CN1227489C - 太阳能平板式冷热联供装置及其液体循环方法 - Google Patents

太阳能平板式冷热联供装置及其液体循环方法 Download PDF

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Abstract

太阳能平板式冷热联供装置及其液体循环方法，属太阳能利用技术领域。该装置由分别用第一真空阀8、第二真空阀15和第一水阀4、第二水阀9、第三水阀12及管道连接的集热发生器复合体5、上水箱10、补给水箱11、冷凝水箱13、下水箱14、冷凝器7、贮液器6、毛细管节流阀3、置于制冷空间2中的蒸发器1组成。装置采用供热与制冷双回路循环方式，其中，水回路有效回收冷凝热、集热发生器复合体的显热及吸附制冷过程中的吸附热。用同一平板集热器实现供热与制冷双重功能，具有能满足民用家庭同时供热与制冷的需要，有效地提高了太阳能辐射能量的转换利用率，节能效果佳，符合环保要求等优点。

Description

太阳能平板式冷热联供装置及其液体循环方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能平板式冷热联供装置及其液体循环方法，属太阳能利用技术领域。
背景技术：
据国内外有关文献报道，现有两种太阳能冷热联供的循环方式，分别为冷凝热回收型及水浴式太阳能冷热联供的循环方式。冷凝热回收型联供循环方式，采用外部回路冷却，系统结构较简单，性能可靠，但仍存在仅靠冷凝热传到外部水回路中，获得的热水温度自然较低；吸附床本身的显热及吸附剂的吸附热并没有得到回收，回收热量十分有限等不足。水浴式太阳能冷热联供循环方式，将吸附床置于热水箱中，系统热损较小，但存在如下不足：(1).由于吸附床置于热水箱中，通过水来加热吸附床，其最大解吸温度不可能超过100℃，因而单位吸附剂解吸的制冷剂比较有限；(2).由于太阳能是低品位能源，加之水的比热较大，以及水箱保温性能的限制，实际所能达到的最大解吸温度往往较低，需高效真空管集热器接收能量。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种太阳能平板式冷热联供装置及其液流循环方法，该平板式太阳能冷热联供装置可满足民用家庭同时供热和制冰双重需要，并能有效解决均匀加热和冷却太阳能制冰机吸附床的问题，使太阳能制冰机制冷效率有效地得到提高，并综合回收冷凝热、吸附发生器显热、吸附热产生热水供用户使用，符合节能、环境保护要求。
本发明的技术方案为：该太阳能平板式冷热联供装置分别由与集热发生器复合体5及冷凝器7相连的第一真空阀8、与贮液器6及蒸发器1相连的第二真空阀15、与集热发生器复合体5上出口及上水箱10相连的第一水阀9、与集热发生器复合体5下出口及上水箱10相连的第二水阀4、与上水箱10及下水箱14相连的第三水阀12、与补给水箱11及第一水阀9及第三水阀12相连的上水箱10、与上水箱10相连的补给水箱11、与第三水阀12相连的冷凝水箱13及下水箱14、与贮液器6及第一真空阀8相连的冷凝器7、与冷凝器7及毛细管节流阀3相连的贮液器6、与蒸发器1及贮液器6相连的毛细管节流阀3、置于制冷空间2中的蒸发器1、与第一真空阀8及第一水阀9、第二水阀4相连的集热发生器复合体5组成。其中，具有集热、吸附—解析、换热三大功能于一体的集热发生器复合体5是将太阳能热水器集热器与吸附制冷循环中吸附发生器制成一体的；结构由其上设有真空阀接头的外壳16、置于外壳16和带有肋片19的制冷剂通道板20之间的吸附工质对17及换热流体管18、置于制冷剂通道板20上的金属丝网21组成。太阳能平板式冷热联供装置的液体循环方式为供热与制冷双回路循环方式；其中制冷回路是：白天加热解吸时，制冷剂经第一真空阀8到冷凝器7中，冷凝热在冷凝水箱13中被回收后，制冷剂进入贮液器6中，经毛细管节流阀3进入蒸发器1；傍晚吸附时，制冷剂通过第二真空阀15经管道进入第一真空阀8后，再进入集热发生器复合体5中。水回路是：夜晚在冷却集热发生器复合体5过程中显附床显热，吸附剂的吸附热被置于集热发生器复合体5内的换热流体管21，通过第一水阀9、第二水阀4及连接管道回收到上水箱10中，使上水箱10内的水温升高，热水供用户使用。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1.打破了以往平板集热器分别作为太阳能热水器加热源或吸附式制冷加热源的单一用途，用同一平板集热器满足了家庭同时供热和制冰需要。
