本發(fā)明涉及太能輻射熱能利用領(lǐng)域，具體涉及一種吸收式制冷裝置以及集熱液體的流程控制方法。

背景技術(shù)：

目前太陽能集熱器內(nèi)的集熱液體靠自然對流或泵流動。集熱溫度和流量被動調(diào)節(jié)，無法根據(jù)實(shí)際需要動態(tài)通過調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)(集熱溫度和流量)以適應(yīng)天氣及使用需求的變化；而且太陽能集熱器通常采用平板結(jié)構(gòu)的吸熱面來吸收太陽能，且吸熱面的溫度普遍比吸熱管溫度高，形成了一個高溫輻射面和漏熱面，影響集熱效率。

目前對于太陽能集熱器的改進(jìn)，主要是針對集熱器的集熱溫度進(jìn)行。如在真空管集熱器內(nèi)插入金屬管以改變流體流程，或者在平板集熱器的集熱管內(nèi)進(jìn)行部分集熱流程的串聯(lián)布置等。但是對太陽能集熱器的優(yōu)化十分有限，如何從根本上改變集熱器的集熱量以及提高集熱器的利用率，使集熱器能根據(jù)使用需求自動調(diào)整集熱液體流程高效運(yùn)行，是尚待進(jìn)一步優(yōu)化的問題。

利用太陽能集熱器所收集的熱能驅(qū)動吸收式制冷循環(huán)的應(yīng)用非常廣泛。但是目前太陽能集熱器內(nèi)用于收集熱量的集熱液體主要為自然對流或泵流動的方式，集熱液體的集熱水平受太陽輻射影響大，因此集熱液體的集熱溫度和集熱量波動較大，無法根據(jù)吸收式制冷裝置的實(shí)際制冷水平的需求進(jìn)行動態(tài)地調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何根據(jù)吸收式制冷裝置的需求調(diào)整集熱液體的集熱溫度和集熱量。

解決方案

有鑒于此，本發(fā)明的一個實(shí)施例提供了一種吸收式制冷裝置，該吸收式制冷裝置包括：

吸收式制冷循環(huán)，其包括依次相連并形成閉環(huán)的發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、回?zé)崞骱臀掌?；以?/p>

太陽能集熱器，其包括殼體以及置于所述殼體內(nèi)的集熱部；

其中，所述集熱部包括進(jìn)液分液管、出液集液管以及置于二者之間的脈動熱管集熱單元；

其中，所述脈動熱管集熱單元包括復(fù)合拋物聚光器、脈動熱管吸熱器和套管換熱器，所述脈動熱管吸熱器由若干組蒸發(fā)段和冷凝段間隔形成，且所述蒸發(fā)段跨列式置于所述復(fù)合拋物聚光器；所述套管換熱器的套殼的兩端分別與所述進(jìn)液分液管和所述出液集液管連通，所述冷凝段置于所述套殼內(nèi)；

所述蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸收由所述復(fù)合拋物聚光器反射的太能輻射能之后，將熱量傳遞到所述冷凝段，并與所述套管換熱器內(nèi)的集熱液體進(jìn)行換熱，所述集熱液體在所述進(jìn)液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管換熱器之間形成流動路徑，且在具有物理意義的前提下，能夠通過可調(diào)整的方式接入所述流動路徑的所述套管換熱器的個數(shù)；

所述發(fā)生器內(nèi)設(shè)有換熱器，所述換熱器使所述流動路徑形成閉環(huán)。

對于上述吸收式制冷裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述進(jìn)液分液管和所述出液集液管上分布有若干個電動閥門，通過調(diào)整各個所述電動閥門的開關(guān)狀態(tài)，處于開狀態(tài)的電動閥門能夠使得集熱液體在所述進(jìn)液分液管、所述出液集液管和所述套管換熱器之間形成可調(diào)整的、多級脈動熱管吸熱器吸熱的流動路徑；

其中，以進(jìn)液分液管上游到下游的方向?yàn)槊}動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)遞增的方向，則級數(shù)較高的高溫級的脈動熱管吸熱器的吸熱面積≥處于級數(shù)較低的低溫級的脈動熱管吸熱器的吸熱面積。

對于上述吸收式制冷裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括控制部，其與各個電動閥門均為電連接，用于調(diào)整各個所述電動閥門的開關(guān)狀態(tài)；

且對于經(jīng)所述控制部調(diào)整各個所述電動閥門的開關(guān)狀態(tài)形成的流動路徑而言，在脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)遞增的方向上，當(dāng)脈動熱管吸熱器的總吸熱級數(shù)為奇數(shù)時，設(shè)于所述進(jìn)液分液管上的最下游的電動閥門應(yīng)當(dāng)關(guān)閉，設(shè)于所述出液集液管上的最下游的電動閥門應(yīng)當(dāng)打開；當(dāng)脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)為偶數(shù)時，反之。

對于上述吸收式制冷裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述進(jìn)液分液管上還設(shè)有調(diào)節(jié)流量控制閥，通過所述控制部調(diào)整所述調(diào)節(jié)流量控制閥的開度，來調(diào)整集熱液體在所述流動路徑中的流量。

對于上述吸收式制冷裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括傳感器組，其包括：

第一傳感器組，其設(shè)于所述進(jìn)液分液管的上游，用于檢測集熱液體在進(jìn)口處的特征參數(shù)；

第二傳感器組，其設(shè)于所述出液集液管的下游，用于檢測集熱液體在出口處的特征參數(shù)；

第三傳感器組，其設(shè)于所述太陽能集熱器所處的環(huán)境中，用于檢測環(huán)境參數(shù)；以及

制冷溫度傳感器，其設(shè)于所述蒸發(fā)器的冷凍水出口處，用于檢測該處的供冷溫度；

上述(第一、第二、第三)傳感器組以及所述制冷溫度傳感器分別與所述控制部電連接，用于向所述控制部提供用于調(diào)整各個所述電動閥門的開關(guān)狀態(tài)的基準(zhǔn)參數(shù)。

對于上述吸收式制冷裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，以所述脈動熱管吸熱器的軸向方向?yàn)殚L度方向，所述復(fù)合拋物聚光器與所述脈動熱管吸熱器在該長度方向的尺寸相適應(yīng)，且所述復(fù)合拋物聚光器的截取比的范圍為0～4/5。

對于上述吸收式制冷裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述脈動熱管吸熱器沿長度方向置于所述復(fù)合拋物聚光器的焦點(diǎn)圓上，且所述脈動熱管吸熱器的管徑≤4mm。

對于上述吸收式制冷裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，將所述兩路及以上的所述套管換熱器并聯(lián)形成套管換熱器管組，所述套管換熱器管組的兩側(cè)分別通過二級分液器與所述進(jìn)液分液管和所述出液集液管連通。

本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供了一種集熱液體的流程控制方法，該流程控制方法包括：

控制部采集太陽能集熱器的參數(shù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)，還采集蒸發(fā)器的冷凍水出口處的供冷溫度；

控制部基于所述參數(shù)、所述運(yùn)行數(shù)據(jù)以及所述供冷溫度，對選定的當(dāng)前制冷模式下對應(yīng)的太陽能集熱器的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

控制部獲取目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)值時對應(yīng)的設(shè)于太陽能集熱器的進(jìn)液分液管和出液集液管上的各個電動閥門的目標(biāo)開關(guān)狀態(tài)；

其中，所述最優(yōu)值為給定溫度和流量下最小泵功；

控制部將電動閥門的開關(guān)狀態(tài)調(diào)整為目標(biāo)開關(guān)狀態(tài)，使得太陽能集熱器的集熱液體在進(jìn)液分液管、出液集液管、套管換熱器和發(fā)生器內(nèi)的換熱器之間形成可調(diào)整的流動路徑。

