CN1179823A

CN1179823A - 配有可提高反应速度的固－气吸附反应器的改进的供暖和空调系统

Info

Publication number: CN1179823A
Application number: CN96192845A
Authority: CN
Inventors: U·罗基雷肯费勒尔; L·D·基罗尔
Original assignee: Rocky Research Corp
Current assignee: Rocky Research Corp
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: AU4909096A; CA2215212C; CN1195964C; MX9707182A; HK1009482A1; US5598721A; TW297088B; CA2215212A1; WO1996030706A1

Abstract

供暖系统包括一个或一个以上反应器(10、30、40、50、66、68),这些反应器含有金属盐与其吸附的极性气体的配合物,在反应器中进行吸附时限制上述配合物的体积膨胀,上述反应器(10、30、40、50、66、68)包括最大平均质量扩散路径长度小于15mm,和/或最大热扩散路径长度小于1.5mm的一个或一个以上反应室、用于加热反应器(10、30、40、50、66、68)中配合物的装置(18、72)、冷凝器(12、32)、蒸发器(14、36)和管通装置(11、17、21、22、23、24、26、31、33、39、47、52、53、54、60、81),这些管道装置用于将极性气体从反应器(10、30、40、50、66、68)引入冷凝器(12、32),从冷凝器(12,32)分别通过反应器(10、30、40、50、66、68)引入蒸发器(14、34),以冷却反应器,以及从蒸发器(14、34)引入反应器(10、30、40、50、66、68)。

Description

配有可提高反应速度的固-气吸附反应器的改进的供暖和空调系统

发明背景

美国专利5,298,231，5,328,671和5,441,716公开了实现在极性气体和某些金属盐之间进行高速吸附/解吸反应的改进的设备和方法。这些吸附/解吸反应在技术文献中常称作“吸收”或“化学吸附”，它们可产生作为有效的致冷器、贮热器、热泵以及高能量密度动力系统的基础的配合物。上述公开的方法可使极性气体与配合物之间的反应速度(即把已知量的上述气体吸附到配合物上或从配合物上解吸所需的时间)提高或达到最大，从而提高或增加可由系统输送的功率，即在一段时间内输送更多能量，该能量可转化为设备更大的致冷能力。在上述专利5,298,231和5,328,671中公开了改进的配合物反应器，在该反应器中，通过限制在至少金属盐和极性气体之间最初进行吸附反应时形成的配合物的体积膨胀来优化配合物的密度，从而产生配合物吸附制。产生的配合物上的吸附反应和解吸反应的速度比采用在吸附反应中未限制配合物的体积膨胀，且未控制配合物密度所形成的配合物的反应速度高。反应速度的提高可表示为，在小于60分钟的吸附或解吸周期中每摩尔配合物每小时吸附和/或解吸极性气体摩尔数的增加。在此引入上述专利和申请的方法、反应器和配合物的描述作为参考。

美国专利5,441,716公开了为提高反应速度而进一步改进的方法和设备，包括热扩散和质量扩散路径长度均在重要特定范围内的吸附反应器。该反应器和产生的反应可实现每一质量吸附剂的最大功率密度，每一质量反应器的最大功率密度，以及每一要求的或需要的反应器体积的最大功率密度。

美国专利No.5,477,706公开了改进在固-气吸附反应系统中从吸附反应器排热的方法和设备。在该系统所包括的设备中，系统致冷剂用作传热流体，以冷却吸附反应器，启动排热回路，从而利用传热流体的流动而无需用恒温器或电磁阀控制冷却回路来冷却吸附反应器，并将热量从单一热源传送到两个反应器中的任意一个，以保证连续致冷或冷却。

发明概述

本发明涉及包括暖气炉和热泵在内的供暖和空调设备和系统，包括上文引用的专利和申请中描述的反应器和方法。具体的优选设备包括供住宅和工业应用的单级和多级暖气炉、空调和热泵等系统，这些设备的具体设计和组成部分将在下文详述中公开。

附图简述

图1图解说明本发明的单级暖气炉和供暖系统；

图2图解说明双吸附器组(two sorber-bank)热泵的实例，包括供选择性供暖和致冷操作的换向阀；

图3图解说明本发明的两级热泵设备；和

图4图解说明用于供暖和空调的三级热泵设备。

详述

本发明的供暖和空调系统包括和采用固-气吸附反应器，它含有由极性气体吸附在金属盐上形成的配合物，在该反应器中，通过限制形成的配合物的体积膨胀来进行吸附反应。化学吸附反应中采用的极性气体或致冷剂可与盐形成类似共价键的配位键，上述配合物公开于美固专利No.4,848,994。优选的气态极性反应物为氨、水、低级烷醇(C₁-C₅)、烷基胺和多胺。也可采用二氧化硫、吡啶和膦。优选的金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属，尤其是铬、锰、铁、钴、镍、铜、钽和铼、以及锌、镉、钖和铅的硝酸盐、亚硝酸盐、高氯酸盐、草酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐和卤化物，特别是氯化物、溴化物和碘化物。也可采用双金属氯化物或溴化物盐类，其中至少一种金属为碱金属或碱土金属、铝、铬、铜、锌、钖、锰、铁、镍或钴。另一种特别重要的盐是NaBF₄。其他有用的配合物公开于美国专利5,186,020和5,263,330，在此引入作为参考。本发明反应中采用的优选配合物为下列配合物，或包括含有至少一种下列配合物作为其组分的吸附/解吸组合物：

表

配合物 X值

SrCl₂·X(NH₃) 0-1，1-8

CaCl₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-4，4-8

ZnCl₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-4，4-6

ZnBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-4，4-6

ZnI₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-4，4-6

CaBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6CoCl₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6CoBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6CoI₂·X(NH₃) 0-2，2-6BaCl₂·X(NH₃) 0-8MgCl₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6MgBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6MgI₂·X(NH₃) 0-2，2-6FeCl₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6FeBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6FeI₂·X(NH₃) 0-2，2-6NiCl₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6NiBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6NiI₂·X(NH₂) 0-2，2-6SrI₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6，6-8SrBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-8SnCl₂·X(NH₃) 0-2.5，2.5-4，4-9SnBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-3，3-5，5-9BaBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-4，4-8MnCl₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6MnBr₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6MnI₂·X(NH₃) 0-2，2-6CaI₂·X(NH₃) 0-1，1-2，2-6，6-8CrCl₂·X(NH₃) 0-3，3-6LiCl·X(NH₃) 0-1，1-2，2-3，3-4LiBr·X(NH₃) 0-1，1-2，2-3，3-4NaCl·X(NH₃) 0-5NaBr·X(NH₃) 0-5.25NaBF₄·X(NH₃) 0.5-2.5NaI·X(NH₃) 0-4.5K₂FeCl₅·X(NH₃) 0-5，5-6，6-11K₂ZnCl₄·X(NH₃) 0-5，5-12Mg(ClO₄)₂·X(NH₃) 0-6Mg(NO₃)·X(NH₃) 0-2，2-4，4-6Sr(ClO₄)₂·X(NH₂) 0-6，6-7CrBr₃·X(NH₃) 0-3CrCl₂·X(NH₃) 0-3，3-6

