CN115420130A - 一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,将太阳能转化为化学能以实现跨季节存储的储能子系统,收集太阳能以利用解吸出的循环工质连续蒸发实现夏季吸热制冷的制冷子系统;用于吸附来自冷凝器的循环工质发生络合反应产生热量的放热子系统,以向外持续输出吸附热实现冬季供暖。本发明通过太阳驱动的同一套系统实现大规模跨季节储能与冷热输出,可显著提高太阳能的利用效率、制冷与供热能效、跨季节储热密度、降低解吸温度并提高波动热源的温度适应性。在夏季能够连续输出冷量与冬季输出跨季节储存的热量,从而大幅降低碳排放并提升室内舒适性,具有规模化应用的巨大潜力。

Description

一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统及方法
技术领域
本发明属于新能源利用技术领域,尤其涉及一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统及方法。
背景技术
面对极端气候的频发与碳排放导致的环境恶化等问题,如何有效构建低碳节能的舒适生存环境成为人类追求的目标之一,利用太阳能等可再生能源对建筑的冷热量进行灵活调控是一种应对目前能源与环境问题的有效途径。由于太阳能驱动的吸附式能源技术具有长期储存和多效输出等优势而受到国内外学者的广泛关注。该技术的原理是利用吸附剂对吸附质的吸附作用和吸附质的蒸发效应来实现对外界的热量和冷量的输出。目前主要的吸附质有水、氨、醇类等,而氨工质具有更大的系统驱动力、较高的蒸发焓、更宽的工作温区以及环保高效等特点,采用氨作为吸附质可以在极端气候条件下实现太阳热的长周期储存、高效制冷与供热。因此,太阳能驱动的吸附式技术能够大规模跨季节储存太阳热的同时,在夏季连续输出冷量与冬季输出储存的热量,显著提升冷热联供的能效并降低碳排放,具有规模化应用的巨大潜力。
目前,考虑到氨系统具有较大的驱动力和显著的制冷和储热性能,基于卤化物/膨胀石墨和氨工质形成的热化学吸附技术在制冷空调和室内供热方面进行了广泛研究。如Anthony Paul Roskilly教授在Energy Conversion and Management(138(2017)651-658)上发表的“Experimental investigation on an innovative resorption system forenergy storage and upgrade”以及BidyutBaranSaha教授在Energy(63(2013)133-141)上发表的“Study on a solar heat driven dual-mode adsorption chiller”,分别表现出较好的储热与制冷效果,目前大量研究均聚焦于不同热力循环的单一制冷与储能、不具有储能功能的冷热联供等方面,而在同一套热化学复叠循环系统中很难同时实现大规模储能的供热和高效制冷的功能,但夏季的制冷和储能非常重要。此外,中国专利申请号:202111435968.3提出了一种吸收式冷热联供系统,该冷热联供单元虽然能实现夏季载热介质放热和冬季载冷介质吸热,但无法实现规模化的储能功能。目前大多数跨季节储热的专利均以土壤相变蓄热为主,其不足之处是无法实现夏季制冷的功能,而夏季建筑对制冷需求极大。
然而,在吸附、吸收与相变技术用于太阳能热管理与储能方面,已公开的方案在同一系统中均未能实现大规模跨季节储能的冷热联供功能,而夏季制冷与太阳能的跨季节储存用于冬季供热对于缓解能源与环境问题以及提升室内的舒适性有着广泛的经济与环境效益。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统及方法,以实现在太阳驱动下大规模跨季节储能与冷热灵活切换输出。
为解决上述问题,本发明的技术方案为:
一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,包括:
储能子系统、制冷子系统、放热子系统和冷凝器;
储能子系统用于采集太阳能,将太阳能转化为化学能以实现跨季节存储;储能子系统包括集热组件、一级吸热组件和二级吸热组件;
