專利名稱：基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于一種基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，將太陽能 回收、吸收式制冷與溶液除濕耦合為一體。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，大部分空調(diào)技術(shù)是以電能為動(dòng)力，依靠制冷循環(huán)介質(zhì)氟里昂等氟化物把室 內(nèi)熱量加以吸收排到室外。這種傳統(tǒng)的壓縮式空調(diào)技術(shù)存在以下缺點(diǎn)其一、耗能問題嚴(yán) 重；其二、氟里昂等氟化物的大量使用，導(dǎo)致了大氣臭氧層的破壞，惡化了生態(tài)環(huán)境；其三、 排到室外的熱量提高了城市的大氣溫度，使得熱島效應(yīng)加劇。
太陽能是人類取之不盡、用之不竭、隨處可得的廉價(jià)、環(huán)保且安全的能源。每年到 達(dá)地球表面的太陽輻射能高達(dá)1. 8 X1018KW. h，為目前世界能耗總和的2萬倍。世界能 源危機(jī)所帶來的嚴(yán)重問題使人們意識到太陽能是人類近期急需的補(bǔ)充能源、是未來能源 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在我國，一至三類地區(qū)是太陽能資源豐富地區(qū)，面積約占全國總面積的三分之 二以上，其中有些地區(qū)燃料資源非常缺乏。隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，開發(fā)太陽能空調(diào)具有 重要的現(xiàn)實(shí)意義。
常規(guī)的吸收式空調(diào)系統(tǒng)主要包括吸收式制冷機(jī)、空調(diào)箱或風(fēng)機(jī)盤管、鍋爐等幾個(gè) 部分，其中，吸收式制冷機(jī)主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器組成。現(xiàn)有技術(shù)的太陽能 吸收式空調(diào)系統(tǒng)是在此基礎(chǔ)上再增加太陽能集熱器、儲(chǔ)水箱和自動(dòng)控制系統(tǒng)。太陽能吸收 式制冷，就是利用太陽能集熱器為吸收式制冷機(jī)提供其發(fā)生器所需要的熱媒水，熱媒水溫 度越高，則制冷的性能系數(shù)(亦稱COP)越高，這樣的系統(tǒng)制冷效率也越高。
在我國，對太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的研究起步較晚。主要有方承超、代彥軍和趙 巍等人在實(shí)驗(yàn)和理論模型方面作了一些較為系統(tǒng)的研究工作，取得了有一定水平的研究成 果。太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)能直接吸收空氣中的水蒸氣，可避免壓縮式空調(diào)系統(tǒng)為了降 低空氣的濕度，而首先必須將空氣降溫到露點(diǎn)以下，從而造成系統(tǒng)效率的降低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系 統(tǒng)，是太陽能熱回收、吸收式制冷與溶液除濕一體化的空調(diào)系統(tǒng)，太陽能集熱器回收的熱量 用于吸收式制冷以及溶液除濕的濃溶液的再生，蒸發(fā)器制備冷媒水用于溶液除濕的濃溶液 的冷卻，室外新風(fēng)回收室內(nèi)排風(fēng)的冷量后與冷卻濃溶液直接接觸進(jìn)行熱濕交換，除濕降溫 后從房間上部的側(cè)墻送入形成貼附射流，空氣射流與房間頂部的輻射冷板繼續(xù)換熱降溫， 最終達(dá)到房間要求的溫濕度條件，完成房間空氣的溫濕度獨(dú)立控制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該空調(diào)系統(tǒng)包括一級太陽能集熱器、二級太陽能集熱 器、生活用水箱、冷卻箱、冷卻塔、一號熱交換器、二號熱交換器、溶液除濕器、三號熱交換 