專利名稱：低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國蘊(yùn)藏的石油、天然氣以及煤碳等化石能源按人均非常有限，而且，相對干旱，土地沙漠化嚴(yán)重，環(huán)境承受能力比較弱，化石能源的開發(fā)利用容易給環(huán)境帶來非常不利影響。所以，有效地開發(fā)、利用低品位能可以彌補(bǔ)化石能源的不足，改善用能結(jié)構(gòu)，將具有很高的社會效益和經(jīng)濟(jì)價值。
空調(diào)熱泵、制冷系統(tǒng)是耗能大戶，其消耗的電能約占社會全部消耗電能的15％。但在工業(yè)和其他領(lǐng)域中，大量低品位能沒有得到很好利用。此外，太陽能作為一種能量巨大的清潔可再生能源，基于吸收制冷原理利用太陽能熱利用的方式，把太陽能用于空調(diào)熱泵、制冷系統(tǒng)具有原理上的可行性并具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。
針對常規(guī)低品位能特別是太陽熱能驅(qū)動熱泵、制冷循環(huán)存在效率低、對熱源溫度要求高以及難以適應(yīng)太陽輻射自身不連續(xù)、不穩(wěn)定等一直困擾太陽能熱泵、制冷推廣的問題，依據(jù)熱(冷)量分級原理。本發(fā)明提出一個能提高低品位熱能驅(qū)動熱泵、制冷系統(tǒng)總能效率的新型熱泵、制冷系統(tǒng)。新系統(tǒng)由熱能驅(qū)動制冷單元與機(jī)械功驅(qū)動熱泵、制冷單元復(fù)合而成。熱能驅(qū)動制冷單元提供低品位冷量，機(jī)械功驅(qū)動熱泵(制冷)單元提供高品位熱(冷)量，通過能量耦合達(dá)到提升低品位熱能驅(qū)動熱泵、制冷系統(tǒng)總能效率的目的。此外，新系統(tǒng)還能克服太陽輻射不連續(xù)、不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，為太陽能以及其他低品位能源的高效利用奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)。
低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、熱泵、制冷系統(tǒng)中的低品位能收集器依次與發(fā)生器換熱管道、冷凝器溴化鋰管道、制冷劑存儲器、第一節(jié)流閥、冷凝蒸發(fā)器溴化鋰管道、吸收器溴化鋰進(jìn)口、儲液器進(jìn)口、溶液泵、溶液熱交換器溴化鋰稀溶液通道、發(fā)生器溴化鋰進(jìn)口相連接，壓縮機(jī)高壓端依次與四通閥高壓端、第一單向閥、溶液熱交換器氟利昂通道、第一控制閥、室外換熱器、第二單向閥、冷凝蒸發(fā)器氟利昂通道、第四單向閥、第三節(jié)流閥、冷凝器(蒸發(fā)器)氟利昂通道、第六單向閥、四通閥低壓端、壓縮機(jī)低壓端相連接，第六單向閥出口依次與第七單向閥、第一單向閥出口相連接，冷凝器(蒸發(fā)器)依次與第二控制閥、第一節(jié)流閥相連接，冷凝蒸發(fā)器氟利昂通道依次與第三單向閥、第二節(jié)流閥、室外換熱器、吸收器氟利昂通道、第八單向閥、四通閥相連接，冷凝器(蒸發(fā)器)氟利昂通道依次與第五單向閥、第四單向閥入口相連接。
所述的一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的低品位能收集器為太陽能集熱器、工業(yè)廢熱熱交換器或廢水余熱熱交換器低品位能源的收集器。
所述的一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的室外換熱器為風(fēng)冷換熱器、地源換熱器或水源換熱器。
本發(fā)明具有的有益效果1)它具備所有低品位能熱泵、制冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能，經(jīng)濟(jì)，清潔，環(huán)保。
2)由于在低溫蒸發(fā)制冷部分采用壓縮式制冷系統(tǒng)，使得吸收制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度可以不需要很低，從而很大程度上提高了系統(tǒng)的效率，所需加熱水溫度較低，從而對于集熱器的要求較低，可以大大的節(jié)約集熱器的初投資。