集热组件用于采集太阳辐射;一级吸热组件与集热组件管路连接,用于接收热能以进行存储并解吸出循环工质;二级吸热组件分别与一级吸热组件和冷凝器管路连接,用于接收一级吸热组件解吸出的循环工质以进行吸热储能,并向冷凝器解吸循环工质;
制冷子系统用于制冷,包括制冷组件和循环组件;循环组件与冷凝器管路连接,用于吸热并向冷凝器解吸循环工质;制冷组件分别与冷凝器和循环组件管路连接,用于接收来自冷凝器的循环工质以实现吸热制冷,并向循环组件释放循环工质;
放热子系统包括放热组件,放热组件与一级吸热组件管路连接;一级吸热组件用于接收来自冷凝器的循环工质发生络合反应产生热量,放热组件用于接收一级吸热组件的热量以向外持续输出并实现供暖。
其中,集热组件包括集热器和第一级高温解吸阀;
集热器设于地表上方,用于被太阳照射以采集太阳辐射;
第一级高温解吸阀设于集热器与一级吸热组件的连接通道上,用于控制集热器与一级吸热组件之间的热量传递,第一级高温解吸阀处于导通时,储能子系统进行吸热储能并解吸出循环工质;第一级高温解吸阀处于闭合时,储能子系统停止吸热储能。
具体地,一级吸热组件包括第一级高温吸附器,设于第一级高温吸附器内的高温换热管,以及填充于第一级高温吸附器内的高温吸附剂;
第一级高温吸附器用于作为储能容器,高温吸附剂用于与高温换热管接触换热,以接收来自集热器的热量实现吸热储能;
二级吸热组件包括第一级中温吸附器、第一级中温解吸阀、去冷凝器第一级中温解吸阀、第二级中温吸附器、第二级中温解吸阀、第二级双向阀和去冷凝器第二级中温解吸阀;
第一级中温吸附器分别与第一级高温吸附器和冷凝器管路连接,用于接收来自第一级高温吸附器的循环工质,与第一级中温吸附器内的中温吸附剂反应,生成循环工质输出至冷凝器;第一级中温解吸阀设于第一级中温吸附器与第一级高温吸附器的管路上,去冷凝器第一级中温解吸阀设于第一级中温吸附器与冷凝器的管路上,用于分别控制相对应管路的导通与关闭;
第二级中温吸附器分别与第一级高温吸附器和冷凝器管路连接,用于接收来自第一级高温吸附器的循环工质以及作为制冷的一环;
第二级中温解吸阀和第二级双向阀设于第二级中温吸附器与第一级高温吸附器的管路上,第二级双向阀和冷凝器第二级中温解吸阀设于第二级中温吸附器与冷凝器的管路上,用于分别控制相应管路的导通与关闭。
具体地,制冷组件包括膨胀阀、蒸发器、冷量阀、冷交换盘管和制冷室;
冷凝器的一端与蒸发器管路连接,用于向蒸发器输出循环工质;蒸发器连接有冷交换盘管,冷交换盘管伸入制冷室设置,用于接收循环工质并蒸发吸热制冷并通过冷交换盘管冷却制冷室;
膨胀阀设于冷凝器与蒸发器之间的管路上,冷量阀设于冷交换盘管上且位于进入制冷室之前,用于控制相应管路导通与关闭。
其中,循环组件包括制冷吸附阀、第二级高温解吸阀和第二级高温吸附器;
第二级高温吸附器的一端与蒸发器管路连接,第二级高温吸附器的另一端与第二级中温吸附器管路连接,用于接收循环工质并向第二级中温吸附器解吸循环工质;
制冷吸附阀设于第二级高温吸附器与蒸发器的管路上,第二级高温解吸阀设于第二级高温吸附器与第二级中温吸附器的管路上,用于控制相应管路导通与关闭。
具体地,放热组件包括供热吸附阀、热量阀、热交换盘管和加热室;
热交换盘管与第一级高温吸附器连接,并伸入加热室设置,用于为加热室供热,热量阀设于热交换盘管上且位于进入加热室之前;第一级高温吸附器与冷凝器管路连接,供热吸附阀设于第一级高温吸附器与冷凝器之间的管路上,用于控制相应管路导通与关闭。
其中,第一级高温吸附器、第二级高温吸附器、第一级中温吸附器和第二级中温吸附器内均设有若干吸附单元,吸附单元内相对应地填充有温区为50至200℃的高温吸附剂或中温吸附剂。
其中,高温吸附剂和中温吸附剂包括MnCl2、CaCl2、SrCl2、LiCl、NH4Cl反应盐及其与多孔基质形成的复合材料、MIL、ZIF、UiO系列金属有机框架及其衍生物或水凝胶。
具体地,循环工质包括水、氨、甲醇、乙醇、氢、氧制冷剂。
一种大规模跨季节储能的冷热联供循环方法,配置于上述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,包括储能模式、制冷模式和放热模式,其特征在于,
储能模式下包括如下步骤
A1:采集太阳能以对第一级高温吸附器内的高温吸附剂及逆行加热,解吸出循环工质;
