用(參見文獻[2]，p.164)。該裝置亦可以利用吸附熱/化學反應(yīng)放熱來供熱，用作熱泵。類似地，本實用新型的其它實施例同樣可以利用制冷劑的解吸熱/化學反應(yīng)吸熱來制冷(用作制冷裝置)或者利用吸附熱/化學反應(yīng)放熱來供熱(用作熱泵裝置)，此時，不需配置冷凝器和蒸發(fā)器。
[0190]本實施例與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于吸附床的加熱/冷卻方式。再次說明圖9裝置的加熱過程(以吸附床IA為例):打開閥門51、53，各換熱器同時通入相同的加熱介質(zhì)時，由于吸附床IA吸收熱量，吸附床IA所在的吸附器的平均溫度低于換熱器2A內(nèi)的平均溫度，因此產(chǎn)生氣體的自然對流換熱。如果讓相同的加熱介質(zhì)依次流過換熱器2A、3A、4A、5A，則換熱器2A有更高溫度，自然對流效果更好。另外，在某些工業(yè)設(shè)施經(jīng)常同時排出高溫廢熱和低溫廢熱，將高溫廢熱通入換熱器2A，將低溫廢熱通入換熱器3A、4A、5A，將使圖9裝置內(nèi)部氣體產(chǎn)生更加顯著的自然對流換熱。這些方式都可以使吸附床IA得到快速的和均勻的加熱?？梢?，本實用新型的技術(shù)思想就是:首先將裝置設(shè)計為其內(nèi)部氣體可以有自由流動的通道或空間，然后利用各種條件有意地在裝置內(nèi)造成較大的溫度差，從而產(chǎn)生自然對流換熱來加熱吸附床。
[0191]本實施例未提及的部分與以上實施例類似，工作原理與以上實施例相同，此處不再贅述。
[0192]實施例9
[0193]本實施例與實施例8類似，都是使用了高溫和低溫吸附鹽，其不同之處主要在于，實施例8利用制冷劑的解吸熱和/或化學反應(yīng)吸熱來產(chǎn)生致冷效果，本實施例同時利用了制冷劑的相變吸熱以及解吸熱和/或化學反應(yīng)吸熱來產(chǎn)生致冷效果。具體地如圖10和圖3所示(圖3是圖10的吸附器、加熱器和冷卻器部分的俯視圖)，內(nèi)有高溫吸附鹽的六個吸附器I連接同一個專門用于加熱的換熱器110和同一個專門用于冷卻的換熱器111。專門用于加熱的換熱器110的加熱介質(zhì)是來自于太陽能集熱器陣列30的導熱油。內(nèi)有高溫吸附鹽的吸附器I和內(nèi)有低溫吸附鹽的吸附床IA和IB之間依次連接有冷凝器112、制冷劑儲罐12和蒸發(fā)器113，吸附床IA和IB并聯(lián)連接共同接通專門用于冷卻的換熱器111 (以往的再吸附循環(huán)的高溫鹽吸附器和低溫鹽吸附器之間是直接連通的，而本實施例高溫鹽吸附器和低溫鹽吸附器之間還串接了專門用于冷卻的換熱器111，這樣有助于維持高溫鹽吸附器和低溫鹽吸附器的壓力穩(wěn)定)。
[0194]該裝置的加熱解吸操作是在白天利用太陽能集熱器陣列30提供的熱量進行的。只要太陽能集熱器陣列30提供的熱量能夠維持專門用于加熱的換熱器110達到解吸溫度，就應(yīng)該盡可能使大多數(shù)吸附器I加熱解吸，然后將制冷劑液體11儲存在制冷劑儲罐12。實質(zhì)上，吸附床的加熱解吸是一種化學儲能過程，就是將太陽能轉(zhuǎn)換為解吸的吸附劑和制冷劑共同構(gòu)成的一種勢能(化學能)。據(jù)計算，氨鹽體系的化學儲能密度約為0.8~1 GJ/m3-氨鹽，遠高于熱水或?qū)嵊偷娘@熱儲能密度，參見文獻[10a]。本實施例與現(xiàn)有的太陽能集熱系統(tǒng)不同的是，圖10裝置沒有配置熱水保溫儲能水箱或?qū)嵊捅貎δ苡拖?。在晚上，圖10裝置是依靠六個已解吸的吸附器I和制冷劑液體11所儲存的化學能來維持其運行的。
[0195]冷卻吸附操作時，吸附床IA和IB反相操作，當吸附床IA吸附來自蒸發(fā)器113的制冷劑蒸氣時，吸附床IB與專門用于冷卻的換熱器111連通，由于專門用于冷卻的換熱器111內(nèi)的制冷劑蒸氣壓力低于吸附床IB內(nèi)低溫吸附鹽的平衡壓力，吸附床IB解吸。反相操作后吸附床IB吸附來自蒸發(fā)器113的制冷劑蒸氣，吸附床IA與專門用于冷卻的換熱器111連通而解吸。
[0196]該裝置既可以在夏天作為制冷裝置向用戶供冷，也可以在冬天作為熱泵向用戶供熱。夏天向用戶供冷時，來自于室內(nèi)的空氣的一部分通入蒸發(fā)器113，在制冷劑蒸發(fā)吸熱作用下，這部分空氣被降溫；另一部分來自于室內(nèi)的空氣通入吸附床IA或IB的換熱器，在解吸熱作用下降溫。這兩部分冷卻降溫后的空氣混合后返回室內(nèi)。冬天向用戶供熱時，來自于室內(nèi)的空氣的一部分通入冷凝器112，在制冷劑冷凝放熱作用下，這部分空氣升溫?’另一部分來自于室內(nèi)的空氣通入吸附床IA或IB的換熱器，在低溫吸附鹽的吸附熱作用下升溫；另一部分來自于室內(nèi)的空氣通入專門用于冷卻的換熱器111，在高溫吸附鹽的吸附熱作用下升溫。這三部分加熱升溫后的空氣混合后返回室內(nèi)。
