CN107646086A - 分体式吸附/吸收制冷系统 - Google Patents

分体式吸附/吸收制冷系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型分体式吸附/吸收制冷系统。特别地,本发明提供一种作为传统吸附/吸收制冷单元的新用法的分体式吸附/吸收制冷单元。本发明提供具有将有效冷却能传送至各种冷却负载位置的取向自由的结构,这是通过将吸着冷却器的蒸发器与吸附/吸收床和冷凝器分离而实现的。

Description

分体式吸附/吸收制冷系统
技术领域
本发明涉及新型分体式吸附/吸收制冷系统。特别是,本发明提供一种作为传统传统吸附/吸收制冷单元的新用法的分体式吸附/吸收制冷单元。本发明尤其提供一种新型分体式吸附/吸收系统。本发明提供具有将冷却能高效递送至不同冷却负载位置的自由取向的配置结构,这是通过将吸附式冷却器的蒸发器与吸附床和冷凝器分离而实现的。本发明的重点是将设备内的蒸发与冷凝和热压缩功能分离,并且尤其优化设备中的制冷剂流动以实现更加功能友好的操作模式。本发明还提供一种如以下所述的分体式吸附/吸收制冷方法。
背景技术
由于环境问题如全球变暖、空气污染和水污染及加热冷却用一次性能源消耗的出现,对环保技术的快速发展提出了要求。尤其是低温热源驱动或热力吸附系统被认为是关键技术之一,因为这些系统可恢复并再利用典型低于100℃[1-3]的低温废热源,否则这些热源将被清除至周围环境。
公认的是需要替换现有的用于冷却或制冷的目的的现有的机械或电力驱动蒸汽压缩的系统。这样的系统通常使用气体如氢氟烃(HFC)。蒙特利尔议定书缔约方第27届会议(MOP27)于2015年在阿联酋(UAE)举办,并讨论了蒙特利尔议定书规定的有关HFC的条例。因此,鉴于其对环境的有害影响,亟需取代对这种材料的使用[1-3]
机械制冷单元是众所周知的。这些单元运行蒸汽压缩制冷循环,其中冷凝器单元和蒸发器单元通过电动压缩机和制冷剂管彼此连通。这样的系统通常使用合成制冷剂如氟利昂、氟氯烃(CFC)以及氢氟烃(HFC)作为工作流体。虽然蒸汽压缩系统是高效且紧凑的,但是作为工作流体所用的物质越来越多地被发现要对一系列环境问题包括臭氧层破坏和全球变暖负有责任并且还被发现具有致癌性。
蒸汽压缩系统主要有四个主要部件:电动压缩机、冷凝器以及节流阀/膨胀设备和蒸发器。在整体产品中,这些都容置在单个框架上/外壳内。在分体式单元中,上述整体产品被分为两个主要的子部段。一个被称为室外单元或冷凝单元,其主要容置电动压缩机和冷凝器,另一个被称为室内单元或冷却单元。在室内或冷却单元中,蒸发器部与节流机构容置在一起。
蒸汽压缩系统无论是作为整体式还是作为分体式使用主要包括用于冷却工作流体的冷凝器单元和将其再循环至与待冷却大气/空间/流体直接接触的蒸发器单元。还被称为制冷剂的蒸发的工作流体通过电动压缩机单元被返回至冷凝器单元。这种基于蒸汽压缩系统的高能量消耗水平也会导致高碳足迹。
过去几十年里,具有远程/室内加热/冷却单元的分体单元已变得很受欢迎,尤其是来自普通室外冷凝单元或被称为可变制冷单元的室外变容量调节(VRFs)的高达35kW的单个分体以及通常在3-5kW之间的多个分体。
热操作制冷系统在本领域是已知的,其利用蒸汽吸收或蒸汽吸附的工作原理。然而,这样已知的系统仅用于整体(非分体)单元,其中冷凝器和蒸发器单元必须彼此紧靠地设置在同一壳体内。虽然这些系统克服了基于合成制冷剂系统的一些缺点,但其缺点在于它们主要对大容量(>30冷吨(RT)容量)系统是可用的/经济的。这种系统所用的吸附或吸收制冷剂循环包括用基于吸收器或吸附器的换热器替代机械制冷循环的电动压缩机。吸收器或吸附器被称为热压缩机,类似于电动压缩机,并且如果与冷凝器部一起,它们两个将类似于传统蒸汽压缩单元或系统的冷凝单元。虽然几十年前开发了基于吸附的冷却技术,但制造小容量/尺寸单元的过高成本和难度并没有使这项技术变得可行。在近5到10年中发生了两件值得关注的事情。其一,已经有强大的推动力去发展绿色技术。世界各地的政府支持、新规定及财政鼓励使其成为可能,尤其在基于加强对可再生能源选择、废热等的使用并减少对广泛用在当前电蒸汽压缩冷却机中的合成制冷剂的依赖的亟需进行CO2减排的背景下。
最近的技术进步使降低整体吸附单元的成本和尺寸成为可能,因此尤其在小于20kW范围内增加了使用。在过去5到10年中,较小容量吸附冷却单元渐增的商业可行性已经导致本领域更进一步的需求并开发出一种主要包括两部分的分体式吸附冷却单元,该两部分为包括热压缩机和冷凝器的冷凝单元和包括蒸发器换热器以及节流液体制冷剂的机构的室内/远程蒸发器部/单元。
然而,尽管主要在最近的4到6年内出现了市售的尤其是低于20kW的吸附单元,但未曾有开发任何分体式吸附单元的明显尝试,其中的蒸发器部远离吸附单元的剩余部件。
吸附系统或吸收系统的整体设计导致了来自附加空气处理单元的热传递产生的显著损耗,附加空气处理单元使用冷却水回路将来自不同源的冷却负载传送至吸附式冷却器的蒸发器。本发明通过引入去除了冷却水回路及取向自由的冷却系统的分体式吸附系统,提高了效率并减少了吸附式冷却器的资金成本。
现有技术
在与传统的蒸汽压缩系统相关的领域中,已经假设了几种不同的分体式单元。美国专利出版物2015/0192309公开了具有室内单元、室外单元的分体式空调。室内单元通过水平杆连接到室外单元,由此允许使用窗台作为分体式空调的支撑。在该公开内容中没有给出使用涉及基于吸附式的热压缩方法的教导。相反,其重点在于提高了常规的现有技术的室内型分体式空调在使用中的移动性和灵活性。EP0789201公开了具有室内单元和室外单元的分体式空调。该公开内容的重点在于通过控制设于室外单元的机械温度装置检测器来检测室外换热器的霜花情况,然后启动室外风扇电机的室内驱动回路中的电流互感器。此外,没有公开或教导对蒸发器组件的分体使用和热压缩机使用。美国专利出版物2006/0042290公开了分体式室内空调。该公开内容的重点在于确保分体式室内空调进入住宅和公寓。然而,不仅没有公开如何实现这个所谓的目标,也根本没有公开任何具体的压缩机构或分离蒸发器部。
上述代表性公开内容表明,虽然对分体式空调领域的研究正在进行,但没有对确保蒸发器部件的分离和热压缩机构的使用给予关注。
同样,本领域已经假设了几种不同的基于吸附的冷却系统以用于吸附式加热/冷却单元。美国专利8,590,153公开了吸附式换热器,其中在换热器结构上形成粘合剂层,然后将换热器浸入吸附材料中以确保它们粘合。美国专利出版物2012/0216563公开了换热器,其中设有与交换器的管状部分接触的多孔材料以允许蒸汽通过。该材料是纤维材料。美国专利出版物2013/0014538公开了用于吸附冷却器的子部件,其包括具有多个堆叠排列的板的吸附部件。堆叠中的相邻成对的板的制冷剂侧面限定出制冷剂通道,并且在这些通道中设置有吸附材料。日本专利序号为2005-291528的出版物公开了具有增强型吸附能力的换热器。该换热器包括具有特定散热片距、翅片长度和翅片高度的板翅管式换热器。采用活性炭作为填充吸附剂,其中,炭具有特定的蒸汽吸附能力。如此形成的床被网状材料所覆盖以避免吸附剂材料的泄漏。
