CN203068701U - 多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，包括发生器、精馏塔、冷凝器、浓溶液罐、蒸发器、过冷器、吸收器和稀溶液罐，所述精馏塔的蒸气出口通过单向阀与冷凝器、浓溶液罐、蒸发器、过冷器、吸收器及稀溶液罐正向进口依次连接，蒸发器内所设的降膜蒸发换热管与热质交换装置构成制冷或制热回路，其特征是：所述精馏塔和冷凝器之间安装有电磁三通阀，该电磁三通阀的一个出口连通冷凝器，另一个出口连通浓溶液罐。本实用新型可实现制冷、制热以及生活热水的一机三用，并根据需要利用太阳能提供热能，节能效果较好；该单效氨水吸收式太阳能空调装置实现低品位可再生能源如太阳能的高效利用，具有结构简单，运行稳定可靠、能源利用效率高及节能效果好，应用前景广阔。

Description

多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置

技术领域

　　本实用新型涉及一种空调装置，特别是涉及一种多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置。

背景技术

1.太阳能驱动单效氨水吸收式太阳能空调装置，是以太阳能为驱动热源，氨为制冷剂，水为吸收剂的节能环保型空调装置，是代替电驱动的压缩式空调的方式之一。现有的氨水吸收式太阳能空调装置，其吸收式制冷机组运行不稳定，制冷效率不高，并且存在各类安全阀，容易造成机组突然泄压导致人身伤害，并且容易造成电路短路引发事故，同时机组长时间运行会造成溶液供应不足，不能正常循环，并且制冷设备的体积较大，一机一用的局限性，不能广泛应用。

2.电能驱动压缩式空调具有满足用户冷热需求、连续稳定运行等优点，然而电能驱动的压缩式热泵消耗的是高品位的电能，不具有节能减排优势。此外，电能驱动的压缩式空调的大量使用也引起我国夏季用电紧张问题，并且其制冷工质污染环境，破坏臭氧层。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种运行稳定，制冷效率高，安全可靠，具有制冷、制热和供应热水多种功能的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置。

为实现上述实用新型目的所采取的技术方案为：

一种多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，包括发生器、精馏塔、冷凝器、浓溶液罐、蒸发器、过冷器、吸收器和稀溶液罐，所述精馏塔的蒸气出口通过单向阀与冷凝器、浓溶液罐、蒸发器、过冷器、吸收器及稀溶液罐正向进口依次连接，蒸发器内所设的降膜蒸发换热管与热质交换装置构成制冷或制热回路，其特征是：所述精馏塔和冷凝器之间安装有电磁三通阀，该电磁三通阀的一个出口连通冷凝器，另一个出口连通浓溶液罐。

所述冷凝器的冷却水出口连接在卫生生活热水换热器上，通过与其换热后经冷却器、吸收器回流至冷凝器。

所述过冷器和吸收器之间依次安装有连个三通阀，当处于制冷模式时，经过热交换后的氨蒸汽通过三通阀的35a-35b、36a-36b通路直接进入吸收器；当处于制热模式时，经过热交换后的氨蒸汽通过三通阀的35a-35c、卫生生活热水换热器和三通阀36c-36b通路进入吸收器。

还包括抛物面聚光型太阳能集热器，该太阳能集热器的高温热源物质经管道送至发生器的降膜发生换热管，并经过二次溶液换热器回流至太阳能集热器。

所述抛物面聚光型太阳能集热器的高温热源物质出口管道上安装有相变储能罐，该相变储能罐进口上设置单向阀，出口上设置单向阀，并回流至太阳能集热器的高温热源物质出口管道上。

所述发生器的稀溶液出口与溶液热交换器高温稀溶液通道的溶液进口相连，溶液热交换器的高温稀溶液通道的溶液出口与稀溶液罐相连，稀溶液罐的出口分为两条通道：一个通道经节流阀与吸收器的稀溶液进口相连，另一个通道经节流阀与溶液泵连接，再与精馏塔的稀溶液进口相连，精馏塔的出口与溶液热交换器的低温溶液通道进口相连，溶液热交换器的稀溶液出口与二次溶液热交换器、发生器稀溶液进口依次串联。

