CN111947344A - 一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，包括：水浴式吸附制冷系统、直接加热式吸附制冷系统和太阳能储热系统；水浴式吸附制冷系统一端与直接加热式吸附制冷系统相连通，另一端与太阳能储热系统相连通。本发明能够有效地提高太阳能的利用率，降低太阳能集热器的工作负担，有效地减小集热器的集热面积，从而降低成本，能够不分昼夜连续制冷循环，并且通过双床回质和强化回质，以及强化解吸的方式，大大增加了参与循环的制冷剂的量，有效地提高了制冷效率。

Description

一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统

技术领域

本发明涉及新能源制冷技术领域，更具体的说是涉及一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统。

背景技术

太阳能作为绿色无污染的清洁能源，不同于石油，煤炭等等，不会产生“温室效应”。而且每年到达地球表面的辐射量十分巨大，其总量已经是如今地球上能够开发的最大能源，在倡导绿色协调可持续发展的今天，太阳能受到了越来越多的重视，应用也越来越广泛。目前太阳能在热利用方面，比如太阳能热水器，技术日趋成熟。在太阳能吸附式制冷方面也在迅速发展着，目前已经应用于果蔬的冷藏，大型船舶的制冷系统和伙食冷藏库、冰箱等方面。

目前，传统的吸附式制冷通常采用单吸附床间歇式制冷，其又可以分为直接加热式吸附床制冷和水浴式吸附床制冷。

水浴式吸附床由四排竖直放置的铝制圆管通过汇流管道连接构成，其中每排吸附器又由8根翅片式吸附管通过管径较大的方形传质管道连接而成，每根翅片管式吸附器中装填吸附剂，并将连接好的吸附床整体放置于保温水箱中进行水浴加热。保温水箱内壳和外壳均由硬质铁皮加工制成，并在其夹层中填充耐高温的棉作为水箱的保温材料。

直接加热式吸附床内部腔体采用带翅片的吸附管，里面装填有吸附剂，吸附管平行布置并且两端由铝制方管连接，两端的铝制方管都和铝制圆管连通，焊接好的翅片吸附管放置于不锈钢保温槽中，用保温材料聚氨酯发泡填充，最后不锈钢保温槽由透明的玻璃盖板覆盖，形成保温效果。

但水浴式吸附床和直接加热式吸附床都存在着一些弊端：比如太阳能利用率不高，不能连续制冷，制冷效率和制冷量不高，单次循环时间较长等。水浴式吸附床是白天将太阳能储存起来，晚上再用于吸附床的解吸，但是白天吸附床也要受热解吸，所以对于太阳能集热器来说负担较大，要增加集热器的集热面积以及储热系统的规模，这就直接增大了成本，制冷效率反而降低了。而直接加热式吸附床则是将集热器和吸附床结合，直接吸收太阳辐射来加热吸附床，但是晚上就只能进行吸附制冷，不能进行下一个循环，所以夜晚的时间也就浪费了，导致系统整体利用率不高。

因此，如何提供一种能够提高太阳能利用率的太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，将传统的太阳能直接加热式吸附制冷系统和太阳能水浴式吸附制冷系统结合在一起，并采用强化回质方式，进一步提高制冷量，提高制冷效率。通过回质、强化回质和强化解吸手段，相比于传统的间歇式制冷系统，极大地增大了制冷剂参与循环量，从而实现制冷量和制冷效率的提高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，包括：水浴式吸附制冷系统、直接加热式吸附制冷系统和储热系统；所述水浴式吸附制冷系统一端与所述直接加热式吸附制冷系统相连通，另一端与所述储热系统相连通。

优选的，所述水浴式吸附制冷系统包括：水浴式吸附床、第一强化传质泵、第一冷凝器、第一解吸阀门、第一吸附阀门和蒸发器，所述水浴式吸附床的顶部由管道与所述直接加热式吸附制冷系统通过回质强化泵相连通，底部管道分为第一解吸通道和第一吸附通道；所述第一解吸通道上依次设置有第一强化传质泵、第一冷凝器、第一解吸阀门，且与所述蒸发器的底部相连；所述第一吸附通道上连接有第一吸附阀门，且与所述蒸发器的顶部相连。