對于上述流程控制方法，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該流程控制方法還包括：

控制部顯示所述供冷溫度以及根據(jù)參數(shù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)得出的信息，包括：集熱液體的進(jìn)出液溫度、流量和壓差；當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)；以及各個所述電動閥門的當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)；存儲吸收式制冷裝置的參數(shù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)，用于后續(xù)調(diào)出。

有益效果

本發(fā)明的吸收式制冷裝置提高了吸收式制冷裝置的穩(wěn)定性和效率，具體地，通過采用脈動熱管吸熱器與復(fù)合拋物聚光器組成的脈動熱管集熱單元改善了太陽能集熱器的集熱效率，以及通過改變集熱液體的流動路徑能夠調(diào)整太能陽集熱器的集熱溫度和集熱量，改善了太陽能集熱器的集熱水平對不同制冷需求的吸收式制冷裝置的適應(yīng)性。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1示出本發(fā)明一個實(shí)施例的吸收式制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出本發(fā)明一個實(shí)施例的吸收式制冷裝置的太陽能集熱器剖視示意圖。

圖3示出本發(fā)明的一個實(shí)施例的吸收式制冷裝置的太陽能集熱器的控制部的邏輯框圖；圖4-1示出本發(fā)明的一個實(shí)施例的吸收式制冷裝置的太陽能集熱器的控制部的一種實(shí)施例的邏輯框圖；圖4-2示出本發(fā)明的一個實(shí)施例的吸收式制冷裝置的太陽能集熱器的控制部的另一種實(shí)施例的邏輯框圖；圖5示出本發(fā)明的一個實(shí)施例的吸收式制冷裝置的太陽能集熱器的控制部的一種優(yōu)化方式的邏輯框圖。

附圖標(biāo)記列表

1、進(jìn)液分液管 2、脈動熱管吸熱器 3、出液集液管 4、復(fù)合拋物聚光器 5、電動閥門 61、第一溫度傳感器 62、第二溫度傳感器 63、第三溫度傳感器 64、制冷溫度傳感器 7、流量傳感器 81、第一壓差傳感器測點(diǎn) 82、第二壓差傳感器測點(diǎn) 9、流量控制閥 10、風(fēng)速傳感器 11、太陽輻射傳感器 12、循環(huán)泵 13、發(fā)生器 14、冷凝器 15、節(jié)流閥 16、蒸發(fā)器 17、吸收器 18、工質(zhì)泵 19回?zé)崞?20調(diào)節(jié)閥 21、換熱器 22、底板 23、保溫層 24、框架 25、蓋板玻璃 26、信號線 27、套管換熱器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明的吸收式制冷裝置屬于太陽能集熱器的一種應(yīng)用。具體地，通過太陽能集熱器(下文中簡稱為集熱器)作為制冷驅(qū)動熱源，對與之相連通的發(fā)生器13內(nèi)的制冷劑溶液進(jìn)行加熱，更具體地，集熱器內(nèi)的集熱液體吸收太能輻射能之后作為吸收式制冷循環(huán)的驅(qū)動熱源。不過此處的集熱液體并非物理意義上的液體，如可以解釋為，具有流動性能的、且可以載熱、傳熱的介質(zhì)即可?？梢允且簯B(tài)介質(zhì)，如氯化鈣濃溶液、氯化鉀濃溶液等。也可以是氣態(tài)介質(zhì)等其他具有等同功能的介質(zhì)，如空氣、氮?dú)?、二氧化碳、氬氣等。本發(fā)明通過對集熱器的集熱性能進(jìn)行優(yōu)化，使得集熱器的集熱水平與吸收式制冷裝置的制冷需求更加匹配。

實(shí)施例1

圖1示出本發(fā)明一個實(shí)施例的吸收式制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。主要通過集熱器內(nèi)的集熱液體所吸收的熱能用于制冷。且通過調(diào)整集熱器的集熱水平，能夠滿足不同的制冷需求。

如圖1所示，以集熱液體為液態(tài)介質(zhì)為例，該吸收式制冷裝置主要包括：1)吸收式制冷循環(huán)，其結(jié)構(gòu)主要包括依次連接形成閉環(huán)的發(fā)生器13、冷凝器14蒸發(fā)器16、吸收器17和回?zé)崞?9。其中發(fā)生器13的內(nèi)部設(shè)有換熱器21，回?zé)崞?9的出水端可以連接有噴淋器，噴淋器伸入發(fā)生器13并置于換熱器21的上部。蒸發(fā)器16的出氣端伸入吸收器17。且作為一種可能的實(shí)施方式，冷凝器14和蒸發(fā)器16之間設(shè)有節(jié)流閥15，吸收器17和回?zé)崞?9之間設(shè)有工質(zhì)泵18。以及2)用于對換熱器21提供制冷溫度的集熱器，其結(jié)構(gòu)主要包括殼體以及置于殼體內(nèi)的集熱部；殼體主要用作集熱部的載體，以及保證陽光可以透過殼體的蓋板玻璃25照射至集熱部。

進(jìn)一步如圖2所示，殼體主要包括底板22、框架24、保溫層23以及蓋板玻璃25；其中：框架24的上表面覆蓋高透光的蓋板玻璃25，除上表面外的框架24的內(nèi)側(cè)均設(shè)有保溫層23；底板22設(shè)于框架24底部的保溫層23的上方。集熱部主要包括進(jìn)液分液管1、出液集液管3以及置于二者之間的脈動熱管集熱單元；脈動熱管集熱單元包括復(fù)合拋物聚光器4(CPC)、脈動熱管吸熱器2和套管換熱器27，脈動熱管吸熱器2由若干組蒸發(fā)段和冷凝段間隔形成，其中的蒸發(fā)段跨列式置于CPC4；套管換熱器27的套殼的兩端分別與進(jìn)液分液管1和出液集液管3連通，脈動熱管吸熱器2的冷凝段則置于所述套殼內(nèi)。

脈動熱管吸熱器2的蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸收由CPC4反射的太能輻射能之后，將熱量傳遞到冷凝段并與套管換熱器27內(nèi)的集熱液體進(jìn)行換熱，集熱液體將吸收的熱能用于本發(fā)明的制冷循環(huán)。作為一種優(yōu)選，并列的蒸發(fā)段為均勻、平行的排布方式。

在本發(fā)明中，集熱液體在進(jìn)液分液管1、出液集液管3和至少一部分套管換熱器27之間形成流動路徑，而換熱器21使該流動路徑形成閉環(huán)，即換熱器21內(nèi)的集熱液體在完成制冷功能之后經(jīng)循環(huán)泵12泵入進(jìn)液分液管1的上游，在完成流動路徑的選擇之后，經(jīng)出液集液管3的下游再次流入換熱器21，對發(fā)生器13內(nèi)的制冷劑溶液進(jìn)行加熱，如此循環(huán)。且在具有物理意義的前提下，能夠通過可調(diào)整的方式接入所述流動路徑的所述套管換熱器27的個數(shù)；即通過一定的調(diào)整方式使得路徑可變，如可以最簡易的手動調(diào)整或者控制部的優(yōu)化調(diào)整來實(shí)現(xiàn)路徑的改變。發(fā)生器13內(nèi)的制冷劑溶液經(jīng)換熱器21加熱后，制冷劑氣化蒸發(fā)，流入冷凝器14內(nèi)放熱冷凝，然后經(jīng)節(jié)流閥15節(jié)流降壓后，進(jìn)一步流入蒸發(fā)器16被吸收器17內(nèi)的制冷劑濃溶液吸收而形成負(fù)壓，蒸發(fā)吸熱實(shí)現(xiàn)制冷。在一種可能的實(shí)施方式中，吸收器17內(nèi)的制冷劑濃溶液可以來自發(fā)生器13內(nèi)的制冷劑溶液被換熱器21加熱蒸發(fā)后剩余的溶液部分，在吸收器17內(nèi)吸收完制冷劑(低壓、氣態(tài))后的低溫制冷劑溶液經(jīng)工質(zhì)泵18泵入發(fā)生器13泵入至發(fā)生器13的制冷劑溶液經(jīng)噴淋器灑在換熱器21的表面，使得部分制冷劑受熱氣化蒸發(fā)。經(jīng)加熱蒸發(fā)濃縮后，得到的高溫制冷劑濃溶液回流至吸收器17，從而形成制冷劑濃溶液的循環(huán)。作為一種可能的實(shí)施方式，發(fā)生器13回流至吸收器17的高溫制冷劑濃溶液與從吸收器17泵入發(fā)生器13的低溫制冷劑溶液在回?zé)崞?9內(nèi)進(jìn)行熱交換，可以在一定程度上減少發(fā)生器13端的驅(qū)動熱源，即減少了集熱器的集熱量負(fù)荷。此外，為平衡發(fā)生器13和吸收器17的壓力，可以在制冷劑濃溶液的通道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥20。

