專利名稱：一種太陽能空調(diào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能空調(diào)。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的空調(diào)主要以電能為動(dòng)力，把室內(nèi)熱量加以吸收排除到室外的循 環(huán)系統(tǒng)。這種空調(diào)裝得越多，城市的大氣溫度會(huì)越高，則熱島效應(yīng)會(huì)越強(qiáng)烈，另 外，制冷循環(huán)介質(zhì)氟里昂等氟化物的廣泛使用，導(dǎo)致了大氣臭氧層的破壞，惡化 生態(tài)環(huán)境。近幾年，取代氟里昂作為工作介質(zhì)的新型空調(diào)已經(jīng)投放市場(chǎng)，但耗能 嚴(yán)重的問題依然存在。目前大量使用的大型商用中央空調(diào)和家用壁掛、立式空調(diào) 不太適合一些高檔的住宅，迫切需要一種新的節(jié)能、環(huán)保型空調(diào)。太陽能空調(diào)作 為新型的節(jié)能環(huán)保型空調(diào)正逐漸被廣泛應(yīng)用，太陽能空調(diào)的季節(jié)適應(yīng)性好，也就 是說，系統(tǒng)制冷能力隨著太陽輻射能的增加而增大，而這正好與夏季人們對(duì)空調(diào) 的迫切要求一致。太陽能空調(diào)系統(tǒng)可以將夏季制冷、冬季采暖和其它季節(jié)提供熱 水結(jié)合起來，顯著地提高了太陽能系統(tǒng)的利用率和經(jīng)濟(jì)性。然而現(xiàn)有的太陽能空 調(diào)的制冷量往往達(dá)不到使用需求，如何開發(fā)一種具有優(yōu)越制冷性能的太陽能空調(diào) 正成為業(yè)內(nèi)科研人員研發(fā)的方向。

發(fā)明內(nèi)容
為提供一種具有高COP值(制冷機(jī)的性能系數(shù))的太陽能空調(diào)，本發(fā)明提
供以下技術(shù)方案。
一種太陽能空調(diào)，由u型熱管集熱器、溴化鋰吸收式制冷機(jī)、儲(chǔ)熱水箱、
儲(chǔ)冷水箱、循環(huán)泵、冷卻塔、風(fēng)冷盤管、輔助燃油鍋爐和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，其 中溴化鋰吸收式制冷機(jī)由高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器、冷卻塔、 冷熱交換器、集中器、發(fā)生器泵組成，在高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器內(nèi)各有一溴化 鋰-水分離器，其中在制冷劑溶液中添加了表面活性劑。反復(fù)實(shí)驗(yàn)后證明相比于現(xiàn)有的溴化鋰吸收式制冷機(jī)可以使制冷量提高10% 20%。添加了表面活性劑 后，主要有以下效果。
(1) 提高吸收效果
添加表面活性劑后，溶液的表面張力大幅度下降，使溶液與水蒸汽的結(jié)合能 力增強(qiáng)。另外，溴化鋰水溶液的分壓力降低，吸收推動(dòng)力增大，提高了吸收效果。
(2) 增強(qiáng)傳熱
添加表面活性劑后，冷凝器由膜狀凝結(jié)變?yōu)橹闋钅Y(jié)，提高了冷凝效果，添 加后起到了改善凝結(jié)表面的作用。由于表面活性劑可以使銅管受熱面完全潤濕， 含有表面活性劑的水蒸氣與銅管受熱面接觸后，隨后形成一層液膜，水蒸氣在表 面活性劑液膜上呈現(xiàn)珠狀凝結(jié)。珠狀凝結(jié)的放熱系數(shù)可比膜狀凝結(jié)提高2倍以 上，因而提高了冷凝器的傳熱效果。
表面活性劑的密度較小，它總是漂浮在吸收器液囊的液面上。為了使表面活 性劑能隨著溶液的噴淋進(jìn)入吸收器的傳熱面，在吸收器液面上可以設(shè)沖管，沖擊 活性劑，使之與溶液混合，然后通過噴淋溶液把它帶至吸收器傳熱管。
