具有体积大的缺陷。第二种是相变储热：这种储热方式利用材料的相变过程来进行潜热储热，其储能密度比显热储热要高，且热量输出没有明显温度滑移。

显热储热和潜热储热在能量存储中具有不可避免的热耗散，而且存储时间越长能量损失越严重，不适合长周期存储，也无法解决太阳能长周期差异性问题。在太阳能储热技术中，吸收式储热适合跨季节储存，且具有较高的储能密度。目前大多数的吸收式储热系统均采用单压系统，为了通过循环改进提高长周期吸收式储热的储能密度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双压型吸收式储热系统的控制方法。本发明的双压型吸收式储热系统具有双压力系统特征和高储能密度的吸收式储热循环，具有储能密度高于传统系统和跨季节储存基本无损失的优点。

根据本发明提供的一种双压型吸收式储热系统，其特征在于，包括发生器机构；

所述发生器机构包括高压发生器、低压发生器；

所述双压型吸收式储热系统，还包括冷凝器、吸收器、热回收器、节流装置、溶液泵、第一截断阀、第二截断阀以及第三截断阀；

所述冷凝器经第二截断阀与高压发生器相连接；

所述冷凝器经第一截断阀与低压发生器相连接；

所述高压发生器经热回收器、节流装置与吸收器相连接；

所述高压发生器经热回收器、溶液泵与吸收器相连接；

所述吸收器经第三截断阀与低压发生器相连接。

优选地，所述冷凝器、高压发生器、低压发生器以及吸收器均包括工质；

所述工质包括吸收剂和/或制冷剂。

本发明还提供了一种上述的双压型吸收式储热系统的控制方法，包括充热步骤、能量储存步骤以及输出步骤。

优选地，充热步骤包括单压充热步骤或双压充热步骤；

在单压充热步骤中，

打开第一截断阀，关闭第二截断阀、第三截断阀，使溶液泵不工作，并使在低压发生器中的工质受到热源影响，形成制冷剂蒸气；

所述制冷剂蒸气送至冷凝器中，形成制冷剂液体；

在双压充热步骤中，

打开第二截断阀、第三截断阀，关闭第一截断阀，使溶液泵工作，并使在低压发生器中的工质受到热源影响，形成制冷剂蒸气；

吸收器中的工质受到环境冷却，使制冷剂蒸气被吸收；

所述吸收器中吸收了制冷剂蒸气的工质经溶液泵和热回收器送至高压发生器；

所述高压发生器中的工质受热源影响产生制冷剂蒸气；

所述高压发生器中产生过制冷剂蒸气的工质经热回收器和节流装置回至吸收器；

所述冷凝器收集所述高压发生器产生的制冷剂蒸气，并将制冷剂蒸气冷凝成液体；

优选地，在能量储存步骤中，关闭第一截断阀、第二截断阀以及第三截断阀，使溶液泵不工作；

所述冷凝器用于存储制冷剂；

所述低压发生器用于存储工质。

优选地，输出步骤包括热输出步骤；

所述热输出步骤包括单压热输出步骤；

在单压热输出步骤中，

打开第一截断阀，关闭第二截断阀、第三截断阀，使溶液泵不工作；

所述冷凝器储存的制冷剂受到环境影响，形成制冷剂蒸气；

所述制冷剂蒸气被所述低压发生器中的工质吸收，并输出热量。

优选地，输出步骤包括热输出步骤，所述热输出步骤包括双压热输出步骤；在双压热输出步骤中，

打开第二截断阀、第三截断阀、关闭第一截断阀，使溶液泵不工作；

所述冷凝器储存的制冷剂受到环境影响，形成制冷剂蒸气；

所述制冷剂蒸气送至高压发生器，被高压发生器中的工质吸收，并进行热量输出；

所述高压发生器中吸收了制冷剂蒸气的工质经热回收器和节流装置送至吸收器；

所述吸收器的工质受到环境影响，形成制冷剂蒸气；

所述吸收器中产生了制冷剂蒸气的工质经溶液泵和热回收器回至高压发生器；

所述制冷剂蒸气被低压发生器中的工质吸收并进行热量输出；

优选地，输出步骤包括冷输出步骤，所述冷输出步骤包括单压冷输出步骤；在单压冷输出步骤中，

打开第一截断阀，关闭第二截断阀、第三截断阀，使溶液泵不工作；

所述低压发生器储存的工质受到环境冷却，形成对制冷剂蒸气的吸收作用；