此外，通過將CPC4固定于底板22，實(shí)現(xiàn)了脈動熱管集熱單元的固定。套管換熱器27的兩端分別與進(jìn)液分液管1和出液集液管3相連通，換熱器21內(nèi)的集熱液體通過集熱器上游的集熱器入口經(jīng)進(jìn)液分液管1進(jìn)入套管換熱器27，在套管換熱器27內(nèi)吸收CPC4反射的熱量后，流至出液集液管3，并通過集熱器下游的集熱器出口流入換熱器21。

作為一種優(yōu)選，為了保證吸熱結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性以及熱轉(zhuǎn)換效率，將脈動熱管吸熱器2置于CPC4的焦點(diǎn)圓的位置上，此處的置于，絕非嚴(yán)格意義的置于，而是通過大致置于的位置關(guān)系達(dá)到集熱效率提高的效果即可，如可以解釋為相對于焦點(diǎn)圓的位置，偏差不超過一定數(shù)值即可(如0.5mm)。由于該位置處在整個CPC4的結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)具有收集熱量最密集的優(yōu)點(diǎn)，因此有利于提高脈動熱管吸熱器2的集熱效率。

在一種可能的實(shí)施方式中，通過一定的調(diào)整方式使得路徑可變，如可以是，管路上分布有若干個電動閥門5，通過調(diào)整各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)，使得作為吸熱介質(zhì)的集熱液體經(jīng)入液分液管1的上游端進(jìn)入集熱器之后，處于開狀態(tài)的電動閥門使得集熱液體在進(jìn)液分液管1、出液集液管3和套管換熱器27之間形成可調(diào)整的、多級脈動熱管吸熱器2的目標(biāo)流動路徑。其中，以進(jìn)液分液管1上游到下游的方向?yàn)槊}動熱管吸熱器2的吸熱級數(shù)遞增的方向，則為了保證集熱具有實(shí)際的意義，級數(shù)較高的高溫級的脈動熱管吸熱器2的吸熱面積≥處于級數(shù)較低的低溫級的脈動熱管吸熱器2的吸熱面積。集熱液體沿該目標(biāo)流動路徑流動的過程中，僅進(jìn)入該目標(biāo)流動路徑所包含的套管換熱器27吸收由CPC4反射的太陽輻射的熱能之后，最后由出液集液管3的下游流出至相應(yīng)的收集裝置和/或應(yīng)用場合。如本發(fā)明中，通過流經(jīng)換熱器21的集熱液體與噴淋至換熱器14表面的制冷劑溶液換熱，以分離制冷劑蒸汽和制冷劑溶液，為后續(xù)的吸收式制冷循環(huán)提供基礎(chǔ)。

通過調(diào)整設(shè)置于進(jìn)液分液管1和出液集液管3之間的若干個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)，使得同一個集熱器可以根據(jù)實(shí)際情況具有不同的目標(biāo)流動路徑，即不同的集熱強(qiáng)度。在一種可能的實(shí)施方式中，各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)可以相對獨(dú)立地調(diào)整，也可以將其中的一個以上作為一個整體，進(jìn)行聯(lián)動調(diào)整。進(jìn)一步參照圖1，在一種可能的實(shí)施方式中，電動閥門5的安裝原則可以為：從集熱液體進(jìn)入進(jìn)液分液管1的上游開始，在進(jìn)液分液管1每次通過套管換熱器27對集熱液體進(jìn)行分液后，在進(jìn)液分液管1的下游側(cè)的主管上安裝并入電動閥門5，從并入第二路電動閥門5起，在套管換熱器27所連接的出液集液管3的相應(yīng)位置的下游側(cè)的主管上也安裝并入電動閥門5。

當(dāng)然，前述的集熱器的脈動熱管集熱單元主要由多組小尺度的CPC4以及相應(yīng)的脈動熱管吸熱器2構(gòu)成。在一種可能的實(shí)施方式中，可以在套管換熱器27的長度比較短且管數(shù)比較多時，可以將兩路或者兩路以上的套管換熱器27并聯(lián)，形成功能相當(dāng)于之前單個套管換熱器27的套管換熱器管組，即以該套管換熱器管組作為最基本的單元，在進(jìn)液分液管1和出液集液管3之間設(shè)有若干個這樣的套管換熱器管組，不過，每個套管換熱器管組中的各個套管換熱器27需要通過二級分液器實(shí)現(xiàn)其與進(jìn)液分液管1和出液集液管3的連通。

可以看出，除了以單根的套管換熱器27作為一個單獨(dú)的最基本單元之外，也可以將多路套管換熱器27并聯(lián)形成功能相當(dāng)?shù)淖罨締卧Ｒ员氵M(jìn)一步提高集熱器的集熱效率。

此外，為了保證集熱部的結(jié)構(gòu)整體性，CPC4與脈動熱管吸熱器2在長度方向的尺寸應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，此處的相適應(yīng)，應(yīng)當(dāng)解釋為大致相同，此處的大致相同，如可以解釋為脈動熱管吸熱器2的長度可以略長，且長度差不超過某個臨界數(shù)值(如單側(cè)不超過2cm)。在一種可能的實(shí)施方式中，在CPC4的截取比范圍為0～4/5，且脈動熱管吸熱器2的外徑不大于4mm(優(yōu)選1～4mm，更優(yōu)選為2～4mm)的情形下，CPC4可以具有與常規(guī)的平板集熱器或者真空管集熱器相當(dāng)?shù)某叽?如高度≤50mm)，在CPC4與常規(guī)的集熱器的尺寸相當(dāng)?shù)那樾蜗?，其能夠產(chǎn)生較之于常規(guī)集熱器的至少2～5倍最高可達(dá)10倍的聚光比的效果，明顯提高了集熱效率。此外，CPC4可以利用3D打印等方式加工成型。

可以看出，本發(fā)明用CPC4取代了傳統(tǒng)的吸熱板，用毛細(xì)吸熱管2取代了傳統(tǒng)的熱管或常規(guī)吸熱管，CPC4的引入增加了脈動熱管吸熱器2的吸熱熱流密度，減少了散熱面積；由于脈動熱管吸熱管2可以將脈動熱管吸熱器2優(yōu)選地置于CPC4的大致焦點(diǎn)圓的位置處，因此充分利用了CPC4的聚光性能，使得集熱器內(nèi)部的脈動熱管吸熱管2內(nèi)的集熱液體的溫度可達(dá)到理論上的最高溫升，在高溫物體面積和漏熱量得以減少的前提下，提高了集熱器的集熱效率。