優(yōu)選在蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有上部蒸發(fā)器管簇和下部蒸發(fā)器管簇，上層冷劑水噴淋管 和下層冷劑水噴淋管，由冷卻泵輸送的二次冷水劑分為上層二次冷水劑噴淋管和 下層冷水劑噴淋管，吸收器內(nèi)設(shè)有上部傳熱管蔟和下部傳熱管簇，上層濃溶液噴 淋頭和下層濃溶液噴淋頭。形成一個(gè)雙層噴淋裝置和雙層管簇結(jié)構(gòu)，使得冷水劑 和濃溶液均勻地分別噴在蒸發(fā)器管簇和吸收傳熱管簇上，提高了蒸發(fā)器和吸收器 的工作效率，實(shí)現(xiàn)快速制冷。
優(yōu)選的方案中，發(fā)生器、冷凝器、吸收器、蒸發(fā)器呈"田"字形排列，發(fā)生 器與冷凝器之間，吸收器與蒸發(fā)器之間連通。這種結(jié)構(gòu)布置方式能使蒸發(fā)器與吸 收器之間的流道面積增加，流阻減小，增強(qiáng)吸收效果，提高熱循環(huán)效率。
優(yōu)選在U型熱管集熱器、發(fā)生器、吸收器中安裝6孔板式換熱器。以提高 發(fā)生器熱效率。
在優(yōu)選的方案中由U型熱管集熱器加熱后的熱媒水溫度在60'C以上。更優(yōu) 選卯。C以上。
優(yōu)選的方案中還設(shè)有生活用儲(chǔ)熱水箱。主要用于提供熱媒水， 一部分生活用 熱水也可以從生活用儲(chǔ)熱水箱中獲得。熱媒水，
熱媒水的溫度越高，則制冷機(jī)的性能系數(shù)(亦稱COP)越高，這樣空調(diào)系統(tǒng)的制冷 效率也越高。例如，若熱媒水溫度60'C左右，則制冷機(jī)COP約0 40;若熱媒 水溫度90'C左右，則制冷機(jī)COP約0 75;若熱媒水溫度100。C左右，則制冷 機(jī)COP可達(dá)110以上。
在夏季，被u型熱管集熱器加熱的熱水首先進(jìn)入儲(chǔ)水箱，當(dāng)熱水溫度達(dá)到 一定值時(shí)，由儲(chǔ)水箱向制冷機(jī)組提供熱媒水；從制冷機(jī)組流出并已降溫的熱水流 回儲(chǔ)水箱，再由U型熱管集熱器加熱成高溫?zé)崴?；制冷機(jī)組產(chǎn)生的冷媒水通向
空調(diào)箱，以達(dá)到制冷空調(diào)的目的。當(dāng)太陽能不足以提供高溫?zé)崦剿畷r(shí)，可由輔助 燃油鍋爐補(bǔ)充熱量。
在冬季，同樣先將u型熱管集熱器加熱的熱水進(jìn)入儲(chǔ)水箱，當(dāng)熱水溫度達(dá)
到一定值時(shí)，由儲(chǔ)水箱直接向空調(diào)箱提供熱水，以達(dá)到供熱采暖的目的。當(dāng)太陽 能不能夠滿足要求時(shí)，也可由輔助燃油鍋爐補(bǔ)充熱量。
u型熱管集熱器具有效率高、耐冰凍、啟動(dòng)快、保溫好、承壓高、耐熱沖擊、 運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，是組成高性能太陽能空調(diào)系統(tǒng)的重要部件。u型熱管集熱
器可為制冷機(jī)組提供88'C的熱媒水，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的制冷效率；還可在寒
冷的冬季有效地工作，為建筑物供暖。
根據(jù)一天內(nèi)太陽輻照度變化的固有特點(diǎn)，儲(chǔ)熱水箱不僅可以使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn) 行，還可以把太陽輻照高峰時(shí)的多余能量以熱水形式儲(chǔ)存起來。本發(fā)明所公開的 技術(shù)方案與一般太陽能空調(diào)系統(tǒng)的不同之處在于設(shè)置了大、小兩個(gè)儲(chǔ)熱水箱。小 儲(chǔ)熱水箱主要用于保證系統(tǒng)的快速啟動(dòng)。從而滿足制冷和供暖的要求。生活用儲(chǔ) 水箱為大儲(chǔ)水箱。