所述冷凝器中的制冷剂受到所述吸收作用的影响，蒸发成制冷剂蒸气，并输出冷量。

优选地，输出步骤包括冷输出步骤，所述冷输出步骤包括双压冷输出步骤；

在双压冷输出步骤中，

打开第二截断阀、第三截断阀、关闭第一截断阀，使溶液泵不工作；

所述低压发生器储存的工质受到环境冷却，形成对制冷剂蒸气的吸收作用；

所述吸收器的工质受到所述吸收作用的影响，产生制冷剂蒸气送至低压发生器，并进行冷量输出；

所述吸收器中吸收了制冷剂蒸气的工质经溶液泵和热回收器送至高压发生器；

所述高压发生器的工质受到环境冷却，形成对制冷剂蒸气的吸收作用；

所述高压发生器中产生过制冷剂蒸气的工质经热回收器和节流装置送回吸收器；

所述冷凝器中的制冷剂受到所述高压发生器的吸收作用，产生制冷剂蒸气送至高压发生器，并进行冷量输出。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供了一种提高吸收式储热系统储能密度的方案，并为吸收式储热系统提供了一种高效的循环方式。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明单压充热步骤的示意图。

图2为本发明双压充热步骤的示意图。

图3为本发明能量储存步骤的示意图。

图4为本发明单压输出步骤的示意图。

图5为本发明双压输出步骤的示意图。

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种双压型吸收式储热系统，以下简称为系统，包括发生器机构；所述发生器机构包括高压发生器2、低压发生器3；所述双压型吸收式储热系统，还包括冷凝器1、吸收器4、热回收器5、节流装置6、溶液泵7、第一截断阀8、第二截断阀9以及第三截断阀10；所述冷凝器1经第二截断阀9与所述高压发生器2相连接；所述冷凝器1经第一截断阀8与低压发生器3相连接；所述高压发生器2经热回收器5、节流装置6与吸收器4相连接；所述高压发生器2经热回收器5、溶液泵7与吸收器4相连接；所述吸收器4经第三截断阀10与低压发生器3相连接。

所述高压发生器2、低压发生器3、吸收器4均包括工质；所述工质包括吸收剂和制冷剂。所述冷凝器1包括制冷剂。

本发明还提供了一种上述的双压型吸收式储热系统的控制方法，包括充热步骤、能量储存步骤以及输出步骤。

充热步骤包括单压充热步骤或双压充热步骤；在单压充热步骤中，打开第一截断阀8，关闭第二截断阀9、第三截断阀10，使溶液泵7不工作，并使在低压发生器3中的工质受到热源加热，产生制冷剂蒸气；所述制冷剂蒸气送至冷凝器1中，形成制冷剂液体；该过程中热能转换为化学能，适用于热源温度较高的工况。

在双压充热步骤中，打开第二截断阀9、第三截断阀10，关闭第一截断阀8，使溶液泵7工作，并使在低压发生器3中的工质受到热源加热，产生制冷剂蒸气；吸收器4中的工质受到环境冷却，使制冷剂蒸气被吸收；所述吸收器4的吸收了制冷剂蒸气的工质经溶液泵7和热回收器5送至高压发生器2；所述高压发生器2中的工质受热源加热产生制冷剂蒸气；所述高压发生器2中产生过制冷剂蒸气的工质经热回收器5和节流装置6回至吸收器4；所述冷凝器1收集所述高压发生器2产生的制冷剂蒸气，并将制冷剂蒸气冷凝成液体。该过程中热能转换为化学能，适用于热源温度较低的工况。

在能量储存步骤中，关闭第一截断阀8、第二截断阀9以及第三截断阀10，使溶液泵7不工作；所述冷凝器1用于存储制冷剂；所述低压发生器3用于存储工质。所有部件停止与外界的热交换，保证能量以化学能形式稳定存储在系统中。

输出步骤包括热输出步骤；所述热输出步骤包括单压热输出步骤；在单压热输出步骤中，打开第一截断阀8，关闭第二截断阀9、第三截断阀10，使溶液泵7不工作；所述冷凝器1储存的制冷剂受到环境加热，形成制冷剂蒸气；所述制冷剂蒸气被所述低压发生器3中的工质吸收，并输出热量。该过程中化学能转换为热能，具有热量输出多的特征。