上述公开内容没有提供关于蒸发器部件远离冷凝器和压缩机单元布置且至少一个压缩机单元是热压缩单元的分体式吸附/吸收制冷单元的任何信息或教导。据申请人所知,未曾对发明具有远程冷却部的分体式吸附/吸收单元进行过明显尝试,也没有解决该技术挑战以克服该技术难题。
发明内容
本发明提供一种分体式空气调节系统,其利用两床或多床、单级或多级吸附循环或单级或多级吸收循环作为其工作模式。在本发明中,蒸发器既用作空气处理单元,也用作吸附/吸收冷却器的蒸发单元,因此有效去除了冷却水回路。
在一个实施例中,也可称为室内单元/室内部的整个蒸发器部与主单元脱离,离开也可称为冷凝单元的包括热压缩机和冷凝器的室外单元。
在这个实施例中,蒸发器管可以相对于气流或待冷却的流体水平或竖向地放置,管的外表面具有或没有延伸翅片或强化表面,制冷剂在管中穿过并蒸发。在这个实施例中,蒸发器和吸附床或吸收器通过单个或多个蒸汽管相连通以便液体冷凝物从冷凝器返回到蒸发器。在冷凝物的管上可需要小型液体泵以实现取向自由,尤其是蒸发器单元被放置在高于蒸发器和冷凝器之间压力差的位置。这种分体式蒸发也适用于与各种节流/膨胀设备和它们的替代物如节流阀、孔板、毛细管、计量器等结合的不同吸附剂/吸收剂与制冷剂对。
在这个实施例中,这种类型的分体式蒸发器也适用于使用吸附或混合蒸汽压缩/吸附单元的移动运输单元。
在另一个实施例中,将一般是铜或金属的、典型设置在蒸发器部内的换热器管取出并将其容置在远程单元/室内单元中。在此,蒸发器和吸附床/吸收床仅通过液体制冷剂管相连通。液体制冷剂泵用于在蒸发器和伪蒸发器或喷雾室之间传送制冷剂。这导致蒸发器部成为了冷却部或伪蒸发部。在下文中,术语“伪蒸发”是指这样的具体实施例,在此,蒸发机构与冷却部分离并且蒸发机构与冷凝器部被容置在一起或独立容置在壳体中。这种分体蒸发器也可适用于与各种节流/膨胀设备和它们的替代物如节流阀、孔板、毛细管、计量器等结合的不同吸附剂/吸收剂与制冷剂对。
在这个实施例中,这种分体式蒸发器也适用于使用吸附或混合蒸汽压缩/吸附单元的移动运输单元。
因此,本发明提供一种分体式空调单元,包括:
-第一部件,其包含冷凝机构和一个或多个压缩机构,其中,至少一个压缩机构是热压缩机构;以及
-与第一部件分离的一个或多个第二部件,每个第二部件设置在专用壳体内且包括蒸发机构;
-每个蒸发机构通过一个或多个制冷剂入口管和一个或多个制冷剂出口管连通至冷凝机构;
-所述制冷剂出口管中的一个或多个通过一个或多个压缩机构将每个蒸发机构所用的制冷剂流体提供给冷凝机构;
-所述一个或多个制冷剂入口管将冷凝后的制冷剂流体从冷凝机构传送至每个蒸发机构。
在本发明的一个实施例中,所述压缩机构选自由吸附单元、吸收单元、混合蒸汽压缩/吸附单元以及混合蒸汽压缩/吸收单元组成的组。
在本发明的另一个实施例中,该压缩机构是吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元。
在本发明的又一个实施例中,在吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元的情况下所用的吸附剂以单独或任何组合的方式选自由沸石、介孔硅酸盐、不溶性金属硅酸盐、A型硅胶、RD型硅胶、S2型硅胶、活性炭纤维、颗粒活性炭、活性氧化铝、高度多孔活性炭、由连接剂键合的Zr6O4(OH)4、MIL-101Cr、金属有机骨架(MOFs)、共价有机骨架(COFs)、功能吸附材料等组成的组。
在本发明的又一个实施例中,该压缩机构是吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元。
在本发明的另一个实施例中,该吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元设有制冷剂-吸收剂混合物,其选自由水-溴化锂、氨-水等组成的组。
在本发明的另一个实施例中,制冷剂选自由水、甲烷、甲醇、乙醇、氨、丙烷、氟氯烃(CFC)、1,1,1,2-四氟乙烷(134A)等组成的组。
在本发明的另一个实施例中,每个制冷剂入口管设有一个或多个选自不同类型的节流/膨胀设备如膨胀阀、毛细管、P型存水弯和计量器的制冷剂流量控制机构。
在本发明的另一个实施例中,蒸发器选自由降膜管(水平/竖向)式蒸发器、升/降膜管式蒸发器、强制循环(管/板)蒸发器、板式式蒸发器、降膜板式蒸发器和强制循环蒸发器组成的组以及其任一组合,它们全部具有或全部没有用于辅助表面蒸发的强化表面处理。
在本发明的另一个实施例中,当分体式单元包含吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元时,该分体式单元能够被安装在任何载具设备上。
在本发明的另一个实施例中,将换热管从蒸发器中取出并将其设于单独的分体式室内/远程/冷却单元中,且在室外单元中采用伪蒸发机构来冷却制冷剂以供给至分体式室内/远程/冷却单元。
本发明还提供一种分体式空气调节单元,包括:
-第一部件,其包含冷凝机构和伪蒸发机构以及一个或多个压缩机构,其中,至少一个压缩机构是热压缩机构;以及
-远离第一部件的一个或多个第二部件,每个第二部件设置在专用壳体内并包括冷却机构;
-每个冷却机构通过一个或多个液体制冷剂供应管和返回管连通至伪蒸发器机构;
-所述一个或多个液体制冷剂返回管将从每个冷却机构排出的液体制冷剂提供给伪蒸发器机构,所排出的制冷剂的液体部分返回到伪蒸发器机构,气态制冷剂从伪蒸发器通过压缩机构被引导向冷凝器以用于冷凝和再循环。
在本发明的一个实施例中,该压缩机构选自由吸附单元、吸收单元、混合蒸汽压缩/吸附单元以及混合蒸汽压缩/吸收单元组成的组。
在本发明的另一个实施例中,该压缩机构是吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元。
在本发明的又一个实施例中,在吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元情况下所用的吸附剂以单独或任何组合的方式选自由沸石、介孔硅酸盐、不溶性金属硅酸盐、A型硅胶、RD型硅胶、S2型硅胶、活性炭纤维、颗粒活性炭、活性氧化铝、高度多孔活性炭、由连接剂键合的Zr6O4(OH)4、MIL-101Cr、金属有机骨架(MOFs)、共价有机骨架(COFs)、功能吸附材料等组成的组。
在本发明的又一个实施例中,该压缩机构是吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元。
在本发明的另一个实施例中,该吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元设有制冷剂-吸收剂混合物,其选自由水-溴化锂、氨-水等组成的组。
在本发明的另一个实施例中,制冷剂选自由水、甲烷、甲醇、乙醇、氨、丙烷、CFC、134A等组成的组。
在本发明的另一个实施例中,伪蒸发器单元具有蒸发机构,蒸发机构选自由带有显著伸展的表面积的、覆有降膜/喷涂膜的部件所组成的组,该部件包含冷却塔填料、金属丝网棉、金属或无机纤维泡沫。