2.有效地解决了太阳能制冰机加热和冷却问题，在白天能够使制吸附发生器内的吸附剂有效升高温度解吸制冷剂，并回收冷凝热；夜晚能够通过集热发生器内的太阳能热水器换热流体管有效回收集热发生器复合体内的显热及解吸热，使太阳能制冰机的效率有效地得到提高，并且装置制作简单、实用。
3.该装置能够将制冷与供热有机结合，节能、环保，有利用于与建筑结合，综合有效地提高了能量转换的利用率。
附图说明：
附图1为本发明的装置结构示意图。
附图2为集热发生器复合体5的结构示意图。
具体实施方式：
下面将结合附图对本发明作进一步详述：该装置由分别用第一真空阀8、第二真空阀15和第一水阀4、第二水阀9、第三水阀12及管道连接的集热发生器复合体5、上水箱10、补给水箱11、冷凝水箱13、下水箱14、冷凝器7、贮液器6、毛细管节流阀3、置于制冷空间2中的蒸发器1组成。其中，具有集热、吸附—解吸、换热三大功能于一体的集热发生器复合体5是将太阳能热水器的集热器换热流体管与吸附制冷循环中吸附发生器制成一体；结构由其上设有真空阀接头并用2mm铝板焊接而成的外壳16、置于外壳16和带有肋片19的制冷剂通道板20之间的吸附工质对17及换热流体管18、置于制冷剂通道板20上的金属丝网21组成。该装置其余结构均与本发明人发明的专利申请号为99111767.0的结构基本相同。本太阳能平板式冷热联供装置的液体循环方式，采用供热与制冷双回路循环方式。其集热循环过程为：清晨先将第一真空阀8、第二真空阀15及第一水阀4、第二水阀9、第三水阀12关闭，放干集热发生器复合体5内的存水。随着集热发生器复合体5吸收太阳能辐射能过程的进行，处于初始温度的集热发生器复合体5被加热，集热发生器复合体5内制冷剂的蒸发压力不断提高，当蒸发压力升高到解吸压力时，打开第一真空阀门8，在恒压条件下集热发生器复合体5内的制冷剂不断受热，并被解吸出来，直到吸附工质对17内的吸附剂温度达到最大解吸温度。被解吸的制冷剂在冷凝器7中受到冷凝，冷凝热被冷凝水箱13中的水回收利用，冷凝下来的制冷剂由于自重进入贮液器6中，并通过毛细管节流阀3进入蒸发器1中。傍晚，太阳能辐射消失，关闭第一真空阀8，打开水阀第一水阀4、第二水阀9，上水箱10内的冷水进入集热发生器复合体5中，集热发生器复合体5内吸附工质对17及金属壳体16受到冷却，集热发生器复合体5内制冷工质对的显热及金属壳体16的显热通过换热流体管18有效地传递给到上水箱10中，使上水箱10内的水温升高，有效地回收吸附集热器复合体的显热，上水箱所回收集热发生器复合体5内显热的热水可放入下水箱14中供用户使用后，再一次将外界冷水通过补水箱11注入上水箱10中，充分冷却集热发生器复合体5。当集热发生器复合体5内制冷剂压力下降到蒸发温度下制冷工质对所对应的饱和压力时，打开第二真空阀15，此时蒸发器1中的制冷剂液体因压力骤减而沸腾，并经第二真空阀15、第一真空阀8进入集热发生器复合体5中，从而开始吸附制冷过程，产生的冷量在冰箱2内贮藏；而在吸附过程中产生的吸附热量则通过集热发生器复合体5内的换热流体管18再次传入至上水箱10中，并使水箱10内的水温升高，产生的热水可供用户使用，吸附过程一直进行到第二天清晨。
实施例一(集热器为2平方米时)：
采用上述太阳能平板式冷热联供装置及其液体循环方式，夏季可产生50-60℃的热水60公斤，日制冰量为7公斤；冬季可产生40-50℃的热水50公斤，日制冰量为5公斤。该装置需活性炭约40公斤，甲醇12公斤。吸附式冰箱的容积为180升。该套装置适合于三口之家庭使用。
实施例二(集热器为4平方米时)：
采用上述太阳能平板式冷热联供装置及其液体循环方式，夏季可产生60-70℃的热水80公斤，日制冰量为16公斤；冬季可产生50-60℃的热水70公斤，日制冰量为10公斤。该装置需活性炭约80公斤，甲醇20公斤。吸附式冰箱的容积为240升。该套装置适合于五口之家庭使用。