A2:待第一级高温吸附器内的压力大于第一级中温吸附器时,两者导通,循环工质流向第一级中温吸附器;
A3:待第一级中温吸附器中的中温吸附剂吸附饱和后,将第一级高温吸附器与第一级中温吸附器之间断开,第一级高温吸附器与第二级中温吸附器导通,第一级中温吸附器与冷凝器导通;
A4:待第一级中温吸附器中的中温吸附剂完全解吸,第二级中温吸附器与第一级高温吸附器之间断开,第一级高温吸附器与第一级中温吸附器再次导通,直至完全储能;
制冷模式下包括如下步骤
B1:第二级高温吸附器中的高温吸附剂向第二级中温吸附器解吸循环工质;
B2:中温吸附剂向冷凝器解吸循环工质;
B3:导通冷凝器与蒸发器,循环工质经过降温降压进入蒸发器进行吸热制冷,持续向制冷室输送冷量;
放热模式下包括如下步骤
C1:导通冷凝器与第一级高温吸附器,输出循环工质与第一级高温吸附器内的吸附剂发生络合反应而向外放出吸附热;
C2:经过热交换盘管向加热室持续输出热量。
本发明由于采用以上技术方案,使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:
(1)本发明利用一年中太阳能资源最为丰富的夏季,而此时环境温度极高,本发明收集太阳热实现跨季节储存,同时为室内提供冷量。因此,实现了大规模的夏季太阳热储存以供冬季制热,同时用于夏季高效制冷。
(2)本发明采用热化学复叠循环巧妙地降低了系统的解吸温度,有利于提高太阳热等波动热源的温度适应性,从而显著提高能效与储热密度。
(3)本发明采用第一级高温吸附器与第一级中温吸附器和第二级中温吸附器相连,通过控制阀门的通断,实现了第一级高温吸附器连续的充热过程,显著提高了夏季太阳热的收集效率和系统运行的稳定性。
(4)本发明通过共用冷凝器的设计,在两套太阳能驱动的热化学复叠循环中巧妙地结合成同一套系统并实现了系统压力的平衡,进而可以获得更高的驱动热力势,有利于提高制冷与供热的能效与时长。
(5)本发明采用的多孔基质复合卤化物材料,可以显著提高吸附性能和传热传质性能,并且成本低、易制备、规模化优势明显。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。
图1为本发明的一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统的整体框架图;
图2为本发明的储能子系统的框架图;
图3为本发明的制冷子系统的框架图;
图4为本发明的放热子系统的框架图。
附图标记说明
101:地面;102:第一级高温吸附器;103:高温吸附剂;104:高温换热管;105:第一级高温解吸阀;106:集热器;107:第一级中温吸附器;108:中温吸附剂;109:第一级中温解吸阀;110:去冷凝器第一级中温解吸阀;111:第二级中温解吸阀;112:第二级双向阀;113:去冷凝器第二级中温解吸阀;114:冷凝器;115:液氨;201:第二级高温吸附器;202:第二级高温解吸阀;203:第二级中温吸附器;204:膨胀阀;205:蒸发器;206:冷量阀;207:冷交换盘管;208:制冷室;209:制冷吸附阀;301:供热吸附阀;302:热量阀;303:热交换盘管;304:加热室。
具体实施方式
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,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。
实施例1
参看图1至图4,本实施例提供一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其可分为储能子系统、制冷子系统、放热子系统和冷凝器114。
参看图2,为了方便描述,因此图2仅留下本实施例的储能子系统的各组件和冷凝器114,储能子系统的主要作用是通过在夏季采集太阳能,将太阳照射下的热辐射转化为化学能以实现存储。
具体地,储能子系统又可细分为集热组件、一级吸热组件和二级吸热组件。