VCl₃·X(NH₃) 0-3，3-5，5-6，6-7，7-12

AlCl₃·X(NH₃) 0-1，1-3，3-5，5-6，6-7，7-14

CuSO₄·X(NH₃) 0-1，1-2，2-4，4-5

特别优选CaCl₂·x(NH₃)配合物、SrCl₂·1-8(NH₃)、SrBr₂·2-8(NH₃)、CaBr₂·2-6(NH₃)、CaI₂·2-6(NH₃)、FeCl₂·2-6(NH₃)、FeBr₂·2-6(NH₃)、FeI₂·2-6(NH₃)、CoCl₂·2-6(NH₃)、CoBr₂·2-6(NH₃)、MgCl₂·2-6(NH₃)、MgBr₂·2-6(NH₃)、MnCl₂·2-6(NH₃)和MnBr₂·26(NH₃)中的任何一种，以及它们的混合物。

根据本发明，固-气吸附反应，即气体在固体上的吸附和解吸，在预期可产生较高功率密度的条件和设备中进行。这种反应优选可实现每一质量吸附剂的最大功率密度，每一质量反应器的最大功率密度，以及每一要求的或需要的反应器体积的最大功率密度。半循环时间，即在小于60分钟内，一般小于30分钟内，至少对吸附阶段或解吸阶段中的一个阶段而言，具有本发明较高反应速度的吸附反应或解吸反应进行的时间，优选少于约20分钟，通常为约3-约15分钟。可以理解，并非所有的应用都要求以同样的时间进行吸附和解吸，在一些情况下，一种反应或两种反应都可短至约2分钟，而在另一些情况下，一种反应可在30分钟之外再延长几分钟。此外，在部分负荷条件下，如果不希望使设备产生其最大供热能力、最大的致冷、冷却或最大功率，可延长反应时间，以减少原有的工作周期，避免不必要的热损失。可以理解，总循环或全循环时间周期还需要加一个时间周期，以调节或改变吸附和解吸半循环之间的压力。因此，全循环时间周期包括半循环时间加两次压力-温度调节时间之和，两次压力-温度调节时间通常各为几秒，至多几分钟。

最佳反应速度取决于若干独立的参数，包括吸附剂密度、质量扩散路径长度、热扩散路径长度、以及热力学运行条件。热力学运行条件包括全部工艺条件，即进行工艺的具体温度和压力条件、压差或ΔP，即工作压力或系统压力与配合物平衡压力之间的差、以及接近温度(approach temperature)或ΔT，吸附反应或解吸反应中至少一个反应的接近温度通常大于8°K。最后，必须考虑特定的盐以及该盐与特选极性气体之间形成的配合物的参数，可以理解，上述盐类以及产生的配合物的特征，包括它们的平衡压力，对于平衡上述参数，以优化反应条件及实现系统最大反应速度是重要的决定因素。如本文经常使用，术语“最佳反应产物”或“最佳配合物”是指在工艺条件下进行极性气体在金属盐上的吸附工艺所产生的具有上述可带来最佳经济效果特征的配合物或反应产物。

各反应室或反应组件的尺寸分别为测量或测定热扩散路径长度(传热)和质量扩散路径长度(传质)提供依据。热路径长度是从最高导热表面到配合物质量中心的距离。导热片是这种导热表面的一个实例。在该实例中，给定反应器中的热扩散基本上随导热片计数，即每单位长度(高度)反应器组件中导热片的数量，而改变。每单位反应器长度中导热片数量越大，热扩散就越好，热扩散路径长度就越小。热扩散路径是从最远的配合物微粒到最近的导热表面的路径。因此，简化的热路径长度为两块相邻导热片或导热板间距离的一半。根据本发明，热扩散路径长度小于4.5mm，优选为约4mm或更小，最优选为约3.0mm或更小。如果采用本文公开的优选盐类，最优选的热路径长度为0.6-3.2mm这也相当于导热片的计数，即每英寸至少有4块导热片，优选每英寸有约9-25块导热片(热路径长度为1.4mm-0.5mm)，或，当为最佳功率密度的要求而实施生产时，上述计数可更高。对一些特定盐类优选的热路径长度公开于上述专利No.5,441,716。应当理解，上述简化路径长度的测定不考虑管壁，尽管管壁表面也对热路径有影响。通常，适宜的和实用的导热片厚度可在约0.07mm-约2mm之间变动。当热扩散路径长度较短时，通常优选导热片厚度较小。导热片厚度一般调整到与解吸或吸附的接近温度相比，在导热片中产生的温度的下降或上升较小。对任何三维反应室均可容易地测定或测量热路径长度。

导热片、热交换器或导热表面的尺寸和形状以本领域技术人员所了解的通用热传递计算为依据。例如，反应器可装入许多沿热交换流体管道垂直径向延伸的热交换表面、导热片或导热板。上述专利5,298,231和5,441,716说明了这种类型的反应器。在这种实例中，导热片或导热板之间的距离由于相邻不平行导热板之间不同反应室的楔形形状而变化。但是，相邻的两块导热板之间的平均距离可在各导热板内缘和外缘之间的中点测量。在设计的反应器中，导热片的高度相当低或相当小，或导热片计数相当低，因此盐或配合物的分子对导热管或导热板之类主要传热表面的接近度对测定热路径长度也变得很重要。热路径长度的测量和测定可以不考虑从热交换管道或穿过反应室延伸的管道伸出，并与这些管道进行传热的相邻实心导热片或反应室壁表面的形状或尺寸。这些热交换表面、反应室壁、导热板或导热片通常也包括限定或构成反应器中一个或几个反应室的不透气的反应器组件的壁。反应器中心也可包括管片式反应器，利用许多导热管来引导传热流体穿过反应器，与限定在导热板或导热片与透气器壁之间的吸附层进行热接触。种种反应器实例在专利No.5,441,716中展示和描述。

如上所述，虽然热扩散路径长度是非常重要的参数，但根据本发明，质量扩散路径长度，即致冷剂分子进出吸附剂微粒或分子的路径长度，对通过限制体积膨胀来控制反应产物质量密度的反应器或反应室也是相当关键的。为实现本发明的高反应速度，反应器或反应设备必须设计成可在比较短的时间内移动吸附剂整体中的大量致冷剂。因此，反应器的质量扩散路径长度是至关重要的。通过则量气体进入吸附剂整体(反应室或组件中)的进入点或进入面到反应室的相对端或相对面之间的距离来测定质量扩散路径长度，质量扩散路径长度表示在吸附和解吸循环中气体进出配合物分子或微粒所必须通过的最大距离。这一长度对任何尺寸或形状的反应室都很容易测定。但是，在测定合乎要求的、优选的或最佳的质量扩散路径长度时，重要的条件是必须考虑与气体分散装置，即把气体引入和导出反应室中吸附剂整体的进气口和排气口等，相关的吸附剂微粒整体。同样可以认为，致冷剂穿过吸附剂整体，流入和流出吸附部位的流速不仅仅依赖于多孔介质的透气性或渗透性，也不仅仅依赖于在有限体积中所含的致密产物整体的透气性。而在本发明的化学吸附反应过程中，在配合物吸附剂与气体分子形成配价键并吸附气体分子的整个过程中，其性质发生改变。由于配位作用通常是极性气体以一层或一层以上的配位层吸附在配合物上，因此吸附速度受配位部位的覆盖，和在吸附过程中由对着进入的极性气体分子的配位的极性气体分子的堆积所产生的屏敝的影响。所以，质量流动路径长度或平均质量扩散路径长度对实现本发明的高反应速度和高功率密度是极其重要和关键的。因此，在任何反应器中，不仅要考虑时一个吸附剂微粒的最大传质距离，而且也要考虑气体进出吸附剂整体所有微粒所必须通过的平均距离或中间距离。本文所用术语平均质量扩散路径长度或距离定义为，对于所有的配合物微粒，从配合物每个微粒到邻近该配合物的透气表面、气体分散入口、出口或其他气体分散装置的最短距离的算术平均值。因此，平均质量扩散路径长度＝