在本发明的另一个实施例中,冷却单元具有选自传统管翅式换热器和增强型管式换热器的换热器。
在本发明的另一个实施例中,当分体式单元包含吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元时,分体式单元能够被安装在任一载具设备上。
附图说明
以下将参照附图来详述本发明,其中:
图1示出了现有技术中典型的蒸气压缩单元或空调单元;
图2示出了现有技术中典型的吸附式冷却/空调单元;
图3示出了现有技术中典型的吸收式冷却/空调单元;
图4A和4B是混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空调单元的示意图;
图4C是混合蒸汽压缩/吸收式冷却/空调单元的示意图;
图5是典型的分体式蒸汽压缩冷却/空调单元的示意图;
图6是本发明广义实施例的框图,其示出了在保持功能连接的同时,冷却/室内/远程单元与设备的其它部件的分离/远离;
图7a是当本发明的分体技术应用于具有容置在远程/室内/冷却单元的蒸发器和蒸发器管的吸附式冷却/空调单元时的示意图;
图7a(i)、7a(ii)和7a(iii)是当本发明的分体式技术应用于吸附式冷却/空调单元时的详细示意图;
图7b是当本发明的分体式技术应用于吸附式冷却/空调单元时的示意图,其中冷却部远离蒸发机构设置;
图8a是当本发明的分体式技术应用于具有容置在远程/室内/冷却单元内的蒸发器和蒸发器管的吸收式冷却/空调单元的示意图;
图8a(i)、8a(ii)和8a(iii)是当本发明的分体式技术应用于吸收式冷却/空调单元时的详细示意图;
图8b是当本发明的分体式技术应用于吸收式冷却/空调单元时的示意图,其中冷却部被设置远离蒸发机构;
图9a是当本发明的分体式技术应用于具有容置在远程/室内/冷却单元内的蒸发器和蒸发器管的混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空调单元时的示意图;
图9a(i)、9a(ii)和9a(iii)是当本发明的分体式技术应用于混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空调单元时的示意图;
图9b是当本发明的分体式技术应用于混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空调单元时的示意图,其中冷却部远离蒸发机构设置;
图10a是本发明的分体式技术应用于具有容置在远程/室内/冷却单元内的蒸发器和蒸发器管的混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空调单元的另一个实施例的示意图;
图10a(i)、10a(ii)和10a(iii)是将本发明的分体式技术应用于混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空调单元的另一个实施例的详细示意图;
图10b是将本发明的分体式技术应用于混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空调单元的另一个实施例的示意图,其中冷却部被设置远离蒸发机构;
图11a是当本发明的分体式技术应用于具有容置在远程/室内/冷却单元内的蒸发器和蒸发器管的混合蒸汽压缩/吸收式冷却/空调单元时的示意图;
图11a(i)、11a(ii)和11a(iii)是当本发明的分体式技术应用于混合蒸汽压缩/吸收式冷却/空调单元的详细示意图;
图11b是当本发明的分体式技术应用于混合蒸汽压缩/吸收式冷却/空调单元的示意图,其中冷却部远离蒸发机构设置。
具体实施方式
本发明现将参照附图描述。
在本申请中,参考本发明所用的术语“室内单元”和“冷却单元”是可互换使用的。具体说,术语“伪蒸发”涉及室内/冷却单元远离蒸发机构设置的各个实施例,蒸发机构可与冷凝器+压缩器部结合或者可单独设置。
本发明实质上在于使室内部/冷却部/单元与冷凝单元“分体”或分开,其中至少一个所使用的压缩机构是热压缩机构。
如果需要,室内部/冷却部可以进一步“分体”以使冷却部远离蒸发器机构设置。在本文中,该具体实施例被称为“伪蒸发器”或“伪蒸发”机构/机械构造。
如上所述,图1示出了现有技术中使用典型蒸气压缩制冷循环的空气调节单元的典型/传统的蒸汽压缩单元。在此可使用几种制冷剂,多数采用对CO2的产量有直接的影响并促进全球变暖的氟氯烃(CFC)或合成制冷剂。同样蒸汽压缩直接使用电能,由于大部分电力生产基于大幅提升CO2的产量以及全球变暖的石化燃料,所以这也是降低能耗的重点。
基于典型的/传统的蒸汽压缩单元的空气调节单元主要由蒸发器部件4,电动压缩机1和冷凝器部件2组成。蒸发器单元4和冷凝器单元2都可设有各自的风扇7和8以确保空气输入其中。在冷凝器单元2被设置为气冷式冷凝器的情况下,冷凝器风扇7输入环境(外部)空气9并排出暖空气10。在蒸发器单元4被设置为气冷式蒸发器的情况下,蒸发器单元4具有蒸发器风扇8以吸入室内返回的暖空气11并确保将凉/冷空气12排出至待冷却的空间。吸入管13被设置为通过电动压缩机1将蒸发器4连接至冷凝器2。吸入管13的作用是将制冷剂传输回冷凝器单元2。冷凝的制冷剂通过液流管15从冷凝器单元2处再循环至蒸发器单元4,液流管设置有降低制冷剂压力并控制制冷剂进入蒸发器4的量的膨胀阀6或设备或机构,从而控制蒸发器4出口处的过热。现有技术系统的功能阐释如下。该系统的显著特征在于它是整体的,因为冷凝器部件2和蒸发器部件4都设置在同一壳体17内。
在典型的蒸气压缩制冷循环中,电动压缩机1压缩制冷剂气体使其达到转移至冷凝器部2的升高的压力。在冷凝器2中,由于压缩热被依赖于环境空气9或冷却水的冷却机构所获取,所以压缩气体冷却液化。液化的制冷剂气体然后转移至通常称之为膨胀阀6或毛细管或孔板的节流机构,在此处压力降低,温度下降。在通常称之为蒸发器4的换热器5中发生液态到气态的相变。这种蒸发潜热作为对与蒸发器换热器5接触冷却的流体的冷却作用被释放。蒸汽以气态形式到达压缩机1并被再次压缩,重复该循环。
图2是现有技术中的吸附式冷却/空气调节单元的示意图。在吸附式冷却系统/单元中,蒸汽压缩单元中的电动压缩机被包括两个或更多的交替吸附床1、1A的热压缩机所代替。这些吸附床1、1A被各种吸附剂27填充,这些吸附剂来自一系列硅胶、沸石、分子筛、活性炭、金属有机骨架化合物(MOFs)、共价有机骨架化合物(COFs)、功能吸附材料(FAM)及其它正在研制的新型吸附剂。
如图2所示,基于热压缩的空气调节单元主要由蒸发器部件4、由两个交替吸附反应器1、1A组成的压缩机部件、以及冷凝器部件2组成。冷凝器单元2利用从入口引入并从出口10排出的冷却流体例如水9循环通过其中的冷却机构。蒸发器单元4通过两条各自穿过独立的吸附反应器的分离的管连接至冷凝器单元2。两个吸附反应器1、1A分别设置有相应用于冷水23的入口和用于热水24的出口,并且按照下文描述以确定的时间周期交替地运行。双向阀18、19、20和21在吸附反应器1和1A的前方和后方地设置在每条管上以确保用过的制冷剂不会回流到蒸发器单元4。冷凝后的制冷剂通过典型地设置有P型存水弯的液流管15从冷凝器单元2回流至蒸发器单元4。
