CN210772607U - 一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空调技术领域，特别地涉及一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调。本实用新型公开了一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，包括工质泵、蒸发器、太阳能真空集热管、透平、发电机和冷凝器，工质泵、蒸发器、太阳能真空集热管、透平和冷凝器通过管路依次连接构成循环回路，循环回路中具有工质，透平用于驱动发电机发电，发电机为该太阳能驱动与热泵集成型空调供电，蒸发器的用于流通工质的管道的管径从输入端到输出端逐渐减小，太阳能真空集热管的用于流通工质的管道的管径从输入端到输出端逐渐减大。本实用新型充分利用了太阳能，节约了大量电能，避免了周围环境温度的升高，且结构简单，成本低。

Description

一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调

技术领域

本实用新型属于空调技术领域，具体地涉及一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调。

背景技术

众所周知，空调能将低温区域的热量抽到高温环境，从而保证某一区域(如室内)处于低温状态。在一个过程中，现有在使用的空调要吸收电能，最终将这部分电能装换为热能，和抽取的热量一起排到环境中。因此，在空调使用比较密集的区域，环境温度都会有所升高，例如，高楼林立的城市中心区域，由于空调排除的热量和汽车尾气排除的热量，无法在短时间散掉，该区域温度会比郊区高出1-2度。为保证室内的凉快，人们又必须使用更多的空调，导致耗电量的增加。

现在有人提出了基于太阳能驱动的朗肯循环空调，可以充分利用太阳能，较好地解决了上述问题，但现有的基于太阳能驱动的朗肯循环空调一般都需要两套管路系统，即太阳能驱动(发电)系统和热泵系统，结构复杂，不易实现，成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，包括工质泵、蒸发器、太阳能真空集热管、透平、发电机和冷凝器，所述工质泵、蒸发器、太阳能真空集热管、透平和冷凝器通过管路依次连接构成循环回路，所述循环回路中具有工质，所述透平用于驱动发电机发电，所述发电机为该太阳能驱动与热泵集成型空调供电，所述蒸发器的用于流通工质的管道的管径从输入端到输出端逐渐减小，所述太阳能真空集热管的用于流通工质的管道的管径从输入端到输出端逐渐减大。

进一步的，还包括储气罐，所述储气罐设置在太阳能真空集热管和透平之间的管路上。

进一步的，所述太阳能真空集热管的用于流通工质的管道采用铜管来实现。

进一步的，所述工质为低沸点工质。

更进一步的，所述工质为氟利昂、二氧化碳或全氟丁烷。

进一步的，还包括第一风机，所述第一风机由发电机供电，所述第一风机用于将房间外的空气抽入蒸发器中进行热交换，并将热交换后的空气输入房间内。

进一步的，所述冷凝器为风冷冷凝器。

更进一步的，还包括第二风机，所述第二风机由发电机供电，所述第二风机用于将房间内的空气抽入冷凝器中进行热交换。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型能将太阳能转换为电能，来驱动整个空调系统的运行，无需额外供给电能，一方面节约了大量电能，另一方面，吸收了部分太阳能，将其转换为电能，从而避免了周围环境温度的升高，且将太阳能驱动(发电)系统和热泵系统集成为一体，只需一套管路系统，整体系统结构较为简单，易于实现，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。

图1为本实用新型具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，包括工质泵6、蒸发器7、太阳能真空集热管1、透平3、发电机4和冷凝器5，所述工质泵6、蒸发器7、太阳能真空集热管1、透平3和冷凝器5通过管路9依次连接构成循环回路，所述循环回路中具有工质，所述透平3用于驱动发电机4发电，所述发电机4为该太阳能驱动与热泵集成型空调供电，如为工质泵6供电。

所述蒸发器7的用于流通工质的管道71的管径从输入端到输出端逐渐减小，由于管道71的管径逐渐减小，经过管道71时，液态工质的流速增大，根据流体力学的伯努利方程，压能转换为动能，因此流体压强将降低。随着流体压强的降低，工质的沸点也随之降低。这时，部分工质开始汽化，并吸收热量，吸收了热空气热量的部分汽化的工质是处于气液两相状态。在蒸发器7中采用收缩管道71，通过增大流速来降低压强，实现工质的低温汽化，从而将朗肯循环太阳能驱动系统与热泵系统集成为一体，结构简单，易于实现。

本具体实施例中，蒸发器7采用现有的空调系统中的蒸发器的材料制成。

所述太阳能真空集热管1的用于流通工质的管道11的管径从输入端到输出端逐渐减大。气液两相状态的工质在管道11中，吸收太阳能，进一步汽化，同时，在管道11中，由于管径逐渐增大，流速减少，根据流体力学的伯努利方程，动能转换为压能，同时，工质吸收太阳能，温度升高，压强也会随之增大。因此，汽化后的工质离开管道11后就具有了较高的压强和温度。

本具体实施例中，太阳能真空集热管1可以采用在目前市场上的太阳能真空集热管中嵌入一管径从输入端到输出端逐渐增大的铜管来制成，易于实现，且吸热效果好，但并不限于此。

进一步的，本实施例中，还包括储气罐2，所述储气罐2设置在太阳能真空集热管1和透平3之间的管路上。储气罐2的主要作用是保证系统工作的稳定性。储气罐2的形状和容量可以根据实际需要进行选择，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。

