CN2709884Y - 利用太阳能制冷的蓄冷式空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用太阳能制冷的蓄能式空调系统，属于节能和制冷空调技术领域。本实用新型把太阳能技术、地热能技术、贮氢技术、蓄能技术和空调技术结合起来，提供一种能够在白天同时实现制冷空调和提供生活热水的空调器，同时利用蓄能装置，在夜间没有太阳时也能提供部分空调，该空调器只消耗少量的电力，能够部分缓解夏季空调制冷用电的矛盾。本实用新型除了水泵和电磁阀需要消耗少量电能外，没有压缩机等高耗电部件，利用太阳能为驱动热源实现制冷空调的目的。本实用新型利用贮氢合金具有吸氢放热和吸热放氢特性，实现制冷空调的目的。

Description

利用太阳能制冷的蓄冷式空调系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用太阳能制冷的蓄能式空调系统，属于节能和制冷空调技术领域。

背景技术

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，夏季制冷的空调器在城市得到了普及。普通的电制冷空调器需要消耗大量的电力资源，而且还需要面对氟利昂对环境的污染问题。在这种情况下，太阳能的制冷系统的利用得到了广泛的研究。但目前利用太阳能实现制冷的系统，大多采用吸附式制冷循环，这种循环多以活性炭、分子筛、硅胶、氯化钙等作为吸附剂，制冷剂主要采用甲醇、氨、水。现有的太阳能制冷系统由于解吸过程的滞后性，在白天不能提供制冷，限制了这些技术的应用。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是在于提供一种利用太阳能制冷的蓄冷式空调系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案在于采用了一种利用太阳能制冷的蓄冷式空调系统，该系统包括两组金属氢化物反应器，第一组包括高温反应器1和低温反应器3，两者之间通过导管的氢气流量调节阀5连通，第二组包括高温反应器2和低温反应器4，两者之间通过导管和流量调节阀6连通，该系统包括一个太阳能热水器16、太阳能热水器的出水口通过一个电磁三通阀8分别与高温反应器1、2的I侧的进出水口相连，太阳能热水器的进水口通过一个水泵15和电磁三通阀10分别与高温反应器1、2的II侧的进出水口相连；该系统还包括一个蓄冷器26，蓄冷器内充有高温相变材料27，蓄冷器26的一组换热盘管25出水口经过电磁三通阀13分别与低温反应器3、4的I侧的进出水口相连，其入水口通过电磁三通阀12分别与低温反应器3、4的II侧的进出水口相连，蓄冷器26的进水口或出水口上串有水泵31；该系统还包括一个出水管19、入水管18、水泵20的地热水换热管路，出水管19、水泵20的出水口分两支路，其中一个支路通过电磁三通阀9分别与两高温反应器1、2的II侧的进出水口相连，入水口18通过电磁三通阀7分别与高温反应器1、2的I侧的进出水口相连，另一支路通过电磁三通阀11分别与低温反应器3、4的II侧的进出水口相连，入水口18通过电磁三通阀14分别与低温反应器3、4的I侧的进出水口相连；蓄冷器26内的另一组换热盘管28的出入水口上串接有水泵30和风机盘管29。