3)在低品位能供給充分的時候，由于與常規(guī)的壓縮制冷系統(tǒng)相比復(fù)合式系統(tǒng)的冷凝溫度大幅降低，使得系統(tǒng)的COP得到大幅的提升，節(jié)約電能。
4)在低品位能供給不充裕的時候系統(tǒng)仍然可以較高效地運(yùn)行，低品位能能主要用于對壓縮式熱泵、制冷系統(tǒng)的制冷劑進(jìn)行過冷，同時壓縮式熱泵、制冷系統(tǒng)的高溫高壓的制冷劑可以有效地使吸收制冷系統(tǒng)的稀溶液的溫度得到提升，從而對能量進(jìn)行了回收。此時的系統(tǒng)由于有了過冷部分的存在比起常規(guī)壓縮式熱泵、制冷系統(tǒng)來說也可以節(jié)約能源。
5)在低品位能完全沒有的情況下，此系統(tǒng)相當(dāng)于一個普通風(fēng)冷(或水源、或地源)熱泵(制冷)機(jī)組，仍可以穩(wěn)定地運(yùn)行。


附圖是低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中低品位能收集器1、發(fā)生器2、冷凝器3、制冷劑存儲器4、第一節(jié)流閥5、冷凝蒸發(fā)器6、吸收器7、儲液器8、溶液泵9、溶液熱交換器10、壓縮機(jī)11、四通閥12、第一單向閥13、第一控制閥14、室外換熱器15、第二節(jié)流閥16、第二單向閥17、第三單向閥18、第四單向閥19、第三節(jié)流閥20、第五單向閥21、冷凝器或蒸發(fā)器22、第六單向閥23、第七單向閥24、第二控制閥25、第八單向閥26。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)中的低品位能收集器1依次與發(fā)生器2換熱管道、冷凝器3溴化鋰管道、制冷劑存儲器4、第一節(jié)流閥5、冷凝蒸發(fā)器6溴化鋰管道、吸收器7溴化鋰進(jìn)口、儲液器8進(jìn)口、溶液泵9、溶液熱交換器10溴化鋰稀溶液通道、發(fā)生器2溴化鋰進(jìn)口相連接，壓縮機(jī)11高壓端依次與四通閥12高壓端、第一單向閥13、溶液熱交換器10氟利昂通道、第一控制閥14、室外換熱器15、第二單向閥17、冷凝蒸發(fā)器6氟利昂通道、第四單向閥19、第三節(jié)流閥20、冷凝器(蒸發(fā)器)22氟利昂通道、第六單向閥23、四通閥12低壓端、壓縮機(jī)11低壓端相連接，第六單向閥23出口依次與第七單向閥24、第一單向閥13出口相連接，冷凝器(蒸發(fā)器)22依次與第二控制閥25、第一節(jié)流閥14相連接，冷凝蒸發(fā)器6氟利昂通道依次與第三單向閥18、第二節(jié)流閥16、室外換熱器15、吸收器7氟利昂通道、第八單向閥26、四通閥相連接，冷凝器(蒸發(fā)器)22氟利昂通道依次與第五單向閥21、第四單向閥19入口相連接。
所述的一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的低品位能收集器1為太陽能集熱器、工業(yè)廢熱熱交換器或廢水余熱熱交換器低品位能源的收集器。
所述的一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的室外換熱器15為風(fēng)冷換熱器、地源換熱器或水源換熱器。
本發(fā)明由壓縮式熱泵、制冷循環(huán)和吸收制冷循環(huán)復(fù)合而成，吸收制冷循環(huán)采用水和溴化鋰作為工質(zhì)，壓縮熱泵、制冷循環(huán)的制冷工質(zhì)為R22、R410A或它們的替代制冷劑。
