CN118009579A - 太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能氨压缩‑吸收‑再吸收复合热泵系统及运行方法，包括：氨水溶液回路包括通过氨水溶液管道相连的高压发生器、液冷吸收器、水冷吸收器、精馏器、第一溶液泵、第一节流阀、再吸收器、溶液换热器、低压发生器、第二溶液泵和第二节流阀；氨蒸汽管路包括通过氨蒸汽管道相连的第一流量调节阀、冷凝器、第一三通阀、过冷器、膨胀阀、蒸发器、第二三通阀、压缩机、第二流量调节阀、第三流量调节阀；供回水管路包括通过水管道相连的上述冷凝器、再吸收器、水冷吸收器的换热通道；驱动热源包括高温热源、中温热源和低温热源。本发明拓宽了太阳能热源适用温区，并根据太阳能动态特性进行分温区利用，可满足高效、广地域供热需求。

Description

太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统及运行方法

技术领域

本发明涉及太阳能热利用及热泵空调技术领域，具体地，涉及太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统及运行方法。

背景技术

作为太阳能热利用的重要技术手段，要通过热泵技术实现太阳能供热的倍增效应，在“太阳能保证率高、稳定性好”两个方面取得突破，单纯依靠传统的热泵技术路线存在限制。对太阳能集热侧，在冬季环境条件下，热损失大，难以高温高效提供热量；对热泵循环侧，寒冷环境影响，驱动热源温度要求高，太阳能动态特性存在影响，热泵的变工况适应性受到考验。

太阳能热泵的供热效率涉及集热效率和热泵循环效率两方面，热泵的驱动热源温度降低可以延长太阳能驱动热泵的工作时间，而且降低集热温度也有利于提高集热效率。传统采用氨水等低沸点工质的吸收式循环确实能在一定程度上适应低温寒冷环境，但难以在-15℃以下的环境中高效运行，且环境温度越低，对热源温度的要求也越高。

因此有必要发展一种集热温度要求低，能实现太阳能供热倍增效应，适应宽环温、广地域供热的高效热泵循环。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统及运行方法。

根据本发明提供的一种太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，包括：氨水溶液回路、氨蒸气管路、供回水管路以及驱动热源；

所述氨水溶液回路和所述氨蒸汽管路通过氨水溶液管道、氨蒸汽管道相连；

所述供回水管路通过冷凝器换热通道、再吸收器换热通道、水冷吸收器换热通道与所述氨水溶液回路和所述氨蒸汽管路换热；

驱动热源在高压发生器外部热源驱动发生段、低压发生器以及蒸发器三处进行加热；

驱动热源使氨蒸汽和氨水溶液在复合热泵系统中运行，运行过程中氨蒸汽在冷凝器中冷凝放热、在再吸收器中氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液而放热、在水冷吸收器中氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液而放热，基于上述放出的热量依次加热供水。

优选地，所述氨水溶液回路包括：通过氨水溶液管道相连接的高压发生器、液冷吸收器、水冷吸收器、精馏器、第一溶液泵、第一节流阀、再吸收器、溶液换热器、低压发生器、第二溶液泵和第二节流阀；

其中，所述高压发生器包括高压发生器外部热源驱动发生段和高压发生器回热发生段；

所述高压发生器外部热源驱动发生段经所述高压发生器回热发生段换热通道、所述第一节流阀与所述液冷吸收器相连；

所述液冷吸收器、所述水冷吸收器、所述第一溶液泵以及所述精馏器换热通道入口依次相连；

所述精馏器换热通道出口经所述液冷吸收器换热通道与所述高压发生器回热发生段相连；

所述精馏器与所述高压发生器回热发生段相连；

所述再吸收器、所述溶液换热器、所述第二节流阀、所述低压发生器、所述第二溶液泵、所述溶液换热器以及所述再吸收器依次相连。

优选地，所述氨水溶液回路的工质为氨溶液。

优选地，所述氨蒸气管路包括：通过氨蒸汽管道相连的第一流量调节阀、冷凝器、第一三通阀、过冷器、膨胀阀、蒸发器、第二三通阀、压缩机、第二流量调节阀、第三流量调节阀；

所述精馏器经所述第一流量调节阀与所述再吸收器相连；

所述精馏器与所述冷凝器、所述第一三通阀、所述低压发生器换热通道入口依次相连；

所述低压发生器换热通道出口经所述过冷器、所述膨胀阀与所述蒸发器相连，所述蒸发器经所述过冷器、所述第二三通阀与所述压缩机入口相连；

所述压缩机与所述液冷吸收器相连，同时也经所述第三流量调节阀与所述水冷吸收器相连；

所述低压发生器经所述第二流量调节阀与所述压缩机出口相连；

所述第一三通阀还与所述过冷器直接相连；

所述第二三通阀还与所述压缩机出口直接相连。

优选地，所述氨蒸汽管路工质为氨蒸汽。

优选地，所述供回水管路包括：通过水管道相连的冷凝器换热通道、再吸收器换热通道、水冷吸收器换热通道，水在其中流通并被加热然后提供给用户；

所述冷凝器换热通道、再吸收器换热通道、水冷吸收器换热通道依次相连。

优选地，所述供回水管路的工质是水。

优选地，所述驱动热源包括：高温热源、中温热源和低温热源；

所述高温热源为温度高于第一预设值的太阳能热、补充燃气热源或相应温区的工业余热；

所述中温热源为温度在第一预设值和第二预设值之间的太阳能热、电加热或相应温区的工业余热；

所述低温热源为温度在第二预设值和第三预设值之间的太阳能热、废热或环境空气；

利用所述高温热源加热所述高压发生器；

利用所述中温热源加热所述低压发生器；

利用所述低温热源加热所述蒸发器。

根据本发明提供的一种太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统的运行方法，运用上述所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统实现如下步骤：