所述的地热水换热管路的高温反应器I侧的地热水管与入水管18之间串装有一换热器17，太阳能热水器16的进水管串接在换热器17的受热管上。

所述的低温反应器I侧的地热水换热管路的回水管路与入水管18之间串装有一生活热水蓄水槽23，蓄水槽上装有放水阀24。

两条支路上分别串装有流量调节阀21、22。

本实用新型把太阳能技术、地热能技术、贮氢技术、蓄能技术和空调技术结合起来，提供一种能够在白天同时实现制冷空调和生活热水的空调器，同时利用蓄能装置，在夜间没有太阳时也能提供部分空调，该空调器只消耗少量的电力，能够部分缓解夏季空调制冷用电的矛盾。本实用新型除了水泵和电磁阀需要消耗少量电能外，没有压缩机等高耗电部件，利用太阳能为驱动热源实现制冷空调的目的。本实用新型利用贮氢合金具有吸氢放热和吸热放氢特性，实现制冷空调的目的，采用由具有不同氢气平衡压力的贮氢合金对组成四个两两相同的贮氢合金反应器，在反应器内部埋设传热管，水等传热介质可以与贮氢合金进行热交换；采用携带地热能的地下水，利用大地作为蓄热体，常年能够提供温度恒定在15℃左右的水，提供较大的传热温差，能够加速与贮氢合金之间的热交换，提高传热速度和系统的效率，并且能够提供生活用热水；用太阳能加热的90℃左右的热水为贮氢合金反应器的驱动热源，不需要耗电量大的压缩机，只需要少量的电力用于水泵，实现节能的目的。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的利用太阳能制冷的蓄冷式空调系统包括两组金属氢化物反应器，第一组包括高温反应器1和低温反应器3，两者之间通过导管的氢气流量调节阀5连通，第二组包括高温反应器2和低温反应器4，两者之间通过导管和流量调节阀6连通，该系统包括一个太阳能热水器16、太阳能热水器的出水口通过一个电磁三通阀8分别与高温反应器1、2的I侧的进出水口相连，太阳能热水器的进水口通过一个水泵15和电磁三通阀10分别与高温反应器1、2的II侧的进出水口相连；该系统还包括一个蓄冷器26，蓄冷器内充有高温相变材料27，蓄冷器26的一组换热盘管25出水口经过电磁三通阀13分别与低温反应器3、4的I侧的进出水口相连，其入水口通过电磁三通阀12分别与低温反应器3、4的II侧的进出水口相连，蓄冷器26的进水口或出水口上串有水泵31；该系统还包括一个出水管19、入水管18、水泵20的地热水换热管路，出水管19、水泵20的出水口分两支路，其中一个支路通过电磁三通阀9分别与两高温反应器1、2的II侧的进出水口相连，入水口18通过电磁三通阀7分别与高温反应器1、2的I侧的进出水口相连，另一支路通过电磁三通阀11分别与低温反应器3、4的II侧的进出水口相连，入水口18通过电磁三通阀14分别与低温反应器3、4的I侧的进出水口相连；蓄冷器26内的另一组换热盘管28的出入水口上串接有水泵30和风机盘管29。

地热水换热管路的高温反应器I侧的地热水管与入水管18之间串装有一换热器17，太阳能热水器16的进水管串接在换热器17的受热管上。低温反应器I侧的地热水换热管路的回水管路与入水管18之间串装有一生活热水蓄水槽23，蓄水槽上装有放水阀24，两条支路上分别串装有流量调节阀21、22。

本实用新型中用到的高温相变材料27的相变温度在4-8℃间。低温反应器3和4的氢气平衡压力大于高温反应器1和2的氢气平衡压力。出水管19和入水管18内的水可以是直接从地下抽出的携带地热能的地下水或通过地下埋管换热器而携带地热能的循环水。地下埋管换热器可以采用水平埋管或竖直埋管的形式，换热器17可以采用套管式、盘管式或壳管式热交换器。

下面结合附图说明本实用新型的工作原理，本技术主要由以下五个循环构成。

第一个循环：太阳能热水器16提供的热水通过三通电磁阀8的A口进C口出进入到高温反应器1，在反应器1内发生吸热放氢反应，放出的氢气通过氢气流量调节阀5上的连接管进入到反应器3。反应器1出来的循环水通过三通电磁阀10的C口进入到A口，并进入到换热器17进行预热，预热的水通过水泵15送回到太阳能热水器16，完成热水水路的循环。与此同时，反应器3发生吸氢放热反应，放出的热量被携带地热能的地下水吸收，地下水在水泵20作用下通过出水管19进入流量调节阀22和三通电磁阀11的A口，并从B口流出进入到反应器3去吸收反应器发生吸氢放热反应释放的热量，吸热后的水依次通过三通电磁阀14的C口和A口，进入到蓄水槽23，一部分通过放水阀24提供生活热水，其余部分通过连接蓄水槽23和回热器17出口的地下水回水管回到地下，完成地下水的循环。

第二个循环：太阳能热水器16提供的热水通过三通电磁阀8的A口进B口出进入到高温反应器2，在反应器2内发生吸热放氢反应，放出的氢气通过氢气调节阀6上的连接管进入到反应器4。反应器2出来的循环水通过三通电磁阀10的B口进入到A口，并进入到换热器17进行预热，预热的水通过水泵15送回到太阳能热水器16，完成热水水路的循环。与此同时，反应器2发生吸氢放热反应，放出的热量被携带地热能的地下水吸收，地下水在水泵20作用下通过出水管19进入流量调节阀22和三通电磁阀11的A口，并从C口流出进入到反应器2去吸收反应器发生吸氢放热反应释放的热量，吸热后的水依次通过三通电磁阀14的B口和A口，进入到蓄水槽23，一部分通过放水阀24提供生活热水，其余部分通过连接蓄水槽23和换热器17出口的地下水回水管回到地下，完成地下水的循环。