输出步骤包括热输出步骤，所述热输出步骤包括双压热输出步骤；在双压热输出步骤中，打开第二截断阀9、第三截断阀10、关闭第一截断阀8，使溶液泵7不工作；所述冷凝器1储存的制冷剂受到环境影响，形成制冷剂蒸气；所述制冷剂蒸气送至高压发生器2，使所述制冷剂蒸气被高压发生器2中的工质吸收，并进行热量输出；高压发生器2中吸收了所述制冷剂蒸气的工质经热回收器5和节流装置6送至吸收器4；所述吸收器4的工质受到环境加热，产生制冷剂蒸气；所述吸收器4中产生过制冷剂蒸气的工质经溶液泵7和热回收器5回至高压发生器2；所述制冷剂蒸气被低压发生器3中的工质吸收并进行热量输出。该过程中化学能转换为热能，具有输出效率高的特征。

输出步骤包括冷输出步骤，所述冷输出步骤包括单压冷输出步骤；在单压冷输出步骤中，打开第一截断阀8，关闭第二截断阀9、第三截断阀10，使溶液泵7不工作；所述低压发生器3储存的工质受到环境冷却，形成对制冷剂蒸气的吸收作用；冷凝器1中的制冷剂受到所述吸收作用的影响，产生制冷剂蒸气，并输出冷量。

输出步骤包括冷输出步骤，所述冷输出步骤包括双压冷输出步骤；在双压冷输出步骤中，打开第二截断阀9、第三截断阀10、关闭第一截断阀8，使溶液泵7不工作；所述低压发生器3储存的工质受到环境影响，形成对制冷剂蒸气的吸收作用；所述吸收器4中的工质受到所述低压发生器3的吸收作用，产生制冷剂蒸气，并输出冷量；所述吸收器4中吸收了所述制冷剂蒸气的工质经溶液泵7和热回收器5送至高压发生器2；所述高压发生器2的工质受到环境冷却，形成对制冷剂蒸气的吸收作用；所述高压发生器2中产生过制冷剂蒸气的工质经热回收器5和节流装置6回至吸收器4；所述冷凝器1中的制冷剂受到所述高压发生器2的吸收作用，形成制冷剂蒸气，并进行冷量输出。

下述中要说明的是，所述制冷剂液体，即，液体制冷剂，所述制冷剂蒸气，即，蒸气制冷剂。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明提供的一种双压型吸收式储热系统，该系统可以通过双压系统达到更高的储能密度，可以将热能以化学能形式长期稳定地储存在工质中，并具有四种不同的输出过程以满足不同工况的需求。

一种双压型吸收式储热系统的系统部件结构，如图1所示，上述已经说明了各部件之间的连接关系，这里不再赘述，需要说明的是，所述溶液泵7和高压发生器2之间的工作介质，即，工质，以及节流装置6和高压发生器2之间的工质在热回收器5中进行换热。

本发明的双压型吸收式储热系统具有五种如下工作过程：单压充热过程，即，单压充热步骤，如图1所示、双压充热过程，即双压充热步骤，如图2所示、能量储存过程，即，能量储存步骤，如图3所示、单压输出过程，即，单压输出步骤，如图4所示和双压输出过程，即双压输出步骤，如图5所示，其中，双压输出过程和单压输出过程均可以产生冷量输出或热量输出。系统以吸收吸附工质对为工质，工质包括吸收剂和制冷剂两部分。

双压型吸收式储热系统在单压充热过程下工作时，第一截断阀8打开，低压发生器3和冷凝器1连接，第二截断阀9和第三截断阀10关闭，溶液泵7不工作。在该过程中低压发生器3所存储的工质受热源加热产生制冷剂蒸气，制冷剂蒸气在冷凝器1中被环境冷却并冷凝为液体制冷剂，冷凝器1收集冷凝液体并完成充热过程。