高压发生器内氨水溶液在高温热源的驱动换热以及回热后，温度升高，析出高温高压混合氨蒸汽，然后进入精馏器放热将携带的水蒸气冷凝回流，形成纯氨蒸汽；

高压发生器内流出的稀氨水溶液在高压发生器回热发生段将余热传递给混合氨蒸汽后，经第一节流阀进入液冷吸收器吸收一股氨蒸汽并放热，然后进入水冷吸收器吸收另一股氨蒸汽并放热，最后形成浓氨水溶液，经第一溶液泵后依次在精馏器换热通道和液冷吸收器换热通道内吸热，然后与精馏器冷凝回流的氨水溶液共同回到高压发生器；

来自精馏器的纯氨蒸汽在第一流量调节阀的控制下分为两股，一股进入冷凝器，另一股进入再吸收器；所述第一股氨蒸汽进入冷凝器放热后，然后在第一三通阀的控制下经过或不经过低压发生器换热通道后进入过冷器；在过冷器放热后该股氨蒸汽经膨胀阀降压后变为低温低压氨蒸汽，再进入蒸发器吸热，离开蒸发器后该股氨蒸汽经过冷器回热，然后在第二三通阀的控制下经过或者不经过压缩机压缩；

所述进入再吸收器的另一股氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液，在再吸收器和溶液换热器依次放热降温后，经第二节流阀降压进入低压发生器，在低压发生器内在中温热源驱动下，温度升高，形成稀氨水溶液并析出低温低压氨蒸汽，该稀氨水溶液经第二溶液泵进入溶液换热器吸热后回到再吸收器吸收纯氨蒸汽，该低温低压氨蒸汽经第二流量调节阀控制，与经第二三通阀控制的氨蒸汽在压缩机出口混合；混合后的氨蒸汽在第三流量调节阀的控制下再次分为两股，一股进入液冷吸收器被吸收，另一股进入水冷吸收器被吸收。

回水在冷凝器换热通道和再吸收器换热通道依次吸收纯氨蒸汽在冷凝器和再吸收器中被吸收时放出的热量后，进入水冷吸收器换热通道，吸收氨蒸汽在水冷吸收器中被吸收形成浓氨水溶液时放出的热量，被加热到供水温度，提供给用户使用。

优选地，所述太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统包括压缩-吸收工作模式、压缩-吸收-再吸收工作模式以及吸收-再吸收工作模式；

所述压缩-吸收工作模式是通过调节第一流量调节阀和第二流量调节阀使来自精馏器的纯氨蒸汽全部分配给冷凝器，不经过再吸收器；

所述压缩-吸收-再吸收工作模式是调节第一流量调节阀和第二流量调节阀使所述纯氨蒸汽一部分分配给冷凝器，一部分经过再吸收器，同时两股蒸汽分配比例可调节；

所述吸收-再吸收工作模式是通过调节第一流量调节阀和第二流量调节阀使所述纯氨蒸汽全部分配给再吸收器，不经过冷凝器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统将压缩回路纳入系统，在环境温度较低时或要求的供水温度较高时，可通过压缩机负压吸气降低蒸发温度，有效增强热泵的寒冷环境适应能力，拓展可用地理区域，满足更低、更宽环境温度区间内的应用需求；

2、本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统可以通过调节压缩机压比等压缩过程关键参数和浓度差，实现内部潜热的多种回收，适应源-荷侧变工况条件，更好地满足低温、大温区太阳能热利用需求，实现大温差升温供热；

3、本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统可通过第一流量调节阀调节进入再吸收子循环的蒸汽量，使吸收器和发生器出现温度重叠，通过有效回收吸收潜热，可减少发生过程对外界热量的需求；

4、本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统可实现多品位能源输入(太阳能、燃气或工业余热、电能)和不同温度水平的热能输出(采暖、生活热水、生产热水)；

5、本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统可根据太阳能动态特性、环境温度变化以及供热需求温度来实施压缩-吸收模式、压缩-吸收-再吸收模式、吸收-再吸收模式三种循环回路切换和热源互补切换，有助于应对太阳辐射间歇性和不稳定性问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统在压缩-吸收模式下的示意图。