盡管儲(chǔ)熱水箱可以儲(chǔ)存能量，但它的能力畢竟是有限的。本發(fā)明所公開的技 術(shù)方案專門設(shè)計(jì)了一個(gè)儲(chǔ)冷水箱。在白天太陽輻照充裕的情況下，可以將制冷機(jī) 產(chǎn)生的冷媒水儲(chǔ)存在儲(chǔ)冷水箱內(nèi)，其優(yōu)點(diǎn)在于這種情況下的系統(tǒng)熱量損失顯然要 比以熱媒水形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱水箱中低得多，因?yàn)橄募经h(huán)境溫度與冷媒水溫度之間 的溫差要明顯小于熱媒水溫度與環(huán)境溫度之間的溫差。
所有太陽能系統(tǒng)的運(yùn)行都不可避免地要受到氣候條件的影響。為使系統(tǒng)可以 全天候發(fā)揮空調(diào)、采暖功能，輔助的常規(guī)能源是必不可少的。該太陽能空調(diào)系統(tǒng)選用了輔助燃油鍋爐，在白天太陽輻照量不足以及夜間需要繼續(xù)用冷或用熱時(shí)， 可隨即啟動(dòng)輔助燃油鍋爐，確保系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。
在利用太陽能部分地替代常規(guī)能源的系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動(dòng)、能量儲(chǔ)存以及太陽
能與常規(guī)能源之間切換等功能都采用CPU的自動(dòng)化控制，5.7寸彩色觸摸屏安 裝在室內(nèi)一目了然，控制人性化；另外，由于設(shè)置了幾個(gè)儲(chǔ)水箱，因此在不同的 工況下自動(dòng)啟用不同的水箱，走不同的管路，系統(tǒng)正常運(yùn)行；本發(fā)明所公開的太 陽能空調(diào)還有自動(dòng)防過熱和防凍結(jié)裝置。
在非空調(diào)采暖季節(jié)，只要將U型熱管集熱器加熱的熱水直接通向生活用儲(chǔ) 水箱中的熱交換器，就可將儲(chǔ)水箱中的冷水逐漸加熱以供使用。
本發(fā)明所公開的太陽能空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)
以熱能為動(dòng)力，無需耗用大量電能，而且對(duì)熱能的要求不高，在太陽能熱源 意外還能利用各種低勢(shì)熱能，如廢氣、廢熱，(高于20kPa(0.2kgf/cm2)(表壓)) 飽和蒸汽，各種排氣，高于75'C的熱水等；有利于熱源的綜合利用，因此運(yùn)轉(zhuǎn) 費(fèi)用低，若利用各種廢氣、廢熱來制冷，則幾乎不需要花費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)裝費(fèi)用，便能獲 得大量的冷源，具有很好的節(jié)電、節(jié)能效果，經(jīng)濟(jì)性高。
整個(gè)制冷裝置除功率很小的循環(huán)泵外，沒有其他運(yùn)行部件，振動(dòng)小、噪聲低， 運(yùn)行比較安靜。
以水為工質(zhì)，制冷機(jī)又在真空狀態(tài)下運(yùn)行，無臭、無毒、無爆炸危險(xiǎn)，安全 可靠，被譽(yù)為無公害的制冷設(shè)備，有利于滿足環(huán)境保護(hù)的要求。
冷量調(diào)節(jié)范圍寬，隨著外界負(fù)荷變化，機(jī)組可在10%-100%的范圍內(nèi)進(jìn)行冷 量無極調(diào)節(jié)，且低負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，熱效率幾乎不下降，性能穩(wěn)定，能很好的適應(yīng)變 負(fù)荷的要求。
由于機(jī)組性能穩(wěn)定，對(duì)外界條件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，因而操作比較簡(jiǎn)單，機(jī)組 的維修保養(yǎng)方便。
安裝簡(jiǎn)便，對(duì)安裝基礎(chǔ)的要求低。因運(yùn)行是振動(dòng)極小，故無需特殊的機(jī)座。 可安裝在室內(nèi)、室外底層、樓層屋頂。


圖1為本發(fā)明所公開的太陽能空調(diào)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所公開的太陽能空調(diào)的制冷循環(huán)示意圖。