第三个循环：反应器4发生放氢吸热反应，释放的氢气通过氢气调节阀6的连接管路进入到反应器2，使得反应器2发生吸氢放热反应。水泵31输送的水通过三通电磁阀13的A口和B口进入到反应器4，被反应器4冷却后的低温冷冻水通过三通电磁阀12的C口进A口出回到换热盘管25，并通过换热盘管25把冷量传递给高温相变材料27，把冷量蓄存起来供需要时使用。通过水泵20从地下水出水管19抽出的地下水的一部分通过流量调节阀21进入到三通电磁阀9的A口，并从B口流出进入到反应器2，以吸收反应器2发生吸氢放热反应释放的热量，被加热的热水从三通电磁阀的C口进、A口出流向回热器，在回热器内把热量传递给三通电磁阀10的A口流出的水，同时其自身被降温，降温后通过入水管18回到地下，完成一个循环。

第四个循环：反应器3发生放氢吸热反应，释放的氢气通过氢气流量调节阀5的连接管路进入到反应器1，使得反应器1发生吸氢放热反应。水泵31输送的水通过三通电磁阀13的A口和C口进入到反应器3，被反应器3冷却后的低温冷冻水通过三通电磁阀12的B口进A口出回到换热盘管25，并通过换热盘管25把冷量传递给高温相变材料27，把冷量蓄存起来供需要时使用。通过水泵20从地下水出水管19抽出的地下水的一部分通过流量调节阀21进入到三通电磁阀9的A口，并从C口流出进入到反应器1，以吸收反应器1发生吸氢放热反应释放的热量，被加热的热水从三通电磁阀的C口进、A口出流向换热器，在换热器内把热量传递给三通电磁阀10的A口流出的水，同时其自身被降温，降温后通过入水管18回到地下，完成一个循环。

以上四个循环，在进行第一个循环的同时发生第三个循环，在第二个循环进行的同时发生第四个循环，通过以上循环的交替可以把冷量积蓄在蓄冷器26的高温相变材料27中供需要用冷时使用。需要空调制冷时进行下述的第五个循环。

第五个循环：水泵30输出的冷冻水输送到风机盘管29，在风机盘管29处提供需要的空调用冷，被空气加热后的水回到换热盘管28与高温相变材料27进行热交换，换热后的冷冻水又通过水泵30输送给风机盘管，完成用冷的循环。通过设置第五个循环，可以把白天多余的冷量积蓄起来，供夜间没有太阳时使用。这样既解决了普通吸附制冷的滞后问题，又解决了冷量的积蓄问题。

Claims (4)

1、一种利用太阳能制冷的蓄冷式空调系统，其特征在于：该系统包括两组金属氢化物反应器，第一组包括高温反应器(1)和低温反应器(3)，两者之间通过导管和氢气流量调节阀(5)连通；第二组包括高温反应器(2)和低温反应器(4)，两者之间通过导管和流量调节阀(6)连通，该系统包括一个太阳能热水器(16)、太阳能热水器的出水口通过一个电磁三通阀(8)分别与高温反应器(1、2)I侧的进出水口相连，太阳能热水器的进水口通过一个水泵(15)和电磁三通阀(10)分别与高温反应器(1、2)II侧的进出水口相连；该系统还包括一个蓄冷器(26)，蓄冷器内充有高温相变材料(27)，蓄冷器(26)的一组换热盘管(25)出水口经过电磁三通阀(13)分别与低温反应器(3、4)I侧的进出水口相连，其入水口通过电磁三通阀(12)分别与低温反应器(3、4)II侧的进出水口相连，蓄冷器(26)的进水口或出水口上串有水泵(31)；该系统还包括一个出水管(19)、入水管(18)、水泵(20)的地热水换热管路，出水管(19)、水泵(20)的出水口分两支路，其中一个支路通过电磁三通阀(9)分别与两高温反应器(1、2)II侧的进出水口相连，入水口(18)通过电磁三通阀(7)分别与高温反应器(1、2)I侧的进出水口相连，另一支路通过电磁三通阀(11)分别与低温反应器(3、4)的II侧的进出水口相连，入水口(18)通过电磁三通阀(14)分别与低温反应器(3、4)I侧的进出水口相连；蓄冷器(26)内的另一组换热盘管(28)的出入水口上串接有水泵(30)和风机盘管(29)。

2、根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述的地热水换热管路的高温反应器I侧的地热汇水管与入水管(18)之间串装有一换热器(17)，太阳能热水器(16)的进水管串接在换热器(17)的受热管上。

3、根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述的低温反应器I侧的地热水换热管路的回水管路与入水管(18)之间串装有一生活热水蓄水槽(23)，蓄水槽上装有放水阀(24)。

4、根据权利要求1-3中任一条所述的空调系统，其特征在于：两条支路上分别串装有流量调节阀(21、22)。