在一種可能的實(shí)施方式中，可以通過引入控制部，來實(shí)現(xiàn)對各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)的調(diào)整。進(jìn)一步參照圖1，如果控制部得出的反饋結(jié)果是使得圖1中的五個電動閥門5中的(2、5)(按照并入順序，五個電動閥門5依次指的是下右、下中、下左、上右、上左，其中電動閥門(2、5)即指的是(下中和上左)位置處的兩個電動閥門5為打開狀態(tài)，則形成目標(biāo)流動路徑(流程)如圖中的箭頭所示。不過，對于經(jīng)控制部調(diào)整各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)形成的流動路徑而言，仍然是為了保證集熱具有實(shí)際意義，在脈動熱管吸熱器2的吸熱級數(shù)遞增的方向上，當(dāng)脈動熱管吸熱器2的吸熱級數(shù)為奇數(shù)時，設(shè)于進(jìn)液分液管1上的最下游的電動閥門5應(yīng)當(dāng)關(guān)閉，而設(shè)于出液集液管3上的最下游的電動閥門5應(yīng)當(dāng)打開；當(dāng)脈動熱管吸熱器2的吸熱級數(shù)為偶數(shù)時，則反之。

可以看出，通過改變各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)即可改變集熱液體的流程；通過改變集熱液體的流程，能夠使得出液集液管3的下游具有不同的出液溫度，如：在電動閥門5全開的情形下，形成的集熱液體的目標(biāo)流動路徑為并聯(lián)流程，而在部分電動閥門5打開的情形下，則該目標(biāo)流動路徑至少包含一部分串聯(lián)流程，特別是在并入電動閥門5的級數(shù)越高的情況下，集熱液體的集熱溫度會明顯高于單純的并聯(lián)流程；由于在上述并聯(lián)流程和串聯(lián)流程(包括全部串聯(lián)以及包含并聯(lián)支路的部分串聯(lián))下，集熱液體流過套管換熱器27時所形成的壓損不同，因此在流量相同的情況下，會具有不同的泵送集熱液體的泵功。

此外，如圖1所示，還包括用于檢測集熱器的運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳感器組，主要用于控制部的參數(shù)采集。傳感器組主要包括：

i)第一傳感器組，其設(shè)于進(jìn)液分液管1的上游，用于檢測集熱液體在集熱器進(jìn)口處的特征參數(shù)，如設(shè)于集熱液體的入口處(即進(jìn)液分液管1的上游)的第一溫度傳感器61、流量傳感器7和第一壓差傳感器測點(diǎn)81等；

ii)第二傳感器組，其設(shè)于出液集液管3的下游，用于檢測集熱液體在集熱器出口處的特征參數(shù)，如設(shè)于集熱液體的出口處(即出液集液管3的下游)的第二溫度傳感器62和第二壓差傳感器測點(diǎn)82等；

iii)第三傳感器組，其設(shè)于集熱器所處的環(huán)境中，用于檢測環(huán)境參數(shù)，如置于環(huán)境中的第三溫度傳感器63、風(fēng)速傳感器10和太陽輻射傳感器11等；以及

iv)制冷溫度傳感器64，其設(shè)于蒸發(fā)器16的冷凍水出口上，用于檢測冷凍水的供水溫度(即供冷溫度)。

具體地：i)、ii)、iii)中三處的溫度傳感器(61、62、63)分別用于檢測集熱器進(jìn)、出口處的集熱液體的溫度以及集熱器所在的環(huán)境溫度；i)中的流量傳感器7用于檢測集熱液體的流量；i)、ii)中兩處的壓差傳感器測點(diǎn)(81、82)用于檢測出集熱液體流經(jīng)集熱器后在集熱器出口處的壓降；iii)中的風(fēng)速傳感器10用于測試環(huán)境風(fēng)速；iii)中的太陽輻射傳感器11用于測試太陽輻射強(qiáng)度。

上述(第一、第二、第三)傳感器組以及制冷溫度傳感器64分別與控制部電連接，用于向控制部提供用于調(diào)整各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)的基準(zhǔn)參數(shù)。即上述所有的測試數(shù)據(jù)通過信號線26傳遞至控制部，控制部可以置于吸收式制冷循環(huán)，也可以置于吸收式制冷循環(huán)和集熱器之間，當(dāng)然也可以設(shè)于集熱器的內(nèi)部。集熱器通過換熱器21給發(fā)生器13提供熱源。集熱器根據(jù)制冷溫度的需求確定出集熱模式，集熱器對當(dāng)前制冷模式對應(yīng)的集熱模式下的集熱液體的流動路徑和流量進(jìn)行優(yōu)化。即控制部通過控制電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)來調(diào)整集熱液體的流程，實(shí)現(xiàn)不同的目標(biāo)制冷過程。

此外，控制部還與設(shè)于進(jìn)液分液管1的上游的流量控制閥9通過信號線26實(shí)現(xiàn)電連接，通過調(diào)節(jié)流量控制閥9的開度來控制集熱液體在流程內(nèi)的流量。

不過，控制部最主要的功能是用于根據(jù)集熱器的運(yùn)行狀況來控制電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)；進(jìn)而改變集熱液體的目標(biāo)流動路徑。作為一種具體的實(shí)施方式，進(jìn)一步參照圖3，控制部用于完成對集熱液體的流程控制，該流程控制方法主要包括以下功能：

31)接收功能，其用于采集并上傳集熱器的參數(shù)以及能夠表征集熱器運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)(運(yùn)行數(shù)據(jù))；

32)處理功能，其根據(jù)接收到的上述數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前集熱模式所具有的設(shè)定的出液溫度，根據(jù)一定的優(yōu)化途徑對當(dāng)前集熱模式下的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

需要解釋的是，上文中提到的優(yōu)化途徑，可以采用已有的、成熟應(yīng)用于拆選和調(diào)整的優(yōu)化算法(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、蟻群算法、一一比對等)，也可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行重新編程，或者對已有算法進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，只要能夠通過調(diào)整電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)使得當(dāng)前集熱模式下的目標(biāo)函數(shù)更優(yōu)即可。

此外，關(guān)于當(dāng)前集熱模式，在一種可能的實(shí)施方式中，可以在控制部中預(yù)設(shè)若干個選定的、經(jīng)典的目標(biāo)工作模式，每個目標(biāo)工作模式可以具有特定的目標(biāo)函數(shù)，以使得其在獲得最優(yōu)值的情況下適用于與目標(biāo)工作模式對應(yīng)的場合?；蛘撸部梢愿鶕?jù)實(shí)際情況，在控制部中新增某個或者某幾個新的目標(biāo)工作模式，以使得其目標(biāo)函數(shù)在獲得最優(yōu)值的情況下適用于與新的目標(biāo)工作模式對應(yīng)的場合。其中，最優(yōu)值的種類至少包括以給定流量下最高溫升、給定出液溫度下最大流量以及給定溫度和流量下最小泵功。

33)反饋功能，其用于計(jì)算出當(dāng)前集熱模式的目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)值時對應(yīng)的各個電動閥門5應(yīng)具有的開關(guān)狀態(tài)，即各個電動閥門5的目標(biāo)開關(guān)狀態(tài)；

34)執(zhí)行功能，其將反饋模塊得出各個電動閥門5應(yīng)具有的開關(guān)狀態(tài)與采集到的各個電動閥門5當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行比對，并通過發(fā)送相應(yīng)的執(zhí)行命令，使得各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)調(diào)整為目標(biāo)開關(guān)狀態(tài)。

