專利名稱：低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(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(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)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(duì)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(lái)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)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(huì)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(méi)有得到很好利用。此外，太陽(yáng)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(yáng)能熱利用的 方式，把太陽(yáng)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(duì)常規(guī)低品位能特別是太陽(yáng)熱能驅(qū)動(dòng)熱泵、制冷循環(huán)存在效率低、對(duì)熱 源溫度要求高以及難以適應(yīng)太陽(yáng)輻射自身不連續(xù)、不穩(wěn)定等一直困擾太陽(yáng)能熱 泵、制冷推廣的問(wèn)題，依據(jù)熱(冷)量分級(jí)原理。本發(fā)明提出一個(gè)能提高低品 位熱能驅(qū)動(dòng)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(dòng)制冷單元與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)熱泵、制冷單元復(fù)合而成。熱能驅(qū)動(dòng)制冷單元提 供低品位冷量，機(jī)械功驅(qū)動(dòng)熱泵(制冷)單元提供高品位熱(冷)量，通過(guò)能 量耦合達(dá)到提升低品位熱能驅(qū)動(dòng)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(yáng)輻射不連續(xù)、不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，為太陽(yáng)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)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū) 動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(tǒng)。
低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(tǒng)中的低品位能收集器與發(fā) 生器、第一冷凝器、制冷劑存儲(chǔ)器、第一節(jié)流閥、冷凝蒸發(fā)器、吸收器、儲(chǔ)液 器、溶液泵、溶液熱交換器、發(fā)生器依次相連接，壓縮機(jī)高壓端與溶液熱交換 器、第二冷凝器、冷凝蒸發(fā)器、三通閥、第二節(jié)流閥、冬季蒸發(fā)器、壓縮機(jī)低 壓端依次相連接，三通閥與第三節(jié)流閥、夏季蒸發(fā)器、壓縮機(jī)低壓端依次相連 接，發(fā)生器濃溶液出口與溶液熱交換器、吸收器依次相連接。
3所述的低品位能收集器是太陽(yáng)能集熱器、工業(yè)廢熱熱交換器或廢水余熱熱 交換器。
所述的冬季蒸發(fā)器是風(fēng)冷換熱器、地源換熱器或水源換熱器。 以太陽(yáng)能為例，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(duì)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(shí)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(shí)候系統(tǒng)仍然可以較高效地運(yùn)行，低品位能主要
用于對(duì)壓縮式熱泵(制冷)系統(tǒng)的制冷劑進(jìn)行過(guò)冷，同時(shí)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(duì)能量進(jìn)行了回收。此時(shí)的系統(tǒng)由于有了過(guò)冷部分的存在比起常規(guī)壓 縮式熱泵、制冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也可以節(jié)約能源。
5) 在低品位能完全沒(méi)有的情況下，此系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)普通水冷(或水源、或 地源)熱泵(制冷)機(jī)組，仍可以穩(wěn)定地運(yùn)行。
6) 除了具有"低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)?200710068960.1)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠性高、更加節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。