器、輻射冷板、冷媒水箱、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、四號熱交換器、發(fā)生器、再生器和單向傳 熱器，一級太陽能集熱器的低溫儲(chǔ)能箱經(jīng)單向傳熱器連通二級太陽能集熱器的高溫儲(chǔ)能箱，二級太陽能集熱器的高溫儲(chǔ)能箱連通生活用水箱，生活用水箱連通冷卻箱，冷卻箱分別連通冷卻塔和吸收器，冷卻塔連通冷凝器，冷凝器分別連通蒸發(fā)器、吸收器和發(fā)生器，吸收器連通蒸發(fā)器，吸收器經(jīng)四號熱交換器連通發(fā)生器，發(fā)生器連通再生器，再生器連通二級太陽能集熱器的高溫儲(chǔ)能箱和一號熱交換器，一號熱交換器分別連通二號熱交換器和溶液除濕器，溶液除濕器分別連通三號熱交換器、二號熱交換器和用戶房間的側(cè)壁散風(fēng)管，三號熱交換器連通新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管和用戶房間的排風(fēng)管，二號熱交換器連通用戶房間的位于房頂?shù)妮椛淅浒搴屠涿剿洌涿剿溥B通輻射冷板和蒸發(fā)器，整體循環(huán)構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)。其中，在二級太陽能集熱器的高溫儲(chǔ)能箱內(nèi)安裝電輔助加熱器。其中，一級太陽能集熱器的低溫儲(chǔ)能箱中的液態(tài)介質(zhì)為水，二級太陽能集熱器的高溫儲(chǔ)能箱中液態(tài)介質(zhì)為納米傳熱流體。其中，冷卻箱上安裝自來水龍頭。本發(fā)明是基于太陽能熱回收、吸收式制冷與溶液除濕相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、將吸收式制冷與溶液除濕耦合在一起，吸收式制冷中蒸發(fā)器的冷量用于溶液除濕器中濃溶液的冷卻，經(jīng)過升溫之后的冷媒水送入輻射冷板，承擔(dān)室內(nèi)空氣的部分降溫作用；
2、太陽能集執(zhí)器回收的熱量用于吸收式制冷以及溶液除濕器中的濃溶液的再生；
3、室外新風(fēng)回收室內(nèi)排風(fēng)的冷量，由溶液除濕器對其進(jìn)行除濕降溫，后與輻射冷板繼續(xù)換熱降溫，實(shí)現(xiàn)房間空氣的溫、濕度獨(dú)立控制；
4、冷凝器與吸收器的冷卻水串聯(lián)布置，冷卻水回收冷凝器與吸收器的熱量，用于生活用水；
5、太陽能熱回收采用兩個(gè)集熱器，分別為低溫級與高溫級，低溫級的集熱管為平板集熱器，連接一個(gè)低溫儲(chǔ)能箱，高溫級的集熱管為熱管式真空集熱管，連接一個(gè)高溫儲(chǔ)能箱，低溫儲(chǔ)能箱中的液態(tài)介質(zhì)為水，高溫儲(chǔ)能箱中液態(tài)介質(zhì)為納米傳熱流體，同時(shí)在高溫儲(chǔ)能箱內(nèi)設(shè)置電輔助加熱裝置，低溫儲(chǔ)能箱與高溫儲(chǔ)能箱之間設(shè)有單向傳熱裝置，低溫儲(chǔ)能箱內(nèi)的熱量單向傳遞給高溫儲(chǔ)能箱；
6、房間頂部設(shè)置輻射冷板，輻射冷板內(nèi)的供水來自于冷卻濃溶液后的冷媒水，承擔(dān)室內(nèi)空氣的降溫作用，室外新風(fēng)回收室內(nèi)排風(fēng)的冷量。


圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 一級太陽能集熱器；2 二級太陽能集熱器；3電輔助加熱器；4生活用水箱；5冷卻箱；6冷卻塔；7、8、10、17熱交換器；9溶液除濕器；11輻射冷板；12房間；13冷媒水箱；14冷凝器；15蒸發(fā)器；16吸收器；18發(fā)生器；19再生器；20單向傳熱器。