[0197]本實施例未提及的部分與以上實施例類似，工作原理與以上實施例相同，此處不再贅述。
[0198]以上給出的實施例1至9只是用單臺(套)裝置作為例子來講授本實用新型的【具體實施方式】。當采用多臺(套)裝置聯(lián)合運行時，為了進一步提高能量利用效率，各吸附器(床)之間還可以進行質(zhì)量和能量的交換。本實用新型進而可以與其它的高級循環(huán)技術(shù)組合應(yīng)用。這些高級循環(huán)技術(shù)包括但不限于:回熱循環(huán)、回質(zhì)循環(huán)、熱波循環(huán)、復疊循環(huán)、多級循環(huán)、再吸附循環(huán)、多重多效循環(huán)、分步再生循環(huán)等。當本實用新型與其它技術(shù)組合使用時，涉及到本實用新型的那些部分仍然包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
[0199]顯而易見地，本實用新型所講授的吸附器加熱/冷卻方式適用于任何的基于物理吸附、化學吸附、或者首先吸附，然后發(fā)生化學反應(yīng)的氣-固相體系的制冷/熱泵裝置。
[0200]本實用新型僅涉及吸附器、換熱器等常見熱工設(shè)備，較容易制作為工業(yè)和民用產(chǎn)品。目前本實用新型的最有價值的應(yīng)用場合是:(1)汽車空調(diào):現(xiàn)在普遍使用的壓縮機制冷空調(diào)要由汽車發(fā)動機帶動壓縮機，開空調(diào)時汽車油耗增加10%至20%。另一方面，汽車發(fā)動機向環(huán)境排放高溫廢氣的熱量未得到利用(這部分浪費的熱量約占汽油燃燒總熱量的35%)ο吸附式制冷裝置適合用作汽車空調(diào)，加熱介質(zhì)可利用發(fā)動機廢氣，冷卻介質(zhì)為車外環(huán)境空氣，冷媒介質(zhì)為車內(nèi)空氣。(2)太陽能空調(diào):太陽能是清潔能源，使用太陽能既不消耗礦物燃料，又不排放污染物。本實用新型各實施例都可以用作太陽能供熱供冷儲能空調(diào)。加熱介質(zhì)為太陽能集熱器的導熱介質(zhì)，冷卻介質(zhì)為環(huán)境空氣或冷水。(3)低品位熱能的遠距離輸送:向環(huán)境排放大量低品位熱能的典型例子是燃煤電廠。燃煤電廠的發(fā)電效率一般為45%，向大氣排放的煙氣(溫度約為Il(TC)和冷卻水(溫度約為60°C)的熱量占了燃煤電廠所燃燒煤炭總熱量的55%。這些低品位熱能無法就地利用，煙氣和冷卻水的顯熱也無法遠距離輸送給其它用戶。自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置可以將低品位熱能轉(zhuǎn)換為制冷劑的化學能，然后遠距離輸送制冷劑到達用戶端，再轉(zhuǎn)換為熱能供用戶使用。
[0201]相同或相似的標號對應(yīng)相同或相似的部件；
[0202]附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0203]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，包括吸附器、加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器和冷凝器，其特征在于，所述加熱器的加熱空間、冷卻器的冷卻空間分別與吸附器內(nèi)部空間相互連通； 所述吸附器、加熱器和/或冷卻器布置成所述加熱器和/或冷卻器在加熱器的加熱作用下和/或冷卻器的冷卻作用下引起吸附器內(nèi)部空間與加熱器的加熱空間和/或冷卻器的冷卻空間之間的氣體自然對流； 所述蒸發(fā)器、冷凝器分別與吸附器內(nèi)部空間相互連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，所述加熱器和冷卻器合二為一采用同一個換熱器，吸附器、用作加熱器和冷卻器的換熱器分別設(shè)置在頂端和底端相互連通的兩個腔體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)器和冷凝器合二為一采用同一個換熱器，用作蒸發(fā)器和冷凝器的換熱器與吸附器所在腔體的底端連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，所述加