CN108007009B - 一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统及运行模式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统及运行模式，该系统由发生器、蒸汽喷射器、四通换向阀、室内盘管、气液分离器、膨胀阀、室外盘管、工质泵、水泵、废热换热器、太阳能集热器和控制阀所组成；该系统的运行模式包括空调制冷模式和空调制热模式；本发明在常规的太阳能喷射式制冷系统的基础上增设了四通换向阀、气液分离器、废热换热器等装置，通过废热辅助太阳能加热制冷剂，提高了发生器的发生温度和压力，并且该系统可以保证在太阳光照弱的情况下依然能够正常工作；增设气液分离器的目的是保证进入蒸发器换热的制冷剂为纯液体，提高蒸发器的换热效率；增设四通换向阀的目的是实现冷暖空调器的功能，满足用户的不同需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调系统，具体涉及一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统及运行模式。
背景技术
随着能源问题的日益突出，我们不仅要寻求可持续发展的清洁能源，而且要合理利用生产生活中产生的大量废热、余热等低品位能源，这样不仅能降低污染物的排放，还能减少高品位能源的消耗，从而大幅度降低能源的投资及运行费用。太阳能作为清洁环保的可持续发展能源具有广阔的应用前景。太阳能喷射式制冷是以太阳能作为驱动能源，采用蒸汽喷射器替代压缩机，利用蒸汽喷射器中高压蒸汽在喷嘴出口处形成的一定真空度来实现对低压蒸汽的引射升压。与蒸汽压缩式制冷相比，太阳能喷射式制冷系统结构简单、可以利用太阳能等清洁能源，节能环保，但太阳能喷射式制冷系统受外界环境因素影响很大，当太阳光照强度很弱的情况下，系统性能很差甚至不能工作。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统及运行模式，该系统利用废热、余热等辅助太阳能制冷或制热，解决了传统太阳能喷射式制冷系统可靠性差的问题，具有投资少、效益高、节能效果明显等优点。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，由发生器1、蒸汽喷射器2、四通换向阀3、室内盘管4、第一气液分离器5、膨胀阀6、第二气液分离器7、室外盘管8、工质泵9、水泵10、废热换热器11、太阳能集热器12、第一控制阀13、第二控制阀14、第三控制阀15和第四控制阀16所组成；
所述发生器1上端出口与蒸汽喷射器2入口连通，蒸汽喷射器2出口与四通换向阀3的第四阀口3d连通，室内盘管4一端与四通换向阀3的第一阀口3a连通，另一端依次连通第一气液分离器5、膨胀阀6、第二气液分离器7、室外盘管8、四通换向阀3的第三阀口3c，然后通过四通换向阀3的第二阀口3b连通蒸汽喷射器2入口；同时，室内盘管4与第三控制阀15连通，室外盘管8与第四控制阀16连通，第三控制阀15与第四控制阀16连通，第四控制阀16与工质泵9和发生器1入口连通；第一气液分离器5上端出口与第一控制阀13连通，第二气液分离器7上端出口与第二控制阀14连通，第一控制阀13与第二控制阀14连通，第二控制阀14与蒸汽喷射器2入口连通；发生器1下端出口分两路，一路与太阳能集热器12入口连通，一路与废热换热器11入口连通，太阳能集热器12出口与废热换热器11出口连通，然后依次与水泵10和发生器1下端入口连通。
该系统采用废热辅助太阳能加热发生器1内的制冷剂，不仅提高了发生器1内制冷剂的发生压力和温度，而且还能保证系统在太阳光照弱的情况下依然能够正常工作。
所述的发生器1为沉浸式蛇管换热器，结构简单，换热系数高。
所述的四通换向阀2的作用是通过切换制冷剂的流动方向，决定是按制冷还是按制热方式进行。