\frac{Σ_{i = 1}^{n} d_{i}}{n}

式中d_i＝从第i个微粒到透气表面的最短距离，n＝微粒数目。

根据本发明，为快速进行吸附和解吸反应，在小于约30分钟内，优选在小于20分钟内吸附大量理论上可得到的致冷剂配位层，对于吸附循环或解吸循环中至少一种循环，平均质量扩散路径长度小于15mm，优选为约13mm或更小，更优选小于8mm。为满足这一关键要求，装有吸附剂的设备的反应器、或一个或几个反应室、以及气体分散组件(即管道、反应器壁、通道、入口、进气口和排气口等)优选设计成使平均质量扩散路径如上所述，在上述反应器中为15mm或更小。对于本文公开的优选盐类，最优选的平均质量扩散路径长度为3-7mm。在上述反应器或反应室中，还优选在25毫米或更小的气体分散装置中有至少60％(重量)的金属盐或配合物。为某些特定盐类特选的平均质量扩散路径长度的范围公开于专利No.5,441,716。

从上文可明显看出，通过选择或设计反应室(组件)导热片厚度和反应室高度均合乎要求的反应器，可以改变热扩散路径长度和质量扩散路径长度。增加导热片计数或增加每单位长度反应器中导热片的数量可提高系统的导热性，缩短热路径长度。同样，通过选择或设计反应器，使在交替的吸附和解吸反应阶段气态反应物所穿过的透气装置与反应室相对端之间具有不同程度的距离，可以选择质量扩散路径长度。例如，附加的狭槽、导气管或透气材料(如耐火砖、多孔水泥、多孔塑料、烧结金属或陶瓷以及金属丝网等)可用于反应器的装配设计，以增加输入和输出的气体的接触，从而缩短质量扩散路径长度。在设计或选择反应器和反应室的结构时，可以考虑选择上述两个独立的参数，以使反应器的反应室具有合乎要求的，可产生最佳或优选反应速度的热扩散和质量扩散路径长度。因此，可实现本发明要求的反应速度和功率密度的最适宜的反应器将具有如上所述热扩散路径长度和质量扩散路径长度。

为优化本发明反应器组件或反应室的尺寸而设计反应器中心部分时，尽管从反应速度的观点看，较短的气体扩散路径是合乎要求的，但热交换器硬件与吸附剂的重量比会起阻止作用。为平衡这些特性，可采取以下方法。可用对气流的阻力比配合物小的导热透气材料制成导热表面的延伸部分。由于这一优点，反应器中心的导热片或导热板本身可设计成引导气体通过导热片或导热板表面，直接进入导热片或导热板每侧的，或与导热片或导热板接触的吸附层。适宜的导热片或导热板材料的实例包括烧结粉末金属、泡沫金属、高导热非金属陶瓷或其他多孔材料。由于采用这种导热片或导热板传热和分散气体，上述传质距离将不再适用，因为相临导热片或导热板之间的距离将成为讨论的传热和传质路径距离。其次，如果采用的透气的反应器导热片或导热板对传热和传质均不符合要求，可采取在反应器的导热片或导热板之间放置透气组件或透气材料。这种透气材料可与固体反应物及气态致冷剂相适应，具有较低的阻气性，因此可显著地增加和促进气体在整个固体吸附剂中的分散。

增加气体穿过配合物扩散的第三种方法是采用透气或多孔的材料添加到盐中，然后将混合物加入反应器的中心部分。特别重要的材料是可与吸附剂盐混合，且其形状可使气体穿过盐和配合物整体定向流动的材料。这些材料在此称作气体定向流动附加组件或气体分散附加组合物。这些材料可用来增加所有气体或致冷剂在配合物或含有配合物的混合物的吸附部位的输入和输出，这些材料包括具有延伸或扩展的微孔表面的组件，例如微型管或其他形状适宜的材料，这些材料可透气，在吸附和/或解吸过程中对气体传输的阻力比配合物吸附剂小。对这些材料的进一步描述和说明公开于专利No.5,441,716，在此引入作为参考。

将要测定的另一个参数是每单位体积反应室内盐的质量，或装入反应器的固体微粒状金属盐的装填密度，以及生成的可实现在配合物上吸附和解吸气态反应物的最佳或要求的反应速度或功率密度的配合物或反应产物的最佳密度。为了在确定体积的反应器中得到要求的或最佳的配合物密度，装入反应室的未反应的盐的量或体积必须足够，以便在吸附反应过程中形成配合物反应总体结构时，配合物的体积膨胀可导致各反应室或组件充满密度合乎要求的新形成的配合物结构的组合物。通常，形成的配合物的密度比最初反应前盐的密度低，尽管充分吸附了的配合物的密度常常比盐的密度高。配合物的密度也会随操作条件(即压力和温度)而改变。在不同的压力和温度下，每种盐和配合物的反应往往不同。因此必须考虑上述操作条件以及配合物的平衡压力和接近压力(approach pressure)。所以，各种配合物在上述操作条件下的最佳密度也必须分别测定。根据本发明，在热交换器中与氨反应的吸附剂盐的装填密度优选为约0.2-1.0克/毫升，而对体积大或密度低的盐，更优选为约0.3-0.8克/毫升，特别对分子量较高的吸附剂，装填密度可超过1克/毫升。但根据本发明，这些密度范围也必须考虑以上公开的传热和传质参数。因此，在上述范围内选择的盐的密度可用于热扩散路径长度和/或质量扩散路径长度如上所述的反应器或反应室。对于和氨致冷剂一起使用的某些特定盐类，优选的装填密度范围、质量扩散路径长度和热扩散路径长度列于上述专利No.5,441,716中表1，该资料在此引入作为参考。

通过优选热扩散路径长度和质量扩散路径长度以及配合物密度使反应速度明显提高，可导致显著地提高和增加反应器的实用价值。这种提高可明显影响配合物的效能，并伴随影响在给定的反应循环周期内可由系统或设备提供的能量。例如，在一些设备的应用中，约10-15摩尔/摩尔-小时的反应速度意味着半循环周期为约10-12分钟，即在配合物上吸附或解吸所需量的气态配位体需要10分钟。比较起来，25-35摩尔/摩尔-小时的反应速度意味着半循环周期为约5-7分钟，由此，在给定的运转时间周期内，从上述系统可获得近两倍的能量。采用上述优选的反应器获得的较高的反应速度不但能持续较短的循环周期，而且也能持续最长达20分钟或更长的循环周期。因此，6摩尔/摩尔-小时以上，通常10-20摩尔/摩尔-小时的反应速度可持续至少6分钟，通常最长达12-15分钟，对有些反应最长达20-30分钟的循环周期。上述反应速度的数值是以直到反应完成或终止时的反应速度平均值为基准的平均值。