图2是太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统在压缩-吸收-再吸收模式下的示意图。

图3是太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统在吸收-再吸收模式下的示意图。

其中：1-精馏器，2-冷凝器，3-第一流量调节阀，4-再吸收器，5-溶液换热器，6-第一三通阀，7-第二溶液泵，8-低压发生器，9-第二节流阀，10-第二流量调节阀，11-第二三通阀，12-压缩机，13-过冷器，14-膨胀阀，15-蒸发器，16-第三流量调节阀，17-水冷吸收器，18-液冷吸收器，19-第一溶液泵，20-第一节流阀，21-高压发生器回热发生段，22-高压发生器外部热源驱动发生段，23-补充热源，24-导热油回路，25-导热油泵，26-太阳能集热器，27-风机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明提出了一种太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统及运行方法，能实现低温、大温区太阳能热高效利用，适用于宽环温、广地域的技术应用。

所述太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统包括：氨水溶液回路、氨蒸汽管路、供回水管路及驱动热源；

所述氨水溶液回路：工质为氨溶液；包括：通过氨水溶液管道相连的高压发生器、液冷吸收器18、水冷吸收器17、精馏器1、第一溶液泵19、第一节流阀20、再吸收器4、溶液换热器5、低压发生器8、第二溶液泵7和第二节流阀9。所述高压发生器包括高压发生器外部热源驱动发生段22、高压发生器回热发生段21。

高压发生器外部热源驱动发生段22经高压发生器回热发生段21换热通道、第一节流阀20与液冷吸收器18相连；液冷吸收器18、水冷吸收器17、第一溶液泵19以及精馏器1换热通道入口依次相连；精馏器1换热通道出口经液冷吸收器18换热通道与高压发生器回热发生段21相连；精馏器1与高压发生器回热发生段21相连；

再吸收器4、溶液换热器5、第二节流阀9、低压发生器8、第二溶液泵7、溶液换热器5以及再吸收器4依次相连。

所述氨蒸汽管路：工质为氨蒸汽；包括通过氨蒸汽管道相连的第一流量调节阀3、冷凝器2、第一三通阀6、过冷器13、膨胀阀14、蒸发器15、第二三通阀11、压缩机12、第二流量调节阀10、第三流量调节阀16；

其中，精馏器1经第一流量调节阀3与再吸收器4相连；精馏器1与冷凝器2、第一三通阀6、低压发生器8换热通道入口依次相连；低压发生器8换热通道出口经过冷器13、膨胀阀14与蒸发器15相连，蒸发器15经上述过冷器13、第二三通阀11与压缩机12相连；压缩机12与液冷吸收器18相连，同时也经第三流量调节阀16与水冷吸收器17相连。低压发生器8经第二流量调节阀10与上述压缩机12出口相连。第一三通阀6还与过冷器13直接相连；第二三通阀11还与压缩机12出口直接相连。

所述供回水管路：工质为水；包括通过水管道相连的上述冷凝器2、再吸收器4、水冷吸收器17的换热通道；上述冷凝器2换热通道、再吸收器4换热通道、水冷吸收器17换热通道依次相连。

所述驱动热源；包括高温热源、中温热源和低温热源。其中，所述高温热源为太阳能热(如温度高于90℃)，补充燃气热源或相应温区的工业余热；所述中温热源为太阳能热(如温度介于40℃～90℃)，电加热或相应温区的工业余热；所述低温热源为太阳能热(如温度介于10～40℃)，废热或环境空气。

本发明可根据太阳能热温度进行热源工作模式切换：当太阳能热温度足够高(如温度高于90℃)，可作为高温热源驱动高压发生器外部热源驱动发生段，燃气炉热作为太阳辐射不足时的补充高温热源；当太阳能热温度不足以驱动高压发生器外部热源驱动发生段，可在适宜温区范围内(如40℃～90℃)作为中温热源用于驱动低压发生器8；在太阳能热较低温区内(10～40℃)作为低温热源和环境空气一起驱动复合热泵蒸发器。

所述太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统的运行方法，包括：氨水溶液回路、氨蒸汽管路、供回水管路、驱动热源的工作过程。

所述氨水溶液回路和所述氨蒸汽管路的工作运行，包括：高压发生器内氨水溶液在高温热源的驱动换热以及回热后，温度升高，析出高温高压混合氨蒸汽，然后进入精馏器放热将携带的水蒸气冷凝回流，形成纯氨蒸汽；高压发生器内流出的稀氨水溶液在高压发生器回热发生段将余热传递给混合氨蒸汽后，经第一节流阀20进入液冷吸收器18吸收一股氨蒸汽并放热，然后进入水冷吸收器17吸收另一股氨蒸汽并放热，最后形成浓氨水溶液，经第一溶液泵19后依次在精馏器1换热通道和液冷吸收器18换热通道内吸热，然后与精馏器1冷凝回流的氨水溶液共同回到高压发生器。上述纯氨蒸汽在第一流量调节阀3的控制下分为两股，一股进入冷凝器2，另一股进入再吸收器4；所述第一股氨蒸汽进入冷凝器2放热后，然后在第一三通阀6的控制下经过或不经过低压发生器8换热通道后进入过冷器13；在过冷器13放热后该股氨蒸汽经膨胀阀14降压后变为低温低压氨蒸汽，再进入蒸发器15吸热，离开蒸发器15后该股氨蒸汽经过冷器13回热，然后在第二三通阀11的控制下经过或者不经过压缩机12压缩；所述进入再吸收器4的另一股氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液，在再吸收器4和溶液换热器5依次放热降温后，经第二节流阀9降压进入低压发生器8，在低压发生器8内在中温热源驱动下，温度升高，形成稀氨水溶液并析出低温低压氨蒸汽，该稀氨水溶液经第二溶液泵7进入溶液换热器5吸热后回到再吸收器4吸收纯氨蒸汽，该低温低压氨蒸汽经第二流量调节阀10控制，与经第二三通阀11控制的氨蒸汽在压缩机12出口混合；混合后的氨蒸汽在第三流量调节阀16的控制下再次分为两股，一股进入液冷吸收器18被吸收，另一股进入水冷吸收器17被吸收。