附圖是低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中 低品位能收集器l、發(fā)生器2、第一冷凝器3、制冷劑存儲(chǔ)器4、第一節(jié)流閥5、 第二冷凝器6、溶液熱交換器7、冷凝蒸發(fā)器8、吸收器9、儲(chǔ)液器IO、溶液泵 11、壓縮機(jī)12、冬季蒸發(fā)器13、夏季蒸發(fā)器14、第二節(jié)流閥15、第三節(jié)流閥 16、三通閥17。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(tǒng)中的低品位 能收集器1與發(fā)生器2、第一冷凝器3、制冷劑存儲(chǔ)器4、第一節(jié)流閥5、冷凝 蒸發(fā)器8、吸收器9、儲(chǔ)液器IO、溶液泵ll、溶液熱交換器7、發(fā)生器2依次相 連接，壓縮機(jī)12高壓端與溶液熱交換器7、第二冷凝器6、冷凝蒸發(fā)器8、三通 閥17、第二節(jié)流閥15、冬季蒸發(fā)器13、壓縮機(jī)12低壓端依次相連接，三通閥 17與第三節(jié)流閥16、夏季蒸發(fā)器14、壓縮機(jī)12低壓端依次相連接，發(fā)生器2濃溶液出口與溶液熱交換器7、吸收器9依次相連接。
所述的低品位能收集器1是太陽(yáng)能集熱器、工業(yè)廢熱熱交換器或廢水余熱 熱交換器等低品位能源的收集器。
所述的冬季蒸發(fā)器13可以是風(fēng)冷換熱器、或地源換熱器、或水源換熱器等。
本發(fā)明由壓縮式熱泵(制冷)循環(huán)和吸收制冷(熱泵)循環(huán)復(fù)合而成，吸 收制冷(熱泵)循環(huán)可以采用水和溴化鋰、氨和水或它們的替代工質(zhì)作為工作 流體，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。
下面以水和溴化鋰作為吸收制冷(熱泵)循環(huán)的工作流體、R410A作為壓 縮熱泵(制冷)循環(huán)的制冷劑、以及空調(diào)工況為例說(shuō)明系統(tǒng)的工作過(guò)程。
在夏季制冷運(yùn)行時(shí)，在熱驅(qū)動(dòng)制冷單元(吸收制冷循環(huán))中，儲(chǔ)液器10中 的稀溶液經(jīng)溶液泵11提升進(jìn)入溶液熱交換器7與來(lái)自發(fā)生器濃溶液的進(jìn)行熱量 交換后進(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7中被預(yù)冷后進(jìn)入吸收器9，在吸收器9中被冷卻介質(zhì)進(jìn)一 步冷卻并吸收制冷劑變?yōu)橄∪芤哼M(jìn)入儲(chǔ)液器10，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，在發(fā)生器2 中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽在第一冷凝器3中被冷卻介質(zhì)冷卻、冷凝、過(guò)冷后進(jìn)入制 冷劑儲(chǔ)存器4，經(jīng)第一節(jié)流閥5后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器8，在冷卻、過(guò)冷來(lái)自機(jī)械功 驅(qū)動(dòng)熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))的制冷劑R410A的過(guò)程中由于吸熱而 蒸發(fā)成制冷劑蒸汽進(jìn)入吸收器9被吸收劑吸收，完成一個(gè)循環(huán)；機(jī)械功驅(qū)動(dòng)熱 泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))中，來(lái)自夏季蒸發(fā)器14的R410A低壓蒸汽被 壓縮機(jī)12壓縮后送入溶液熱交換器7，在溶液熱交換器7中進(jìn)行初步放熱后， 進(jìn)入第二冷凝器6被冷卻、冷凝、過(guò)冷后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器8被進(jìn)一步過(guò)冷，通 過(guò)三通閥17進(jìn)入第三節(jié)流閥16被節(jié)流，節(jié)流后進(jìn)入夏季蒸發(fā)器14吸收載冷劑 的熱量而蒸發(fā)，蒸汽被壓縮機(jī)12吸入進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。從而完成整個(gè)系統(tǒng)的制 冷循環(huán)。此時(shí)，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(shí)，在熱驅(qū)動(dòng)制冷單元(吸收制冷循環(huán))中，儲(chǔ)液器10中 的稀溶液經(jīng)溶液泵11提升進(jìn)入溶液熱交換器7在吸收來(lái)自發(fā)生器2濃溶液以及 來(lái)自機(jī)械功驅(qū)動(dòng)熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))高溫氣體的熱量后進(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7中被預(yù)冷后進(jìn)入吸收器9，在吸收器9中被進(jìn)一步被冷卻(冷卻介質(zhì)是 來(lái)自用戶端的回水)并吸收制冷劑變?yōu)橄∪芤哼M(jìn)入儲(chǔ)液器10，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)， 在發(fā)生器2中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽在第一冷凝器3中被冷卻介質(zhì)(來(lái)自吸收器9 