專利名稱:太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種以太陽(yáng)能為主要能源，輔以電能驅(qū)動(dòng)的全天候噴射與變速壓縮一體化制冷裝置。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種清潔、可再生的自然資源。長(zhǎng)期以來(lái)，大量的技術(shù)人員都在研究如何充分地利用太陽(yáng)能有效地解決現(xiàn)有制冷技術(shù)存在能耗大、污染環(huán)境等問(wèn)題。
太陽(yáng)能還是一種不斷變化的間歇性能源，要隨時(shí)滿足制冷負(fù)荷的要求，現(xiàn)有技術(shù)中以太陽(yáng)能制冷主要有三種方式一是同時(shí)設(shè)置太陽(yáng)能與常規(guī)制冷兩套裝置；二是設(shè)置足夠大的太陽(yáng)能集熱器與蓄熱裝置而不用輔助能源；三是設(shè)置太陽(yáng)能與輔助熱源兩套熱源并共用一套制冷設(shè)備。采用上述方式存在不同的缺點(diǎn)方式一投資太大；方式二不僅投資太大，而且受安裝空間限制，常常難以實(shí)現(xiàn)；方式三當(dāng)太陽(yáng)能不足時(shí)，需要利用輔助能源驅(qū)動(dòng)低效率的噴射或吸收制冷系統(tǒng)提供所需冷量，使利用太陽(yáng)能制冷所節(jié)約的能量，又被低效的輔助制冷系統(tǒng)所抵消。因此，研制投資較小的全天候工作的太陽(yáng)能與輔助能源驅(qū)動(dòng)的一體化制冷設(shè)備是非常必要的。
另外，噴射式制冷比目前常用的吸收式制冷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、造價(jià)低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)量少，但現(xiàn)有的太陽(yáng)能噴射制冷裝置效率較低，且不能利用一套裝置實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷與輔助能源制冷的轉(zhuǎn)化，從而難以實(shí)現(xiàn)全天候制冷。所以，研制高效的、可以實(shí)現(xiàn)噴射制冷與壓縮制冷平穩(wěn)轉(zhuǎn)化的技術(shù)和設(shè)備對(duì)于太陽(yáng)能噴射制冷技術(shù)的發(fā)展以及太陽(yáng)能在制冷與空調(diào)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種以太陽(yáng)能為主要能源，輔以電能驅(qū)動(dòng)的全天候增強(qiáng)噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，以使太陽(yáng)能與常規(guī)能源能夠得到有效利用，促進(jìn)太陽(yáng)能噴射制冷技術(shù)的發(fā)展以及太陽(yáng)能在制冷與空調(diào)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，包括由蒸發(fā)器1、回?zé)崞?、噴射器4、預(yù)熱器5、冷凝器6、膨脹閥7和工質(zhì)泵8構(gòu)成的制冷系統(tǒng)，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別，是在上述基礎(chǔ)上設(shè)置了由變速壓縮機(jī)3、液-液噴射器9和太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10、以及汽液分離器11組成的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)，當(dāng)本發(fā)明用于太陽(yáng)輻射不足的情況時(shí)，所述的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射系統(tǒng)可由所述蒸發(fā)器1、所述回?zé)崞?、所述變速壓縮機(jī)3、所述冷凝器6、所述膨脹閥7構(gòu)成的變速壓縮制冷系統(tǒng)代替。
所述太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)的連接方式是所述變速壓縮機(jī)3的輸入端和輸出端分別與所述的回?zé)崞?和所述的噴射器4相連接，所述噴射器4的輸入端與所述汽液分離器11的一端相連接，所述汽液分離器11的另一端分為兩支，一支連接所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10，并通過(guò)所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10連接所述液—液噴射器9的輸出端，其另一支連接所述液—液噴射器9的輸入端，所述液—液噴射器9的輸入端還連接所述的預(yù)熱器5。
所述變速壓縮制冷系統(tǒng)的連接方式是所述回?zé)崞?第一支路2a輸入端與所述的冷凝器6相連接，所述回?zé)崞?的輸出端分為兩支，一支通過(guò)膨脹閥7與蒸發(fā)器1輸入端連接，另一支通過(guò)閥門f1與工質(zhì)泵8的輸入端連接；所述蒸發(fā)器1的輸出端通過(guò)所述回?zé)崞?的第二支路2b與所述變速壓縮機(jī)3的輸入端連接，所述蒸發(fā)器1的輸出端通過(guò)閥門f4與所述噴射器4的輸入端連接；所述噴射器4的輸出端依次通過(guò)預(yù)熱器5的第一支路5a和閥門f5與所述的冷凝器6輸入端連接；所述冷凝器6的輸入端與變速壓縮機(jī)3輸出端之間連接閥門f3；所述工質(zhì)泵8的輸出端依次通過(guò)閥門f2和預(yù)熱器5的第二支路5b連接所述液-液噴射器9的輸入端，所述液-液噴射器9的輸出端連接太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10的一端；所述太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10另一端連接所述的汽液分離器11，所述汽液分離器11的此端還與所述的液-液噴射器9連接；所述汽液分離器11的另一端通過(guò)閥門f6與噴射器4輸入端連接。