进一步地，第一流量调节阀3和第二流量调节阀10同时开启或调节。

供回水管路的工作运行过程为：回水在冷凝器2换热通道和再吸收器4换热通道依次吸收纯氨蒸汽在冷凝器2中冷凝时和再吸收器4中被吸收时放出的热量后，进入水冷吸收器17换热通道，吸收氨蒸汽在水冷吸收器17中被吸收形成浓氨水溶液时放出的热量，被加热到供水温度，提供给用户使用。

驱动热源：高温热源在高压发生器外部热源驱动段22发挥作用，中温热源用于加热低压发生器8，低温热源用于加热蒸发器15。

本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统有三种工作模式：包括压缩-吸收模式、压缩-吸收-再吸收模式、吸收-再吸收模式。

所述压缩-吸收模式通过调节第一流量调节阀3和第二流量调节阀10使来自精馏器1的纯氨蒸汽全部分配给冷凝器2，不经过再吸收器4；

所述压缩-吸收-再吸收模式通过调节第一流量调节阀3和第二流量调节阀10使所述纯氨蒸汽一部分分配给冷凝器2，一部分经过再吸收器4，同时两股蒸汽分配比例可调节；

进一步地，在所述压缩-吸收-再吸收模式下，可以通过调节第一三通阀6控制所述氨蒸汽经过或者不经过低压发生器8换热通道，通过调节第二三通阀11控制所述氨蒸汽经过或者不经过压缩机12。

在所述压缩-吸收-再吸收模式下，低压发生过程可能有冷凝热回收驱动、冷凝热回收+中温热源驱动、全部利用中温热源驱动三种情况。

具体在于分配到冷凝器2的氨蒸汽离开冷凝器2后可在第一三通阀6的控制下经过低压发生器8换热通道，使低压发生器8一方面回收一部分冷凝热，一方面利用中温热源驱动，如果冷凝热回收量较高则全部由冷凝热回收驱动低压发生过程；

进一步地，所述分配到冷凝器2的氨蒸汽离开冷凝器2后可在第一三通阀6的控制下不经过低压发生器8换热通道，低压发生器8全部利用中温热源驱动低压发生过程。

所述吸收-再吸收模式通过调节第一流量调节阀3和第二流量调节阀10使所述纯氨蒸汽全部分配给再吸收器4，不经过冷凝器2。

在环境温度较低时或要求的供水温度较高时，启用压缩机；环境温度较高时或不要求较高供水温度时，可停用压缩机。

实施例2

实施例2是实施例1的优选例

本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统在压缩-吸收模式下的示意图，如图1所示，包括，氨水溶液回路、氨蒸汽管路、供回水管路和驱动热源。

在第一流量调节阀3和第二流量调节阀10的控制下来自精馏器1的纯氨蒸汽全部分配给冷凝器2。

氨水溶液回路：工质为氨溶液；包括：通过氨水溶液管道相连的高压发生器、液冷吸收器18、水冷吸收器17、精馏器1、第一溶液泵19、第一节流阀20。

所述高压发生器包括高压发生器回热发生段21和高压发生器外部热源驱动发生段22。高压发生器外部热源驱动发生段22经回热发生段21换热通道、第一节流阀20与液冷吸收器18相连；液冷吸收器18、水冷吸收器17、第一溶液泵19以及精馏器1换热通道入口依次相连；精馏器1换热通道出口经液冷吸收器18换热通道与高压发生器回热发生段21相连；精馏器1与高压发生器回热发生段21相连。

氨蒸汽管路：工质为氨蒸汽；包括：通过氨蒸汽管道相连的冷凝器2、第一三通阀6、过冷器13、膨胀阀14、蒸发器15、第二三通阀11、压缩机12、第三流量调节阀16；

所述精馏器1与冷凝器2、第一三通阀6、过冷器13、膨胀阀14与蒸发器15依次相连，蒸发器15经上述过冷器13、第二三通阀11与压缩机12相连；压缩机12与液冷吸收器18相连，同时也经第三流量调节阀16与水冷吸收器17相连。第二三通阀11还与压缩机12出口直接相连。