當(dāng)然，還可以具備顯示、存儲等其他輔助功能，具體地：

35)顯示功能，其用于將集熱器的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)通過一定的形式顯示，如可以對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分級，然后以“良好、正常、過熱”等形式予以顯示，或者根據(jù)實(shí)際情況和需求，將運(yùn)行狀態(tài)的某些參數(shù)予以顯示，或者將某些參數(shù)所表征的運(yùn)行狀態(tài)以動畫流(如集熱液體的流動路徑等)的形式予以顯示；

36)存儲功能，其用于記錄并存儲集熱器的參數(shù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)；主要是作為備用數(shù)據(jù)。如可以通過調(diào)出數(shù)據(jù)的方式，便于后續(xù)通過對集熱器的運(yùn)行狀態(tài)來獲取影響集熱器性能的因素，從而進(jìn)行改善集熱器性能的研究?；蛘咴诩療崞靼l(fā)生故障時，可以通過調(diào)出相關(guān)數(shù)據(jù)作為故障分析的參考數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步參照圖4-1和圖4-2，在一種可能的實(shí)施方式中，控制部可以包括控制裝置和遠(yuǎn)程控制裝置兩個組成部分，通過兩個組成部分的相互協(xié)作來完成控制部所應(yīng)具備的上述功能“31～36”；如，兩個部分的分工可以為：控制裝置主要完成相關(guān)的核心運(yùn)算和控制等功能，而遠(yuǎn)程控制裝置則主要完成顯示等功能。具體地：

控制裝置作為控制部的核心部件，其主要集成了以下五個功能：

4101)數(shù)據(jù)采集功能，采集集熱器的運(yùn)行數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程控制裝置，其中：運(yùn)行數(shù)據(jù)可以包括但不限于：集熱溫度、流量、集熱液體的流動壓力損失、環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度中的一種或者多種，主要用于根據(jù)參數(shù)計(jì)算集熱器的流體溫升、漏熱量和壓損等表征性能特征的參數(shù)，或者某些中間參數(shù)，或者用于在遠(yuǎn)程控制裝置端將某些參數(shù)所反映的運(yùn)行狀態(tài)予以實(shí)時顯示；以及各電動閥門5的當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)，用作對電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整時的基準(zhǔn)狀態(tài)；

4102)模式確認(rèn)功能，接受遠(yuǎn)程控制裝置選擇出的模式確認(rèn)指令，模式確認(rèn)指令可以包括：在既有的若干個集熱器運(yùn)行模式選定某一個作為當(dāng)前集熱模式，或者可以根據(jù)當(dāng)前的集熱溫度和流量，在遠(yuǎn)程控制裝置端手動輸入新的集熱器運(yùn)行模式，作為當(dāng)前集熱模式；

4103)運(yùn)算功能，對當(dāng)前集熱模式下的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算出目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)值的情形下對應(yīng)的各個電動閥門5應(yīng)具有的目標(biāo)開關(guān)狀態(tài)，并參考前述4101)中的基準(zhǔn)狀態(tài)，發(fā)送相應(yīng)的控制指令給各電動閥門5；

4104)存儲與記錄功能，存儲并記錄集熱器的相關(guān)參數(shù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)(與實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù))，參數(shù)可以包括但不限于集熱器各部件的尺寸(如脈動熱管吸熱器2和CPC4的尺寸)，運(yùn)行數(shù)據(jù)可以包括但不限于供冷溫度、集熱溫度、流量、集熱液體流動壓力損失、環(huán)境溫度、風(fēng)速和太陽輻射強(qiáng)度等；以及記錄各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)(包括當(dāng)前的和調(diào)整后的)。存儲與記錄功能主要是便于在需要時將數(shù)據(jù)調(diào)出，如可以是，在對集熱器的性能進(jìn)行研究和綜合評價時，或者對集熱器的故障進(jìn)行分析時，作為參考數(shù)據(jù)。

除了上述四個在多數(shù)情況下應(yīng)當(dāng)具備的基本功能之外，還可以具有以下功能：

4105)顯示功能，根據(jù)實(shí)際需求，可以選擇性地顯示集熱器的部分實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，包括但不限于供冷溫度、集熱溫度、流量、集熱液體流動壓力損失、環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度、電動閥門開關(guān)狀態(tài)及集熱液體流程。此處的顯示，主要是便于集熱器的現(xiàn)場檢修和操控。

而遠(yuǎn)程控制裝置則主要集成了以下兩個功能：

4201)顯示功能，選擇性地接收控制裝置采集的或者計(jì)算出的參數(shù)或者數(shù)據(jù)，可以包括但不限于接收集熱溫度、流量、集熱液體流動壓力損失、環(huán)境溫度、風(fēng)速、和太陽輻射強(qiáng)度，主要用于在遠(yuǎn)程控制裝置端具有的顯示界面上進(jìn)行相應(yīng)的顯示，以便于用戶了解當(dāng)前集熱器運(yùn)行環(huán)境狀況和集熱器運(yùn)行參數(shù)，以及還可以接收各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)，也是主要便于用戶了解當(dāng)前集熱器的運(yùn)行狀態(tài)。

4202)模式確認(rèn)功能，發(fā)送模式確認(rèn)指令給控制裝置，用于控制裝置選擇出集熱器的當(dāng)前集熱模式，并對當(dāng)前集熱模式下的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以使得集熱液體的流程得以優(yōu)化。

下面主要說明控制裝置采集到的集熱器的參數(shù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)所能夠參與的計(jì)算，如主要用于計(jì)算集熱器的溫升、漏熱量和集熱液體的壓力損失。

可以設(shè)集熱液體在集熱器入口處的入口溫度為T_in，集熱器的面積為A，集熱液體在集熱器出口處的出口溫度T_out，集熱器的級數(shù)(從上游到下游包含的套管換熱器27的個數(shù))為n，則每一級分配的面積為A_i，假設(shè)太陽輻射強(qiáng)度為I，環(huán)境溫度為T_a，集熱液體的流量為m；

則第一級的溫升為：

首先，第一級的溫升滿足以下公式

IA₁-Q_{l_1}＝cm(T_{out_1}-T_{in_1})＝cmΔT₁ (1)

式中，ΔT₁為第一級集熱液體的溫升；c為集熱液體的比熱；T_{in_1}第一級集熱液體的進(jìn)口溫度，T_{in_1}＝T_in；T_{out_1}為第一級集熱液體的出口溫度，也為第二級集熱液體的入口溫度：T_{in_2}＝T_{out_1}；Q_{l_1}為第一級吸熱器的漏熱量，

式中，h為集熱器外表面與環(huán)境的對流換熱系數(shù)，該對流換熱系數(shù)僅與環(huán)境風(fēng)速有關(guān)，h＝f(v)；A_{h_1}為第一級脈動熱管吸熱器2的外表面面積；則可得到集熱液體第一級的溫升為：

${\mathrm{\ΔT}}_1=\frac{{\mathrm{IA}}_1-Q_{l\_1}}{cm}=\frac{{\mathrm{IA}}_1-{\mathrm{hA}}_{h\_1}(\frac{T_{out\_1}+T_{in\_1}}{2}-T_a)}{cm}---\left(2\right)$

設(shè)第一級集熱液體的平均溫度為則可得到第一級溫升為：

${\mathrm{\ΔT}}_1=\frac{{\mathrm{IA}}_1-{\mathrm{hA}}_{h\_1}(T_1-T_a)}{cm}---\left(3\right)$

同樣的計(jì)算方法，第二級集熱液體溫升計(jì)算公式為：

IA₂-Q_{l_2}＝cm(T_{out_2}-T_{in_2})＝cmΔT₂ (4)

$Q_{l\_2}={\mathrm{hA}}_{h\_2}(\frac{T_{out\_2}+T_{in\_2}}{2}-T_a)---\left(5\right)$