其中,集热组件可直接采集太阳辐射。集热组件包括集热器106和第一级高温解吸阀105。集热器106设于地面101上方,受太阳直接照射以采集太阳辐射。集热器106与一级吸热组件管路连接,通过管路将热量传递到吸热组件内。而第一级高温解吸阀105就设在集热器106与一级吸热组件的连接管路上,可用于控制集热器106与一级吸热组件之间的热量传递。当需要吸收太阳能以进行储能时打开第一级高温解吸阀105使之处于导通状态,一级吸热组件的第一级高温吸附器102进行持续吸热储能并产生循环工质。当储能完成后,需要将第一级高温解吸阀105关闭使其处于闭合状态,停止热量传递并将储存的能量保存在一级吸热组件中,可以存储至冬季需要热量时放出吸附热进行供暖,且储存损耗极低。
参看图2,一级吸热组件能从集热器106接收热量,具体地,一级吸热组件包括第一级高温吸附器102,设于第一级高温吸附器102内的高温换热管104和若干吸附单元。在本实施例中,第一级高温吸附器102作为储能容器,设置于地面101下方,其规模较大,以保证满足整个冬季供暖的大容量储热空间。高温换热管104设于该第一级高温吸附器102内,高温换热管104与设有第一级高温解吸阀105的管路相连以接收热量从而向其外部进行加热,高温换热管104呈环形螺旋设置从而增加加热面积。高温换热管104附近设有吸附单元,吸附单元数量与第一级高温吸附器102的容量相关,吸附单元内相对应地填充有温区为50至200℃的高温吸附剂103,高温吸附剂103吸热后产生循环工质,其中循环工质包括水、氨、甲醇、乙醇、氢、氧制冷剂。
参看图2,二级吸热组件包括第一级中温吸附器107、第一级中温解吸阀109、去冷凝器第一级中温解吸阀110、第二级中温吸附器203、第二级中温解吸阀111、第二级双向阀112和去冷凝器第二级中温解吸阀113。
具体地,第一级中温吸附器107设于地面101的上方,可从外界进行吸热。第一级中温吸附器107的一端与第一级高温吸附器102管路连接,可接收来自第一级高温吸附器102的循环工质,然后与其内部的中温吸附剂108反应,解吸出的循环工质从第一级中温吸附器107的另一端输出至冷凝器114。第一级中温解吸阀109设于第一级中温吸附器107与第一级高温吸附器102的管路上,当第一级高温吸附器102内的压力高于第一级中温吸附器107的压力时,可以打开第一级中温解吸阀109,使得第一级中温吸附器107与第一级高温吸附器102导通,从而使得在第一级中温吸附器107内发生反应。去冷凝器第一级中温解吸阀110设于第一级中温吸附器107与冷凝器114的管路上,当第一级中温吸附器107中的中温吸附剂108饱和时,打开去冷凝器第一级中温解吸阀110,使得第一级中温吸附器107与冷凝器114之间相互导通,从而向冷凝器114解吸循环工质。
第二级中温吸附器203同样设于地面101的上方,可从外界进行吸热。第一级高温吸附器102依次经管路上的第二级中温解吸阀111和第二级双向阀112与第二级中温吸附器203的一端相连。同时,第二级中温吸附器203的该端依次经管路上的第二级双向阀112和去冷凝器第二级中温解吸阀113与冷凝器114管路相连。当第一级中温吸附器107吸附饱和时,打开第二级中温解吸阀111和第二级双向阀112,使得第一级中温吸附器107与第一级高温吸附器102导通,第二级中温吸附器203中的中温吸附剂108与循环工质进行反应。当第一级中温吸附器107中的中温吸附剂解吸完全后,关闭去冷凝器第一级中温解吸阀110和第二级中温解吸阀111,打开第一级高温解吸阀105,使得第一级高温吸附器102仍然向第一级中温吸附器107解吸,直至完成夏季充热过程。
参看图3,制冷子系统用于实现制冷,包括制冷组件和循环组件。循环组件与冷凝器114管路连接,用于从外部吸热并向冷凝器114解吸循环工质。制冷组件分别与冷凝器114和循环组件管路连接,用于接收来自冷凝器114的液氨115以实现吸热制冷,并向循环组件释放循环工质。
具体地,制冷组件包括膨胀阀204、蒸发器205、冷量阀206、冷交换盘管207和制冷室208。冷凝器114的一端与蒸发器205管路连接,以向蒸发器205输出液氨115。蒸发器205连接有冷交换盘管207,冷交换盘管207伸入制冷室208设置,蒸发器205接收液氨115,使液氨115蒸发吸热制冷,然后通过冷交换盘管207使得其能够在制冷室208内制冷。膨胀阀204安设于冷凝器114与蒸发器205的管路上,执行制冷时才打开。冷量阀206设于冷交换盘管207上且位于进入制冷室208之前,通过控制冷量阀206的开度控制制冷时的温度。