优选的，所述直接加热式吸附制冷系统包括：直接加热式吸附床、第二强化传质泵、第二冷凝器、第二解吸阀门、第二吸附阀门和蒸发器，所述直接加热式吸附床顶部由管道与所述水浴式吸附床通过所述回质强化泵相连通，底部管道分为第二解吸通道和第二吸附通道；所述第二解吸通道依次设置有第二强化传质泵、第二冷凝器和第二解吸阀门，且与所述蒸发器的底部相连；所述第二吸附通道上连接有第二吸附阀门，且与所述蒸发器的顶部相连。设置第二强化传质泵能够达到强化解吸，增加参与循环的制冷剂的量的目的。

优选的，所述太阳能储热系统包括：太阳能集热器、储热水箱、冷却水箱、第一循环水泵、第二循环水泵、第一进水阀门、第二进水阀门、第一出水阀门和第二出水阀门，所述太阳能集热器上端出口与所述储热水箱的下部出口连接，所述太阳能集热器下部出口与所述储热水箱的上端出口连接，构成循环；所述储热水箱的上端出口通过第一循环水泵和第一进水阀门与所述水浴式吸附床上端相连，下部出口通过第一出水阀门与所述水浴式吸附床下部相连；第一循环水泵的设置，使得储热水箱中的热水不断循环到水浴式吸附床内去加热。

所述冷却水箱的上端出口通过第二循环水泵和第二进水阀门与所述水浴式吸附床上端相连，下部出口通过第二出水阀门与所述水浴式吸附床下部相连。第二循环水泵的设置，使得冷却水箱的冷水不断循环到水浴式吸附床内去冷却。

优选的，所述回质强化泵为并联的两个传质泵，且导通方向相反，以达到强化回质的目的。

优选的，所述回质强化泵、所述第一强化传质泵和所述第二强化传质泵均为单向泵，正向则导通，反向则不通。

优选的，所述蒸发器设置于水槽中，所述水槽置于制冰箱内。

优选的，所述水浴式吸附床和所述直接加热式吸附床均放置于基础架上，且所述基础架底部均设置有丝口，用于地面固定。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，能够充分利用太阳能资源，有效地提高太阳能利用率，降低太阳能集热器的工作负担，有效地减小集热器的集热面积，从而降低成本，能够实现部分昼夜连续制冷循环，并且通过双床回质和强化回质，以及强化解吸等手段使得参与制冷循环的制冷剂量大幅提升，总体制冷系数高，提高了制冷效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的结构示意图。

附图中各标记为：

1-直接加热式吸附床，2-第二强化传质泵，3-第二冷凝器，4-第二解吸阀门，5-回质强化泵，6-第一吸附阀门，7-第二吸附阀门，8-第一强化传质泵，9-第一冷凝器，10-蒸发器，11-第一解吸阀门，12-水浴式吸附床，13-储热水箱，14-冷却水箱，15-太阳能集热器，16-第一循环水泵，17-第二循环水泵，18-第二进水阀门，19-第一进水阀门，20-第一出水阀门，21-第二出水阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，包括：直接加热式吸附制冷系统、水浴式吸附制冷系统和太阳能储热系统。

其中，水浴式吸附制冷系统包括：水浴式吸附床12、第一强化传质泵8、第一冷凝器9、第一吸附阀门6、第一解吸阀门11和蒸发器10；水浴式吸附床12的顶部由管道与直接加热式吸附制冷系统通过回质强化泵5相连通，底部管道分为第一解吸通道和第一吸附通道。第一解吸通道上依次设置有第一强化传质泵8、第一冷凝器9、第一解吸阀门11，且与蒸发器10的底部相连；第一吸附通道上连接有第一吸附阀门6，且与蒸发器10的顶部相连。