在本发明的反应器中，限制吸附反应过程中配合物的体积膨胀，当反应时间为30分钟或更短时，该反应器中每毫升膨胀的吸附剂每分钟可处理(即吸附和解吸)至少0.02克(20毫克)NH₃。此外，当反应时间限制在30分钟或更短时，该反应器中每毫升反应器所含总体积(即在加压反应器所含总体积内)每分钟可处理0.01克(10毫克)NH₃，如果在不到30分钟内达到吸附饱和，上述处理过程可通过可能的较早完成吸附作用而限制。反应速度一般取决于反应完成的程度。公式

ΔN＝ΔN_最大值(1-e^-kt)

式中：

ΔN＝反应程度(摩尔/摩尔)

ΔN_最大值＝最大反应程度(摩尔/摩尔)

t＝时间(秒)

k＝反应动力学值(秒¹)

(k在此称为反应常数)

可用来描述随时间推移的反应进程。以上公式以适用于本发明配合物吸附反应的术语和单位表达。反应常数k表示在任一时刻反应进展与时间的关系。反应速度可由包括k和时间的公式获得：

式中的单位仍如本文所述适用于吸附反应。作为应用这些公式的实例，SrCl₂·NH₃在1-8级反应中可配合多达7摩尔氨，因此ΔN_最大值为7。当反应时间为6分钟(360秒)，k值为0.004秒^-1时，ΔN为5.3摩尔氨/摩尔盐。在6分钟这样长时间内进行反应要求在该6分钟内平均速度为53摩尔/摩尔-小时。反应常数0.0004给出在6分钟时ΔN为0.94，或平均反应速度为9.4摩尔/摩尔-小时。对含有任何盐的任何结构的吸附器设定反应常数(k)，可容易地测定任一时刻反应完成程度和反应速度。吸附的致冷剂的准确量和吸附速度依赖于吸附阶段的反应程度，ΔN_最大值。由本发明可达到的吸附速度可推导出下列反应常数最小值。

ΔN_最大值 k

至多4.5摩尔/摩尔 0.0004

4.5-6摩尔/摩尔 0.0003

大于6摩尔/摩尔 0.0002

上述反应的测量适用于小于约30分钟的吸附和/或解吸周期。

盐的活性可通过最初在盐上吸附少量气态配位体而进一步增强，该附加的配位体不同于将在配合物中采用的气态反应物。任何上述极性气态反应物均可采用，特别优选氨、水、低分子量的脂肪醇、胺或膦。该附加材料的量优选为盐的约0.05％-约10％(重量)。利用吸附在盐上的含少而有效量水的水合盐可令人满意地达到上述目的。

图1图解说明本发明的单一反应器供暖系统实施方案。在该单一反应器系统中，反应器10包括一个或一个以上含有一种上述配合物或该配合物的混合物的反应室，该配合物根据上述方法，由限制极性气体在金属盐上吸附时形成的配合物的体积膨胀，并控制其密度而形成。包括内部反应室或中心部分的反应器的结构、为实现要求的热扩散和质量扩散路径长度而相应配置或设置的导热片、导热片厚度和形状、以及对使致冷剂气体流入、流过和流出反应室的装置的描述公开于专利5,328,671、5,298,231和5,441,716，在此引入作为参考。反应器还包括传热部分11，传热流体和致冷剂或传热流体通过该传热部分经受配合物的热作用，在解吸和吸附过程中分别加热和冷却配合物。所述系统还包括燃烧器18，它用于向锅炉16输送燃烧室的热气，加热通过管道28输入反应器10中传热部分的水或其他传热流体。该系统还包括冷凝器12和蒸发器14，它们分别用于冷凝和蒸发极性气体致冷剂。在所述实施方案中，冷凝器12为与风扇15配合的强制对流型冷凝器，用于环流供暖，当热气流过冷凝器的传热表面时，通常可由强制暖风加热一个房间或几个房间。但是其他冷凝器也可采用，并可与循环加热回路配合，用于下文将描述的热水器、暖气装置以及其他供暖设备的实施方案。因此，图1实施方案中所述强制对流型冷凝器12只是采用该系统冷凝器热量的一个实例，本发明并不局限于所述实例。

蒸发器14设在室外，以便吸收未被利用的热能，即蒸发器的冷却功能未被利用时的热能。管道21引导冷凝的致冷剂经由恒温膨胀阀25流入蒸发器14。该膨胀阀可用任何其他相应组件替代，例如节流阀、毛细管或其他适宜的致冷剂膨胀装置。除上述实例外，实际上所有常规致冷剂膨胀装置均可采用。毛细管或喷管之类被动膨胀装置很难用于非常小的氨系统，而对周期性吸附系统的应用则更难。除恒温膨胀阀外，恒压膨胀阀和电子膨胀阀也可使用。对用于很小的致冷系统的脉宽调制(时断时续)电子膨胀阀，可采取在该阀下流安装节流部分(喷管或毛细管)，同时控制阀与节流部分之间的体积。打开阀时，上述体积内充满致冷剂，并慢慢向蒸发器渗流。因此，将所需阀门最小脉冲时间缩短。管道26和23引导极性气体从蒸发器14经过单向阀29和管道13流入反应器10。从反应器10解吸的极性气体经过管道13、单向阀27和管道24改向流入冷凝器12。所述系统还包括将冷凝的致冷剂从冷凝器12选择性导入反应器10中传热部分11的管道22和电磁阀20，以及引导汽化的致冷剂从传热部分经过管道24流回冷凝器12的管道17。储罐61接收和存储来自冷凝器12的冷凝的致冷剂。也可设置任选的截流阀63，以选择性调节从储罐流入蒸发器的致冷剂的流速。冷凝器12也可设计成包括储存功能，以存储冷凝的致冷剂。

通过加热反应器10而在其中产生解吸反应的其他方法可包括由直接加热吸附器管来加热配合物，或采用燃烧器中燃烧室热气的热来加热配合物，燃烧器和锅炉可由耐热部件代替。另一种方法，可采用本领域熟练人员众所周知的热虹吸管或热导管向吸附器传热。虽然图解说明单一反应器的实施方案，但是也可采用和运行两个或两个以上反应器，其中一个反应器在配合物受热时解吸极性气体致冷剂，而其他反应器则吸附该极性气体。采用在相反的半循环中运转的成对反应器将保证连续向冷凝器提供解吸的气态致冷剂，从而有利于连续供暖运行，在解吸周期比吸附周期短时尤其如此。

在进行所述单一反应器实施方案时，在加热阶段，为了向冷凝器输送解吸的极性气体致冷剂，将燃烧器18中燃烧室的热气输入锅炉16，从而产生热水、热蒸汽或其他热的传热流体，它们经过管道28流入反应器10的传热部分11。反应器的传热部分把热传给配合物，导致极性气体解吸，解吸的极性气体经过管道13、单向阀27和管道24流入冷凝器12，在其中进行冷凝，产生用于为上述设计系统供暖的热量。当反应器中配合物解吸到要求的程度或要求的时间后，关闭燃烧器18，开始吸附阶段。打开电磁操作阀20，当配合物被流入反应器传热部分11的冷凝的致冷剂充分冷却后，极性气体致冷剂开始被反应器中的配合物吸附。反应器10的传热部分中冷凝的气态致冷剂受到热配合物的加热作用，因此汽化，使反应器冷却。汽化的致冷剂从反应器经过管道17和24流入冷凝器。上述吸附反应器的冷却可采用申请系列号No.08/327,150中描述的方法和设备组件，该描述在此引入作为参考。当反应器被其传热部分中汽化的致冷剂充分冷却后，随着放热的吸附作用开始，并延续到致冷剂气体在吸附剂上的吸附基本上完成，盐或解吸的配合物的蒸汽压降低至足以开始从蒸发器吸入致冷剂蒸汽。在整个吸附阶段，致冷剂穿过冷凝器和反应器的热交换部分连续循环，从而保持反应器接近冷凝器的温度。然后，当反应器再次接近冷凝器的温度时，关闭电磁阀20，热量通过燃烧器18和锅炉16输入反应器，从而开始下一个解吸循环。