本具体实施例中，所述工质为低沸点工质，可以是氟利昂、二氧化碳或全氟丁烷等。

本具体实施例中，还包括第一风机(图中未示出)，所述第一风机由发电机4供电，所述第一风机用于将房间8外的热空气抽入蒸发器7中与工质进行热交换，并将热交换后的冷空气输入房间8内进行降温。当然，在其它实施例中，也采用水代替空气在蒸发器中与工质进行热交换，热交换后的冷水用于房间的降温。

本具体实施例中，所述冷凝器5为风冷冷凝器，优选的，还包括第二风机(图中未示出)，所述第二风机由发电机4供电，所述第二风机用于将房间8内的空气抽入冷凝器5中进行热交换，以提高换热效率，从而提高太阳能驱动系统的效率。

当然，在其它实施例中，冷凝器5也可以采用自然对流的换热方式，不用第二风机将房间8内冷空气抽入冷凝器5，直接采用室外空气与气态工质进行热交换，从而冷凝工质，这种方式，可省掉一个风机，但会降低换热效率，从而降低太阳能驱动系统的效率。

当然，在其它实施例中，采用水代替空气在冷凝器5中与工质进行热交换，热交换后的热水，部分可用于洗澡、洗衣、洗碗等其它用途，部分经散热后，供系统循环使用。

本具体实施例中，工质泵6的质量流量0.13kg/s(体积流量0.37m³/h)，扬程H＝50m,型号为理华Galaxy系列LH0.4-X，发电机4和透平3可采用苏州西达透平动力技术有限公司的GGT系列透平膨胀发电机，第一风机和第二风机采用相同风机，型号为FBCDZ-4-12，但并不以此为限。

工作过程：

液态工质经工质泵6增压后，压强升高，进入蒸发器7，通过蒸发器7的管道71后部分工质开始汽化，并吸收热量，形成气液两相状态的工质，第一风机将热空气抽入蒸发器7，与工质发生热交换，温度降低后的冷空气排入房间8进行降温，气液两相状态的工质从蒸发器7进入太阳能真空集热管1，通过太阳能真空集热管1的管道11形成高温、高压的气态工质进入储汽罐2，储汽罐2中高压、高温的气态工质进入透平3，驱动透平3做工，并带动发电机4发电输出电能，为工质泵6、第一风机和第二风机供电，经过透平3后的气态工质，压力和温度都有所降低，进入冷凝器5，在冷凝器5中，气态工质与第二风机从房间8中抽来的冷空气发生热交换，温度降低，变为液态工质，而交换后的热空气则排到室外，冷凝后的液态工质，经工质泵6增压，又进入蒸发器7，如此不断循环，实现空调功能。

在本实用新型的运转过程中，只有工质泵6、第一风机和第二风机需要供给电能，这部分电能可由透平3带动发电机4所发出的电来供给，在太阳能比较充足的情况下，系统发出的电能够维持自身的运转；而在太阳能不充足的情况下，气温一般不会太高，使用空调的必要性也不大，因此，本实用新型基本可以实现不消耗额外的电能。

本实用新型能将太阳能转换为电能，来驱动整个空调系统的运行，无需额外供给电能，一方面节约了大量电能，另一方面，吸收了部分太阳能，将其转换为电能，从而避免了周围环境温度的升高，且将太阳能驱动(发电)系统和热泵系统集成为一体，只需一套管路系统，整体系统结构较为简单，易于实现，成本低。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：包括工质泵、蒸发器、太阳能真空集热管、透平、发电机和冷凝器，所述工质泵、蒸发器、太阳能真空集热管、透平和冷凝器通过管路依次连接构成循环回路，所述循环回路中具有工质，所述透平用于驱动发电机发电，所述发电机为该太阳能驱动与热泵集成型空调供电，所述蒸发器的用于流通工质的管道的管径从输入端到输出端逐渐减小，所述太阳能真空集热管的用于流通工质的管道的管径从输入端到输出端逐渐减大。

2.根据权利要求1所述的基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：还包括储气罐，所述储气罐设置在太阳能真空集热管和透平之间的管路上。

3.根据权利要求1所述的基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：所述太阳能真空集热管的用于流通工质的管道采用铜管来实现。

4.根据权利要求1所述的基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：所述工质为低沸点工质。

5.根据权利要求4所述的基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：所述工质为氟利昂、二氧化碳或全氟丁烷。

6.根据权利要求1所述的基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：还包括第一风机，所述第一风机由发电机供电，所述第一风机用于将房间外的空气抽入蒸发器中进行热交换，并将热交换后的空气输入房间内。

7.根据权利要求1所述的基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：所述冷凝器为风冷冷凝器。

8.根据权利要求7所述的基于朗肯循环的太阳能驱动与热泵集成型空调，其特征在于：还包括第二风机，所述第二风机由发电机供电，所述第二风机用于将房间内的空气抽入冷凝器中进行热交换。

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