所述變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)與所述變速壓縮制冷系統(tǒng)共用所述的蒸發(fā)器1、變速壓縮機(jī)3與可調(diào)冷凝器6，所述的可調(diào)冷凝器6設(shè)計(jì)為單元組合式。
所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10由太陽(yáng)能集熱器與噴射制冷系統(tǒng)的發(fā)生器合二為一構(gòu)成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是(1)由于本裝置采用了太陽(yáng)能集熱發(fā)生器與以變速壓縮機(jī)作為增壓器的設(shè)置方式，當(dāng)以太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)噴射制冷系統(tǒng)時(shí)，可以提高太陽(yáng)能噴射制冷系統(tǒng)的工作效率；
(2)由于本裝置采用了高效的變速壓縮式制冷方式運(yùn)行，當(dāng)太陽(yáng)能不足或陰天時(shí)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中制冷系統(tǒng)運(yùn)行的低效性問(wèn)題；(3)由于本裝置中的壓縮機(jī)可以根據(jù)太陽(yáng)輻射變化進(jìn)行變速，保證了壓縮機(jī)與噴射器的協(xié)調(diào)工作，可以滿足用戶對(duì)制冷的需求，并可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)噴射制冷與壓縮制冷的平穩(wěn)過(guò)渡；(4)由于汽液分離器、變速壓縮機(jī)的使用，使制冷系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到了提高(5)由于液-液噴射器的使用，使高溫分離液體得到了充分利用。
圖1為本發(fā)明工作原理及部件系統(tǒng)圖。
1-蒸發(fā)器 2-回?zé)崞?3-變速壓縮機(jī) 4-噴射器 5-預(yù)熱器 6-冷凝器7-膨脹閥 8-工質(zhì)泵 9-液-液噴射器 10-太陽(yáng)能集熱發(fā)生器 11-汽液分離器(f1、f2、f3、f4、f5、f6)-閥門具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置。
如圖1所示，本發(fā)明的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，包括由蒸發(fā)器1、回?zé)崞?、噴射器4、預(yù)熱器5、冷凝器6、膨脹閥7、工質(zhì)泵8構(gòu)成的制冷系統(tǒng)。本發(fā)明的創(chuàng)新在于，在上述系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配置了由變速壓縮機(jī)3、液-液噴射器9和太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10、以及汽液分離器11組成的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)。所述太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)與所述變速壓縮制冷系統(tǒng)共用所述的蒸發(fā)器1、變速壓縮機(jī)3以及可調(diào)冷凝器6。
本發(fā)明中的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10，將普通太陽(yáng)能集熱器與噴射式制冷系統(tǒng)中的發(fā)生器合為一體，節(jié)省了太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)水泵與熱交換環(huán)節(jié)，并減少了熱損、能耗。
本發(fā)明中的變速壓縮機(jī)3，可以根據(jù)太陽(yáng)輻射及用戶負(fù)荷變化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并能實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)與噴射器的協(xié)調(diào)工作及太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)與變速壓縮制冷系統(tǒng)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明中的可調(diào)冷凝器6由若干組單元換熱器構(gòu)成，可以通過(guò)不同單元組合進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，適應(yīng)噴射制冷與壓縮制冷的需要。
在太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)中，所述變速壓縮機(jī)3的輸入端和輸出端分別與所述的回?zé)崞?和所述的噴射器4相連接，所述噴射器4的輸入端與所述汽液分離器11的一端相連接，所述汽液分離器11的另一端分為兩支，一支連接所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10，并通過(guò)所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10連接所述液—液噴射器9的輸出端，其另一支連接所述液—液噴射器9的輸入端，所述液—液噴射器9的輸入端還連接所述的預(yù)熱器5。