在所述实施方案中，液体过冷却器形式的热交换器19用于在吸附阶段中在从蒸发器14经过管道26和23流入反应器10的冷的致冷剂蒸汽和从冷凝器12经过管道21流入蒸发器的热的冷凝的致冷剂之间传热。采用这种过冷却器，可通过用较冷的致冷剂气体冷却热的冷凝的致冷剂来提高系统效率，由此在等焓膨胀中较小部分的液体蒸发成蒸汽，从而提高系统的功率。此外，上述过冷却器可提高从蒸发器流入吸附反应器的蒸汽所提供的能量，从而大大减少产生解吸反应所需的基本能量。因此，系统的功率和COP可通过采用上述过冷却器而提高。

如上所述，可采用多个反应器而不是单一反应器，操作方法基本上如上所述，不同的是两个反应器将在基本上相反的阶段或半循环中运行。为连续运转，也可要求操作解吸比吸附进行得快的两个或两个以上反应器系统。这种操作将导致解吸阶段比吸附反应器中的吸附阶段完成得早，从而在蒸发器中形成连续吸附的负压。这种操作可减少或消除ΔT停机时间，即蒸发器从转换反应器半循环中复原所需时间。为实现这一优点，解吸优选比吸附进行得快至少10％，更优选比吸附反应快25％。虽然一台冷凝器也可起两种作用，但采用两台冷凝器或两台冷凝器组件可有利于在第一个吸附器仍在吸附的同时冷却第二个解吸的吸附器。

上述单级热泵设备适用于提供民用供暖和/或致冷。该系统的冷凝器可提供约90°F-约160°F，更典型约100°F-150°F的有效热量。另外，这种热量还可用于热水器，并可直接或间接用于环流供暖。该系统还可通过转换上述冷凝器和蒸发器组件的功能来提供致冷。为进行这种功能转换，可切换本领域技术人员熟悉的适宜阀门(图1未显示)，使解吸的极性气体致冷剂从反应器流入将起冷凝器作用的蒸发器14，再从蒸发器14流入将起蒸发器作用的冷凝器12，然后流入反应器(或几个反应器)进行吸附。当吸附发生时，从起作用的蒸发器12流出的气体部分将在致冷剂蒸发时提供致冷。热交换功能或作用的转换也可通过外部装置，即建筑物致冷/供暖负荷所需的连接室内外盘管与蒸发器和冷凝器的装有阀门的传热回路，来实现。这种特征在双重实用性应用中特别重要，例如夏季致冷，同时可利用冷凝器的热量产生热水。内部转换也可用于包括传热回路的双重功能的应用，以便在热水和随后起冷凝器作用的热交换器之间传热。同样特别有利的是，采用从冷凝器或从分开的过热蒸汽降温器(未显示)获得的过热来加热水，可得到比仅采用分阶段转换冷凝的其他可能的方法更热的水。利用燃烧室排出的热也可提高热水的温度，特别当这种热量尚未或已经被实际上限制用来向燃烧室提供空气预热时。利用排热、过热和管道装置提供环流供暖和/或水供暖，以及环流致冷和/或水供暖，或仅仅是水供暖，是本领域熟练技术人员所熟悉的，也属于本发明的范围。

可以理解，上述单级系统的致冷或冷却效率或多或少受限制。对于上述单级设备，最优选的配合物是SrBr₂·2-8(NH₃)、CaBr₂·2-6(NH₃)、FeCl₂·2-6(NH₃)、CoCl₂·2-6(NH₃)、MnCl₂·2-6(NH₃)和FeBr₂·2-6(NH₃)。其他适用的化合物包括SrCl₂·1-8(NH₃)、CaCl₂·2-4(NH₃)、LiCl·0-3(NH₃)、NiCl₂·2-6(NH₃)、CoBr₂·2-6(NH₃)、MgCl₂·2-6(NH₃)、MgBr₂·2-6(NH₃)、MnBr₂·2-6(NH₃)、CaI₂·2-6(NH₃)、FeI₂·2-6(NH₃)、CuSO₄·2-4(NH₃)、SnCl₂·0-2.5(NH₃)、NaBF₄·0.5-2.5(NH₃)、NaBr·0-5.25(NH₃)CaCl₂·0-1(NH₃)、CaCl₂·1-2(NH₃)、以及它们的混合物。

图2表示相当于热泵系统的实例，它包括两个反应器组66和68，还包括换向阀71，用于选择热交换器功能，以提供加热和/或冷却。各反应器组如上述专利和申请所述，在交替且相反的循环中解吸和吸附致冷剂。锅炉72可以烧煤、烧油、或可以是电动锅炉，它加热各反应器组，以便在吸附器/反应器中产生配合物中致冷剂的放热解吸。在吸附过程中，也可采用储罐73的冷凝的致冷剂，并通过选择性操作阀75和77将上述液体致冷剂分别引入不同的吸附器组来冷却吸附器的热交换部分，以开始吸附。图中显示了蒸发器/冷凝器的热交换盘管70和80。热交换盘管70置于室内，热交换盘管80置于室外。单向阀78、79、63和64将致冷剂引入和导出反应器组。通过操作换向阀71可由室内热交换盘管70选择性提供加热或冷却，以供环流供暖或致冷，或水供暖或致冷。图中也显示了恒温膨胀阀74和76。转换循环，即转换系统的供热功能和致冷功能，要求能够控制致冷剂流入任一盘管(正在起蒸发器作用的无论哪个盘管)的流速。有几种方法可实现这一要求。例如，可采用第二个四通阀，它允许冷凝器向储罐排放致冷剂，也可将致冷剂从膨胀阀引入蒸发器。另一种方法是采用止回流量计(参见图3系统中部件65和67)，该止回流量计是在阀门活塞中具有锐孔的止回阀。这种阀限制在一个方向上流动，但保证在相反方向上自由流动。因此，冷凝物可从冷凝器自由流出，而液体致冷剂流入蒸发器则受锐孔控制。再一种方法包括采用图2所示两个恒温膨胀网(TXVs)，它们可以是电动阀或机械阀。冷凝器在连接TXV传感器的入口端始终具有过热，因此可打开TXV，使冷凝物从冷凝器自然流入储罐。冷凝器对面盘管上的测温仪表按照控制致冷剂流入蒸发器流速的要求控制排气过热量。不过，应当理解，本发明并不局限于上述循环转换装置和致冷剂流速控制装置的实例，也可以采用其他适宜和相当的装置。还可附加图1所示类型的过冷却器，作为可能的燃烧室空气预热器的热交换器。