双压型吸收式储热系统在双压充热过程下工作时，第二截断阀9和第三截断阀10打开，低压发生器3和吸收器4连接，高压发生器2和冷凝器1连接，第一截断阀8关闭，溶液泵7工作。在该过程中，低压发生器3所存储的工质受到热源加热产生制冷剂蒸气，吸收器4中的工质受到环境冷却并吸收制冷剂蒸气，吸收了制冷剂蒸气的工质被溶液泵7经过热回收器5输送至高压发生器4，高压发生器4中的工质同样受到热源加热产生制冷剂蒸气，产生过制冷剂蒸气的工质经过热回收器5和节流装置6回到吸收器，制冷剂蒸气在冷凝器1中受到环境冷却并冷凝为液体制冷剂，冷凝器1收集冷凝液体并完成充热过程。

双压型吸收式储热系统在能量储存过程下工作时，制冷剂存储在冷凝器1中，工质存储在低压发生器3中，第一截断阀8、第二截断阀9、第三截断阀10关闭，溶液泵7停止工作，冷凝器1、高压发生器2、低压发生器3、吸收器4停止与外界的热交换，保证能量以化学能形式稳定存储在系统中。

双压型吸收式储热系统在单压热输出过程下工作时，第一截断阀8打开，低压发生器3和冷凝器1连接，第二截断阀9、第三截断阀10关闭，溶液泵7不工作。在该过程中冷凝器1所存储的制冷剂液体被环境加热蒸发为制冷剂蒸气，这部分制冷剂蒸气进入低压发生器3，被工质吸收并释放热量输出。

双压型吸收式储热系统在双压热输出过程下工作时，第二截断阀9、第三截断阀10打开，高压发生器2和冷凝器1连接，低压发生器3和吸收器4连接，第一截断阀8关闭，溶液泵7工作。冷凝器1所存储的制冷剂液体受到环境加热产生制冷剂蒸气，这部分制冷剂蒸气进入高压发生器2被工质吸收并释放热量输出，吸收了制冷剂蒸气的工质经过热回收器5和节流装置6进入吸收器4，这部分工质在吸收器4中被环境加热产生制冷剂蒸气，产生过制冷剂蒸气的工质被溶液泵7经热回收器5输送回高压发生器2，制冷剂蒸气进入低压发生器3被工质吸收并释放热量输出。

双压型吸收式储热系统在单压冷输出过程下工作时，和单压热输出过程的连接方式相同，但低压发生器3向环境释放热量，冷凝器1进行冷量输出。

双压型吸收式储热系统在双压冷输出过程下工作时，和双压热输出过程下工作时的连接方式相同，但低压发生器3和高压发生器2向环境释放热量，冷凝器1和吸收器4进行冷量输出。

需要说明的是，本发明中所提到的截断阀的数量为本发明的其中一种实施例，本发明的系统还可以具有多于或者少于三个的截断阀，本发明中提到的部件为本发明的主要部件，本发明未提及的部件，只要在本技术领域人员以本发明为基础，加减了本发明的部件或者本发明未提及的部件，均在本发明的保护范围内。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种双压型吸收式储热系统的控制方法，其特征在于：所述双压型吸收式储热系统包括发生器机构；

所述发生器机构包括高压发生器(2)、低压发生器(3)；

所述双压型吸收式储热系统，还包括冷凝器(1)、吸收器(4)、热回收器(5)、节流装置(6)、溶液泵(7)、第一截断阀(8)、第二截断阀(9)以及第三截断阀(10)；