供回水管路：工质为水；包括：通过水管道相连的冷凝器2、水冷吸收器17的换热通道；所述冷凝器2换热通道、水冷吸收器17换热通道依次相连。

在本实施例2中，溶液回路和氨蒸汽管路的工作运行过程为：高压发生器内氨水溶液在高温热源的驱动换热以及回热后，温度升高，析出高温高压混合氨蒸汽，然后进入精馏器1放热将携带的水蒸气冷凝回流，形成纯氨蒸汽；高压发生器内流出的稀氨水溶液在高压发生器回热发生段21将余热传递给混合氨蒸汽后，经第一节流阀20进入液冷吸收器18吸收一股氨蒸汽并放热，然后进入水冷吸收器17吸收另一股氨蒸汽并放热，最后形成浓氨水溶液，经第一溶液泵19后依次在精馏器1换热通道和液冷吸收器18换热通道内吸热，然后与精馏器1冷凝回流的氨水溶液共同回到高压发生器21。上述纯氨蒸汽全部进入冷凝器2，在冷凝器2放热后进入过冷器13；在过冷器13放热后该股氨蒸汽经膨胀阀14降压后变为低温低压氨蒸汽，再进入蒸发器15吸热，离开蒸发器15后该股氨蒸汽经过冷器13回热，然后在第二三通阀11的控制下经过或者不经过压缩机12压缩；最后所述氨蒸汽在第三流量调节阀16的控制下分为两股，一股进入液冷吸收器18被吸收，另一股进入水冷吸收器17被吸收。

进一步地，在环境温度较低时或要求的供水温度较高时，控制第二三通阀11启用压缩机12；环境温度较高时或不要求较高供水温度时，可控制第二三通阀11停用压缩机12。

供回水管路的工作运行过程为：回水在冷凝器2换热通道依次吸收纯氨蒸汽传递的热量后，进入水冷吸收器17换热通道，吸收氨蒸汽在水冷吸收器17中被吸收形成浓氨水溶液时放出的热量，被加热到供水温度，提供给用户使用。

驱动热源：当太阳能热温度足够高(如温度高于90℃)，可用于加热导热油作为高温热源驱动高压发生器外部热源驱动发生段22，燃气炉热作为太阳辐射不足时的补充高温热源；当太阳能热温度不足以驱动高压发生器，在太阳能热较低温区内(10～40℃)作为低温热源和环境空气一起驱动复合热泵蒸发器15，实现太阳能-空气双源蒸发过程。环境空气经风机27驱动。

实施例3

实施例3是实施例1的优选例

本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统在压缩-吸收-再吸收模式下的示意图，如图2所示，其特征在于：包括氨水溶液回路、氨蒸汽管路、供回水管路和驱动热源。在第一流量调节阀3和第二流量调节阀10的控制下来自精馏器1的纯氨蒸汽一部分分配给冷凝器2，一部分经过再吸收器4，同时两股蒸汽分配比例可调节。

氨水溶液回路：工质为氨溶液；包括通过氨水溶液管道相连的高压发生器、液冷吸收器18、水冷吸收器17、精馏器1、第一溶液泵19、第一节流阀20、再吸收器4、溶液换热器5、低压发生器8、第二溶液泵7和第二节流阀9。所述高压发生器包括外部热源驱动发生段22、回热发生段21。高压发生器外部热源驱动发生段22经回热发生段21换热通道、第一节流阀20与液冷吸收器18相连；液冷吸收器18、水冷吸收器17、第一溶液泵19以及精馏器1换热通道入口依次相连；精馏器1换热通道出口经液冷吸收器18换热通道与高压发生器回热发生段21相连；精馏器1与高压发生器回热发生段21相连；再吸收器4、溶液换热器5、第二节流阀9、低压发生器8、第二溶液泵7、上述溶液换热器5以及上述再吸收器4依次相连。

氨蒸汽管路：工质为氨蒸汽；包括通过氨蒸汽管道相连的第一流量调节阀3、冷凝器2、第一三通阀6、过冷器13、膨胀阀14、蒸发器15、第二三通阀11、压缩机12、第二流量调节阀10、第三流量调节阀16；上述精馏器1经第一流量调节阀3与再吸收器4相连；上述精馏器1与冷凝器2、第一三通阀6、低压发生器8换热通道入口依次相连；低压发生器8换热通道出口经过冷器13、膨胀阀14与蒸发器15相连，蒸发器15经上述过冷器13、第二三通阀11与压缩机12相连；压缩机12与液冷吸收器18相连，同时也经第三流量调节阀16与水冷吸收器17相连。低压发生器8经第二流量调节阀10与上述压缩机12出口相连。第一三通阀6还与过冷器13直接相连；第二三通阀11还与压缩机12出口直接相连。

供回水管路：工质为水；包括通过水管道相连的上述冷凝器2、再吸收器4、水冷吸收器17的换热通道；上述冷凝器2换热通道、再吸收器4换热通道、水冷吸收器17换热通道依次相连。