所述的第一气液分离器5和第二气液分离器7的作用是将节流后的气液两相制冷剂进行气液分离，保证进入蒸发器换热的制冷剂为纯液体，提高蒸发器的换热效率。
所述的第一控制阀13、第二控制阀14、第三控制阀15和第四控制阀16为电磁阀，便于调节和控制。
所述的一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统的运行模式，包括空调制冷模式和空调制热模式，具体如下：
空调制冷模式：包括制冷剂循环和热水循环；制冷剂循环：四通换向阀3处于第四阀口3d与第三阀口3c、第一阀口3a与第二阀口3b连通的位置，第一控制阀13和第四控制阀16开启、第二控制阀14和第三控制阀15关闭；发生器1发生的高温高压制冷剂蒸汽，从发生器1上端出口流出后流入蒸汽喷射器2，在蒸汽喷射器2内引射低温低压制冷剂蒸汽后变为中压制冷剂蒸汽，中压制冷剂蒸汽经四通换向阀3流入作为冷凝器的室外盘管8中被冷凝成中压液态制冷剂，中压液态制冷剂分两路，一路经第四控制阀16后进入工质泵9升压，升压后变为高温高压制冷剂液体回到发生器1入口，继续下一个循环；另一路经第二气液分离器7后流入膨胀阀6内节流降压成低温低压的制冷剂气液两相混合物，制冷剂气液两相混合物流入第一气液分离器5内进行气液分离，分离产生的气体经第一控制阀13后与来自室内盘管4的低温低压制冷剂蒸汽相混合；气液分离器5分离产生的制冷剂液体流入作为蒸发器的室内盘管4内蒸发吸热后成为低温低压的制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀3与来自气液分离器5的气体混合，混合后流入蒸汽喷射器2中被发生器1产生的高温高压制冷剂蒸汽引射升压；热水循环：发生器1内的热水从发生器1的下端出口流出后分为两路，一路进入太阳能集热器12内加热，一路进入废热换热器11内加热，两路热水被加热后进行混合，然后经水泵10回到发生器1中，继续下一个循环；
空调制热模式：包括制冷剂循环和热水循环；制冷剂循环：四通换向阀3处于第四阀口3d与第一阀口3a、第三阀口3c与第二阀口3b连通的位置，第一控制阀13和第四控制阀16关闭、第二控制阀14和第三控制阀15开启；发生器1发生的高温高压制冷剂蒸汽，从发生器1上端出口流出后流入蒸汽喷射器2，在蒸汽喷射器2内引射低温低压制冷剂蒸汽后变为中压制冷剂蒸汽，中压制冷剂蒸汽经四通换向阀3流入作为冷凝器的室内盘管4中被冷凝成中压液态制冷剂，中压液态制冷剂分两路，一路经第三控制阀15后进入工质泵9升压，升压后变为高温高压制冷剂液体回到发生器1入口，继续下一个循环；另一路经第一气液分离器5后流入膨胀阀6内节流降压成低温低压的制冷剂气液两相混合物，制冷剂气液两相混合物流入第二气液分离器7内进行气液分离，分离产生的气体经第二控制阀14后与来自室外盘管8的低温低压制冷剂蒸汽相混合；第二气液分离器7分离产生的制冷剂液体流入作为蒸发器的室外盘管8内蒸发吸热后成为低温低压的制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀3与来自第二气液分离器7的气体混合，混合后流入蒸汽喷射器2中被发生器1产生的高温高压制冷剂蒸汽引射升压；热水循环：发生器1内的热水从发生器1的下端出口流出后分为两路，一路进入太阳能集热器12内加热，一路进入废热换热器11内加热，两路热水被加热后进行混合，然后经水泵10回到发生器1中，继续下一个循环。
相对于常规的太阳能喷射式制冷系统，本发明废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统仅须在原有的太阳能喷射式制冷系统基础上增设四通换向阀、气液分离器、废热换热器、控制阀，而这些设备本身结构简单、价格低廉、性能稳定，所以该废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统有望取得显著的节能及经济效益，可以达到如下有益效果：