的冷卻介質(zhì))冷凝、過(guò)冷后進(jìn)入制冷劑儲(chǔ)存器4，經(jīng)第一節(jié)流閥5后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器8在冷卻、過(guò)冷來(lái)自機(jī)械功驅(qū)動(dòng)熱泵(制冷)單元(壓縮制冷循環(huán))的制 冷劑R410A的過(guò)程中由于吸熱而蒸發(fā)成制冷劑蒸汽進(jìn)入吸收器9被吸收劑吸收 變?yōu)橄∪芤哼M(jìn)入儲(chǔ)液器10，完成一個(gè)循環(huán)；在機(jī)械功驅(qū)動(dòng)熱泵(制冷)單元(壓 縮制冷循環(huán))中，來(lái)自冬季蒸發(fā)器13的R410A低壓蒸汽被壓縮機(jī)12壓縮后送 入溶液熱交換器7，在溶液熱交換器7中進(jìn)行初步放熱后，進(jìn)入第二冷凝器6向 來(lái)自第一冷凝器3的冷卻介質(zhì)(向用戶提供熱水)放熱被冷卻、冷凝后在冷凝 蒸發(fā)器8進(jìn)一步被過(guò)冷，然后通過(guò)三通閥17進(jìn)入第二節(jié)流閥15，節(jié)流后在冬季 蒸發(fā)器13中吸收環(huán)境的熱量而蒸發(fā)成制冷劑蒸汽，蒸汽被壓縮機(jī)12吸入進(jìn)入 下一個(gè)循環(huán)。從而完成整個(gè)系統(tǒng)的熱泵循環(huán)。
本系統(tǒng)與過(guò)去的技術(shù)相比具有以下二個(gè)顯著的特點(diǎn)
1) 熱泵(制冷)空調(diào)系統(tǒng)在制冷時(shí)，熱驅(qū)動(dòng)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(dòng)制 冷單元(吸收制冷循環(huán))對(duì)低品位能的利用率。
2) 熱泵(制冷)空調(diào)系統(tǒng)在制熱時(shí)，改變過(guò)去太陽(yáng)能熱泵(制冷)機(jī)組在 制熱時(shí)僅吸收太陽(yáng)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(méi)有太陽(yáng)的時(shí)候機(jī)組也可以連續(xù)運(yùn)行。
3) 與"低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵、制冷系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)?200710068960.1)相比，除了具有其全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠性高、 更加節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(tǒng)，其特征在于低品位能收集器(1)與發(fā)生器(2)、第一冷凝器(3)、制冷劑存儲(chǔ)器(4)、第一節(jié)流閥(5)、冷凝蒸發(fā)器(8)、吸收器(9)、儲(chǔ)液器(10)、溶液泵(11)、溶液熱交換器(7)、發(fā)生器(2)依次相連接，壓縮機(jī)(12)高壓端與溶液熱交換器(7)、第二冷凝器(6)、冷凝蒸發(fā)器(8)、三通閥(17)、第二節(jié)流閥(15)、冬季蒸發(fā)器(13)、壓縮機(jī)(12)低壓端依次相連接，三通閥(17)與第三節(jié)流閥(16)、夏季蒸發(fā)器(14)、壓縮機(jī)(12)低壓端依次相連接，發(fā)生器(2)濃溶液出口與溶液熱交換器(7)、吸收器(9)依次相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷 系統(tǒng)，其特征在于所述的低品位能收集器(l)是太陽(yáng)能集熱器、工業(yè)廢熱熱交換 器或廢水余熱熱交換器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系 統(tǒng)，其特征在于所述的冬季蒸發(fā)器(13)是風(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(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱泵或制冷系統(tǒng)。低品位能收集器與發(fā)生器、第一冷凝器、制冷劑存儲(chǔ)器、第一節(jié)流閥、冷凝蒸發(fā)器、吸收器、儲(chǔ)液器、溶液泵、溶液熱交換器、發(fā)生器依次相連接，壓縮機(jī)高壓端與溶液熱交換器、第二冷凝器、冷凝蒸發(fā)器、三通閥、第二節(jié)流閥、冬季蒸發(fā)器、壓縮機(jī)低壓端依次相連接，三通閥與第三節(jié)流閥、夏季蒸發(fā)器、壓縮機(jī)低壓端依次相連接，發(fā)生器濃溶液出口與溶液熱交換器、吸收器依次相連接。本發(fā)明具備所有低品位能熱泵、制冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合了壓縮熱泵、制冷系統(tǒng)，品位能供給充分時(shí)，系統(tǒng)COP大幅提高；低品位能供給不充裕時(shí)，系統(tǒng)可以較高效運(yùn)行；低品位能完全沒(méi)有時(shí)，系統(tǒng)還可以穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)F25B30/06GK101556095SQ20091009801
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者何一堅(jiān), 劉利華, 唐黎明, 陳光明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)