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，該空調(diào)系統(tǒng)包括一級太陽能集熱器1、二級太陽能集熱器2、生活用水箱4、冷卻箱5、冷卻塔6、一號熱交換器7、二號熱交換器8、溶液除濕器9、三號熱交換器10、輻射冷板11、冷媒水箱13、冷凝器14、蒸發(fā)器15、吸收器16、四號熱交換器17、發(fā)生器18、再生器19和單向傳熱器20，一級太陽能集熱器I的低溫儲(chǔ)能箱經(jīng)單向傳熱器20連通二級太陽能集熱器2的高溫儲(chǔ)能箱，二級太陽能集熱器2的高溫儲(chǔ)能箱連通生活用水箱4，生活 用水箱4連通冷卻箱5，冷卻箱5分別連通冷卻塔6和吸收器16，冷卻塔6連通冷凝器14， 冷凝器14分別連通蒸發(fā)器15、吸收器16和發(fā)生器18，吸收器16連通蒸發(fā)器15，吸收器16 經(jīng)四號熱交換器17連通發(fā)生器18，發(fā)生器18連通再生器19，再生器19連通二級太陽能集 熱器2的高溫儲(chǔ)能箱和一號熱交換器7, —號熱交換器7分別連通二號熱交換器8和溶液除 濕器9，溶液除濕器9分別連通三號熱交換器10、二號熱交換器8和用戶房間12的側(cè)壁散 風(fēng)管，三號熱交換器10連通新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管和用戶房間12的排風(fēng)管，二號熱交換器8連通用戶 房間12的位于房頂?shù)妮椛淅浒?1和冷媒水箱13，冷媒水箱13連通輻射冷板11和蒸發(fā)器 15，整體循環(huán)構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)。
其中，在二級太陽能集熱器2的高溫儲(chǔ)能箱內(nèi)安裝電輔助加熱器3。
其中，一級太陽能集熱器I的低溫儲(chǔ)能箱中的液態(tài)介質(zhì)為水，二級太陽能集熱器2 的高溫儲(chǔ)能箱中液態(tài)介質(zhì)為納米傳熱流體。
其中，冷卻箱5上安裝自來水龍頭。
其工作原理如下一級太陽能集熱器I和二級太陽能集熱器2回收太陽能，熱量 分別儲(chǔ)存在低溫儲(chǔ)能箱和高溫儲(chǔ)能箱，低溫儲(chǔ)能箱經(jīng)單向傳熱器20傳遞熱量給高溫儲(chǔ)能 箱；低溫儲(chǔ)能箱中的液態(tài)介質(zhì)為水，溫度位于92-97度；高溫儲(chǔ)能箱中液態(tài)介質(zhì)為納米傳熱 流體，溫度在180-200°C范圍；高溫儲(chǔ)能箱內(nèi)設(shè)置電輔助加熱裝置3，夜間及陰冷天氣，高溫 儲(chǔ)能箱內(nèi)溫度不到180°C時(shí)，電輔助加熱裝置3開始工作，給高溫儲(chǔ)能箱內(nèi)納米傳熱流體加 熱；再生器19與高溫儲(chǔ)能箱相連，高溫儲(chǔ)能箱給再生器傳遞熱量，使再生器19內(nèi)溫度保持 在95°C以上；發(fā)生器18、冷凝器14、蒸發(fā)器15、吸收器16的制冷劑為溴化鋰，吸收器16內(nèi) 濃溶液在再生器19內(nèi)再生，冷凝器14和吸收器16為水冷，冷卻水依次冷卻冷凝器14和 吸收器16，冷卻水在進(jìn)冷凝器14之前溫度在22°C到25°C之間，冷卻冷凝器14后溫度升高 3. 5°C左右，冷卻吸收器16后溫度繼續(xù)升高3. 5°C左右，達(dá)到29°C _32°C之間；冷卻水通過 冷卻箱5和冷卻塔6降溫，溫度降至22°C到25°C后繼續(xù)進(jìn)入冷凝器14，封閉循環(huán)；冷卻箱5 連接著生活用水箱4，冷卻箱5外有自來水龍頭，生活用水不足時(shí)，水龍頭打開，自來水流過 冷卻箱5，給冷卻箱5的盤管內(nèi)的冷卻水降溫，回收部分冷凝器14與吸收器16的廢熱，自 來水本身溫度升高6°C左右；生活用水箱4與二級太陽能集熱器2的高溫儲(chǔ)能箱連通，高溫 儲(chǔ)能箱傳遞熱量給生活用水箱4內(nèi)的水，使其達(dá)到人體最舒適洗漱溫度38-42°C ;制冷劑通 過蒸發(fā)器15吸收蒸發(fā)器外冷媒水的熱量，冷媒水降溫，冷量通過冷媒水介質(zhì)蓄存于冷媒水 箱13內(nèi)，冷媒水箱13內(nèi)溫度在9°C左右；濃溶液在再生器19內(nèi)吸熱再生，再生后與稀溶液 通過一號熱交換器7換熱，再通過二號熱交換器8與冷媒水箱13中冷媒水換熱降溫，冷媒 水溫度升高至15°C左右，降溫后的濃溶液在溶液除濕器9內(nèi)與空氣熱濕交換，吸收空氣的 水分后濃溶液變成稀溶液，稀溶液通過一號熱交換器7與再生后濃溶液換熱，之后在再生 器19內(nèi)吸熱再生；室外新風(fēng)通過三號熱交換器10與室內(nèi)排風(fēng)換熱，回收室內(nèi)排風(fēng)的冷量， 在溶液除濕器9內(nèi)與濃溶液熱濕交換，除濕降溫后從用戶房間12的側(cè)壁散風(fēng)管送入房間， 冷卻濃溶液后的冷媒水通向用戶房間12的房頂?shù)妮椛淅浒?1 ;熱濕處理完的新風(fēng)從用戶 房間12的側(cè)墻送入，形成貼附射流，空氣射流與用戶房間12的房頂?shù)妮椛淅浒?1繼續(xù)換 熱降溫，最終達(dá)到房間要求的溫濕度條件，完成房間空氣的溫濕度控制。