该系统的显著特点在于它是整体的,因为压缩部件/吸附器1、1A,冷凝器部件2和蒸发器部件4都设置在同一壳体17内。
如上所述,吸附式换热器1、1A典型地包括用于提供和排出热能的、并与吸附剂材料27热接触的换热器22、22A结构,该吸附剂材料利用吸附工作介质的相变来结合和释放潜热。通过蒸汽工作介质的吸附释放热。相反地,经由换热器结构22、22A供应的热能可用于重新蒸发吸附剂。
吸附反应器1、1A的各种类型是已知的,同样吸附剂对/制冷剂对的各种类型也是已知的。
在吸附式制冷单元中,吸附剂和制冷剂通常被称为吸附剂与制冷剂对。然而硅胶和水以及分子筛和水是最常用的也是绿色且安全的制冷剂对,其它的几种制冷剂对如沸石和水、活性炭和乙醇、活性炭和丙烷[4-9]正处于使用、调查及产品开发中。
在典型的吸附式冷却单元循环中,在吸附过程中经由蒸发器4到吸附床1的传质过程从制冷剂蒸发中获取冷却能。该过程通常称为吸附辅助蒸发。不饱和吸附剂材料的吸收潜能引发了制冷剂在吸附过程中的蒸发。这是放热过程,因此需要外部冷却来排出吸附热以维持吸附过程。一旦吸附剂材料变为制冷剂饱和或达到预设循环时间,那么它们将与蒸发器4隔离并利用外部热源进行预热以增加系统压力。一旦压力达到冷凝器压力或预设时间,那么接下来吸附床转换到冷凝器2。连续加热吸附剂导致再生过程以及解吸的蒸汽在冷凝器2内冷凝。在解吸过程完成时,利用外部冷却回路冷却吸附床同时将吸附床与冷凝器2分隔开。吸附剂材料经历吸附-蒸发过程进而完成循环。在实际的吸附系统中,采用多床法来获得持续有用的效果,其中一个或一组床执行吸附过程,而其它床执行解吸过程[10,11]
基于吸附的系统通过由多孔固体吸附剂27吸附和解吸被吸附物的蒸汽来驱动。相比于传统的由机械压缩机驱动的蒸汽压缩冷却系统,该基于吸附的系统无需使用电能来驱动吸附循环。基础循环包括吸附阶段和解吸阶段。在吸附阶段中,制冷剂蒸汽被吸附剂物质27吸附从而释放热。在解吸阶段中,向吸附剂27施加热使制冷剂解吸。在这些过程中,传递的热量由位于吸附剂27和传热流体(例如水或甲醇或水-乙二醇混合物)或外部环境之间的换热器22和22A来传送。吸附和解吸过程与制冷剂在蒸发器4/冷凝器2中的蒸发和冷凝结合进行。气态制冷剂的吸附降低了蒸气压,促进了蒸发器4中液体制冷剂的蒸发。在蒸发过程中,从待冷却的环境中获取热,从而制冷。通过采用换热器22和22A向吸附剂27提供热,被吸附的制冷剂被释放为蒸汽相,从而使吸附剂材料27再生以用于下一个吸附循环。产生的气态被吸附物传递到向环境放热的冷凝器2。如同在传统的蒸汽-压缩冷却中,液态制冷剂通过同心的弯管或P形存水弯等被传送回蒸发器4中,然后可重复该循环。
图3是吸收式冷却系统的示意图。如图所示,在吸收冷却单元中,电动压缩机被基于吸收原理的热压缩机/部1所取代。典型的吸收式单元中所使用的吸附剂对是水+溴化锂27或氨+水,它们都被认为是剧毒且具有腐蚀性。
在典型的吸收制冷(冷却)单元中,蒸发器4邻近吸收器部49设置。蒸发器单元4具有用于制冷水的入口12和出口11。吸收器单元包括具有用于冷却水流的管9的吸收器床37,该冷却水流接下来通向冷凝器单元2。冷凝器单元2具有用于冷却水的出口10。发生器36邻近冷凝器2设置并且设置有用于热流体的入口机构25和出口机构26。换热机构被设置成与蒸发器4和吸收器部49关联操作。
图4A和4B是本申请人专有的混合蒸汽压缩/吸附式冷却/空气调节单元的示意图,其公开于共同未决的印度专利申请2154/DEL/2015中,为了简洁,其公开的内容通过援引方式包含在本文中。
特别是,图4A包括将热从吸附循环的吸附床泵入进行压缩循环的解吸床的设备。换言之,采用蒸气压缩循环的蒸发过程来维持作为放热过程的吸附过程。来自吸附循环的冷凝热和来自蒸气压缩循环的能量如压缩能可通过水冷或气冷换热器被排放至周围环境。
在图4B中,来自吸附器床39和冷凝器2的热被泵入解吸器床39A。通过进一步冷却从解吸器床39A脱出的制冷剂,多余的能量即吸附循环的蒸发能和机械蒸汽压缩(MVC)循环的压缩机1能量在解吸器39A处排出并且排出至外部冷却设备。
在这两种结构中,从吸附循环的蒸发器4中获取冷却能,而吸附循环和压缩机1工作的冷凝热在排热设备如冷却塔处排出。
图4C是本申请人专有的混合蒸汽压缩/吸收系统的示意图,其被公开在共同未决的印度专利申请2154/DEL/2015中,为了简洁,其公开的内容通过援引方式包含在本文中。蒸发器4邻近吸收器部49设置。蒸发器单元4具有用于制冷水的入口12和出口11。吸收器单元包括具有用于冷却水流的管9的吸收器床37,接下来该冷却水流通向冷凝器单元2。冷凝器单元2具有用于冷却水的出口10。发生器36邻近冷凝器2设置并且设置有用于热流体的入口机构25和出口机构26。换热机构35被设置成与蒸发器4和吸收器部49关联操作。如图所示,整个系统是整体的,即它设置在单个完整的壳体内。蒸汽压缩循环的蒸发过程被用来维持吸收过程。来自吸收循环的冷凝热和来自蒸气压缩循环的能量即压缩能可通过水冷或气冷换热器被排放至周围环境。
图5是典型的分体式蒸汽压缩冷却/空气调节单元的示意图。图5的设备和图1的设备之间的根本区别在于蒸发器单元4是远程设置的的。然而,压缩单元仍然是使用氟氯烃(CFC)和/或合成制冷剂的电动压缩机单元1。图5所示设备的部件与图1中设备的相应部分以相同标号来表示。用于蒸发器单元和冷凝器/压缩机单元的壳体分别标记为20和21。
虽然自发明第一个冷却单元后的多年里,图1所示的制冷循环已为人所知,但是基于电动压缩机1的分体式空气调节单元尤其是30kW容量以下的分体式空气调节单元的只在近30-40年里使用。在这种分体式单元中,蒸发器部4被单独容置在图5所示的室内单元中。
本发明主要在于全部地或部分地将提供冷供应空气12的室内/冷却单元与冷凝单元32地理上分隔开。例如,本发明的范围包括将整个冷却单元33与冷凝单元32分离,并且通过设置在与冷凝器2同一壳体中的热压缩机1将两者连接。
可替换地,在本发明的范围内,提供了分为两部分的冷却部-提供冷供应空气12的直接冷却/室内/远程单元33以及在主室外单元中由伪蒸发器机构供给冷却后的液体制冷剂至直接冷却/室内/远程单元33。这种伪蒸发器可与具有热压缩机1和冷凝器2的冷凝器单元32被包括在同一壳体内或一起作为单独的单元。
图6是包含在本申请的设备中的广义的主要发明概念的框图。如图所示,冷却/室内/远程单元33设置为远程/单独的单元,但与热压缩机1、接下来与冷凝器2功能连接。压缩机单元32包括至少一个或为吸附式或为吸收式的热压缩机1。包围冷凝器2和压缩机1单元的虚框线表示两个单元通常在一个壳体中,但也可被设置在单独的壳体中。冷却/室内/远程单元33主要包括协助将冷空气12传送至待冷却空间的冷却部。在一个实施例中,该单元可包括蒸发器4管。可替换地,冷却部可远离伪蒸发器单元48设置。伪蒸发器48由虚线圆表示。