所述发生器的稀溶液出口上还通过单向阀安装有工艺溶液罐），该工艺溶液罐与稀溶液罐8之间连接两个节流阀。

本实用新型的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置可实现制冷、制热以及生活热水的一机三用，当太阳能充足时，单效氨水吸收式太阳能空调装置独立工作提供冷能/热能可满足用户冷热需求，节能效果十分显著；当太阳能不太充足时，太阳能集热装置不能满足空调所需的工作温度时，相变储能罐打开为单效氨水吸收式太阳能空调装置继续提供高温热源，也可很好的实现用户所需的冷能、热能及生活热水的功能，节能效果较好；该单效氨水吸收式太阳能空调装置实现低品位可再生能源如太阳能的高效利用，具有结构简单，运行稳定可靠、能源利用效率高及节能效果好，应用前景广阔。

附图说明

图1为本实用新型多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置的结构示意简图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，是由六大部分构成：太阳能集热装置、吸收式制冷装置、吸收式热泵装置、循环冷却水装置、热质交换装置以及提供卫生的生活热水装置六部分。图中箭头显示方向为流体流动的方向。在该实施例中，所述太阳能吸收式制冷装置、吸收式热泵装置所采用工质溶液为氨水溶液，所述热质交换装置所采用载能介质为水-乙二醇溶液，所述太阳能集热装置集热工质为采用WD-350型高温加氢合成导热油。循环冷却水装置采用的工质为地下水、河水、自来水，可循环使用。当然在本实用新型的其他实施方式中，所述抛物面聚光型太阳能集热装置也可采用水为集热工质；所述热质交换装置所采用载能介质也可为盐水溶液；所述太阳能吸收式制冷装置、吸收式热泵装置所采用工质溶液为水溴化锂溶液。

本实用新型主要设备包括发生器1、精馏塔2、冷凝器3、蒸发器4、过冷器5、吸收器6、浓溶液罐7、稀溶液罐8、溶液交换器9、工艺溶液罐11、热质交换装置、冷却塔13、抛物面聚光型太阳能集热器14、卫生生活热水换热器34和相变储能罐32等。

所述发生器1设有溶液进口、溶液出口和与精馏塔相连接的氨蒸气管道，发生器1内设有用于对其中的工质溶液加热的降膜发生装置，发生器1内设有用于加热流入发生器1内的工质溶液的降膜发生换热管，降膜发生换热管的进出口之间连接抛物面聚光型太阳能集热装置:发生器内管程的高温热源出口端通过管道依次串接的二次溶液换热器28、PTC抛物面聚光型太阳能集热器14和加热循环泵19，最后回流至发生器内管程的高温热源进口端，PTC抛物面聚光型太阳能集热器14可对降膜发生换热管中提供使制冷工质溶液发生分离的高温热源，相变储能罐32可在太阳照射不足时对发生器持续供应高温热源，而不用设置辅助加热器。

所述吸收器6具有制冷剂进口、稀溶液出口，其中吸收器制冷剂进口与吸收器6内设的布液器连通。

所述蒸发器4内设有串接于所述载能介质循环装置中的降膜蒸发换热管，蒸发器4具有进口和出口，蒸发器进口与蒸发器4中的布液器连通。

所述冷凝器3和吸收器6内分别设有循环冷却盘管，两冷却换热管所需的冷却水由冷却塔提供，也可以由河水或地下水等较低温度的水源提供。

所述单向阀20采用仿人智能控制在智能电--液阀门定位器，此智能电--液阀门包括VP08/09智能阀门定位器、液压执行机构与调节阀组成液压执行器。

所述溶液热交换器9具有可相互进行热量交换的低温溶液通道和高温溶液通道。

精馏塔2的蒸气出口与单向阀20、电磁三通阀30、冷凝器3、浓溶液罐7、节流阀29、蒸发器4、过冷器5、吸收器6、稀溶液罐8正向进口依次连接，与现有的吸收式制冷装置、吸收式热泵装置的结构类似。