圖3為本發(fā)明所公開的太陽能空調(diào)的制熱循環(huán)示意圖。
圖4為本發(fā)明所公開的太陽能空調(diào)的蒸發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖2中A部放大圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖1所示， 一種太陽能空調(diào)，由U型熱管集熱器(1)、溴化鋰吸收式制 冷機(jī)(6)、儲(chǔ)熱水箱(9)、儲(chǔ)冷水箱、循環(huán)泵(7)、冷卻塔(5)、風(fēng)冷盤管(3)、 輔助燃油鍋爐(2)和自動(dòng)控制系統(tǒng)(4)組成，如圖2、圖3所示，其中溴化鋰 吸收式制冷機(jī)(6)由高壓發(fā)生器(13)、低壓發(fā)生器(11)、蒸發(fā)器(17)、吸收 器(12)、冷卻塔(5)、冷熱交換器(8)、集中器、發(fā)生器泵(27)組成，在高 壓發(fā)生器(13)和低壓發(fā)生器(11)內(nèi)各有一溴化鋰-水分離器，其中冷熱交換 器(8)由高溫?zé)峤粨Q器(15)和低溫?zé)峤粨Q器(16)組成，在制冷劑溶液中添 加了表面活性劑。
制冷過程
如圖2所示，從吸收器(12)出來的稀溶液，由發(fā)生器泵(27)升壓經(jīng)溶液 熱交換器(8),被高壓發(fā)生器(13)出來的高溫濃溶液加熱溫度提高后，進(jìn)入發(fā) 生器。在發(fā)生器中受到傳熱管內(nèi)熱源蒸汽加熱，溶液溫度提高直至沸騰，溶液中 的水分逐漸蒸發(fā)出來，而溶液濃度不斷增大。發(fā)生器中蒸發(fā)出來的制冷劑蒸汽向 上經(jīng)擋液板進(jìn)入冷凝器(10),擋板液起氣液分離作用，防止液滴隨蒸氣進(jìn)入冷 凝器(10),冷凝器(10)的傳熱管內(nèi)通入冷卻水，所以管外冷劑水蒸汽被冷卻 塔冷卻，冷凝成水，此即冷劑水。積聚在冷凝器(10)下部的冷劑水節(jié)流后入蒸 發(fā)器(17)內(nèi)，因此冷凝器(10)中的壓力比蒸發(fā)器(17)的壓力要高。如當(dāng) 冷凝器(10)溫度為45'C時(shí)，冷凝壓力為9580Pa (71.9mmHg);蒸發(fā)溫度為5°C 時(shí)，蒸發(fā)壓力為872Pa (6.45mmHg)，防止冷凝器(10)中的蒸汽直接進(jìn)入蒸發(fā) 器(17)。冷劑水進(jìn)入蒸發(fā)器(17)后，由于壓力降低首先閃蒸出部分冷劑水。因蒸發(fā) 器(17)為噴淋式熱交換器，噴淋量要比蒸發(fā)量大許多倍，故大部分冷劑水是聚集 在蒸發(fā)器(17)的水盤內(nèi)的，然后有冷劑水泵升壓后送入蒸發(fā)器(17)的噴淋管 中，經(jīng)噴淋嘴淋到管簇外表上，在吸取了流量管內(nèi)的的冷媒水的熱量后，蒸發(fā)成 低壓的冷劑水蒸汽。由于蒸發(fā)器(17)內(nèi)壓力較低。故可以得到生產(chǎn)工藝過程或 空調(diào)系統(tǒng)所需要的低溫冷媒水，達(dá)到制冷的目的，例如蒸發(fā)器(17)壓力為872Pa 時(shí)，冷劑水的蒸發(fā)溫度為5'C，這時(shí)可以得到7'C的冷媒水。蒸發(fā)出來大的冷劑 蒸氣擋板液將其雜的液滴分離后進(jìn)去吸收器(12)，被有吸收器泵(28)送來并 均勻噴淋在吸收管簇外表中間溶液所吸收，溶液重新變稀。中間溶液是由來自溶 液交換器放熱降溫后的濃溶液和吸收器(12)液囊中的稀溶液緩和得到的。為保 證吸收過程的不斷進(jìn)行，需將吸收過程所放出的熱量有傳熱管內(nèi)的冷卻說及時(shí)帶 走，中間的溶液吸收了一定量的水蒸氣后成為稀溶液，聚集吸收器(12)底部液 囊(26)中，再由發(fā)生器泵(27)送到發(fā)生器，如此循環(huán)不已。連續(xù)制冷的目的。
如圖4所示，蒸發(fā)器(17)內(nèi)設(shè)有上部蒸發(fā)器管簇(19)和下部蒸發(fā)器管簇
(24)，上層冷劑水噴淋管(18)和下層冷劑水噴淋管(25)，吸收器(12)內(nèi)設(shè)