(1)该装置采用废热辅助太阳能加热制冷剂，不仅保证了在太阳光照弱的情况下依然能够正常工作，而且提高了发生器的发生温度和压力，从而提高了系统性能系数。
(2)该装置通过四通换向阀和控制阀切换制冷剂的流动方向，可以实现冷暖空调器的功能。
(3)该装置对节流后的制冷剂气液两相混合物进行气液分离，保证进入蒸发器吸热的制冷剂为纯液体，提高了蒸发器的换热效率。
附图说明：
图1是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，由发生器1、蒸汽喷射器2、四通换向阀3、室内盘管4、第一气液分离器5、膨胀阀6、第二气液分离器7、室外盘管8、工质泵9、水泵10、废热换热器11、太阳能集热器12、第一控制阀13、第二控制阀14、第三控制阀15和第四控制阀16所组成；
发生器1上端出口与蒸汽喷射器2入口连通，蒸汽喷射器2出口与四通换向阀3的第四阀口3d连通，室内盘管4一端与四通换向阀3的第一阀口3a连通，另一端依次连接第一气液分离器5、膨胀阀6、第二气液分离器7、室外盘管8、四通换向阀3的第三阀口3c，并相互连通，最后通过四通换向阀3的第二阀口3b回到蒸汽喷射器2入口；同时，室内盘管4与第三控制阀15连通，室外盘管8还与第四控制阀16连通，第三控制阀15与第四控制阀16连通，第四控制阀16与工质泵9和发生器1入口连通；第一气液分离器5上端出口与第一控制阀13连通，第二气液分离器7上端出口与第二控制阀14连通，第一控制阀13与第二控制阀14连通，第二控制阀14与蒸汽喷射器2入口连通；发生器1下端出口分两路，一路与太阳能集热器12入口连通，一路与废热换热器11入口连通，太阳能集热器12出口与废热换热器11出口连通，然后依次与水泵10、发生器1下端入口连通。
本发明废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统可以按以下模式运行：
空调制冷模式：包括制冷剂循环和热水循环；制冷剂循环：四通换向阀3处于第四阀口3d与第三阀口3c、第一阀口3a与第二阀口3b连通的位置，第一控制阀13和第四控制阀16开启、第二控制阀14和第三控制阀15关闭；发生器1发生的高温高压制冷剂蒸汽，从发生器1上端出口流出后流入蒸汽喷射器2，在蒸汽喷射器2内引射低温低压制冷剂蒸汽后变为中压制冷剂蒸汽，中压制冷剂蒸汽经四通换向阀3流入作为冷凝器的室外盘管8中被冷凝成中压液态制冷剂，中压液态制冷剂分两路，一路经第四控制阀16后进入工质泵9升压，升压后变为高温高压制冷剂液体回到发生器1入口，继续下一个循环；另一路经第二气液分离器7后流入膨胀阀6内节流降压成低温低压的制冷剂气液两相混合物，制冷剂气液两相混合物流入第一气液分离器5内进行气液分离，分离产生的气体经第一控制阀13后与来自室内盘管4的低温低压制冷剂蒸汽相混合；气液分离器5分离产生的制冷剂液体流入作为蒸发器的室内盘管4内蒸发吸热后成为低温低压的制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀3与来自气液分离器5的气体混合，混合后流入蒸汽喷射器2中被发生器1产生的高温高压制冷剂蒸汽引射升压；热水循环：发生器1内的热水从发生器1的下端出口流出后分为两路，一路进入太阳能集热器12内加热，一路进入废热换热器11内加热，两路热水被加热后进行混合，然后经水泵10回到发生器1中，继续下一个循环。