发生器1的稀溶液出口与溶液热交换器9高温稀溶液通道的溶液进口相连，溶液热交换器9的高温稀溶液通道的溶液出口与稀溶液罐8相连，稀溶液罐8的出口分为两条通道：一个通道经节流阀24与吸收器6的稀溶液进口相连，另一个通道经节流阀27与溶液泵17连接，再与精馏塔2的稀溶液进口相连，精馏塔2的出口与溶液热交换器9的低温溶液通道进口相连，溶液热交换器9稀溶液出口与二次溶液热交换器28、发生器1稀溶液进口依次串联。

所述热质交换装置包括，通过管道沿流体的流动正向依次串接的循环泵16、放液阀26、风机盘管12以及放气阀25，热交换物质从蒸发器的4a出口出来，沿上述路径回流至蒸发器的4b入口。本实用新型的实施例中的风机盘管12可选择板式换热器、风冷翅片式换热器，所述风机盘管12向房间制冷、制热。

相变储能罐32内部采用熔融盐相变储热材料进行相变储能，其主要成分为NaOH/Ni，导热系数大，该复合类型的蓄热材料具备快速放热、快速蓄热等优良特点，所述相变储能罐32与高温热源通道之间通过单向阀31相连接，单向阀31通过传感器采集的温度信号来控制阀门的开度，实现把富余的热源长时间储存，相变储能罐出口与高温热源进口通道之间用单向阀33相连接，单向阀33通过传感器采集的温度信号来控制阀门的开度，当阴天或夜晚时，保证机组正常运行，并且根据传感器在载能装置处采集的温度信号来控制单向阀33的开度，以实现机组根据实际制冷量来自动控制高温热源流量，以实现能源的最优化利用的目的。

二次溶液热交换器具有管壳式结构，发生器1的高温热源出口与其管程进口连接，溶液热交换器9稀溶液出口的稀溶液进入二次溶液热交换器28的壳程，可提高进入发生器的稀溶液的温度，可提高系统循环效率。

本实用新型中的上述实施例中的工艺溶液罐11与稀溶液罐8之间连接两个节流阀21和22，节流阀21和22通过传感器采集的温度信号来自动实现开关，工艺溶液罐11进口与发生器1高温稀溶液出口管道之间与单向阀10相连接，单向阀10通过传感器实现自动开关以吸收工艺溶液罐11中的氨蒸气，以弥补装置溶液不足及溶液循环不畅的问题。

本实用新型中的上述实施例中的稀溶液罐8和浓溶液罐7是为了储存冷、热量以供吸收式制冷装置、吸收式热泵装置在热源不稳定的时候连续稳定运行，相变储能罐32通过与单向阀31、33相连接，单向阀31、33通过压力传感器自动实现开关，在太阳能丰富的时候对富余的高温热源可实现长时间的储能，以保证空调装置在夜间或阴天连续工作，同时也对高温热源管道实现过压保护。

本实用新型中的上述实施例中在冷凝器3冷却水出口3a与冷却塔13进口之间的换热器34可实现对从冷凝器3中出来的高温冷却水进行预冷却以后再进入冷却塔13进行冷却，然后通过循环泵15回流至冷凝器中，构成回路。同时可以通过加热34a的卫生冷却水，为住户提供卫生的生活热水，37为外部水源。