图7a是本发明设备的一个示意图,其中分体式室内/冷却/远程单元33与在单独壳体内的冷凝器单元32地理上分隔开。虽然图中示出冷凝器2和吸附反应器1以及1A位于相同壳体中,但是必须理解得到它们也可以彼此隔离/远离。液体制冷剂主要通过独立的管15从冷凝器单元2被供应至分体式室内/冷却/远程单元4中。通常包括P型存水弯或同心弯管等。分体式远程/冷却/室内单元33通过风扇8来供应室内返回的暖空气11。分体冷却/远程单元/室内单元33制冷/冷却室内返回的暖空气11并将其转换为用于待冷却空间的供应空气12。通过具有两个或多个在预定时间周期内工作的吸附器1、1A的热压缩单元,制冷剂被返回至冷凝器2。
每个吸附器1、1A设置有用于冷却水23/26的入口和用于热水24/25的出口。这两个吸附器在如下文讨论的预定的协同的时间周期内工作。每个吸附器/热吸附器/热压缩机设置有专用的止回阀18、19、20和21以将从蒸发器4获得的制冷剂传送至冷凝器单元2。
如上所述,在本发明的设备中,在现有机械制冷系统中所使用的压缩机单元被一对热压缩机单元1、1A所取代。不同于连续运行的压缩机,这两个吸附器在给定的循环时间例如3-15分钟内交替工作。本发明的分体式系统的另一优点是两个吸附反应器1、1A没有与冷凝器2和蒸发器4单元容置在单个外壳内,而实际上是与止回阀18、19、20和21一起设置在单独的壳体内。工质对可以是硅胶/沸石/MOF/COF/FAM(吸附剂)+水(制冷剂),它们都是惰性且环境友好的。对于上述工质对,根据操作设计参数,机器在6000(6.0托)微米至50000(50托)微米之间的真空下运行。
在这种基于吸附的制冷循环中,取决于哪一个吸附器执行吸附过程,待冷却的制冷水将热供给到制冷剂以使其汽化和蒸发,并通过互相联接的阀V4/21或V1/21将其驱向吸附器。蒸发的制冷剂使进水冷却以提供外流的冷却水。蒸汽(被吸附物)持续被吸附到吸附器换热器22内的吸附剂中。吸附器循环在接近有效工作能力时完成。在该期间内,冷却水被提供进入吸附器换热器22以便获取/带走在吸附期间产生的热。在循环结束时,关闭分体式室内/冷却/远程单元4和吸附器1之间的阀20,开启吸附器1A和冷凝器2之间的阀19,从而热水流经吸附器换热器22A以提供用于从吸附剂27解吸被吸附物的热,并将该被吸附物驱向冷凝器2。
在压力的作用下,热的制冷剂以蒸汽的形式进入冷凝器2,外部冷却水在冷凝器2处获取热从而液化制冷剂并使其连续地通过重力作用流向蒸发器4。在吸附循环结束时,如前所述,下一个吸附器起作用成为当前的吸附器,在该吸附循环完成后,吸附器转换其模式并成为解吸器。所述3-15分钟之间的循环时间将取决于换热器、吸附剂上被吸附物的动力学、再生热水的温度以及所使用的吸附剂类型和冷却水温度。
如图7a(i)、7a(ii)和7a(iii)所示的设备主要区别在于蒸发器的类型、设计和结构。
真空型蒸发器容置专门的降膜蒸发器换热器,其作为一种在真空下将液体制冷剂水蒸发成气态的有效机构被提供。降膜蒸发器5仅作为一个示例被示出,也可以应用其它类型用于蒸发的换热器。典型地,在检查的蒸发器5中,水以大约5-7℃的蒸汽形式被返回到主单元。
与蒸发器单元5结合的是P型存水弯,其阻止了蒸汽将液体推回至主单元的冷凝器2。在蒸发器5中,蒸发管被示出为竖向的,制冷剂通过该蒸发器管流动、下降并被蒸发。然而,这不是必需的或强制性的,也可以构造为水平或倾斜的管。无论哪种情况,通常采用伸展翅片以增强管表面与待冷却的气流之间的更有效的热交换。如图所示的蒸发器5具有使制冷剂循环和喷射以流入管内的制冷剂贮槽和小液泵44。
在如图7b所示的本发明的另一个实施例中,压缩机构和冷凝器机构一起被分离,从而仅把分体式室内/远程/冷却单元33分隔成为待冷却空间供应空气12的室内单元。这些实施例/部件详述如下并被称为:
(a)供给来自主吸附单元的冷却后的液态制冷剂的分体远程/室内/冷却单元33,以及
(b)包括热压缩机1和1A、冷凝器2和伪蒸发器48的主吸附单元32。
吸附器单元可采用任何已知的吸附剂-制冷剂对。下面的工作原理参考最常见且使用最广的硅胶-水对。在硅胶-水对的情况下,伪蒸发器必须在负压下运行。
图7a(i)、7a(ii)、7a(iii)和7b示意性示出的分体式室内/冷却/远程单元33描述了用于一冷吨(Ton)的远程单元的结构,且主单元也具有1冷吨RT(3.5kW)的制冷能力。由于水具有非常高的蒸发潜热,所以在温度约为30-35℃时,从主单元到分体式冷却/远程单元/室内单元33的液体管被设计成小直径。
在图7b中,由远程或室外的主吸附单元向远程的风机盘管单元33的供给液态(水)制冷剂。如图所示,室内单元32是完整的其具有伸展的翅片式换热器、空气过滤器和鼓风机以及电动机和凝结水盘。对于这种类型的室内单元,为7℃的冷制冷液态水(制冷水)和换热器后的为12℃的液体水被返回主单元进入伪蒸发器48中,从伪蒸发器48处换热器管被一起移出。如图7b所示,主单元中的、管已被移出的传统的蒸发部被填充型冷却塔构造或任何其它等同合适的构造所取代/替代/占用,以便连续地为分体式远程/室内/冷却单元33产生约为7℃的低温水液体。约为12℃的返回水和从冷凝器2处的回收的冷凝物一起被连续地供给至伪蒸发器48。在典型为1冷吨(RT)的冷却单元中,来自主单元贮槽的液体管线将需要以2.4美制加仑/分(USGPM)的流量运送接近7℃的液体水,返回到单元的典型水温将接近12℃。
图8a示出了将本发明的‘分体式’概念应用于吸收式制冷系统。不同于典型的吸收式制冷(冷却)单元中蒸发器4邻近吸收器部49设置,在本发明中,分体式室内/远程/冷却部33被分隔开并设置在独立的壳体33中。分体式冷却/室内/远程单元33与容置吸收器单元49和换热器35的主壳体功能连接。单独的管将制冷剂液体从冷凝器单元2传送至分体式远程/室内/冷却单元33。升温汽化的制冷剂被输出至吸收器单元。冷供应空气12由设置在蒸发器壳体33内的蒸发器风扇8提供到室内。
冷凝器2、发生器36、吸收器部49和换热器部35的结构可与现有技术保持相同。吸收器单元包括吸收器床37,吸收器床37其带有用于来自室内/远程/冷却单元的用过的制冷剂流的管线,然后该制冷剂被供给至冷凝器单元2。冷凝器单元2具有用于冷却水的出口10。发生器36邻近冷凝器2设置并设置有热流体的入口25和出口26。提供与蒸发器4和吸收器部49关联操作的换热器机构35。
如图8a(i)、8a(ii)和8a(iii)所示的设备主要区别在于蒸发器的类型、设计和结构。
图8b示出了使用伪蒸发器概念的基于吸收器的系统。如前所述,蒸发器机构5和分体式室内/远程/冷却部4彼此保持远离。在换热管单元5处,蒸发和制冷功能在一个程度上执行。冷的制冷剂液体从换热管单元5处被引入蒸发器/冷却部4,其用于冷却室内返回的暖空气11并将冷供应空气12驱散至待冷却的空间。然后用过的制冷剂流体再循环至伪蒸发器单元48。液体部分返回至伪蒸发器48的贮槽。制冷剂的蒸发部分被传送至将其冷凝的冷凝器部1,然后再循环返回到伪蒸发器48使用。
现在转至图9a和10a,它们示出了用于分体式混合蒸汽压缩/吸附系统的替代装置。图9a示出了采用压缩循环将来自吸附循环的吸附床39的热泵送至解吸床39A的系统。换言之,利用蒸气压缩循环的蒸发过程来维持是放热过程的吸附过程。来自吸附循环的冷凝热和来自蒸气压缩循环的能量即压缩能可通过水冷或气冷换热器38被排至周围环境。