所述冷凝器(1)经第二截断阀(9)与所述高压发生器(2)相连接；

所述冷凝器(1)经第一截断阀(8)与低压发生器(3)相连接；

所述高压发生器(2)经热回收器(5)、节流装置(6)与吸收器(4)相连接；

所述高压发生器(2)经热回收器(5)、溶液泵(7)与吸收器(4)相连接；

所述吸收器(4)经第三截断阀(10)与低压发生器(3)相连接；

所述冷凝器(1)、高压发生器(2)、低压发生器(3)以及吸收器(4)均包括工质；

所述工质包括吸收剂和/或制冷剂；

所述双压型吸收式储热系统的控制方法包括充热步骤、能量储存步骤以及输出步骤；

所述输出步骤包括热输出步骤；

所述热输出步骤包括单压热输出步骤和/或双压热输出步骤；

在单压热输出步骤中：

打开第一截断阀(8)，关闭第二截断阀(9)、第三截断阀(10)，使溶液泵(7)不工作；

所述冷凝器(1)储存的制冷剂液体受到环境加热，形成制冷剂蒸气；

所述制冷剂蒸气被所述低压发生器(3)中的工质吸收，并输出热量；

在双压热输出步骤中，

打开第二截断阀(9)、第三截断阀(10)、关闭第一截断阀(8)，使溶液泵(7)不工作；

所述冷凝器(1)储存的制冷剂液体受到环境加热，形成制冷剂蒸气；

所述制冷剂蒸气送至高压发生器(2)，被高压发生器(2)中的工质吸收，并进行热量输出；

所述高压发生器(2)中吸收了所述制冷剂蒸气的工质经热回收器(5)和节流装置(6)送至吸收器(4)；

所述吸收器(4)中的工质受到环境加热，产生制冷剂蒸气；

所述吸收器(4)中产生过制冷剂蒸气的工质经溶液泵(7)和热回收器(5)回至高压发生器(2)；

所述制冷剂蒸气被低压发生器(3)中的工质吸收并进行热量输出。

2.根据权利要求1所述的双压型吸收式储热系统的控制方法，其特征在于，充热步骤包括单压充热步骤或双压充热步骤；

在单压充热步骤中，

打开第一截断阀(8)，关闭第二截断阀(9)、第三截断阀(10)，使溶液泵(7)不工作，并使在低压发生器(3)中的工质受到热源加热，产生制冷剂蒸气；

所述制冷剂蒸气送至冷凝器(1)中，受环境冷却形成制冷剂液体；

在双压充热步骤中，

打开第二截断阀(9)、第三截断阀(10)，关闭第一截断阀(8)，使溶液泵(7)工作，并使在低压发生器(3)中的工质受到热源加热，产生制冷剂蒸气；

吸收器(4)中的工质受到环境冷却，吸收来自低压发生器(3)的制冷剂蒸气；

所述吸收器(4)中吸收了制冷剂蒸气的工质经溶液泵(7)和热回收器(5)送至高压发生器(2)；

所述高压发生器(2)的工质受热源加热，产生制冷剂蒸气；

所述高压发生器(2)中产生过制冷剂蒸气的工质经热回收器(5)和节流装置(6)回至吸收器(4)；

所述冷凝器(1)收集来自所述高压发生器(2)的所述制冷剂蒸气，受环境冷却，并将制冷剂蒸气冷凝成液体。

3.根据权利要求1所述的双压型吸收式储热系统的控制方法，其特征在于，在能量储存步骤中，关闭第一截断阀(8)、第二截断阀(9)以及第三截断阀(10)，使溶液泵(7)不工作；

所述冷凝器(1)用于存储制冷剂；

所述低压发生器(3)用于存储工质。

4.根据权利要求1所述的双压型吸收式储热系统的控制方法，其特征在于，输出步骤包括冷输出步骤，所述冷输出步骤包括单压冷输出步骤；在单压冷输出步骤中，

打开第一截断阀(8)，关闭第二截断阀(9)、第三截断阀(10)，使溶液泵(7)不工作；

所述低压发生器(3)储存的工质受到环境冷却，对制冷剂蒸气产生吸收作用；

所述冷凝器(1)中的制冷剂液体受到所述吸收作用的影响，蒸发形成制冷剂蒸气，并输出冷量。

5.根据权利要求2所述的双压型吸收式储热系统的控制方法，其特征在于，输出步骤包括冷输出步骤，所述冷输出步骤包括双压冷输出步骤；

在双压冷输出步骤中，

打开第二截断阀(9)、第三截断阀(10)、关闭第一截断阀(8)，使溶液泵(7)不工作；

所述低压发生器(3)储存的工质受到环境冷却，对制冷剂蒸气产生吸收作用；

所述吸收器(4)中的工质受到所述吸收作用的影响，产生制冷剂蒸气，并进行冷量输出；

所述吸收器(4)中产生过制冷剂蒸气的工质经溶液泵(7)和热回收器(5)送至高压发生器(2)；

所述高压发生器(2)中的工质受到环境冷却，对制冷剂蒸气产生吸收作用；

所述冷凝器(1)储存的制冷剂液体受到所述吸收作用的影响，产生制冷剂蒸气，并进行冷量输出；

所述高压发生器(2)中吸收过制冷剂蒸气的工质经热回收器(5)和节流装置(6)回至吸收器(4)。

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