上述过冷器5和吸收器6之间安装有三通阀35和三通阀36。

采用上述的单效氨水吸收式太阳能空调装置在制冷、制热以及提供卫生的生活热水的工作过程为：

当太阳能驱动氨水吸收式太阳能空调装置以制冷模式工作时，所述实现制冷功能时电磁三通转换阀通道为30a-30b开、30c关闭，35a-35b开、35c关闭，36a-36b开、36c关闭；在进行上述制冷工作时：卫生生活热水换热器34同时为用户提供卫生的生活用水。氨水吸收式太阳能空调装置制冷时，利用太阳能间接加热发生器1所产生的高温溶液进入溶液热交换器9与其中的低温稀溶液通道中的溶液换热后进入稀溶液罐8，一部分稀溶液在稀溶液罐8内被储存起来，另一部分溶液经浮球阀18、吸收器6的吸收器稀溶液进口进入吸收器6，与来自过冷器5的氨蒸气融合吸收，并被冷却成温度较低的稀溶液，再由吸收器溶液出口经稀溶液罐8、节流阀27、溶液泵17送入精馏塔2低温溶液进口后进入溶液热交换器9低温溶液进口。发生器1内工质溶液被加热所产生制冷剂蒸汽经精馏塔2精馏后，通过单向阀20，实现间歇喷射进入冷凝器，冷凝成纯氨液再进入浓溶液罐7，一部分浓溶液在浓溶液罐7内被储存起来，另一部分进入过冷器5，在过冷器5中与来自蒸发器4的氨蒸气实现热交换，使经浮球阀以及节流阀29被节流降压后变成浓溶液以更低的温度进入蒸发器4，以提高制冷效率，当通过浮球阀的浓溶液流量过大时，采用泄压阀23进行泄压，保证系统安全。并且浓溶液与其内部的换热管的载能介质换热汽化成氨蒸气，氨蒸气经过冷器5，继续冷却浓溶液后通过吸收器6的浓溶液进口进入吸收器6内。所述蒸发器4内部的换热管内的载能介质温度降至0℃以下，通过热质交换装置向用户提供其所需要的冷量，同时通过卫生生活热水换热器34向用户提供卫生的生活热水。

当太阳能驱动吸收式热泵单元以制热模式工作时，当电磁三通转换阀通道转换为30a-30c开、30b关闭，35a-35c开、35b关闭，36c-36b开、36a关闭时，本空调装置转变为热泵功能实现供暖；氨水吸收式太阳能空调装置制热时，利用太阳能间接加热发生器1所产生的高温溶液进入溶液热交换器9与其中的低温稀溶液通道中的溶液换热后进入稀溶液罐8，一部分稀溶液在稀溶液罐8内被储存起来，另一部分溶液经浮球阀18、吸收器6的吸收器稀溶液进口进入吸收器6，与来自卫生生活热水换热器34壳程的氨溶液融合吸收，并被冷却成温度较低的稀溶液，再由吸收器溶液出口经稀溶液罐8、溶液泵17送入精馏塔2低温溶液进口后进入溶液热交换器9低温溶液进口。发生器1内工质溶液被加热所产生制冷剂蒸汽经精馏塔2精馏后，通过单向阀20，实现间歇喷射进入浓溶液罐7，一部分浓溶液在浓溶液罐7内被储存起来，另一部分经浮球阀以及节流阀29被节流降压后进入蒸发器4并与其内部的换热管的载能介质换热冷凝成纯氨液，变成低温浓溶液进入过冷器5，在过冷器中与蒸发器进来的氨溶液实现热交换，以提高制热过程的吸收效率。从过冷器5出来的氨溶液进入卫生生活热水换热器34向用户提供卫生的生活热水，最后通过吸收器6的浓溶液进口进入吸收器6内，具体为：因为电磁三通转换阀通道转换为30a-30c，所以，高温氨蒸气先通过30c进入过冷器5，然后从过冷器5出来后进入蒸发器4加热来自4b管道的风机盘管的水，为用户提供所需热量，实现了制热功能；这一循环过程后，高温氨蒸气温度降低至90℃左右，通过电磁三通转换阀通道30a-30c进入卫生生活热水换热器34，实现供应生活热水的功能。这也是本机组采用电磁三通转换阀的目的）。所述蒸发器4内部的换热管内的载能介质温度升至40℃以上，通过热质交换装置向用户提供其所需要的热量，同时通过卫生生活热水换热器34向用户提供卫生的生活热水。