在图10a中,来自吸附床39和冷凝器2的热被泵送至解吸床39A。通过进一步冷却从解吸床39A出来的制冷剂,多余的能量即吸附循环的蒸发能和机械蒸汽压缩(MVC)循环的压缩机能量将在解吸床39A处被排出并且排出至外部冷却设备。
在两种构型中,冷却能从吸附循环的蒸发器4中获取,而吸附循环和压缩机1工作的冷凝热是在散热设备如冷却塔中排出。
蒸汽压缩循环的冷凝过程为在解吸模式下工作的吸附循环的再生过程提供热源。因此,联合循环实质上去除了传统吸附循环的吸附床39和39A的冷却和加热回路,从而系统变得明显紧凑、便携且由电动压缩机1操作。用于吸附循环的吸附、冷凝和再生的冷却和加热方法适用于任何种类的吸附剂+被吸附物对。
与传统的蒸汽压缩循环或吸附循环相比,以上讨论的联合循环提供了优越的制冷系数(COP)。使用四通阀50实现吸附器床39和39A之间用于蒸汽压缩循环的蒸发和冷凝的的转换,而如图2所示,使用三通阀51从吸附循环中的排出冷凝能。
分体式混合蒸汽压缩/吸附系统吸附循环可在两个吸附床39和39A和多床系统如三床或四床之间。对于多床的情况,用于冷却和加热的制冷剂可相应地分布在吸附床39、39A,从而实现吸附和解吸过程。
不同的材料对(水-硅胶、水-沸石等)可用于通常在真空下作用并独立于蒸汽压缩循环的吸附循环。吸附循环系统仅使用来自冷凝器的热量,否则该热会被排出至周围环境。制冷剂流体彼此之间从不混合。利用蒸汽压缩系统对吸附床进行完全冷却,并且对解吸床进行完全加热,从而消除对吸附器的外部冷却和加热。冷却负载获取自吸附循环的蒸发器4。机械蒸汽压缩(MVC)循环的蒸发温度升至吸附温度,而冷凝器2的制冷发生在解吸温度。该系统具有两个独立的制冷剂回路,即一个用于吸附循环,而另一个用于MVC循环。
可以看出,图9a和10a所示的实施例的主要区别在于在后者中来自吸附床和冷凝器2的热被泵送至解吸床39A,而在前者中只泵送来自吸附床39的热。在两个子实施例中,分体式室内/远程/冷却部4远离系统的其它部件并且单独容置。分体式室内/冷却/远程单元4可操作地连接到换热器38、38A以使制冷剂气体返回并且连接到冷凝器2以使制冷剂流体15进入。
图9a(i)、9a(ii)和9a(iii)是对图9a的设备的进一步描述,其中使用了不同类型的蒸发器4。图9b示出了‘分体式’混合蒸汽压缩/吸附系统,其中分体式远程/室内/冷却单元4远离伪蒸发器机构。伪蒸发器管远离分体式远程/室内/冷却单元设置并且可与包含冷凝器单元2和压缩系统的主/室外单元为一体或分离。从分体式室内/远程/冷却单元中排出的制冷剂气体进入伪蒸发器48部件单元,并从那里进入压缩系统。然后被送至冷凝器2,之后返回到用于制冷的伪蒸发器机构,并且以冷的制冷剂流体15的形式继续传输至分体式室内/冷却/远程单元。图10a(i)、10a(ii)和10a(iii)为图10a的进一步描述,其中使用了不同的蒸发器设备。
图10b示出了‘分体式’混合蒸汽压缩/吸附系统,其中分体式远程/室内/冷却单元4远离伪蒸发器机构。伪蒸发器管远离分体式远程/室内/冷却单元设置并与包含冷凝器单元2和压缩系统的主/室外单元为一体或分离。从分体式室内/远程/冷却单元中排出的制冷剂气体进入伪蒸发器48部件单元,并从那里进入压缩系统,然后被送至冷凝器2,继而返回到用于制冷的伪蒸发器机构,并且以冷的制冷剂流体15的形式继续传输至分体式室内/冷却/远程单元。
图11a示出了将本发明‘分体式’概念应用于混合蒸汽压缩/吸收制冷系统。不同于典型的吸收式制冷(冷却)单元中蒸发器4邻近吸收器部49设置,本发明中分体式室内/远程/冷却部33被远离且设置在独立的壳体33中。分体式冷却/室内/远程单元33与包括吸收器单元49和换热器35的主壳体功能连接。单独的管将制冷剂液体从冷凝器单元2传送至分体式远程/室内/冷却单元33。升温且部分蒸发的制冷剂被传出至吸收器单元33。利用设置在蒸发器壳体33内的蒸发器风扇8将冷供给空气12提供给室内。利用蒸汽压缩循环的蒸发过程来维持吸收过程。来自吸收循环的冷凝热和来自蒸汽压缩循环的能量即压缩能可通过水冷或气冷换热器被排出到周围环境。
冷凝器2、发生器36、吸收器部49和换热器部35的结构可与现有技术保持相同。吸收器单元包括吸收器床37,吸收器床37其带有用于来自室内/远程/冷却单元的用过的制冷剂流的管线,然后该制冷剂流被供给至冷凝器单元2。冷凝器单元2具有用于冷却水的出口10。发生器36邻近冷凝器2设置并设置有热流体的入口25和出口26。提供与蒸发器4和吸收器部49关联操作的换热器机构35。
图11a(i)、11a(ii)和11a(iii)进一步示出了图11a中使用不同类型蒸发器的设备。图11b示出了‘分体式’混合蒸汽压缩/吸收系统,其中分体式远程/室内/冷却单元4远离伪蒸发器机构。伪蒸发器管远离分体式远程/室内/冷却单元设置并且与包含冷凝器单元2和压缩系统的主/室外单元为一体或分离。从分体式室内/远程/冷却单元中排出的制冷剂流体进入伪蒸发器48部件单元,并从那里进入压缩系统,然后被送至冷凝器2,继而返回到用于制冷的伪蒸发器机构,同时以冷的制冷剂流体15的形式继续运输至分体式室内/冷却/远程单元。
全球范围内正在进行大量的工作,以缩小热压缩机的尺寸,即结合了先进“材料”与专门的换热器的吸附器提供了改善的动力学、更短的循环时间以及极大提高的换热器每单位体积的冷却能力。所有这一切已经使将吸附冷却单元用于移动运输成为可能。本发明描述的远程冷却方法可轻松应用于此类移动运输设备。
使用混合蒸汽电动压缩与吸附/吸收单元来改进制冷系数(COP)的若干进展正在进行中。由于在所有的情形中均包含常见类型的蒸发器部,该蒸发器部也可如上文已经描述的以两种和另外的方式转换成远程、分体、室内冷却单元。
吸附式换热器构成设备的关键部件。该部件与其特定的冷却输出量受到可称为“材料”的吸附剂以及与换热器建立联系的方式的显著影响,这种结合影响了吸附器的动力学、循环时间和每体积的总的特定冷却能力。
所用材料可以是硅胶/分子筛、MOF、FAM、COF等。吸附器换热器基本由两个主项组成:基本管翅片或强化表面式换热器+吸附剂(“材料”)。这两项的结合提高了吸附器换热器每升的平均制冷功率。使用新材料、新吸附剂(材料)附着方法以改善热传导性和动力学等的若干进展正在进行中。
所用吸附剂可以是物理吸附剂、化学吸附剂或复合吸附剂。可用的物理吸附剂包括具有不同孔径的材料如介孔硅酸盐、沸石、金属铝磷酸盐、多孔炭和金属有机骨架。介孔硅酸盐包括如具有连接到水合SiO4小颗粒的胶体二氧化硅的刚性连续网的合成无定形硅胶材料。多孔炭包括通过氧化剂气化炭化获得的活性炭。沸石包括晶体微孔硅酸铝材料并包括几个范围如HZSM-5、ZSM5和HY沸石等。沸石或沸石基材料的优点在于其使用的多样性,以及它们对根据使用目的改性的敏感性。金属有机骨架是新一代多孔、具有高孔隙率、均匀孔径和良好特定吸附位点及大比表面积的材料。这些骨架通常包括连接金属中心的有机交联剂。