${\mathrm{\ΔT}}_2=\frac{{\mathrm{IA}}_2-{\mathrm{hA}}_{h\_2}(\frac{T_{out\_2}+T_{in\_2}}{2}-T_a)}{cm}=\frac{{\mathrm{IA}}_2-{\mathrm{hA}}_{h\_2}(T_2-T_a)}{cm}---\left(6\right)$

則第i級溫升為：

${\mathrm{\ΔT}}_i=\frac{{\mathrm{IA}}_i-{\mathrm{hA}}_{h\_i}(\frac{T_{out\_i}+T_{in\_i}}{2}-T_a)}{cm}=\frac{{\mathrm{IA}}_i-{\mathrm{hA}}_{h\_i}(T_i-T_a)}{cm}---\left(7\right)$

第n級的溫升為：

${\mathrm{\ΔT}}_n=\frac{{\mathrm{IA}}_n-{\mathrm{hA}}_{h\_n}(T_n-T_a)}{cm}---\left(8\right)$

可以看出，如果每一級脈動熱管吸熱器2的集熱面積和吸熱面積相同，則隨著級數(shù)的增加，吸熱溫度越來越高，則漏熱量隨之增加；而當(dāng)級數(shù)增加到一定程度后，集熱器的吸熱量與漏熱量相等，此時，集熱液體的溫度達(dá)到最高集熱溫度，不會進(jìn)一步增加，后續(xù)的集熱流程只會白白浪費(fèi)泵功。因此，要提高集熱器的出液溫度，則需要根據(jù)每一級集熱液體溫升后的漏熱量逐級提高每一級的吸熱器面積。

其中，確定每一級管路數(shù)和壓降的計(jì)算方法為：

由于電動閥門5的關(guān)閉是使集熱液體的流程改變的原因，因此，集熱液體的流程的判定過程主要是尋找流程中處于關(guān)閉狀態(tài)的電動閥門5。具體流程的判定方法為：

首先判斷是不是單一流程，即是否所有套接的套管換熱器27為并聯(lián)。當(dāng)滿足除進(jìn)液分液管最末一級的電動閥門5處于關(guān)閉狀態(tài)之外，其他所有的電動閥門5都是打開狀態(tài)的情形下，集熱液體即為單一的并聯(lián)流程。

在集熱液體不是單一的并聯(lián)流程，即集熱液體為多流程的情形下，首先在進(jìn)液分液管1尋找第一個關(guān)閉的電動閥門5。即j＝1，i從1開始逐漸增加，當(dāng)a(x,1)＝0時，則第一流程的管路數(shù)為x；然后在出液集液管3上尋找第二個關(guān)閉的電動閥門5，即j＝2，i從x繼續(xù)增加，當(dāng)a(y,2)＝0時，則第二流程的管路數(shù)為y-x；則下一個關(guān)閉的電動閥門5應(yīng)該在進(jìn)液分液管1上，然后，在進(jìn)液分液管1上尋找下一個關(guān)閉的電動閥門5，即j＝1，i從y繼續(xù)增加，當(dāng)a(z,2)＝0時，則第三流程的管路數(shù)為z-y；依次類推直到i＝n-1便可以得到每一級管路數(shù)。最后一列的兩個電動閥門5是為控制集熱液體最后從出液集液管3流出，最后的電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)受流程數(shù)控制：當(dāng)流程管路數(shù)為奇數(shù)時，進(jìn)液分液管1上的電動閥門5是關(guān)閉的，出液集液管3上的閥門是開啟的；當(dāng)流程數(shù)為偶數(shù)時，進(jìn)液分液管1上的電動閥門5是開啟的，出液集液管3上的電動閥門5是關(guān)閉的。

確定完成流程和每個流程中的套管換熱器27的數(shù)目后即可以計(jì)算整個集熱器的集熱液體的壓降。其等于每一級的壓降之和。而每一級的壓降等于套管換熱器27的沿程壓降和局部壓降之和。其中：

單根套管換熱器27的沿程壓降為：

$h_f=\mathrm{\λ}\·\frac{L}{D}\·\frac{V^2}{2g}---\left(9\right)$

式中，λ為沿程壓降系數(shù)，由于集熱液體的流動一般為層流，可取L為吸熱管長度；V為吸熱管內(nèi)集熱液體的流速；g為重力加速度；Re為集熱液體的雷諾數(shù)；ρ為集熱液體密度；D為吸熱管外徑；μ為集熱液體動力粘度；

局部壓降為：

$h_{\mathrm{\ξ}}=\mathrm{\ξ}\·\frac{V^2}{2g}---\left(10\right)$

式中，ξ為局部壓降系數(shù)，由于集熱器的局部壓降主要為進(jìn)液分液管1到套管換熱器27、套管換熱器27到出液集液管3的管徑突變和流動方向造成的壓降，如在一種具體的實(shí)施方式中，ξ可以取為1。

進(jìn)一步地，由公式(8)可知，對于多級集熱器的集熱液體的出口溫度與太陽輻射強(qiáng)度、集熱器面積、吸熱器面積、漏熱換熱系數(shù)、環(huán)境溫度、集熱液體比熱和流量有關(guān)系。因此在給定集熱液體種類的情形下，可以認(rèn)為集熱液體的比熱為常數(shù)；在給定太陽輻射強(qiáng)度的情形下下，集熱器的出液溫度與環(huán)境溫度、流量、出液集熱器3的面積、脈動熱管吸熱器2的面積、漏熱換熱系數(shù)等參數(shù)有關(guān)，即：

$T_{out\_i}=T_{in\_i}+{\mathrm{\ΔT}}_n=T_{in\_i}+\frac{I-{\mathrm{hA}}_{h\_n}(T_n-T_a)}{cm}=f(h,A_{h\_n},A_n,m,T_a)---\left(11\right)$

而漏熱系數(shù)又與風(fēng)速有關(guān)，即：

T_{out_i}＝f(v,A_{h_n},A_n,m,T_a) (12)

以及集熱器的能量利用效率，其除了與集熱液體的吸熱量相關(guān)外，還與泵送集熱液體的泵功有關(guān)。具體而言：集熱器凈效率＝(集熱液體溫升-泵功)/太陽輻射能量。而泵功則與集熱液體的流量和流程有關(guān)系。也就是說，要想獲得更高的集熱器的凈能量利用效率，在滿足集熱液體的供液溫度和流量的前提下，要合理地規(guī)劃集熱液體的流程，以及通過盡量減少集熱液體的壓降來減少泵功。

因此，在不同的太陽輻射條件下，可以通過調(diào)整電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)來調(diào)整脈動熱管吸熱器2的面積、以及通過集熱器的面積和流量來調(diào)整集熱器的出液溫度和凈能量利用效率。如集熱器的工作模式可以包括以下三種目標(biāo)工作模式：

1)給定流量下的最高溫升，該模式適用于對集熱器的集熱溫度有要求的情形。

2)給定出液溫度下的最大流量，該模式適用于對集熱器的集熱量有要求的情形。

3)給定溫度、流量下的最小泵功，該模式適用于要求集熱器節(jié)能運(yùn)行、自耗功最小的情形。

進(jìn)一步參照圖1，為更清楚地表達(dá)集熱液體的路徑，如可以通過矩陣A＝{a(i,j)}來表示每一個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)。其中(i,j)表示電動閥門5的坐標(biāo)，其中，i表示沿著集熱液體流動方向的列數(shù)，j表示沿著集熱液體流動方向的行數(shù)。如，j＝1時表示該電動閥門5為進(jìn)液分液管1上的電動閥門5，j＝2時表示該電動閥門5為出液集液管3上的電動閥門5。a(i,j)的值表示坐標(biāo)為(i,j)的電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)；如可以是：當(dāng)a(i,j)＝1時，表示電動閥門5為開啟狀態(tài)，而當(dāng)a(i,j)＝0時，則表示電動閥門5為關(guān)閉狀態(tài)。則整個集熱器的各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)，可以表示為一個n×2的(0,1)矩陣，即可以通過各個a(i,j)的值來描述整個集熱器的集熱液體的流程。