图3说明本发明两个反应器的实施方案，它采用效率较高的两级恒压发动机多级装置。在该系统中，图解表示第一个反应器30含有第一种配合物，第二个反应器40含有不同的第二种配合物，因此导致上述反应器间吸附和解吸的温度不同。在这种设备中，通过使较高温吸附器40中第二种配合物放出的吸附热在较低温吸附器30中产生配合物解吸，对两个反应器中不同的配合物分级处理。上述恒压发动机多级装置(CPES)在美国专利5,079,928和5,263,330中进行描述，该描述在此引入作为参考。选择不同的配合物，使反应器40中较低反应压力(吸附)下的较低级的低蒸气压化合物的吸附温度比反应器30中较高反应压力(解吸)下的较高级的高蒸气压化合物的解吸温度至少高8℃。在所述设备中，管道48和电磁操作阀20引导与致冷剂不同的传热流体在反应器之间进行级间传热。如上述实施方案，在吸附过程中，低温吸附器30由冷凝的致冷剂冷却。

上述系统还包括燃烧器18和锅炉16，用于通过管道46提供热流体，例如蒸气和热水等，以借助流入较高温吸附器40中传热部分41的流体加热该吸附器，并在其中产生解吸。此外，在吸附过程中，通过使传热流体从较高温吸附器40经过管道48向较低温吸附器30提供可在其中产生解吸的热量，在反应器之间形成分级。该设备还包括蒸发器-冷凝器组件32和34，各组件均可冷凝极性致冷剂气体，产生的热量可用于为住宅或工业建筑物供暖，以及加热水等，也可用于蒸发冷凝的极性致冷剂，为上述建筑物提供致冷，或供其他预期的应用。在图解所示实施方案中，循环供暖和致冷系统用于为住宅58提供供暖和致冷。热交换器45与蒸发器-冷凝器32之间进行传热，供加热或冷却由泵36经过管道35输入的传热流体，以便通过热交换器43加热和冷却住宅58内的设备38。蒸发器-冷凝器34置于将要供暖和致冷的建筑物外面，以吸收或排出热能。上述系统相当于热泵，可在需要时选择性提供供暖或致冷，或致冷和水供暖。优选的设备还包括如上所述过冷却器19，用来提高系统的效率，以便在较冷的致冷剂蒸气和较热的冷凝的致冷剂之间传热。

四通阀44将致冷剂气体从极性反应器引入蒸发器-冷凝器组件32或34中任一组件。组件32在提供致冷时起蒸发器作用，用于蒸发从起冷凝器作用的组件34接收的致冷剂。四通阀44将致冷剂从解吸反应器经过管道81引入冷凝器34。冷凝的致冷剂提供止回流量计65和67、管道33和过冷却器19流入蒸发器32。打开电磁阀42时，一部分冷凝的致冷剂从冷凝器34经过管道39和管道47流入冷的吸附器30，开始吸附，在吸附过程中，随着液体致冷剂在反应器传热部分31中汽化，使反应器冷却。汽化的致冷剂穿过管道54、52和31，经过阀44流回冷凝器34。在低温吸附器30中进行吸附的同时，随着热量从锅炉16经过管道46输入高温反应器40的传热部分41，该反应器进行解吸。从反应器40解吸的致冷剂经过管道60、单向阀59、管道52和四通阀44流入冷凝器34。气态致冷剂从蒸发器32经过阀44，穿过过冷却器19，再经过管道53和单向阀57流入吸附反应器30。在系统进行交替半循环运转中，当较高温吸附器40进行吸附时，较低温吸附器30进行解吸，打开电磁阀20时，反应器40所产生的吸附热加热从反应器40的传热部分经过管道48流入反应器30的传热部分31的传热流体，从而产生解吸反应。在反应器30中解吸的致冷剂经过管道56、单向阀55、管道52和四通阀44流入起冷凝器作用的34。当热泵运转，向住宅58供暖时，切换四通阀44，以转换蒸发器-冷凝器32和34的功能，同时如上述实施反应器的吸附和解吸功能。此外，可通过本领域熟练人员熟悉的外置的流体回路阀门配置来转换供暖和致冷功能。在双重功能应用，例如水供暖和环流致冷中，要求冷凝器必须与热水进行传热，同时任选采用过热蒸气降温器和烟气热交换器进行热量回收。

优选的低蒸汽压高温配合物为SrCl₂·1-8(NH₃)、CaCl₂·2-4(NH₃)、LiCl·0-3(NH₃)、SrBr₂2-8(NH₃)、CaBr₂·2-6(NH₃)、FeCl₂·2-6(NH₃)、CoCl₂·2-6(NH₃)、FeBr₂·2-6(NH₃)、NiCl₂·2-6(NH₃)、CoBr₂·2-6(NH₃)、MgCl₂·2-6(NH₃)、MgBr₂·2-6(NH₃)、MnCl₂·2-6(NH₃)、MnBr₂·2-6(NH₃)、CuSO₄·2-4(NH₃)、SnCl₂·0-2.5(NH₃)、CaCl₂·0-1(NH₃)、CaCl₂·1-2(NH₃)、以及它们的混合物。优选的高蒸汽压配合物为CaCl₂·4-8(NH₃)、CaCl₂·2-4(NH₃)和它们的混合物、SrCl₂·1-8(NH₃)、BaCl₂·0-8(NH₃)、LiCl·0-3(NH₃)、SrBr₂·2-8(NH₃)、CaBr₂·2-6(NH₃)、CuSO₄·2-4(NH₃)、NaBF₄·0.5-2.5(NH₃)和NaBr·0.5-2.5(NH₃)。包括低压和高压化合物特征的可用于多级反应器设备的其他配合物公开于美国再颁专利34,259和美国专利5,079,928和5,263,330。

图4说明三级住宅热泵系统。反应器30、40和50各含不同配合物。选择不同的配合物，使形成气态反应物的蒸汽从低到高的顺序，因此，如以上关于图3两级系统所述，在第反应压力(吸附)下的较低蒸气压配合物的吸附温度比连接的下一个高反应压力(解吸)下的较高蒸气压配合物的解吸温度高。具有较高温度和最低蒸气压的配合物置于反应器50中，中间温度的配合物置于反应器40中，低温和高蒸气压配合物置于反应器30中。各反应器装有热交换部分和在反应器间延伸俄连接管道，这些管道用于引导级间传热流体，以在各反应器中分级进行反应。燃烧器18或其他热源为在反应器50中解吸配合物供热。当反应器50进行吸附时，由放热的吸附反应加热的传热流体从反应器50流入反应器40，在其中产生解吸。当反应器40进行吸附时，由于该反应器的温度与反应器30中配合物的温度不同。传热流体从吸附反应器40流入解吸反应器30。如前所述，当低温吸附器30进行吸附时，冷凝的致冷剂从蒸发器32或蒸发器-冷凝器34流入反应器30的传热部分，如前所述冷却该反应器。取决于要求的热泵为住宅58供暖或致冷的功能，四通阀44将致冷剂引入蒸发器-冷凝器组件32或34中任一组件。任选的室内热水储罐示于包括图3所说明组件的循环加热回路中。对上述多级CPES泵系统及其操作的进一步描述在美国专利5,263,330和5,079,928中进行介绍，在此引入作为参考。