Claims (2)

1.一种太阳能平板式冷热联供装置，该装置包括由分别与集热发生器复合体(5)及冷凝器相连的第一真空阀(8)、分别与贮液器(6)及蒸发器(1)相连的第二真空阀(15)、分别与集热发生器复合体(5)上出口及上水箱(10)相连的第一水阀(9)、分别与集热发生器复合体(5)下出口及上水箱(10)相连的第二水阀(4)、分别与上水箱(10)及下水箱(14)相连的第三水阀(12)，白天吸附剂加热解吸时，集热发生器复合体中的制冷剂经第一真空阀(8)进入冷凝器(7)冷凝后流入贮液器(6)中，经毛细管节流阀(3)进入蒸发器(1)中，在加热解吸过程中，吸附剂的冷凝热被冷凝水箱(13)中的水所回收，产生的热水进入下水箱(14)供用户使用，补水箱(11)用于向上水箱补入冷水，傍晚吸附制冷时，蒸发器中的制冷剂依次通过第二真空阀(15)、第一真空阀(8)，进入集热发生器复合体(5)中，其特征在于集热发生器复合体(5)是将太阳能集热器与发生器制成一体；结构由其上设有真空阀接头的外壳(16)、置于外壳(16)和带有肋片(19)的制冷剂通道板(20)之间的吸附工质对(17)及换热流体管(18)、置于制冷剂通道板(20)上的金属丝网(21)组成，换热流体管置于吸附工质对(17)中。
2.一种太阳能平板式冷热联供装置的液体循环方法，其液体循环方法为供热与制冷双回路循环方式，其中的制冷剂回路是：白天吸附剂加热解吸时，集热发生器复合体中的制冷剂经第一真空阀(8)进入冷凝器(7)冷凝后流入贮液器(6)中，经毛细管节流阀(3)进入蒸发器(1)中，在加热解吸过程中，吸附剂的冷凝热被冷凝水箱(13)中的水所回收，产生的热水进入下水箱(14)供用户使用；傍晚吸附制冷时，蒸发器中的制冷剂依次通过第二真空阀(15)、第一真空阀(8)，进入集热发生器复合体(5)中；其特征为水回路是：在冷却集热发生器复合体(5)过程中，上水箱(10)中的冷水通过第一水阀(9)流入集热发生器复合体(5)中的换热流体管(18)，在集热发生器复合体(5)中吸收集热发生器复合体的显热、吸附过程中产生的吸附热，被加热的水通过分别与集热发生器复合体(5)下出口及上水箱(10)相连的第二水阀(4)进入上水箱，使上水箱(10)内的水温升高，产生的热水可通过与上水箱连接的第三水阀(12)进入下水箱(14)中供用户使用。
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