控制部對電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制的具體優(yōu)化算法可以概括為：

首先是目標(biāo)函數(shù)的設(shè)定：根據(jù)用戶需求或者基于研究和/或?qū)嵺`的分析，設(shè)定若干個備選的目標(biāo)函數(shù)，如備選的目標(biāo)函數(shù)可以包括以下三種函數(shù)：

i)目標(biāo)函數(shù)得出的指標(biāo)是給定流量下的最高溫升，即：

當(dāng)m＝常數(shù)時，f₁＝max(ΔT)；其中ΔT表示集熱液體的最大溫升；

ii)目標(biāo)函數(shù)得出的指標(biāo)是給定出液溫度下的最大流量，即：

當(dāng)集熱液體出液溫度T_out＝常數(shù)時，f₂＝max(m)；

iii)目標(biāo)函數(shù)得出的指標(biāo)是給定出液溫度下的最小泵功，即：

當(dāng)出液溫度T_out和集熱液體流量m＝常數(shù)時，f₃＝min(P_pump)。

由于吸收式制冷循環(huán)的制冷溫度已經(jīng)設(shè)定，即集熱溫度也已確定，那么上述目標(biāo)函數(shù)iii)對應(yīng)的集熱模式即適用于本發(fā)明，即將集熱器應(yīng)用于吸收式制冷裝置。

遠(yuǎn)程控制裝置可以選定上述目標(biāo)函數(shù)中的其中任一個作為當(dāng)前的集熱模式下的目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)即對應(yīng)某一種側(cè)重點(diǎn)(適用場合下的特定要求)的集熱模式。在一種可能的實(shí)施方式中，對該集熱模式進(jìn)行優(yōu)化的過程可以包括：

初始化步驟：隨機(jī)生成M個滿足上述能用于描述整個集熱器的集熱液體的流程的n×2的矩陣，即其中的元素a[i,j]的值在0和1之間隨機(jī)選取，剔除上述M個矩陣中沒有物理意義的矩陣，如沒有物理意義的矩陣至少包括：

a)造成集熱液體的流程斷路的矩陣，即需保證當(dāng)a(i,1)和a(i,2)不能同時為0。

進(jìn)一步參照圖，當(dāng)時，由于中上和中下兩個電動閥門5同時處于關(guān)閉狀態(tài)，會導(dǎo)致集熱器內(nèi)的集熱液體斷路，即不能實(shí)現(xiàn)最基本的集熱器入口流入、出口流出的路徑，屬于無效流程，因此需要在對路徑進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算之前予以剔除。

b)剔除高溫級集熱面積小于低溫級面積的矩陣，即每級集熱液體的流程的集熱面積≤后一級的集熱面積，而≥前一級的集熱面積。

進(jìn)一步參照圖，當(dāng)時，即所有電動閥門5為打開狀態(tài)，流程為并聯(lián)；當(dāng)時，為三級串聯(lián)集熱；

當(dāng)時，形成兩級集熱，其中低級為一流程集熱，二級為二流程集熱，二級集熱面積大于一級集熱面積，符合要求；

而當(dāng)時，同樣形成兩級集熱，其中低級為二流程集熱，二級為一流程集熱，二級集熱面積小于一級集熱面積，不符合要求，應(yīng)予以剔除。剔除的原因?yàn)椋寒?dāng)?shù)图壖療岬臏囟茸銐蚋叩臅r候，會造成高級集熱的漏熱量≥太陽輻射量，則集熱器的集熱溫度不會繼續(xù)升高，即高級集熱的集熱面積對集熱器的集熱沒有貢獻(xiàn)，因此需要在對路徑進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算之前予以剔除。

計(jì)算剔除之后的、具有物理意義的M1個矩陣對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，得到階段最優(yōu)值。將該階段最優(yōu)值對應(yīng)的矩陣A作為目標(biāo)矩陣B的初始值；即：選出具有物理意義的M1個矩陣中對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值最優(yōu)的那個矩陣，作為目標(biāo)矩陣B的初始值；

優(yōu)化步驟：按照設(shè)定的規(guī)則對上述目標(biāo)矩陣B進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化過程滿足設(shè)定的停止條件時，即得到該集熱模式下的目標(biāo)函數(shù)值。根據(jù)目標(biāo)函數(shù)值獲得相應(yīng)的集熱液體路徑，即為最優(yōu)化之后的集熱液體路徑?？刂蒲b置結(jié)合當(dāng)前的電動閥門5的開閉狀態(tài)，對各個電動閥門5發(fā)送指令，將集熱液體的路徑調(diào)整為該目標(biāo)函數(shù)值對應(yīng)的集熱液體的路徑。

如一種簡單的示例可以是：用戶在遠(yuǎn)程控制裝置端將當(dāng)前的集熱器的目標(biāo)工作模式設(shè)定為由目標(biāo)函數(shù)得出的指標(biāo)是“給定流量下的最高溫升”所對應(yīng)的集熱模式，則控制裝置對各個電動閥門5發(fā)出M1個作為初始值的矩陣A對應(yīng)的控制指令：

如上述M1＝1，矩陣A所對應(yīng)的控制指令形成的集熱器的集熱液體的路徑為“多級串聯(lián)”，如為圖1中的五個電動閥門5中的(2、5)為打開狀態(tài)，其余為關(guān)閉狀態(tài)，此即初始值對應(yīng)的階段最優(yōu)值，即將其作為目標(biāo)矩陣B[n，2]的初始值。根據(jù)該階段最優(yōu)值，測試、計(jì)算并記錄集熱器的進(jìn)出口溫差。

對上述階段最優(yōu)值進(jìn)行優(yōu)化的過程可以為，控制裝置根據(jù)設(shè)定的規(guī)則(如經(jīng)驗(yàn)值、隨機(jī)數(shù)據(jù)交換等)調(diào)整矩陣A中的元素值，如將為集熱液體的路徑調(diào)整為“最末兩級為串聯(lián)”，如為圖1中的5個電動閥門中的(1、5)(下右，上左)為關(guān)閉狀態(tài)，其余為打開狀態(tài)，形成的是串并組合的兩級流程，此即對階段最優(yōu)值進(jìn)行的第一次優(yōu)化。根據(jù)該第一次優(yōu)化值。根據(jù)該第一次最優(yōu)值，測試、計(jì)算并記錄集熱器的進(jìn)、出口的溫差。

對比階段優(yōu)化值和第一次優(yōu)化值對應(yīng)的兩種集熱液體的路徑在集熱器進(jìn)、出口處的溫差，如果第一種(“多級串聯(lián)”)進(jìn)出口溫差大于第二種，則控制裝置重新發(fā)送指令，以“多級串聯(lián)”作為當(dāng)前的集熱液體流程，即不替換目標(biāo)矩陣B[n，2]的值，根據(jù)設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化；如果第一種溫差小于第二種，則需要改變流程，將第一次優(yōu)化值對應(yīng)的集熱液體的路徑作為當(dāng)前的集熱液體流程，即目標(biāo)矩陣B[n，2]的初始值替換為改變流程后的值，根據(jù)設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化；直到滿足設(shè)定的條件(如迭代或者交換次數(shù))，即將最后一次的優(yōu)化值所對應(yīng)的集熱液體流程作為該集熱模式下的最優(yōu)值，計(jì)算該最優(yōu)值狀態(tài)下的集熱器的集熱液體的進(jìn)、出口溫差即為最高溫升(出口溫度-進(jìn)口溫度)，并獲得目標(biāo)矩陣B[n，2]對應(yīng)的集熱液體的流程。