在本实施例3中，溶液回路和氨蒸汽管路的工作运行过程为：高压发生器内氨水溶液在高温热源的驱动换热以及回热后，温度升高，析出高温高压混合氨蒸汽，然后进入精馏器1放热将携带的水蒸气冷凝回流，形成纯氨蒸汽；高压发生器内流出的稀氨水溶液在高压发生器回热发生段21将余热传递给混合氨蒸汽后，经第一节流阀20进入液冷吸收器18吸收一股氨蒸汽并放热，然后进入水冷吸收器17吸收另一股氨蒸汽并放热，最后形成浓氨水溶液，经第一溶液泵19后依次在精馏器1换热通道和液冷吸收器18换热通道内吸热，然后与精馏器1冷凝回流的氨水溶液共同回到高压发生器21。上述纯氨蒸汽在第一流量调节阀3的控制下分为两股，一股进入冷凝器2，另一股进入再吸收器4；所述第一股氨蒸汽进入冷凝器2放热后，然后在第一三通阀6的控制下经过或不经过低压发生器8换热通道后进入过冷器13；在过冷器13放热后该股氨蒸汽经膨胀阀14降压后变为低温低压氨蒸汽，再进入蒸发器15吸热，离开蒸发器15后该股氨蒸汽经过冷器13回热，然后在第二三通阀11的控制下经过或者不经过压缩机12压缩；所述进入再吸收器4的另一股氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液，在再吸收器4和溶液换热器5依次放热降温后，经第二节流阀9降压进入低压发生器8，在低压发生器8内在中温热源驱动下，温度升高，形成稀氨水溶液并析出低温低压氨蒸汽，该稀氨水溶液经第二溶液泵7进入溶液换热器5吸热后回到再吸收器4吸收纯氨蒸汽，该低温低压氨蒸汽经第二流量调节阀10控制，与经第二三通阀11控制的氨蒸汽在压缩机12出口混合；混合后的氨蒸汽在第三流量调节阀16的控制下再次分为两股，一股进入液冷吸收器18被吸收，另一股进入水冷吸收器17被吸收。

进一步地，第一流量调节阀3和第二流量调节阀10同时开启或调节。

进一步地，所述分配到冷凝器2的氨蒸汽离开冷凝器2后可在第一三通阀6的控制下经过低压发生器8换热通道，使低压发生器8一方面回收一部分冷凝热，一方面利用中温热源驱动，如果冷凝热回收量较高则全部由冷凝热回收驱动低压发生过程；

进一步地，所述分配到冷凝器2的氨蒸汽离开冷凝器2后可在第一三通阀6的控制下不经过低压发生器8换热通道，低压发生器8全部利用中温热源驱动低压发生过程。

进一步地，在环境温度较低时或要求的供水温度较高时，控制第二三通阀11启用压缩机；环境温度较高时或不要求较高供水温度时，可控制第二三通阀11停用压缩机。

供回水管路的工作运行过程为：回水在冷凝器2换热通道和再吸收器4换热通道依次吸收纯氨蒸汽在冷凝器2中冷凝时和再吸收器4中被吸收时放出的热量后，进入水冷吸收器17换热通道，吸收氨蒸汽在水冷吸收器17中被吸收形成浓氨水溶液时放出的热量，被加热到供水温度，提供给用户使用。

驱动热源：当太阳能热温度足够高(如温度高于90℃)，可用于加热导热油作为高温热源驱动高压发生器外部热源驱动发生段22，燃气炉热作为太阳辐射不足时的补充高温热源23；当太阳能热温度不足以驱动高压发生器，可在适宜温区范围内(如40℃～90℃)作为中温热源用于驱动低压发生器8；在太阳能热较低温区内(10～40℃)作为低温热源和环境空气一起驱动复合热泵蒸发器15，实现太阳能-空气双源蒸发过程。

进一步地，太阳能集热器26中被加热的导热油经导热油泵25送到高压发生器外部热源驱动发生段22换热后，可从导热油回路24的A端流出，进入低压发生器8传递余热，然后从B端回到太阳能集热器26。

可选地，低压发生器8也可单独接入太阳能集热器。

实施例4

实施例4是实施例1的优选例

本发明提出的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统在吸收-再吸收模式下的示意图，如图3所示，其特征在于：包括氨水溶液回路、氨蒸汽管路、供回水管路和驱动热源。在第一流量调节阀3和第二流量调节阀10的控制下来自精馏器1的纯氨蒸汽全部分配给再吸收器4。

氨水溶液回路：工质为氨溶液；包括通过氨水溶液管道相连的高压发生器、液冷吸收器18、水冷吸收器17、精馏器1、第一溶液泵19、第一节流阀20、再吸收器4、溶液换热器5、低压发生器8、第二溶液泵7和第二节流阀9。所述高压发生器包括外部热源驱动发生段22、回热发生段21。高压发生器外部热源驱动发生段22经回热发生段21换热通道、第一节流阀20与液冷吸收器18相连；液冷吸收器18、水冷吸收器17、第一溶液泵19以及精馏器1换热通道入口依次相连；精馏器1换热通道出口经液冷吸收器18换热通道与高压发生器回热发生段21相连；精馏器1与高压发生器回热发生段21相连；再吸收器4、溶液换热器5、第二节流阀9、低压发生器8、第二溶液泵7、上述溶液换热器5以及上述再吸收器4依次相连。

氨蒸汽管路：工质为氨蒸汽；包括通过氨蒸汽管道相连的第一流量调节阀3、第二流量调节阀10、第三流量调节阀16；上述精馏器1经第一流量调节阀3与再吸收器4相连；低压发生器8经第二流量调节阀10与上述第三流量调节阀16相连。