可以理解，本文对为住宅功能或致冷的不同设备的描述可用于所需任何其他供暖或致冷功能，无论是环流功能或致冷、暖气装置、和/或带有空气调节组件的环流供暖或空调、以及热水供暖等。虽然公开了燃烧器可为在图3和图4中的高温反应器或图1和图2中说明反应器中产生解吸反应提供基本热量，但是其他热源，包括太阳能加热设备(单独或与电热器配合)、蒸气源、煤气、石油或其他燃料的燃烧室排气的气体加热器等也可采用，并引入上述系统。上述系统的种种优点以及其它优点对本领域的技术人员是显而易见的，均属于本发明的范围。

Claims

1.一种供暖系统，包括：

(a)一个或一个以上反应器或反应器组，它们各含有由极性气体在金属盐上吸附所形成的配合物，在上述反应器中，极性气体在金属盐上交替吸附和解吸，金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、锡或铝的卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、高氯酸盐、硫酸盐或亚硫酸盐或氟硼酸钠或双金属氯化物或溴化物，其中在金属盐上吸附极性气体时，通过限制配合物的体积膨胀并控制配合物的密度，在一个或一个以上反应器中形成配合物，籍此，与未限制配合物体积膨胀且未控制配合物密度所形成的配合物相比，上述配合物可提高反应速度，反应速度表示为在小于60分钟的吸附或解吸时间内，每摩尔配合物每小时分别吸附和/或解吸极性气体的摩尔数，所述一个或一个以上反应器各具有传热部分，以使与配合物进行热交换的传热流体和/或冷凝的极性气体经受热作用；

(b)冷凝器装置，包括至少一台冷凝极性气体的冷凝器，以及与冷凝器配合，用于回收冷凝器装置产生的热量的热回收装置；

(c)蒸发器装置，包括至少一台用于蒸发冷凝的极性气体的蒸发器；

(d)将冷凝的极性气体从冷凝器装置引入蒸发器装置的第一种管道；

(e)与冷凝器装置以及一个或一个以上反应器配合的一条或一条以上第二种管道，用于将冷凝的极性气体从冷凝器装置引入反应器的传热部分，以及将汽化的极性气体从反应器引入冷凝器装置；

(f)一条或一条以上第三种管道，用于将极性气体从蒸发器装置引入反应器，以及从反应器引入冷凝器装置；和

(g)与一个或一个以上反应器配合的加热装置，用于加热反应器中的配合物。

2.权利要求1的系统，其中一个或一个以上反应器包含一个或一个以上反应室，该室的最大平均质量扩散路径长度小于约15mm。

3.权利要求2的系统，其中一个或一个以上反应室的最大热扩散路径长度为约0.6-约3mm，最大平均质量扩散路径长度为约2.5-约7mm，其中盐或配合物的密度为约0.2-约8克/毫升反应室体积。

4.权利要求2的系统，包括许多沿着反应器伸展，与金属盐进行传热的导热片，其中导热片之间的距离为2.8mm或更小。

5.权利要求2的系统，其中一个或一个以上反应室的最大热扩散路径长度小于约4.5mm。

6.权利要求2的系统，其中在反应器中的配合物或金属盐的密度为约0.2-约1.0克/毫升反应室体积。

7.权利要求2的系统，包括将极性气体引入和导出一个或一个以上反应室中的金属盐或配合物的气体分散装置，其中在25mm或更小的气体分散装置中有至少60％(重量)的金属盐或配合物。

8.权利要求2的系统，包括一个或一个以上与金属盐及配合物进行热接触的含透气材料的热交换表面。

9.权利要求2的系统，包括一个或一个以上伸入反应室的透气表面，该透气表面的至少一部分与金属盐及配合物接触。

10.权利要求2的系统，其中金属盐和配合物分别与附加的透气组合物组成混合物，该附加透气组合物的微孔表面可使极性气体在所述混合物中分散。

11.一种权利要求1的系统，其中一个或一个以上反应器包括一个或一个以上反应室，其最大热扩散路径长度小于1.5mm。

12.权利要求11的系统，包括将极性气体引入和导出反应室中的金属盐或配合物的气体分散装置，其中在25mm或更小的气体分散装置中有至少60％(重量)的金属盐或配合物。

13.权利要求11的系统，其中一个或一个以上反应室的最大平均质量扩散路径长度小于约15mm。

14.权利要求11的系统，包括一个或一个以上与金属盐及配合物进行热接触的含透气材料的热交换表面。

15.权利要求11的系统，包括一个或一个以上伸入反应室的透气表面，该透气表面的至少一部分与金属盐及配合物接触。

16.权利要求11的系统，其中金属盐和配合物分别与附加的透气组合物组成混合物，该附加透气组合物的微孔表面可使极性气体在所述混合物中分散。

17.权利要求1的系统，其中一个或一个以上反应器包括一个或一个以上反应室，其中在25mm或更小的气体分散装置中有至少60％(重量)的金属盐或配合物。

18.权利要求17的系统，其中一个或一个以上反应室的最大热扩散路径长度小于1.5mm。

19.权利要求17的系统，包括一个或一个以上与金属盐及配合物进行热接触的含透气材料的热交换表面。

20.权利要求17的系统，包括一个或一个以上伸入反应室的透气表面，该透气表面的至少一部分与金属盐及配合物接触。

21.权利要求1的系统，其中加热装置包括电阻加热装置。

22.权利要求1的系统，其中加热方式包括直接加热或用燃烧室的热气加热配合物。

23.权利要求1的系统，其中加热方式包括用传热流体加热配合物。

24.权利要求23的系统，包括加热传热流体的燃烧器。

25.权利要求23的系统，包括加热传热流体的太阳能加热装置。

26.权利要求1的系统，其中加热装置包括加热配合物的热导管或热虹吸管。

27.权利要求1的系统，其中与冷凝器配合的热回收装置包括强制空气对流设备。

28.权利要求1的系统，其中热回收装置包括循环加热设备，它包括环流和/或热水供暖组件。

29.权利要求28的系统，其中循环加热设备包括泵和热水导管。

30.权利要求1的系统，包括热交换器，它和把冷凝的极性气体从冷凝器引入蒸发器的第一种管道以及把极性气体从蒸发器引入一个或一个以上反应器的第二种管道相连接，在上述两种极性气体之间传热。

31.权利要求1的系统，其中配合物包括CaCl₂·x(NH₃)配合物、SrCl₂·1-8(NH₃)、SrBr₂·2-8(NH₃)、CaBr₂·2-6(NH₃)、Cal₂·2-6(NH₃)、FeCl₂·2-6(NH₃)、FeBr₂·2-6(NH₃)、Fel₂·2-6(NH₃)、CoCl₂·2-6(NH₃)、CoBr₂·2-6(NH₃)、MgCl₂·2-6(NH₃)、MgBr₂·2-6(NH₃)、MnCl₂·2-6(NH₃)、MnBr₂·2-6(NH₃)、NiCl₂·2-6(NH₃)、LiCl·0-3(NH₃)、CaSO₄·2-4(NH₃)、SnCl₂·0-25(NH₃)、NaBF₄·0.5-2.5(NH₃)、NaBr·0-5.25(NH₃)、或它们的混合物。

32.权利要求1的系统，包括一个或一个以上第一反应器或反应器组以及一个或一个以上第二反应器或反应器组，第一反应器或反应器组和第二反应器或反应器组分别在相反的循环中吸附和解吸极性气体，该系统包括与管道连接的控制装置，用于转换系统的供暖和致冷功能，以及控制流入冷凝器装置和蒸发器装置的极性气体的流速。