空调制热模式：包括制冷剂循环和热水循环；制冷剂循环：四通换向阀3处于第四阀口3d与第一阀口3a、第三阀口3c与第二阀口3b连通的位置，第一控制阀13和第四控制阀16关闭、第二控制阀14和第三控制阀15开启；发生器1发生的高温高压制冷剂蒸汽，从发生器1上端出口流出后流入蒸汽喷射器2，在蒸汽喷射器2内引射低温低压制冷剂蒸汽后变为中压制冷剂蒸汽，中压制冷剂蒸汽经四通换向阀3流入作为冷凝器的室内盘管4中被冷凝成中压液态制冷剂，中压液态制冷剂分两路，一路经第三控制阀15后进入工质泵9升压，升压后变为高温高压制冷剂液体回到发生器1入口，继续下一个循环；另一路经第一气液分离器5后流入膨胀阀6内节流降压成低温低压的制冷剂气液两相混合物，制冷剂气液两相混合物流入第二气液分离器7内进行气液分离，分离产生的气体经第二控制阀14后与来自室外盘管8的低温低压制冷剂蒸汽相混合；第二气液分离器7分离产生的制冷剂液体流入作为蒸发器的室外盘管8内蒸发吸热后成为低温低压的制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀3与来自第二气液分离器7的气体混合，混合后流入蒸汽喷射器2中被发生器1产生的高温高压制冷剂蒸汽引射升压；热水循环：发生器1内的热水从发生器1的下端出口流出后分为两路，一路进入太阳能集热器12内加热，一路进入废热换热器11内加热，两路热水被加热后进行混合，然后经水泵10回到发生器1中，继续下一个循环。
Claims (7)
1.一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，其特征在于：由发生器(1)、蒸汽喷射器(2)、四通换向阀(3)、室内盘管(4)、第一气液分离器(5)、膨胀阀(6)、第二气液分离器(7)、室外盘管(8)、工质泵(9)、水泵(10)、废热换热器(11)、太阳能集热器(12)、第一控制阀(13)、第二控制阀(14)、第三控制阀(15)和第四控制阀(16)所组成；
所述发生器(1)上端出口与蒸汽喷射器(2)入口连通，蒸汽喷射器(2)出口与四通换向阀(3)的第四阀口(3d)连通，室内盘管(4)一端与四通换向阀(3)的第一阀口(3a)连通，另一端依次连通第一气液分离器(5)、膨胀阀(6)、第二气液分离器(7)、室外盘管(8)、四通换向阀(3)的第三阀口(3c)，然后通过四通换向阀(3)的第二阀口(3b)连通蒸汽喷射器(2)入口；同时，室内盘管(4)与第三控制阀(15)连通，室外盘管(8)与第四控制阀(16)连通，第三控制阀(15)与第四控制阀(16)连通，第四控制阀(16)与工质泵(9)和发生器(1)入口连通；第一气液分离器(5)上端出口与第一控制阀(13)连通，第二气液分离器(7)上端出口与第二控制阀(14)连通，第一控制阀(13)与第二控制阀(14)连通，第二控制阀(14)与蒸汽喷射器(2)入口连通；发生器(1)下端出口分两路，一路与太阳能集热器(12)入口连通，一路与废热换热器(11)入口连通，太阳能集热器(12)出口与废热换热器(11)出口连通，然后依次与水泵(10)和发生器(1)下端入口连通。
2.如权利要求1所述的一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，其特征在于：该系统采用废热辅助太阳能加热发生器(1)内的制冷剂，不仅提高了发生器(1)内制冷剂的发生压力和温度，而且还能保证系统在太阳光照弱的情况下依然能够正常工作。
3.如权利要求1所述的一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，其特征在于：所述的发生器(1)为沉浸式蛇管换热器，结构简单，换热系数高。
4.如权利要求1所述的一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，其特征在于：所述的四通换向阀(3)的作用是通过切换制冷剂的流动方向，决定是按制冷还是按制热方式进行。
5.如权利要求1所述的一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，其特征在于：所述的第一气液分离器(5)和第二气液分离器(7)的作用是将节流后的气液两相制冷剂进行气液分离，保证进入蒸发器换热的制冷剂为纯液体，提高蒸发器的换热效率。