具体地,循环组件包括制冷吸附阀209、第二级高温解吸阀202和第二级高温吸附器201。第二级高温吸附器201设于地面101上方,其一端与蒸发器205管路连接,另一端则与第二级中温吸附器203管路连接,第二级高温吸附器201从蒸发器205接收液氨115并向第二级中温吸附器203解吸循环工质。制冷吸附阀209设于第二级高温吸附器201与蒸发器205的管路上,第二级高温解吸阀202设于第二级高温吸附器201与第二级中温吸附器203的管路上,用于控制相应管路导通与关闭。
第二级高温吸附器201内有高温吸附剂103,通过调节膨胀阀204的开度,冷凝器114中的降温降压后的液氨115流过膨胀阀204后在蒸发器205中大量吸热制冷,打开冷量阀206将热量输送至制冷室208,然后液氨115流入第二级高温吸附器201,第二级高温吸附器201再向第二级中温吸附器203解吸,第二级中温吸附器203解吸再向冷凝器114解吸,从而形成制冷循环。
参看图4,放热子系统包括放热组件,放热组件与一级吸热组件管路连接。一级吸热组件用于接收来自冷凝器114的循环工质发生络合反应产生吸附热,放热组件用于接收一级吸热组件的热量以向外持续输出并实现供暖。
具体地,放热组件包括供热吸附阀301、热量阀302、热交换盘管303和加热室304。热交换盘管303与第一级高温吸附器102连接,并伸入加热室304设置,用于为加热室304供热,热量阀302设于热交换盘管303上且位于进入加热室304之前。第一级高温吸附器102与冷凝器114管路连接,供热吸附阀301设于第一级高温吸附器102与冷凝器114之间的管路上,供热吸附阀301打开后进行供暖,热量阀302则通过控制开度改变供暖温度。即冷凝器114中的液氨115经过供热吸附阀301流入第一级高温吸附器102,其上端通过热量阀302经热交换盘管303换热后将热量输送至加热室304以形成大规模跨季节储存的冬季供热。
具体地,上述的第一级高温吸附器102、第二级高温吸附器201、第一级中温吸附器107和第二级中温吸附器203内均设有若干吸附单元,吸附单元内相对应地填充有温区为50至200℃的高温吸附剂103或中温吸附剂108。高温吸附剂103和中温吸附剂108包括MnCl2、CaCl2、SrCl2、LiCl、NH4Cl反应盐及其与多孔基质形成的复合材料、MIL、ZIF、UiO金属有机框架及其衍生物或水凝胶。
综上,本实施例可有效解决传统吸附系统不能兼顾跨季节储能与冷热联供的技术瓶颈,通过太阳驱动的同一套系统实现大规模跨季节储能与冷热输出,以缓解能源环境问题并显著提高室内的舒适性。本实施例采用复叠循环巧妙地降低了系统的解吸温度,有利于提高太阳热等波动热源的温度适应性,从而显著提高系统的能效与储热密度。同时采用第一级高温吸附器102与第一级中温吸附器107和第二级中温吸附器203相连,通过控制阀门的通断,实现了第一级高温吸附器102连续的充热过程,显著提高了夏季太阳热的收集效率和系统运行的稳定性。进一步地,通过共用冷凝器114的设计,在两套太阳能驱动的复叠循环中巧妙地结合成同一套系统并实现了系统压力的平衡,进而可以获得更高的驱动热力势,有利于提高制冷与供热的能效与时长。本实施例采用廉价高效的卤化物/多孔基质复合吸附剂用于大规模跨季节储能的冷热联供系统,可以显著提高太阳能的利用效率、制冷与供热能效、跨季节储热密度、降低解吸温度并提高波动热源的温度适应性。
实施例2
一种大规模跨季节储能的冷热联供循环方法,配置于上述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,包括储能模式、制冷模式和放热模式。
储能模式下包括如下步骤,夏季太阳加热集热器106后,向第一级高温吸附器102输入热量并加热其内部的高温吸附剂103,第一级高温吸附器102内的压力超过第一级中温吸附器107后,打开第一级高温解吸阀105,循环工质由第一级高温吸附器102流向与第一级中温吸附器107。当第一级中温吸附器107中的中温吸附剂108吸附饱和时,向冷凝器114解吸循环工质,此时关闭第一级高温解吸阀105,打开去冷凝器第一级中温解吸阀110,第一级中温吸附器107与冷凝器114连通,同时打开第二级中温解吸阀111和第二级双向阀112,第一级高温吸附器102与第二级中温吸附器203相连,当第一级中温吸附器107解吸完全后关闭去冷凝器第一级中温解吸阀110和第二级中温解吸阀111,第一级高温吸附器102仍然向第一级中温吸附器107解吸,实现夏季充热的功能。