化学吸附剂包括金属氯化物例如氯化钙、氯化钡、氯化锶等、盐和金属氢化物例如氢化锂、氢化钙、共价性的高聚氢化物、非金属分子氢化物,以及金属氧化物。
复合吸附剂包括化学和物理吸附剂的组合如金属氯化物和活性炭纤维、膨胀石墨、硅胶或沸石的组合。复合吸附剂为增强物理吸附剂性能而没有对化学吸附剂造成影响例如膨胀、不良的导电性或凝聚提供了优势。
使用的换热器可以是两床型或三床型,并且可以采用涂层翅片或颗粒床方法或二者的结合。为了简要起见,将2014年1月10日申请的共同未决专利申请81/DEL/2014的说明书以参考方式援引入本文。该共同未决申请涉及一种具有增强的特定冷却能力的新型混合吸附换热器设备。该设备及其所有的变形方式都可用于本发明的分体式吸附空调单元中。
合理地认为本发明的设备提供了优于现有技术系统的几个明显的优点。总结如下:
1.再生温度低至50℃(典型地低于100℃)。
2.在用于热的、冷却和制冷的广泛温度范围内运转。
3.工艺废热能/太阳能废热驱动其运转。
4.低运行成本和低维护成本。
5.延长的机器寿命。
6.使用水作为制冷剂,从而避免如全球变暖潜能、臭氧层破坏的环境问题,另外避免高的碳排放足迹。
7.无结晶化、腐蚀性、危险泄漏或化学品处理问题。
8.没有震动或噪音并且操作简单且连续。
9.通过去除额外的空气处理单元(AHU)提高整个循环的效率。
10.通过去除额外的AHU和制冷水回路降低了资金成本和运行成本。
11.具有分体式蒸发器的取向自由的吸附系统。
可以理解,本文提供的对于本公开的变形和改进在本发明的范围内。
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Claims (44)

1.一种分体式空气调节单元,主要包括:
第一部件,主要包括冷凝机构和一个或多个压缩机构,其中,至少一个压缩机构是热压缩机构;以及
与所述第一部件分离的一个或多个第二部件,每个第二部件设置在专用壳体内且包括蒸发机构;
每个蒸发机构通过一个或多个吸入管和一个或多个液体管连通至冷凝机构;
所述一个或多个所述吸入管通过所述一个或多个压缩机构将从每个所述蒸发机构排出的制冷剂流体提供给冷凝机构;
所述一个或多个液体管将制冷剂流体从所述冷凝机构传送至每个所述蒸发机构。
2.如权利要求1所述的设备,其中,所述压缩机构选自由吸附单元、吸收单元、混合蒸汽压缩/吸附单元和混合蒸汽压缩/吸收单元组成的组。
3.如权利要求1或2所述的设备,其中,所述压缩机构是吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元。
4.如权利要求3所述的设备,其中,在吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元的情况下所用的吸附剂以单独或任何组合的方式选自由沸石、介孔硅酸盐、不溶性金属硅酸盐、A型硅胶、RD型硅胶、S2型硅胶、活性炭纤维、颗粒活性炭、活性氧化铝、高度多孔活性炭、由连接剂键合的Zr6O4(OH)4、MIL-101Cr、金属有机骨架、共价有机骨架及功能吸附材料等组成的组。
5.如权利要求1或2所述的设备,其中,该压缩机构是吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元。
6.如权利要求5所述的设备,其中,所述吸收单元或所述混合蒸汽压缩/吸收单元设有制冷剂-吸收剂混合物,该制冷剂-吸收剂混合物选自由水-溴化锂、氨-水、氨-硝酸锂、氨-硫氰酸钠等组成的组或是它们的组合。
7.如权利要求1至5所述的设备,其中,所述制冷剂选自由水、甲烷、甲醇、乙醇、氨、氟氯烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)、氢氟烃(HFC)等组成的组。
8.如权利要求1至6所述的设备,其中,所述液体管设有一个或多个制冷剂流量控制机构,该制冷剂流量控制机构选自由不同类型的节流阀、膨胀阀、毛细管、P型存水弯和计量器组成的组。
9.如权利要求1至8所述的设备,其中,所述一个或多个蒸发器选自由降膜管(水平/竖向)式蒸发器、升/降膜管式蒸发器、强制循环(管/板)蒸发器、板式蒸发器、降膜板式蒸发器和强制循环蒸发器组成的组以及它们的任何组合,它们全部具有或全部没有用于辅助表面蒸发的强化表面处理。
10.如权利要求1至8所述的设备,其中,当分体式单元包含吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元时,该分体式单元能被安装在任何载具设备上。
11.如权利要求1所述的设备,其中,所述蒸发器单元是冷却单元,所述蒸发器换热管被取出并在远程冷却单元中执行换热/冷却功能。
12.一种分体式空气调节单元,主要包括:
第一部件,包含冷凝机构、伪蒸发机构和一个或多个压缩机构,其中,至少一个压缩机构是热压缩机构;以及
与第一部件分离的一个或多个第二部件,每个第二部件设置在专用壳体内且包括冷却机构;
每个冷却机构通过一个或多个液体制冷剂供应管和返回管连通至该伪蒸发器机构;
所述一个或多个所述液体制冷剂返回管将从每个所述冷却机构排出的液体制冷剂提供给所述伪蒸发器机构,其中所述排出的制冷剂的液体部分返回到伪蒸发器机构,气态的制冷剂从伪蒸发器通过所述压缩机构被引导向所述冷凝器以用于冷凝和再循环。
13.如权利要求12所述的设备,其中,所述压缩机构选自由吸附单元、吸收单元、混合蒸汽压缩/吸附单元以及混合蒸汽压缩/吸收单元组成的组。
14.如权利要求12或13所述的设备,其中,该压缩机构是吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元。
15.如权利要求14所述的设备,其中,在吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元的情况下所用的吸附剂以单独或任何组合的方式选自由沸石、介孔硅酸盐、不溶性金属硅酸盐、A型硅胶、RD型硅胶、S2型硅胶、活性炭纤维、颗粒活性炭、活性氧化铝、高度多孔活性炭、由连接剂键合的Zr6O4(OH)4、MIL-101Cr、金属有机骨架、共价有机骨架、功能吸附材料等组成的组。
16.如权利要求12或13所述的设备,其中,所述压缩机构是吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元。
17.如权利要求16所述的设备,其中,所述吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元设有制冷剂-吸收剂混合物,该制冷剂-吸收剂混合物选自由水-溴化锂、氨-水、氨-硝酸锂、氨-硫氰酸钠等组成的组或是它们的任一组合。
18.如前述任一权利要求所述的设备,其中,所述制冷剂选自由水、甲烷、甲醇、乙醇、氨、氟氯烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)、氢氟烃(HFC)等组成的组。
19.如权利要求12至18所述的设备,其中,选自由不同类型的节流阀、膨胀阀、毛细管、P形存水弯和计量器组成的组的一个或多个制冷剂流量控制机构设置在所述冷凝器机构和伪蒸发器机构之间的液体制冷剂管上。