在夏季制冷運(yùn)行時，第一控制閥14打開、第二控制閥25關(guān)閉。在熱驅(qū)動制冷單元(吸收制冷循環(huán))中，儲液器8中的稀溶液經(jīng)溶液泵9提升進(jìn)入溶液熱交換器10在吸收來自機(jī)械功驅(qū)動熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))高溫氣體與來自發(fā)生器2濃溶液的部分熱量后進(jìn)入發(fā)生器2被低品位能進(jìn)一步加熱產(chǎn)生制冷劑蒸汽，發(fā)生器2中的濃溶液經(jīng)溶液熱交換器10中被預(yù)冷后進(jìn)入吸收器7，在吸收器7中被進(jìn)一步被冷卻介質(zhì)所冷卻并吸收制冷劑變?yōu)橄∪芤哼M(jìn)入儲液器8，進(jìn)入下一個循環(huán)，在發(fā)生器2中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽在冷凝器3中被冷卻水冷凝、過冷后進(jìn)入制冷劑儲存器4，經(jīng)第一節(jié)流閥5后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器6在冷卻、過冷來自機(jī)械功驅(qū)動熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))的制冷劑R410A的過程中由于吸熱而蒸發(fā)成制冷劑蒸汽進(jìn)入吸收器7被吸收劑吸收，完成一個循環(huán)；機(jī)械功驅(qū)動熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))中，來自冷凝器(蒸發(fā)器)22的R410A低壓蒸汽被壓縮機(jī)11壓縮后送入溶液熱交換器10，在溶液熱交換器10中進(jìn)行初步放熱后，進(jìn)入室外換熱器15與冷凝蒸發(fā)器6進(jìn)一步被冷卻、冷凝、過冷，然后通過第三節(jié)流閥20后在冷凝器(蒸發(fā)器)22由于吸收載冷劑的熱量而蒸發(fā)，蒸汽被壓縮機(jī)11吸入進(jìn)入下一個循環(huán)。從而完成整個系統(tǒng)的制冷循環(huán)。此時，載冷劑(冷凍水)可提供空調(diào)末端使用。
在冬季熱泵運(yùn)行時，第一控制閥14關(guān)閉、第二控制閥25打開。在熱驅(qū)動制冷單元(吸收制冷循環(huán))中，儲液器8中的稀溶液經(jīng)溶液泵9提升進(jìn)入溶液熱交換器10在吸收來自機(jī)械功驅(qū)動熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))高溫氣體與來自發(fā)生器2濃溶液的部分熱量后進(jìn)入發(fā)生器2被低品位能進(jìn)一步加熱產(chǎn)生制冷劑蒸汽，發(fā)生器2中的濃溶液經(jīng)溶液熱交換器10中被預(yù)冷后進(jìn)入吸收器7，在吸收器7中被進(jìn)一步被冷卻并吸收制冷劑變?yōu)橄∪芤哼M(jìn)入儲液器8，進(jìn)入下一個循環(huán)，在發(fā)生器2中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽在冷凝器3中被冷卻水(用戶末端熱源側(cè)的回水)冷凝、過冷后進(jìn)入制冷劑儲存器4，經(jīng)第一節(jié)流閥5后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器6在冷卻、過冷來自機(jī)械功驅(qū)動熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))的制冷劑R410A的過程中由于吸熱而蒸發(fā)成制冷劑蒸汽進(jìn)入吸收器7被吸收劑吸收，完成一個循環(huán)；在機(jī)械功驅(qū)動熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))中，來自室外換熱器15的R410A低壓蒸汽被壓縮機(jī)11壓縮后送入溶液熱交換器10，在溶液熱交換器10中進(jìn)行初步放熱后，進(jìn)入冷凝器(蒸發(fā)器)22放熱被冷卻、冷凝后在冷凝蒸發(fā)器6進(jìn)一步被過冷，然后通過第二節(jié)流閥16后在室外換熱器15中由于吸收環(huán)境的熱量而蒸發(fā)成制冷劑蒸汽，蒸汽在繼續(xù)在吸收器7中吸收來自溶液熱交換器10的熱驅(qū)動制冷單元(吸收制冷循環(huán))的稀溶液的熱量后被壓縮機(jī)11吸入進(jìn)入下一個循環(huán)。從而完成整個系統(tǒng)的熱泵循環(huán)。此時，載冷劑(熱水)可提供空調(diào)末端使用。