熱器、吸附器和冷卻器分別置于三個空間分隔的腔體內(nèi)，吸附器所在腔體的頂端和下端分別與加熱器所在腔體的頂端和下端相互連通，吸附器所在腔體的頂端和下端分別與冷卻器所在腔體的頂端和下端相互連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，所述加熱器和蒸發(fā)器合二為一采用同一個換熱器，所述冷卻器和冷凝器合二為一采用同一個換熱器，用作加熱器和蒸發(fā)器的換熱器、吸附器、用作冷卻器和冷凝器的換熱器設(shè)置在同一個腔體內(nèi)，該腔體內(nèi)從下到上依次設(shè)置用作加熱器和蒸發(fā)器的換熱器、吸附器、用作冷卻器和冷凝器的換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，加熱器和蒸發(fā)器合二為一采用一個或者多個換熱器，冷卻器和冷凝器合二為一采用一個或者多個換熱器；作為加熱器和蒸發(fā)器的一個或多個換熱器、作為冷卻器和冷凝器的一個或多個換熱器、吸附器設(shè)置在同一個腔體內(nèi)； 吸附器包括若干段吸附床，作為加熱器和蒸發(fā)器的一個或多個換熱器、作為冷卻器和冷凝器的一個或多個換熱器以任意方式設(shè)置在若干段吸附床之間、最上段吸附床的上方和最下段吸附床的下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4任一項所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，還包括制冷劑儲罐； 吸附器、加熱器、冷卻器和冷凝器位于熱源端，蒸發(fā)器和制冷劑儲罐位于用戶端，吸附器連通冷凝器的待冷凝氣體進口，冷凝器的冷凝液出口通過輸送管連接制冷劑儲罐進口，制冷劑儲罐出口連通蒸發(fā)器的待蒸發(fā)液體進口，蒸發(fā)器的蒸氣出口通過輸送管連接吸附器，制冷劑儲罐出口與蒸發(fā)器的待蒸發(fā)液體進口之間有節(jié)流閥門； 或者，吸附器、加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器和制冷劑儲罐位于熱源端，冷凝器位于用戶端，吸附器通過輸送管連通冷凝器的待冷凝氣體進口，冷凝器的冷凝液出口通過輸送管連通制冷劑儲罐進口，制冷劑儲罐出口連通蒸發(fā)器的待蒸發(fā)液體進口，蒸發(fā)器的蒸氣出口連通吸附器，制冷劑儲罐出口與蒸發(fā)器的待蒸發(fā)液體進口之間有節(jié)流閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、4任一項所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，所述加熱器為太陽能集熱器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，吸附器包括若干個，其中的數(shù)個吸附器內(nèi)有高溫吸附劑，其余的吸附器內(nèi)有低溫吸附劑，所述內(nèi)有高溫吸附劑的吸附器與所述內(nèi)有低溫吸附劑的吸附器相互連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項所述的自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置，其特征在于，還包括循環(huán)風機，循環(huán)風機與吸附器的兩端接通構(gòu)成氣體循環(huán)回路。
【專利摘要】本實用新型涉及制冷裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及自然對流加熱和/或冷卻吸附床的吸附式制冷/熱泵裝置。其包括吸附器、加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器和冷凝器，其特征在于，加熱器的加熱空間、冷卻器的冷卻空間分別與吸附器內(nèi)部空間相互連通；加熱器和/或冷卻器在加熱器的加熱作用下和/或冷卻器的冷卻作用下引起吸附器內(nèi)部空間與加熱器的加熱空間和/或冷卻器的冷卻空間之間的氣體自然對流；蒸發(fā)器、冷凝器分別與吸附器內(nèi)部空間相互連通。本實用新型可以較為快速地和均勻地加熱/冷卻吸附床。
【IPC分類】F25B17-08
【公開號】CN204593937
【申請?zhí)枴緾N201520301341
【發(fā)明人】黃海濤
【申請人】廣東工業(yè)大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月11日