20.如权利要求12至19所述的设备,其中,所述伪蒸发器单元具有换热器,该换热器选自由具有显著伸展的表面积的、覆有降膜/喷涂膜的部件所组成的组,该部件包括冷却塔填料、金属丝网棉、金属或无机纤维泡沫。
21.如权利要求12至20所述的设备,其中,所述冷却单元具有换热器,该换热器选自由传统管翅式换热器和增强型管式换热器组成的组。
22.如权利要求12至19所述的设备,其中,当分体式单元包含吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元时,该分体式单元能够被安装在载具设备上。
23.一种利用如前述权利要求1至11中任一项所述设备进行分体式吸附制冷的方法,其中,该方法包括:
提供包括冷凝机构和一个或多个压缩机构的第一部件,其中,至少一个压缩机构是热压缩机构;
在专用壳体内提供与所述第一部件分离的一个或多个第二部件,其中,所述一个或多个第二部件包括蒸发机构;
通过用于制冷剂介质的入口和出口的一个或多个吸入管和一个或多个液体管将每个蒸发机构连通至冷凝机构;
通过所述一个或多个吸入管将来自每个所述蒸发机构的制冷剂流体排入所述一个或多个压缩机构并穿过所述压缩机构进入所述冷凝机构;
通过所述一个或多个液体管将制冷剂流体从所述冷凝机构传送至每个所述蒸发机构。
24.如权利要求23所述的方法,其中,所述压缩机构选自由吸附单元、吸收单元、混合蒸汽压缩/吸附单元以及混合蒸汽压缩/吸收单元组成的组。
25.如权利要求23或24所述的方法,其中,该压缩机构是吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元。
26.如权利要求25所述的方法,其中,在吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元的情况下所用的吸附剂以单独或任何组合的方式选自由沸石、介孔硅酸盐、不溶性金属硅酸盐、A型硅胶、RD型硅胶、S2型硅胶、活性炭纤维、颗粒活性炭、活性氧化铝、高度多孔活性炭、由连接剂键合的Zr6O4(OH)4、MIL-101Cr、金属有机骨架、共价有机骨架即功能吸附材料等组成的组。
27.如权利要求23或24所述的方法,其中,所述压缩机构是吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元。
28.如权利要求27所述的方法,其中,所述吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元设有制冷剂-吸收剂混合物,该制冷剂-吸收剂混合物选自由水-溴化锂、氨-水、氨-硝酸锂、氨-硫氰酸钠组成的组或是它们的组合。
29.如前述任一权利要求所述的方法,其中,所述制冷剂选自由水、甲烷、甲醇、乙醇、氨、氟氯烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)、氢氟烃(HFC)等组成的组。
30.如权利要求23至29所述的方法,其中,所述液体管设有一个或多个制冷剂流量控制机构,其选自由不同类型的节流阀、膨胀阀、毛细管、P型存水弯和计量器组成的组。
31.如权利要求23至29所述的方法,其中,所述一个或多个蒸发器选自由降膜管(水平/竖向)式蒸发器、升/降膜管式蒸发器、强制循环(管/板)蒸发器、板式蒸发器、降膜板式蒸发器和强制循环蒸发器组成的组以及它们的任何组合,它们全部具有或全部没有辅助表面蒸发的强化表面处理。
32.如权利要求23至31所述的方法,其中,当分体式单元包含吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元时,该分体式单元被安装在任何载具设备上。
33.如权利要求23所述的方法,其中,所述换热/冷却功能在远程冷却单元中实施,在那里该蒸发器换热管从基础蒸发器单元中被取出。
34.一种利用如前述权利要求12至22中任一项所述的设备进行分体式吸附制冷的方法,其中所述方法包括:
提供包括冷凝机构、伪蒸发机构和一个或多个压缩机构的第一部件,其中,至少一个压缩机构是热压缩机构;
提供与所述第一部件分离的一个或多个第二部件,每个第二部件处在专用壳体内且包括冷却机构;
通过一个或多个液体制冷剂供应管和返回管将每个冷却机构连通至该伪蒸发机构;
通过所述一个或多个所述液体制冷剂返回管将排出的液体制冷剂供给所述伪蒸发机构,其中将所述排出的制冷剂的液体部分返回该伪蒸发器机构,来自伪蒸发器的气态制冷剂通过所述压缩机构被引导向所述冷凝器以用于冷凝和再循环。
35.如权利要求34所述的方法,其中,所述压缩机构选自由吸附单元、吸收单元、混合蒸汽压缩/吸附单元以及混合蒸汽压缩/吸收单元组成的组。
36.如权利要求34或35所述的方法,其中,所述压缩机构是吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元。
37.如权利要求36所述的方法,其中,在吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元的情况下所用的吸附剂以单独或任何组合的方式选自由沸石、介孔硅酸盐、不溶性金属硅酸盐、A型硅胶、RD型硅胶、S2型硅胶、活性炭纤维、颗粒活性炭、活性氧化铝、高度多孔活性炭、由连接剂键合的Zr6O4(OH)4、MIL-101Cr、金属有机骨架、共价有机骨架、功能吸附材料等组成的组。
38.如权利要求34或35所述的方法,其中,所述压缩机构是吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元。
39.如权利要求38所述的方法,其中,所述吸收单元或混合蒸汽压缩/吸收单元设有制冷剂-吸收剂混合物,该制冷剂-吸收剂混合物选自由水-溴化锂、氨-水、氨-硝酸锂、氨-硫氰酸钠等组成的组或是它们的任何组合。
40.如前述任一权利要求所述的方法,其中,所述制冷剂选自由水、甲烷、甲醇、乙醇、氨、氟氯烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)、氢氟烃(HFC)等组成的组。
41.如权利要求40所述的方法,其中,选自由不同类型的节流阀、膨胀阀、毛细管、P型存水弯和计量器组成的组的一个或多个制冷剂流量控制机构设置在所述冷凝器机构和伪蒸发器机构之间的液体制冷剂管上。
42.如权利要求34至41所述的方法,其中,所述伪蒸发器单元具有换热器,该换热器选自由具有显著伸展的表面积的、覆有降膜/喷涂膜的部件所组成的组,该部件包含冷却塔填料、金属丝网棉、金属或无机纤维泡沫。
43.如权利要求34至42所述的方法,其中,所述冷却单元具有换热器,其选自由传统管翅式换热器和增强型管式换热器组成的组。
44.如权利要求34至42所述的方法,其中,当分体式单元包含吸附单元或混合蒸汽压缩/吸附单元时,该分体式单元能被安装在任何载具设备上。
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