所述浓溶液罐7设置在冷凝器3与节流阀29之间，用以储存浓溶液。所述稀溶液罐8设置在溶液热交换器9的高温稀溶液出口、吸收器6、节流阀24之间，用于储存稀溶液。浓溶液罐和稀溶液罐在有阳光的白天将太阳能转化为潜热或显热储存起来，供吸收式制冷装置、吸收式热泵装置在热源不稳定的时候连续稳定运行。相变储能罐32通过与单向阀31、33相连接，单向阀31、33通过压力传感器自动实现开关在太阳能丰富的时候对富余的高温热源可实现长时间的储能以及快速的放热，以保证空调装置在夜间或阴天连续工作，同时也对高温热源管道实现过压保护。

Claims (7)

1.一种多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，包括发生器（1）、精馏塔（2）、冷凝器（3）、浓溶液罐（7）、蒸发器（4）、过冷器（5）、吸收器（6）和稀溶液罐（8），所述精馏塔（2）的蒸气出口通过单向阀（20）与冷凝器（3）、浓溶液罐（7）、蒸发器（4）、过冷器（5）、吸收器（6）及稀溶液罐（8）正向进口依次连接，蒸发器（4）内所设的降膜蒸发换热管与热质交换装置构成制冷或制热回路，其特征是：所述精馏塔（2）和冷凝器（3）之间安装有电磁三通阀（30），该电磁三通阀（30）的一个出口连通冷凝器（3），另一个出口连通浓溶液罐（7）。

2.按照权利要求1所述的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，其特征是：所述冷凝器（3）的冷却水出口连接在卫生生活热水换热器（34）上，通过与其换热后经冷却器（13）、吸收器（6）回流至冷凝器（3）。

3.按照权利要求1所述的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，其特征是：所述过冷器（5）和吸收器（6）之间依次安装有连个三通阀（35、36），当处于制冷模式时，经过热交换后的氨蒸汽通过三通阀的35a-35b、36a-36b通路直接进入吸收器；当处于制热模式时，经过热交换后的氨蒸汽通过三通阀的35a-35c、卫生生活热水换热器（34）和三通阀36c-36b通路进入吸收器。

4.按照权利要求1所述的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，其特征是：还包括抛物面聚光型太阳能集热器（14），该太阳能集热器（14）的高温热源物质经管道送至发生器（1）的降膜发生换热管，并经过二次溶液换热器（28）回流至太阳能集热器（14）。

5.按照权利要求4所述的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，其特征是：所述抛物面聚光型太阳能集热器（14）的高温热源物质出口管道上安装有相变储能罐（32），该相变储能罐（32）进口上设置单向阀（31），出口上设置单向阀（33），并回流至太阳能集热器（14）的高温热源物质出口管道上。

6.按照权利要求1所述的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，其特征是：所述发生器（1）的稀溶液出口与溶液热交换器（9）高温稀溶液通道的溶液进口相连，溶液热交换器（9）的高温稀溶液通道的溶液出口与稀溶液罐（8）相连，稀溶液罐（8）的出口分为两条通道：一个通道经节流阀（24）与吸收器（6）的稀溶液进口相连，另一个通道经节流阀（27）与溶液泵（17）连接，再与精馏塔（2）的稀溶液进口相连，精馏塔（2）的出口与溶液热交换器（9）的低温溶液通道进口相连，溶液热交换器（9）的稀溶液出口与二次溶液热交换器（28）、发生器（1）稀溶液进口依次串联。

7.按照权利要求1所述的多功能单效氨水吸收式太阳能空调装置，其特征是：所述发生器（1）的稀溶液出口上还通过单向阀（10）安装有工艺溶液罐（11），该工艺溶液罐（11）与稀溶液罐（8）之间连接两个节流阀（21和22）。

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