供回水管路：工质为水；包括通过水管道相连的上述再吸收器4、水冷吸收器17的换热通道；上述再吸收器4换热通道、水冷吸收器17换热通道依次相连。

在本实施例4中，溶液回路和氨蒸汽管路的工作运行过程为：高压发生器内氨水溶液在高温热源的驱动换热以及回热后，温度升高，析出高温高压混合氨蒸汽，然后进入精馏器1放热将携带的水蒸气冷凝回流，形成纯氨蒸汽；高压发生器内流出的稀氨水溶液在高压发生器回热发生段21将余热传递给混合氨蒸汽后，经第一节流阀20进入液冷吸收器18吸收一股氨蒸汽并放热，然后进入水冷吸收器17吸收另一股氨蒸汽并放热，最后形成浓氨水溶液，经第一溶液泵19后依次在精馏器1换热通道和液冷吸收器18换热通道内吸热，然后与精馏器1冷凝回流的氨水溶液共同回到高压发生器21。上述纯氨蒸汽在第一流量调节阀3的控制下全部进入再吸收器4；在再吸收器4中氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液，在再吸收器4和溶液换热器5依次放热降温后，经第二节流阀9降压进入低压发生器8，在低压发生器8内在中温热源驱动下，温度升高，形成稀氨水溶液并析出低温低压氨蒸汽，该稀氨水溶液经第二溶液泵7进入溶液换热器5吸热后回到再吸收器4吸收纯氨蒸汽，该低温低压氨蒸汽在第三流量调节阀16的控制下分为两股，一股进入液冷吸收器18被吸收，另一股进入水冷吸收器17被吸收。

供回水管路的工作运行过程为：回水在再吸收器4换热通道吸收纯氨蒸汽在再吸收器4中被吸收时放出的热量后，进入水冷吸收器17换热通道，吸收氨蒸汽在水冷吸收器17中被吸收形成浓氨水溶液时放出的热量，被加热到供水温度，提供给用户使用。

驱动热源：当太阳能热温度足够高(如温度高于90℃)，可用于加热导热油作为高温热源驱动高压发生器外部热源驱动发生段22，燃气炉热作为太阳辐射不足时的补充高温热源；当太阳能热温度不足以驱动高压发生器，可在适宜温区范围内(如40℃～90℃)作为中温热源用于驱动低压发生器8。

进一步地，太阳能集热器26中被加热的导热油经导热油泵25送到高压发生器外部热源驱动发生段22换热后，可从导热油回路24的A端流出，进入低压发生器8传递余热，然后从B端回到太阳能集热器26。

可选地，低压发生器8也可单独接入太阳能集热器。

本发明提出的实施例中，太阳能集成方法、三种工作模式、回路切换情况等可以根据实际情况重新组合，上述实施例中所提出的组合方式仅作为参考，不可理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，所提到的热力连接方式、装置连接方式等应作广义理解，在本发明的思想原则内，对于连接方式和具体装置的任何等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，所提到的温度等参数仅是为了便于理解做出的举例说明，不作为具体的参数限制；所采用的工质状态描述仅表示工质循环中的状态相对变化，不作为具体的状态参数限定；在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，包括：氨水溶液回路、氨蒸气管路、供回水管路以及驱动热源；

所述氨水溶液回路和所述氨蒸汽管路通过氨水溶液管道、氨蒸汽管道相连；

所述供回水管路通过冷凝器换热通道、再吸收器换热通道、水冷吸收器换热通道与所述氨水溶液回路和所述氨蒸汽管路换热；

驱动热源在高压发生器外部热源驱动发生段、低压发生器以及蒸发器三处进行加热；

驱动热源使氨蒸汽和氨水溶液在复合热泵系统中运行，运行过程中氨蒸汽在冷凝器中冷凝放热、在再吸收器中氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液而放热、在水冷吸收器中氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液而放热，基于上述放出的热量依次加热供水。

2.根据权利要求1所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，所述氨水溶液回路包括：通过氨水溶液管道相连接的高压发生器、液冷吸收器、水冷吸收器、精馏器、第一溶液泵、第一节流阀、再吸收器、溶液换热器、低压发生器、第二溶液泵和第二节流阀；

其中，所述高压发生器包括高压发生器外部热源驱动发生段和高压发生器回热发生段；

所述高压发生器外部热源驱动发生段经所述高压发生器回热发生段换热通道、所述第一节流阀与所述液冷吸收器相连；

所述液冷吸收器、所述水冷吸收器、所述第一溶液泵以及所述精馏器换热通道入口依次相连；

所述精馏器换热通道出口经所述液冷吸收器换热通道与所述高压发生器回热发生段相连；

所述精馏器与所述高压发生器回热发生段相连；

所述再吸收器、所述溶液换热器、所述第二节流阀、所述低压发生器、所述第二溶液泵、所述溶液换热器以及所述再吸收器依次相连。

3.根据权利要求1所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，所述氨水溶液回路的工质为氨溶液。

4.根据权利要求1所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，所述氨蒸气管路包括：通过氨蒸汽管道相连的第一流量调节阀、冷凝器、第一三通阀、过冷器、膨胀阀、蒸发器、第二三通阀、压缩机、第二流量调节阀、第三流量调节阀；