制冷模式下包括如下步骤,第二级高温吸附器201中的高温吸附剂103向第二级中温吸附器203解吸循环工质,然后中温吸附剂108向冷凝器114解吸循环工质。当夏季中午温度较高时,打开膨胀阀204,循环工质经过降温降压进入蒸发器205进行吸热制冷,持续向制冷室208输送冷量。
放热模式下包括如下步骤,太阳热经过夏季至冬季的长周期储存后,环境温度较低,打开供热吸附阀301,循环工质与高温吸附剂103发生络合反应而向外放出吸附热,打开热量阀302经过热交换盘管303向加热室304持续输出热量。
综上,本实施例高效节能、简单可靠,在夏季能够连续输出冷量与冬季输出储存的热量,显著提升冷热联供的能效并降低碳排放,具有规模化应用的巨大潜力。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化,倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,包括:
储能子系统、制冷子系统、放热子系统和冷凝器;
所述储能子系统用于采集太阳能,将太阳能转化为化学能以实现跨季节存储;所述储能子系统包括集热组件、一级吸热组件和二级吸热组件;
所述集热组件用于采集太阳辐射;所述一级吸热组件与所述集热组件管路连接,用于接收热能以进行存储并解吸出循环工质;所述二级吸热组件分别与所述一级吸热组件和所述冷凝器管路连接,用于接收所述一级吸热组件解吸出的循环工质以进行吸热储能,并向所述冷凝器解吸循环工质;
所述制冷子系统用于制冷,包括制冷组件和循环组件;所述循环组件与所述冷凝器管路连接,用于吸热并向所述冷凝器解吸循环工质;所述制冷组件分别与所述冷凝器和所述循环组件管路连接,用于接收来自所述冷凝器的循环工质以实现吸热制冷,并向所述循环组件释放循环工质;
所述放热子系统包括放热组件,所述放热组件与所述一级吸热组件管路连接;所述一级吸热组件用于接收来自所述冷凝器的循环工质发生络合反应产生热量,所述放热组件用于接收所述一级吸热组件的热量以向外持续输出并实现供暖。
2.根据权利要求1所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,所述集热组件包括集热器和第一级高温解吸阀;
所述集热器设于地表上方,用于被太阳照射以采集太阳辐射;
所述第一级高温解吸阀设于所述集热器与所述一级吸热组件的连接通道上,用于控制所述集热器与所述一级吸热组件之间的热量传递,所述第一级高温解吸阀处于导通时,所述储能子系统进行吸热储能并解吸出循环工质;所述第一级高温解吸阀处于闭合时,所述储能子系统停止吸热储能。
3.根据权利要求2所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,
所述一级吸热组件包括第一级高温吸附器,设于所述第一级高温吸附器内的高温换热管,以及填充于所述第一级高温吸附器内的高温吸附剂;
所述第一级高温吸附器用于作为储能容器,所述高温吸附剂用于与所述高温换热管接触换热,以接收来自所述集热器的热量实现吸热储能;
所述二级吸热组件包括第一级中温吸附器、第一级中温解吸阀、去冷凝器第一级中温解吸阀、第二级中温吸附器、第二级中温解吸阀、第二级双向阀和去冷凝器第二级中温解吸阀;
所述第一级中温吸附器分别与所述第一级高温吸附器和所述冷凝器管路连接,用于接收来自所述第一级高温吸附器的循环工质,与所述第一级中温吸附器内的中温吸附剂反应,生成循环工质输出至所述冷凝器;所述第一级中温解吸阀设于所述第一级中温吸附器与所述第一级高温吸附器的管路上,所述去冷凝器第一级中温解吸阀设于所述第一级中温吸附器与所述冷凝器的管路上,用于分别控制相对应管路的导通与关闭;
所述第二级中温吸附器分别与所述第一级高温吸附器和所述冷凝器管路连接,用于接收来自所述第一级高温吸附器的循环工质以及作为制冷的一环;所述第二级中温解吸阀和所述第二级双向阀设于所述第二级中温吸附器与所述第一级高温吸附器的管路上,所述第二级双向阀和所述冷凝器第二级中温解吸阀设于所述第二级中温吸附器与所述冷凝器的管路上,用于分别控制相应管路的导通与关闭。