直接加热式吸附制冷系统包括：直接加热式吸附床1、第二强化传质泵2、第二冷凝器3、第二吸附阀门7、第二解吸阀门4和蒸发器10；且直接加热式吸附制冷系统和水浴式吸附制冷系统共用蒸发器10；直接加热式吸附床1顶部由管道与水浴式吸附床12通过回质强化泵5相连通，底部管道分为第二解吸通道和第二吸附通道。第二解吸通道依次设置有第二强化传质泵2、第二冷凝器3和第二解吸阀门4，且与蒸发器10的底部相连；第二吸附通道上连接有第二吸附阀门7，且与蒸发器10的顶部相连。

太阳能储热系统：包括太阳能集热器15、储热水箱13、冷却水箱14、第一循环水泵16、第二循环水泵17、第一进水阀门19、第二进水阀门18、第一出水阀门20和第二出水阀门21。太阳能集热器15上端出口与储热水箱13的下部出口连接，太阳能集热器15下部出口与储热水箱13的上端出口连接，构成循环；储热水箱13的上端出口通过第一循环水泵16和第一进水阀门19与所述水浴式吸附床12上端相连，下部出口通过第一出水阀门20与水浴式吸附床12下部相连；冷却水箱14的上端出口通过第二循环水泵17和第二进水阀门18与水浴式吸附床12上端相连，下部出口通过第二出水阀门21与水浴式吸附床12下部相连。

本发明公开的太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统的安装过程如下：

首先，将直接加热式吸附床1固定在平台上，从其下部引出的管道分为第二吸附通道和第二解吸通道，第二解吸通道上依次连接第二强化回质泵2、第二冷凝器3、第二解吸阀门4，最终与蒸发器10的底部相连；第二吸附通道上连接第二吸附阀门7，最终与蒸发器10的顶部相连。

其次，将水浴式吸附床12固定好，从其上部和下部各引出一根传质管道，从上面引出的传质管道接上两个并联的导通方向相反的回质强化泵5，并与直接加热式吸附床1相连。从下面引出的传质管道分为第一解吸通道和第一吸附通道，第一解吸通道上依次连接第一强化传质泵8、第一冷凝器9，第一解吸阀门11，最终与蒸发器10的底部相连；第一吸附通道上设置第一吸附阀门6，最终与蒸发器10的顶部相连。

然后，太阳能集热器15固定在平台上，上端出口接储热水箱13下部入口，下部入口接储热水箱13上端出口。

最后，将储热水箱13上端出口通过第一循环水泵16和第一进水阀门19与水浴式吸附床12上端相连，水浴式吸附床12下端通过第一出水阀门20与储热水箱13下部入口相连。而冷却水箱14上端出口通过第二循环水泵17和第二进水阀门18与水浴式吸附床12上端相连，水浴式吸附床12下端通过第二出水阀门21与冷却水箱14下部入口相连，完成一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统的安装。

具体的，当白天有太阳的时候，对于太阳能直接加热式吸附制冷系统，直接加热式吸附床1吸收太阳能量，此时第二吸附阀门7、第二解吸阀门4、第二强化传质泵2都处于关闭状态，当直接加热式吸附床1内达到解吸压力和温度时，打开第二解吸阀门4且第二强化传质泵2开始工作，直接加热式吸附床1解吸出来的制冷剂气体迅速被抽到第二冷凝器3中，制冷剂气体在第二冷凝器3中被冷却为液体后再流入蒸发器10中，该解吸过程持续到太阳辐照降低即太阳落山。

具体的，当白天有太阳的时候，对于太阳能集热系统，太阳能集热器15吸收太阳能量，加热流体通道内的水，热水会通过自然循环流入储热水箱13里储存起来。

具体的，当黑夜时，对于太阳能直接加热式吸附制冷系统，将第二强化传质泵2和第二解吸阀门4关闭，打开第二吸附阀门7，制冷剂液体受到直接加热式吸附床1吸附质吸附作用的影响，制冷剂蒸发变为气体进入直接加热式吸附床1，从而产生蒸发制冷效应。