所述精馏器经所述第一流量调节阀与所述再吸收器相连；

所述精馏器与所述冷凝器、所述第一三通阀、所述低压发生器换热通道入口依次相连；

所述低压发生器换热通道出口经所述过冷器、所述膨胀阀与所述蒸发器相连，所述蒸发器经所述过冷器、所述第二三通阀与所述压缩机入口相连；

所述压缩机与所述液冷吸收器相连，同时也经所述第三流量调节阀与所述水冷吸收器相连；

所述低压发生器经所述第二流量调节阀与所述压缩机出口相连；

所述第一三通阀还与所述过冷器直接相连；

所述第二三通阀还与所述压缩机出口直接相连。

5.根据权利要求1所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，所述氨蒸汽管路工质为氨蒸汽。

6.根据权利要求1所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，所述供回水管路包括：通过水管道相连的冷凝器换热通道、再吸收器换热通道、水冷吸收器换热通道，水在其中流通并被加热然后提供给用户；

所述冷凝器换热通道、再吸收器换热通道、水冷吸收器换热通道依次相连。

7.根据权利要求1所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，所述供回水管路的工质是水。

8.根据权利要求1所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统，其特征在于，所述驱动热源包括：高温热源、中温热源和低温热源；

所述高温热源为温度高于第一预设值的太阳能热、补充燃气热源或相应温区的工业余热；

所述中温热源为温度在第一预设值和第二预设值之间的太阳能热、电加热或相应温区的工业余热；

所述低温热源为温度在第二预设值和第三预设值之间的太阳能热、废热或环境空气；

利用所述高温热源加热所述高压发生器；

利用所述中温热源加热所述低压发生器；

利用所述低温热源加热所述蒸发器。

9.一种太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统的运行方法，其特征在于，运用权利要求1至8任意一项权利要求所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统实现如下步骤：

高压发生器内氨水溶液在高温热源的驱动换热以及回热后，温度升高，析出高温高压混合氨蒸汽，然后进入精馏器放热将携带的水蒸气冷凝回流，形成纯氨蒸汽；

高压发生器内流出的稀氨水溶液在高压发生器回热发生段将余热传递给混合氨蒸汽后，经第一节流阀进入液冷吸收器吸收一股氨蒸汽并放热，然后进入水冷吸收器吸收另一股氨蒸汽并放热，最后形成浓氨水溶液，经第一溶液泵后依次在精馏器换热通道和液冷吸收器换热通道内吸热，然后与精馏器冷凝回流的氨水溶液共同回到高压发生器；

来自精馏器的纯氨蒸汽在第一流量调节阀的控制下分为两股，一股进入冷凝器，另一股进入再吸收器；所述第一股氨蒸汽进入冷凝器放热后，然后在第一三通阀的控制下经过或不经过低压发生器换热通道后进入过冷器；在过冷器放热后该股氨蒸汽经膨胀阀降压后变为低温低压氨蒸汽，再进入蒸发器吸热，离开蒸发器后该股氨蒸汽经过冷器回热，然后在第二三通阀的控制下经过或者不经过压缩机压缩；

所述进入再吸收器的另一股氨蒸汽被吸收形成浓氨水溶液，在再吸收器和溶液换热器依次放热降温后，经第二节流阀降压进入低压发生器，在低压发生器内在中温热源驱动下，温度升高，形成稀氨水溶液并析出低温低压氨蒸汽，该稀氨水溶液经第二溶液泵进入溶液换热器吸热后回到再吸收器吸收纯氨蒸汽，该低温低压氨蒸汽经第二流量调节阀控制，与经第二三通阀控制的氨蒸汽在压缩机出口混合；混合后的氨蒸汽在第三流量调节阀的控制下再次分为两股，一股进入液冷吸收器被吸收，另一股进入水冷吸收器被吸收。

回水在冷凝器换热通道和再吸收器换热通道依次吸收纯氨蒸汽在冷凝器和再吸收器中被吸收时放出的热量后，进入水冷吸收器换热通道，吸收氨蒸汽在水冷吸收器中被吸收形成浓氨水溶液时放出的热量，被加热到供水温度，提供给用户使用。

10.根据权利要求9所述的太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统的运行方法，其特征在于，所述太阳能氨压缩-吸收-再吸收复合热泵系统包括压缩-吸收工作模式、压缩-吸收-再吸收工作模式以及吸收-再吸收工作模式；

所述压缩-吸收工作模式是通过调节第一流量调节阀和第二流量调节阀使来自精馏器的纯氨蒸汽全部分配给冷凝器，不经过再吸收器；

所述压缩-吸收-再吸收工作模式是调节第一流量调节阀和第二流量调节阀使所述纯氨蒸汽一部分分配给冷凝器，一部分经过再吸收器，同时两股蒸汽分配比例可调节；

所述吸收-再吸收工作模式是通过调节第一流量调节阀和第二流量调节阀使所述纯氨蒸汽全部分配给再吸收器，不经过冷凝器。