4.根据权利要求2或3所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,
所述制冷组件包括膨胀阀、蒸发器、冷量阀、冷交换盘管和制冷室;
所述冷凝器的一端与所述蒸发器管路连接,用于向所述蒸发器输出循环工质;所述蒸发器连接有所述冷交换盘管,所述冷交换盘管伸入所述制冷室设置,用于接收循环工质并蒸发吸热制冷并通过所述冷交换盘管冷却所述制冷室;
所述膨胀阀设于所述冷凝器与所述蒸发器之间的管路上,所述冷量阀设于所述冷交换盘管上且位于进入所述制冷室之前,用于控制相应管路导通与关闭。
5.根据权利要求4所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,
所述循环组件包括制冷吸附阀、第二级高温解吸阀和第二级高温吸附器;
所述第二级高温吸附器的一端与所述蒸发器管路连接,所述第二级高温吸附器的另一端与所述第二级中温吸附器管路连接,用于接收循环工质并向所述第二级中温吸附器解吸循环工质;
所述制冷吸附阀设于所述第二级高温吸附器与所述蒸发器的管路上,所述第二级高温解吸阀设于所述第二级高温吸附器与所述第二级中温吸附器的管路上,用于控制相应管路导通与关闭。
6.根据权利要求1所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,
所述放热组件包括供热吸附阀、热量阀、热交换盘管和加热室;
所述热交换盘管与所述第一级高温吸附器连接,并伸入所述加热室设置,用于为所述加热室供热,所述热量阀设于所述热交换盘管上且位于进入所述加热室之前;所述第一级高温吸附器与所述冷凝器管路连接,所述供热吸附阀设于所述第一级高温吸附器与所述冷凝器之间的管路上,用于控制相应管路导通与关闭。
7.根据权利要求5所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,所述第一级高温吸附器、所述第二级高温吸附器、所述第一级中温吸附器和所述第二级中温吸附器内均设有若干吸附单元,所述吸附单元内相对应地填充有温区为50至200℃的所述高温吸附剂或所述中温吸附剂。
8.根据权利要求7所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,所述高温吸附剂和所述中温吸附剂包括MnCl2、CaCl2、SrCl2、LiCl、NH4Cl反应盐及其与多孔基质形成的复合材料、MIL、ZIF、UiO系列金属有机框架及其衍生物或水凝胶。
9.根据权利要求1所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,其特征在于,循环工质包括水、氨、甲醇、乙醇、氢、氧制冷剂。
10.一种大规模跨季节储能的冷热联供循环方法,配置于如权利要求1至9任意一项所述的大规模跨季节储能的冷热联供循环系统,包括储能模式、制冷模式和放热模式,其特征在于,
储能模式下包括如下步骤
A1:采集太阳能以对第一级高温吸附器内的高温吸附剂及逆行加热,解吸出循环工质;
A2:待第一级高温吸附器内的压力大于第一级中温吸附器时,两者导通,循环工质流向第一级中温吸附器;
A3:待第一级中温吸附器中的中温吸附剂吸附饱和后,将第一级高温吸附器与第一级中温吸附器之间断开,第一级高温吸附器与第二级中温吸附器导通,第一级中温吸附器与冷凝器导通;
A4:待第一级中温吸附器中的中温吸附剂完全解吸,第二级中温吸附器与第一级高温吸附器之间断开,第一级高温吸附器与第一级中温吸附器再次导通,直至完全储能;
制冷模式下包括如下步骤
B1:第二级高温吸附器中的高温吸附剂向第二级中温吸附器解吸循环工质;
B2:中温吸附剂向冷凝器解吸循环工质;
B3:导通冷凝器与蒸发器,循环工质经过降温降压进入蒸发器进行吸热制冷,持续向制冷室输送冷量;
放热模式下包括如下步骤
C1:导通冷凝器与第一级高温吸附器,输出循环工质与第一级高温吸附器内的吸附剂发生络合反应而向外放出吸附热;
C2:经过热交换盘管向加热室持续输出热量。
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