當(dāng)然，為了縮短最優(yōu)化的運(yùn)算成本以及提高優(yōu)化水平，也可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行編程或者引入已有的其他用于進(jìn)行最優(yōu)化選擇的成熟算法。如依然同前一個示例，將當(dāng)前的集熱器的目標(biāo)工作模式設(shè)定為由目標(biāo)函數(shù)得出的指標(biāo)是“給定流量下的最高溫升”所對應(yīng)的模式，發(fā)明人根據(jù)實(shí)際的需求，對該優(yōu)化過程進(jìn)行了一種具體的編程，邏輯框圖具體參照圖5，通過該編程的算法對集熱液體的路徑進(jìn)行優(yōu)化的具體過程可以為：

501)計(jì)算M1個每個矩陣對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，選擇目標(biāo)函數(shù)值最優(yōu)的作為階段最優(yōu)值；提取該階段最優(yōu)值對應(yīng)的矩陣A并存放到目標(biāo)矩陣B[n，2]中，作為目標(biāo)矩陣B[n，2]的初始值。

502)在M1個矩陣?yán)镆栽O(shè)定的概率挑選矩陣選擇矩陣A1和A2進(jìn)行交叉計(jì)算，重新生成兩個新矩陣A1’和A2’。交叉計(jì)算的方式如下：①在1和n之間隨機(jī)生成整數(shù)C；②將矩陣A1和A2中的元素a1[i,j]和a2[i,j]中(i>C)的數(shù)值進(jìn)行互換；③剔除矩陣交換之后沒有物理意義的矩陣，同時將沒有物理意義的矩陣用B[n，2]補(bǔ)位代替；生成交叉后的矩陣群體。

其中，矩陣群體中的某個矩陣是否被選中用于交叉計(jì)算的概率，與該矩陣對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算值相關(guān)，即：當(dāng)目標(biāo)函數(shù)為本實(shí)施例中所述的求最大值運(yùn)算的函數(shù)時，則矩陣群體中的矩陣對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值越大，則被選中用于交叉的概率就越大；相應(yīng)地，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)為求最小值運(yùn)算的函數(shù)時，則矩陣群體中的矩陣對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值越小，則被選中用于交叉的概率就越小。

503)對上述得到的交叉后的矩陣群體進(jìn)行變異計(jì)算，變異計(jì)算的方式如下：①在1和n之間隨機(jī)生成整數(shù)D；②以一定的概率，決定上述矩陣群體中的矩陣個體是否參與變異計(jì)算。此處，單一矩陣參加變異的概率完全隨機(jī)，與任何其余條件無關(guān)；③如果某一個矩陣A參與了變異計(jì)算，則將a[i,j](i＝D)對應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行邏輯顛倒，即：如果是1，則變?yōu)?；如果是0，則賦值為1；④剔除矩陣變異之后沒有物理意義的矩陣；依然將沒有物理意義的矩陣用B[n，2]補(bǔ)位代替；生成變異后的矩陣群體。

504)進(jìn)行上述變異、交叉之后，將目標(biāo)值最優(yōu)的一個矩陣與B[n，2]的初始值比較，如果對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值優(yōu)于初始值，則用階段最優(yōu)值替代初始值，如果初始值更優(yōu)，則繼續(xù)保留初始值，即得到階段最優(yōu)值，對變異后的矩陣群體重復(fù)進(jìn)行前述交叉和變異運(yùn)算，對階段最優(yōu)值進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

505)直至達(dá)到設(shè)定的迭代次數(shù)或者設(shè)定的其他停止條件時，在得到的M1個矩陣中，按照其對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，將目標(biāo)函數(shù)值最優(yōu)的一組作為目標(biāo)矩陣B[n，2]的最優(yōu)值。

506)調(diào)節(jié)控制各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)，使得集熱液體的流動路徑為根據(jù)目標(biāo)矩陣B[n，2]的最優(yōu)值所確定的路徑，為最優(yōu)路徑。

根據(jù)實(shí)際需要，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入集熱器的集熱液體的流量，通過控制集熱器內(nèi)的各個電動閥門5的開閉來調(diào)節(jié)集熱液體的流程，結(jié)合環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽輻射、集熱器尺寸等影響因素，針對不同的應(yīng)用場合，可以在出液集液管3的下游端實(shí)現(xiàn)不同的出液溫度。如在夏季時，將出液溫度到100℃以上，然后通過驅(qū)動吸收式制冷或者有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對收集的熱能進(jìn)行制冷或者發(fā)電的利用，提高了集熱器所收集的熱能的轉(zhuǎn)化率。

采用本發(fā)明的集熱液體控制方法實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動吸收式制冷循環(huán)的制冷步驟具體為：開機(jī)后，控制部根據(jù)集熱器的參數(shù)(如包括集熱器的尺寸、毛細(xì)吸熱管2的尺寸、CPC4的尺寸等)和運(yùn)行數(shù)據(jù)(如環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽輻射，集熱液體進(jìn)出口溫度、壓降和流量等)，對當(dāng)前集熱模式的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)值的情形下，其對應(yīng)的各個電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)所確定的集熱液體的流程即為理論上的最佳流程。集熱液體經(jīng)該最佳流程流出集熱器之后，流入設(shè)于發(fā)生器13內(nèi)部的換熱器21，通過加熱其內(nèi)的制冷劑溶液來驅(qū)動吸收式制冷循環(huán)。集熱液體與制冷劑溶液通過間壁式換熱器來換熱，熱交換且不發(fā)生混合。本發(fā)明包含的要點(diǎn)主要包括：

1)通過以脈動熱管吸熱器2為吸熱件，取代了熱管或常規(guī)吸熱管，加工簡單，成本低廉，且作為一種優(yōu)選，脈動熱管吸熱器2的外徑≤4mm(優(yōu)選為1～4mm，更優(yōu)選為2～4mm)，以及通過以CPC4為聚光裝置，且作為一種優(yōu)選，CPC4的截取比范圍為0～4/5，可以利用3D打印等加工工藝成型，有效增加了脈動熱管吸熱器2的吸熱熱流密度，減少了散熱面積，可以使CPC4的尺寸(高度小于等于50mm)與常規(guī)平板集熱器和真空管集熱器相當(dāng)，且具有常規(guī)集熱器2～5倍甚至高達(dá)10倍的聚光比；而且根據(jù)實(shí)際情況和需求，可以以單根套管換熱器27所對應(yīng)的蒸發(fā)段作為一個基本的吸熱單元，也可以利用二級分液器將多跟套管換熱器27并聯(lián)，將其所對應(yīng)的蒸發(fā)段作為一個基本的吸熱單元；且整個集熱器通過金屬管路來連接，因此具有一定的承壓能力，同時在冬季具有防凍裂能力。

2)通過電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)來調(diào)整集熱液體(可以為前述的液態(tài)或者氣態(tài)的集熱介質(zhì))的流動路徑，且電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)可以通過控制部根據(jù)設(shè)定溫度、環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度、集熱液體流量和/或進(jìn)出流動壓降等參數(shù)來決定，使得當(dāng)前的集熱環(huán)境下的整機(jī)的集熱效率能夠最大程度地迎合應(yīng)用場合的需求。根據(jù)不同的需要，通過調(diào)整電動閥門5的開關(guān)狀態(tài)來調(diào)節(jié)進(jìn)入集熱器的集熱液體的流程，還可以通過流量控制閥9的開度來調(diào)整進(jìn)入集熱器的集熱液體的流量，從而能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)不同的制冷要求。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，此處的附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解。顯然，以上所述僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是可輕易想到的、實(shí)質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的變化或替換，也均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。