具体的，当黑夜时，打开第一进水阀门19、第一出水阀门20和第一循环水泵16，将储热水箱13中的热水加入水浴式吸附床12，让水浴式吸附床12内的制冷剂进行解吸。

具体的，当白天时，打开第二进水阀门18、第二出水阀门21和第二循环水泵17，将冷却水箱14中的水加入水浴式吸附床12，对水浴式吸附床12进行冷却。

具体的，当直接加热式吸附床1刚完成解吸过程，压力较高，水浴式吸附床12刚完成吸附过程，压力较低，直接加热式吸附床1与水浴式吸附床12之间存在压力差，若将两床联通则压力高的吸附床内的制冷剂气体会进入压力低的吸附床内，直到两床吸附平衡，此时若用回质强化泵5对两床进行强化回质，两者的压力不仅仅快速达到平衡，更能增加回质的深度，使参与制冷循环的制冷剂量增加。于是在下一次循环开始时水浴式吸附床12能从更高的初始温度和压力进行解吸，直接加热式吸附床1则以更低的初始温度和压力进行吸附；反之亦然。

具体的，采用第二强化传质泵2和第一强化传质泵8的作用也是增加参与循环的制冷剂的量，所以本系统具有较高的制冷效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，包括：水浴式吸附制冷系统、直接加热式吸附制冷系统和太阳能储热系统；所述水浴式吸附制冷系统一端与所述直接加热式吸附制冷系统相连通，另一端与所述太阳能储热系统相连通。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，所述水浴式吸附制冷系统包括：水浴式吸附床(12)、第一强化传质泵(8)、第一冷凝器(9)、第一解吸阀门(11)、第一吸附阀门(6)和蒸发器(10)，所述水浴式吸附床(12)的顶部由管道与所述直接加热式吸附制冷系统通过回质强化泵(5)相连通，底部管道分为第一解吸通道和第一吸附通道；

所述第一解吸通道上依次设置有所述第一强化传质泵(8)、所述第一冷凝器(9)、所述第一解吸阀门(11)，且与所述蒸发器(10)的底部相连；所述第一吸附通道上连接有所述第一吸附阀门(6)，且与所述蒸发器(10)的顶部相连。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，所述直接加热式吸附制冷系统包括：直接加热式吸附床(1)、第二强化传质泵(2)、第二冷凝器(3)、第二解吸阀门(4)、第二吸附阀门(7)和所述蒸发器(10)，所述直接加热式吸附床(1)顶部由管道与所述水浴式吸附床(12)通过所述回质强化泵(5)相连通，底部管道分为第二解吸通道和第二吸附通道；

所述第二解吸通道依次设置有第二强化传质泵(2)、第二冷凝器(3)和第二解吸阀门(4)，且与所述蒸发器(10)的底部相连；所述第二吸附通道上连接有所述第二吸附阀门(7)，且与所述蒸发器(10)的顶部相连。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，所述太阳能储热系统包括太阳能集热器(15)、储热水箱(13)、冷却水箱(14)、第一循环水泵(16)、第二循环水泵(17)、第一进水阀门(19)、第二进水阀门(18)、第一出水阀门(20)和第二出水阀门(21)，所述太阳能集热器(15)上端出口与所述储热水箱(13)的下部出口连接，所述太阳能集热器(15)下部出口与所述储热水箱(13)的上端出口连接，构成循环；

所述储热水箱(13)的上端出口通过第一循环水泵(16)和第一进水阀门(19)与所述水浴式吸附床(12)上端相连，下部出口通过第一出水阀门(20)与所述水浴式吸附床(12)下部相连；

所述冷却水箱(14)的上端出口通过第二循环水泵(17)和第二进水阀门(18)与所述水浴式吸附床(12)上端相连，下部出口通过第二出水阀门(21)与所述水浴式吸附床(12)下部相连。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，所述回质强化泵(5)为并联的两个传质泵，且导通方向相反。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，所述回质强化泵(5)、所述第一强化传质泵(8)和所述第二强化传质泵(2)均为单向泵。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，所述蒸发器(10)设置于水槽中，所述水槽置于制冰箱内。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能双吸附床强化回质连续循环制冷系统，其特征在于，所述水浴式吸附床(12)和所述直接加热式吸附床(1)均放置于基础架上，且所述基础架底部均设置有丝口。

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