本系統(tǒng)與過去的技術(shù)相比具有以下二個顯著的特點(diǎn)1)熱泵(制冷)空調(diào)系統(tǒng)在制冷時，熱驅(qū)動制冷單元(吸收制冷循環(huán))利用低品位能所制取的低品位冷量被100％的轉(zhuǎn)化成高品位冷量，提高了熱驅(qū)動制冷單元(吸收制冷循環(huán))對低品位能的利用率。
2)熱泵(制冷)空調(diào)系統(tǒng)在制熱時，改變過去太陽能熱泵(制冷)機(jī)組在制熱時僅吸收太陽能的熱量，而放棄從環(huán)境中吸取熱量的現(xiàn)狀，不但提高了機(jī)組的運(yùn)行效率，而且即使在沒有太陽的時候機(jī)組也可以連續(xù)運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)，其特征在于低品位能收集器(1)依次與發(fā)生器(2)換熱管道、冷凝器(3)溴化鋰管道、制冷劑存儲器(4)、第一節(jié)流閥(5)、冷凝蒸發(fā)器(6)溴化鋰管道、吸收器(7)溴化鋰進(jìn)口、儲液器(8)進(jìn)口、溶液泵(9)、溶液熱交換器(10)溴化鋰稀溶液通道、發(fā)生器(2)溴化鋰進(jìn)口相連接，壓縮機(jī)(11)高壓端依次與四通閥(12)高壓端、第一單向閥(13)、溶液熱交換器(10)氟利昂通道、第一控制閥(14)、室外換熱器(15)、第二單向閥(17)、冷凝蒸發(fā)器(6)氟利昂通道、第四單向閥(19)、第三節(jié)流閥(20)、冷凝器或蒸發(fā)器(22)氟利昂通道、第六單向閥(23)、四通閥(12)低壓端、壓縮機(jī)(11)低壓端相連接，第六單向閥(23)出口依次與第七單向閥(24)、第一單向閥(13)出口相連接，冷凝器或蒸發(fā)器(22)依次與第二控制閥(25)、第一節(jié)流閥(14)相連接，冷凝蒸發(fā)器(6)氟利昂通道依次與第三單向閥(18)、第二節(jié)流閥(16)、室外換熱器(15)、吸收器(7)氟利昂通道、第八單向閥(26)、四通閥相連接，冷凝器或蒸發(fā)器(22)氟利昂通道依次與第五單向閥(21)、第四單向閥(19)入口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的低品位能收集器(1)為太陽能集熱器、工業(yè)廢熱熱交換器或廢水余熱熱交換器低品位能源的收集器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的室外換熱器(15)為風(fēng)冷換熱器、地源換熱器或水源換熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低品位能驅(qū)動與機(jī)械功驅(qū)動復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)。低品位能收集器、發(fā)生器、冷凝器、制冷劑存儲器、第一節(jié)流閥、冷凝蒸發(fā)器、吸收器、儲液器、溶液泵、溶液熱交換器、壓縮機(jī)、四通閥、第一單向閥、第一控制閥、室外換熱器、第二節(jié)流閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、第三節(jié)流閥、第五單向閥、冷凝器或蒸發(fā)器、第六單向閥、第七單向閥、第二控制閥、第八單向閥按一定規(guī)律連接。本發(fā)明具有的有益效果(1)它具備所有低品位能熱泵、制冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。(2)復(fù)合了壓縮熱泵、制冷系統(tǒng)，低品位能供給充分時，系統(tǒng)的COP大幅提高；低品位能供給不充裕時，系統(tǒng)可以較高效地運(yùn)行；低品位能完全沒有時，系統(tǒng)還可以穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號F25B15/00GK101055136SQ200710068960
公開日2007年10月17日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者陳光明, 唐黎明, 何一堅, 何麗娟, 李斌 申請人:浙江大學(xué)