權(quán)利要求
1.基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是該空調(diào)系統(tǒng)包括一級太陽能集熱器(I)、二級太陽能集熱器(2)、生活用水箱(4)、冷卻箱(5)、冷卻塔(6)、一號熱交換器(7)、二號熱交換器(8)、溶液除濕器(9)、三號熱交換器(10)、輻射冷板(11)、冷媒水箱(13)、冷凝器(14)、蒸發(fā)器(15)、吸收器(16)、四號熱交換器(17)、發(fā)生器(18)、再生器(19)和單向傳熱器(20)，一級太陽能集熱器(I)的低溫儲(chǔ)能箱經(jīng)單向傳熱器(20)連通二級太陽能集熱器(2)的高溫儲(chǔ)能箱，二級太陽能集熱器(2)的高溫儲(chǔ)能箱連通生活用水箱(4)，生活用水箱(4)連通冷卻箱(5)，冷卻箱(5)分別連通冷卻塔(6)和吸收器(16)，冷卻塔(6)連通冷凝器(14)，冷凝器(14)分別連通蒸發(fā)器(15)、吸收器(16)和發(fā)生器(18)， 吸收器(16)連通蒸發(fā)器(15)，吸收器(16)經(jīng)四號熱交換器(17)連通發(fā)生器(18)，發(fā)生器 (18)連通再生器(19)，再生器(19)連通二級太陽能集熱器(2)的高溫儲(chǔ)能箱和一號熱交換器(7)，一號熱交換器(7)分別連通二號熱交換器(8)和溶液除濕器(9)，溶液除濕器(9)分別連通三號熱交換器(10)、二號熱交換器(8)和用戶房間(12)的側(cè)壁散風(fēng)管,三號熱交換器(10)連通新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管和用戶房間(12)的排風(fēng)管，二號熱交換器(8)連通用戶房間(12) 的位于房頂?shù)妮椛淅浒?11)和冷媒水箱(13 )，冷媒水箱(13 )連通輻射冷板(11)和蒸發(fā)器 (15)，整體循環(huán)構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是其中，在二級太陽能集熱器(2)的高溫儲(chǔ)能箱內(nèi)安裝電輔助加熱器(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是其中，一級太陽能集熱器(I)的低溫儲(chǔ)能箱中的液態(tài)介質(zhì)為水，二級太陽能集熱器 (2 )的高溫儲(chǔ)能箱中液態(tài)介質(zhì)為納米傳熱流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是其中，冷卻箱(5)上安裝自來水龍頭。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于太陽能熱回收的吸收式制冷與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，是太陽能熱回收、吸收式制冷與溶液除濕一體化的空調(diào)系統(tǒng)，太陽能集熱器回收的熱量用于吸收式制冷以及溶液除濕，蒸發(fā)器制備冷媒水用于溶液除濕器中濃溶液的冷卻，室外新風(fēng)回收室內(nèi)排風(fēng)的冷量后與該冷卻濃溶液直接接觸進(jìn)行熱濕交換，除濕降溫后從房間上部的側(cè)墻送入，形成貼附射流，空氣射流與房間頂部的輻射冷板繼續(xù)換熱降溫，最終達(dá)到房間的溫濕度條件，完成房間空氣的溫濕度獨(dú)立控制。
文檔編號F24F5/00GK102997357SQ201210493970
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者梁坤峰, 馬建偉, 王全海 申請人:河南科技大學(xué)東海硅產(chǎn)業(yè)節(jié)能技術(shù)研究院