有上部傳熱管蔟(20)和下部傳熱管蔟(23)，上層濃溶液噴淋頭(21)和下層
濃溶液噴淋頭(22)。
在U型熱管集熱器(1 )、發(fā)生器、吸收器(12)中安裝6孔板式換熱器(29)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能空調(diào)，由U型熱管集熱器、溴化鋰吸收式制冷機(jī)、儲(chǔ)熱水箱、儲(chǔ)冷水箱、循環(huán)泵、冷卻塔、風(fēng)冷盤管、輔助燃油鍋爐和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，其中溴化鋰吸收式制冷機(jī)由高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器、冷卻塔、冷熱交換器、集中器、發(fā)生器泵組成，在高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器內(nèi)各有一溴化鋰-水分離器，其特征在于在制冷劑溶液中添加了表面活性劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能空調(diào)，其特征在于在蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有上部蒸發(fā) 器管簇和下部蒸發(fā)器管簇，上層冷劑水噴淋管和下層冷劑水噴淋管，吸收器 內(nèi)設(shè)有上部傳熱管蔟和下部傳熱管蔟，上層濃溶液噴淋頭和下層濃溶液噴淋 頭。
3. 如權(quán)利要求l所述的一種太陽能空調(diào)，其特征在于發(fā)生器、冷凝器、吸收器、 蒸發(fā)器呈"田"字形排列，發(fā)生器與冷凝器之間，吸收器與蒸發(fā)器之間連通。
4. 如權(quán)利要求l所述的一種太陽能空調(diào)，其特征在于在U型熱管集熱器、發(fā)生 器、吸收器中安裝6孔板式換熱器。
5. 如權(quán)利要求l所述的一種太陽能空調(diào)，其特征在于由U型熱管集熱器加熱后 的熱媒水溫度在6(TC以上。
6. 如權(quán)利要求l所述的一種太陽能空調(diào)，其特征在于由U型熱管集熱器加熱后 的熱媒水溫度在9(TC以上。
7. 如權(quán)利要求l所述的一種太陽能空調(diào)，其特征在于還設(shè)有生活用儲(chǔ)熱水箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能空調(diào)。由U型熱管集熱器、溴化鋰吸收式制冷機(jī)、儲(chǔ)熱水箱、儲(chǔ)冷水箱、循環(huán)泵、冷卻塔、風(fēng)冷盤管、輔助燃油鍋爐和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，其中溴化鋰吸收式制冷機(jī)由高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器、冷卻塔、冷熱交換器、集中器、發(fā)生器泵組成，在高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器內(nèi)各有一溴化鋰-水分離器，其中在制冷劑溶液中添加了表面活性劑。無需耗用大量電能，而且對(duì)熱能的要求不高，在太陽能熱源意外還能利用各種低勢(shì)熱能，具有很好的節(jié)電、節(jié)能效果，經(jīng)濟(jì)性高。冷量調(diào)節(jié)范圍寬，隨著外界負(fù)荷變化，機(jī)組可在10％-100％的范圍內(nèi)進(jìn)行冷量無極調(diào)節(jié)，且低負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，熱效率幾乎不下降，性能穩(wěn)定，能很好的適應(yīng)變負(fù)荷的要求。
文檔編號(hào)F24F5/00GK101666529SQ20091010226
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者顧全軍 申請(qǐng)人:顧全軍