33.权利要求32的系统，其中控制装置包括第一种管道中的一对止回流量计阀。

34.一种权利要求1的供暖系统，包括具有两个或两个以上反应器或反应器组的热泵系统，上述反应器或反应器组各含不同的配合物，其中不同配合物的极性气体蒸气压各不相同，其中吸附压力下的较低蒸气压化合物的吸附温度比解吸压力下的较高蒸气压化合物物的解吸温度至少高8℃，上述两个或两个以上反应器或反应器组各具有传热部分，以使与配合物进行热交换的传热流体和/或冷凝的极性气体经受热作用；

其中冷凝器装置和蒸发器装置包括提供加热和致冷的第一蒸发器冷凝器装置以及与之配合的回收上述热和冷的热交换装置，和第二蒸发器-冷凝器装置以及与之配合的从其中排出热能的热交换装置；

在第一和第二蒸发器-冷凝器装置之间传输冷凝的极性致冷剂的第一种管道；

一条或一条以上第二种管道，用于将冷凝的极性气体从进行冷凝的蒸发器-冷凝器装置引入含有较高蒸气压配合物的反应器的传热部分，以及将汽化的极性气体从反应器引入进行冷凝的蒸发器-冷凝器装置；

一条或一条以上第三种管道，用于将极性气体从进行蒸发的蒸发器-冷凝器装置引入两个或两个以上反应器；和

与两个或两个以上反应器配合的加热装置，用于加热反应器中的配合物。

35.权利要求34的系统，其中一个或一个以上反应器包括一个或一个以上反应室，其最大平均质量扩散路径长度小于约15mm。

36.权利要求35的系统，其中一个或一个以上反应室的最大热扩散路径长度为约0.6-约3mm，最大平均质量扩散路径长度为约2.5-约7mm，其中盐或配合物的密度为约0.2-约0.8克/毫升反应室体积。

37.权利要求35的系统，包括许多沿着反应器伸展，与金属盐进行传热的导热片，其中导热片之间的距离为2.8mm或更小。

38.权利要求35的系统，其中一个或一个以上反应室的最大热扩散路径长度小于约4.5mm。

39.权利要求35的系统，其中反应器中的配合物或金属盐的密度为约0.2-约1.0克/毫升反应室体积。

40.权利要求35的系统，包括将极性气体引入和导出一个或一个以上反应室中的金属盐或配合物的气体分散装置，其中在25mm或更小的气体分散装置中有至少60％(重量)的金属盐或配合物。

41.权利要求35的系统，包括一个或一个以上与金属盐及配合物进行热接触的含透气材料的热交换表面。

42.权利要求35的系统，包括一个或一个以上伸入反应室的透气表面，该透气表面的至少一部分与金属盐及配合物接触。

43.权利要求35的系统，其中金属盐和配合物分别与附加的透气组合物组成混合物，该附加透气组合物的微孔表面可使极性气体在所述混合物中分散。

44.权利要求34的系统，其中一个或一个以上反应器包括一个或一个以上反应室，其最大热扩散路径长度小于1.5mm。

45.权利要求44的系统，包括将极性气体引入和导出反应室中的金属盐或配合物的气体分散装置，其中在25mm或更小的气体分散装置中有至少60％(重量)的金属盐或配合物。

46.权利要求44的系统，其中一个或一个以上反应室的最大平均质量扩散路径长度小于约15mm。

47.权利要求44的系统，包括一个或一个以上与金属盐及配合物进行热接触的含透气材料的热交换表面。

48.权利要求44的系统，包括一个或一个以上伸入反应室的透气表面，该透气表面的至少一部分与金属盐及配合物接触。

49.权利要求44的系统，其中金属盐和配合物分别与附加的透气组合物组成混合物，该附加透气组合物的微孔表面可使极性气体在所述混合物中分散。

50.权利要求34的系统，其中一个或一个以上反应器包括一个或一个以上反应室，其中在25mm或更小的气体分散装置中有至少60％(重量)的金属盐或配合物。

51.权利要求50的系统，其中一个或一个以上反应室的最大热扩散路径长度小于1.5mm。

52.权利要求50的系统，包括一个或一个以上与金属盐及配合物进行热接触的含透气材料的热交换表面。

53.权利要求50的系统，包括一个或一个以上伸入反应室的透气表面，该透气表面的至少一部分与金属盐及配合物接触。

54.权利要求34的系统，其中加热装置包括电阻加热装置。

55.权利要求34的系统，其中加热方式包括用燃烧室的热气加热配合物。

56.权利要求34的系统，其中加热方式包括用传热流体加热配合物。

57.权利要求56的系统，包括加热传热流体的燃烧器。

58.权利要求56的系统，包括加热传热流体的太阳能加热装置。

59.权利要求33的系统，其中加热装置包括加热配合物的热导管或热虹吸管。

60.权利要求34的系统，其中与第一蒸发器-冷凝器装置配合的热交换装置包括循环加热设备，它包括环流和/或热水供暖组件。

61.权利要求34的系统，其中与第一蒸发器-冷凝器装置配合的热交换装置包括强制空气对流设备。

62.权利要求60的系统，其中与第一蒸发器-冷凝器装置配合的热交换装置包括强制空气对流设备。

63.权利要求34的系统，包括将传热流体输入和输出反应器，并且将传热流体从放热的吸附反应导入进行吸热的解吸反应的反应器的装置。

64.权利要求34的系统，其中高蒸气压配合物选自CaCl₂·4-8(NH₃)、CaCl₂·2-4(NH₃)以及它们的混合物、SrCl₂·1-8(NH₃)、BaCl₂·0-8(NH₃)、LiCl·0-3(NH₃)、SrBr₂·2-8(NH₃)、CaBr₂·2-6(NH₃)、CuSO₄·2-4(NH₃)、NaBF₄·0.5-2.5(NH₃)、NaBr·0-5.25(NH₃)、以及它们的混合物。

65.权利要求34的系统，其中低蒸气压配合物选自SrCl₂·1-8(NH₃)、CaCl₂·2-4(NH₃)、SrBr₂·2-8(NH₃)、CaBr₂·2-6(NH₃)、FeCl₂·2-6(NH₃)、CoCl₂·2-6(NH₃)、FeBr₂·2-6(NH₃)、NiCl₂·2-6(NH₃)、CoBr₂·2-6(NH₃)、MgCl₂·2-6(NH₃)、MgBr₂·2-6(NH₃)、MnCl₂·2-6(NH₃)、MnBr₂·2-6(NH₃)、SnCl₂·0-2.5(NH₃)、CuSO₄·2-4(NH₃)、以及CaCl₂·0-1(NH₃)、CaCl₂·1-2(NH₃)、和它们的混合物。

66.权利要求34的系统，包括一个或一个以上第一反应器或反应器组以及一个或一个以上第二反应器或反应器组，第一反应器或反应器组和第二反应器或反应器组分别在相反的循环中吸附和解吸极性气体，该系统包括与管道连接的控制装置，用于转换系统的供暖和致冷功能，以及控制流入冷凝器装置和蒸发器装置的极性气体的流速。

67.权利要求66的系统，其中控制装置包括第一种管道中的一对止回流量计阀。