6.如权利要求1所述的一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统，其特征在于：所述的第一控制阀(13)、第二控制阀(14)、第三控制阀(15)和第四控制阀(16)为电磁阀，便于调节和控制。
7.权利要求1至6任一项所述的一种废热辅助的太阳能喷射式冷暖空调系统的运行模式，其特征在于：包括空调制冷模式和空调制热模式，具体如下：
空调制冷模式：包括制冷剂循环和热水循环；制冷剂循环：四通换向阀(3)处于第四阀口(3d)与第三阀口(3c)、第一阀口(3a)与第二阀口(3b)连通的位置，第一控制阀(13)和第四控制阀(16)开启、第二控制阀(14)和第三控制阀(15)关闭；发生器(1)发生的高温高压制冷剂蒸汽，从发生器(1)上端出口流出后流入蒸汽喷射器(2)，在蒸汽喷射器(2)内引射低温低压制冷剂蒸汽后变为中压制冷剂蒸汽，中压制冷剂蒸汽经四通换向阀(3)流入作为冷凝器的室外盘管(8)中被冷凝成中压液态制冷剂，中压液态制冷剂分两路，一路经第四控制阀(16)后进入工质泵(9)升压，升压后变为高温高压制冷剂液体回到发生器(1)入口，继续下一个循环；另一路经第二气液分离器(7)后流入膨胀阀(6)内节流降压成低温低压的制冷剂气液两相混合物，制冷剂气液两相混合物流入第一气液分离器(5)内进行气液分离，分离产生的气体经第一控制阀(13)后与来自室内盘管(4)的低温低压制冷剂蒸汽相混合；气液分离器(5)分离产生的制冷剂液体流入作为蒸发器的室内盘管(4)内蒸发吸热后成为低温低压的制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀(3)与来自气液分离器(5)的气体混合，混合后流入蒸汽喷射器(2)中被发生器(1)产生的高温高压制冷剂蒸汽引射升压；热水循环：发生器(1)内的热水从发生器(1)的下端出口流出后分为两路，一路进入太阳能集热器(12)内加热，一路进入废热换热器(11)内加热，两路热水被加热后进行混合，然后经水泵(10)回到发生器(1)中，继续下一个循环；
空调制热模式：包括制冷剂循环和热水循环；制冷剂循环：四通换向阀(3)处于第四阀口(3d)与第一阀口(3a)、第三阀口(3c)与第二阀口(3b)连通的位置，第一控制阀(13)和第四控制阀(16)关闭、第二控制阀(14)和第三控制阀(15)开启；发生器(1)发生的高温高压制冷剂蒸汽，从发生器(1)上端出口流出后流入蒸汽喷射器(2)，在蒸汽喷射器(2)内引射低温低压制冷剂蒸汽后变为中压制冷剂蒸汽，中压制冷剂蒸汽经四通换向阀(3)流入作为冷凝器的室内盘管(4)中被冷凝成中压液态制冷剂，中压液态制冷剂分两路，一路经第三控制阀(15)后进入工质泵(9)升压，升压后变为高温高压制冷剂液体回到发生器(1)入口，继续下一个循环；另一路经第一气液分离器(5)后流入膨胀阀(6)内节流降压成低温低压的制冷剂气液两相混合物，制冷剂气液两相混合物流入第二气液分离器(7)内进行气液分离，分离产生的气体经第二控制阀(14)后与来自室外盘管(8)的低温低压制冷剂蒸汽相混合；第二气液分离器(7)分离产生的制冷剂液体流入作为蒸发器的室外盘管(8)内蒸发吸热后成为低温低压的制冷剂蒸汽，然后经四通换向阀(3)与来自第二气液分离器(7)的气体混合，混合后流入蒸汽喷射器(2)中被发生器(1)产生的高温高压制冷剂蒸汽引射升压；热水循环：发生器(1)内的热水从发生器(1)的下端出口流出后分为两路，一路进入太阳能集热器(12)内加热，一路进入废热换热器(11)内加热，两路热水被加热后进行混合，然后经水泵(10)回到发生器(1)中，继续下一个循环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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