在變速壓縮制冷系統(tǒng)中，其回?zé)崞?設(shè)置有第一支路2a與第二支路2b。所述第一支路2a的輸入端與冷凝器6相連接，其輸出端分為兩支，一支通過(guò)膨脹閥7與蒸發(fā)器1輸入端連接，另一支通過(guò)閥門f1與工質(zhì)泵8的輸入端連接；所述蒸發(fā)器1的輸出端通過(guò)第二支路2b與變速壓縮機(jī)3輸入端連接，其輸出端通過(guò)閥門f4與噴射器4的輸入端連接；噴射器4輸出端依次通過(guò)預(yù)熱器5的第一支路5a和閥門f5與所述的冷凝器6輸入端連接；所述冷凝器6的輸入端與變速壓縮機(jī)3輸出端之間連接有閥門f3；所述工質(zhì)泵8的輸出端依次通過(guò)閥門f2和預(yù)熱器5的第二支路5b連接所述液-液噴射器9的輸入端，所述液-液噴射器9的輸出端連接太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10的一端；所述太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10另一端連接所述的汽液分離器11，所述汽液分離器11的此端還與所述的液-液噴射器9連接；所述汽液分離器11的另一端通過(guò)閥門f6與噴射器4輸入端連接。
本發(fā)明中的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)與變速壓縮制冷系統(tǒng)共用一套蒸發(fā)器1、變速壓縮機(jī)3與可調(diào)冷凝器6，所述的可調(diào)冷凝器6設(shè)計(jì)為單元組合式。
本發(fā)明的工作原理如下當(dāng)太陽(yáng)輻射使太陽(yáng)能集熱發(fā)生器的溫度超過(guò)80℃時(shí)，所述的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)分別啟動(dòng)蒸發(fā)器1、回?zé)崞?、變速壓縮機(jī)3、噴射器4、預(yù)熱器5、冷凝器6、膨脹閥7、工質(zhì)泵8、液-液噴射器9、太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10、汽液分離器11。首先，太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10將得到的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能并傳給制冷工質(zhì)，使其吸熱后汽化，生成高溫高壓蒸汽；所述的高壓蒸汽在所述的汽液分離器11中進(jìn)行汽液分離，其液體通過(guò)液-液噴射器9回用，分離器11中儲(chǔ)存一部分蒸汽以穩(wěn)定壓力、減小壓力波動(dòng)，保證噴射系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，而從所述汽液分離器11中輸出的高壓蒸汽進(jìn)入噴射器4，同時(shí)，噴射器4抽吸變速壓縮機(jī)3已初步升壓的低壓蒸汽，并使其進(jìn)一步升壓，達(dá)到要求的冷凝壓力。此時(shí)，從噴射器4出來(lái)的工質(zhì)蒸汽經(jīng)預(yù)熱器5的第一支路進(jìn)入冷凝器6冷凝成飽和液體。當(dāng)噴射制冷時(shí)，冷凝器6各組成單元全部啟用，以滿足大冷凝量的需要。隨后，制冷劑液體與來(lái)自蒸發(fā)器1的低溫制冷劑蒸汽通過(guò)回?zé)崞?進(jìn)行熱量交換，從而使節(jié)流前的制冷劑液體過(guò)冷、進(jìn)入變速壓縮機(jī)3的制冷劑蒸汽過(guò)熱，既提高了單位制冷量、保證了變速壓縮機(jī)的干壓縮，又防止了工質(zhì)泵8中的汽化現(xiàn)象；從回?zé)崞?輸出的工質(zhì)液體分為兩支路，第一支路經(jīng)膨脹閥7膨脹后進(jìn)入蒸發(fā)器1低溫蒸發(fā)制冷，而后再經(jīng)回?zé)崞?進(jìn)入變速壓縮機(jī)3。低溫、低壓的制冷劑蒸汽在變速壓縮機(jī)3中適度增壓，以提高引射流體壓力，改善噴射系統(tǒng)性能。經(jīng)增壓后，系統(tǒng)具有更大的壓縮比，壓縮比增大約40％，噴射系統(tǒng)熱性能系數(shù)提高約150％。第二支路經(jīng)工質(zhì)泵8與預(yù)熱器5的第二支路輸入液-液噴射器9，混合汽液分離器11分離的液體后，輸入太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10產(chǎn)生高壓蒸汽。
當(dāng)太陽(yáng)輻射不足、無(wú)法使太陽(yáng)能集熱發(fā)生器溫度高于80℃的情況下，該裝置中的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)依次通過(guò)閥門f4、閥門f5、閥門f1、閥門f2及閥門f6斷開(kāi)噴射器4、預(yù)熱器5、工質(zhì)泵8、液-液噴射器9、太陽(yáng)能集熱發(fā)生器10及汽液分離器11。與此同時(shí)，變速壓縮制冷系統(tǒng)啟動(dòng)蒸發(fā)器1、回?zé)崞?、變速壓縮機(jī)3、冷凝器6、膨脹閥7。在變速壓縮制冷系統(tǒng)中，制冷劑液體在蒸發(fā)器1中低溫蒸發(fā)制冷；然后，低溫制冷劑蒸汽與來(lái)自冷凝器6的制冷劑液體通過(guò)回?zé)崞?進(jìn)行熱量交換，從而使節(jié)流前的制冷劑液體過(guò)冷，從回?zé)崞?出來(lái)的制冷劑蒸汽進(jìn)入變速壓縮機(jī)3進(jìn)行壓縮，完全可以根據(jù)用戶負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而節(jié)約能源。并且，回?zé)崞?可以對(duì)制冷劑蒸汽進(jìn)行過(guò)熱，既提高了單位制冷量又保證了變速壓縮機(jī)的干壓縮。制冷劑蒸汽被壓縮達(dá)到冷凝壓力要求后，進(jìn)入冷凝器6冷凝。由于變速壓縮制冷系統(tǒng)冷凝量較小，只需要冷凝器6的部分單元進(jìn)行工作，以保證該系統(tǒng)中各設(shè)備相互匹配，發(fā)揮最佳工作狀態(tài)。從冷凝器輸出的液體在回?zé)崞?中過(guò)冷后，經(jīng)膨脹閥7節(jié)流降壓后，再進(jìn)入蒸發(fā)器1蒸發(fā)，完成制冷循環(huán)。
例如華北地區(qū)的多數(shù)城市中，設(shè)計(jì)10Kw太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置與燃?xì)忮仩t為輔助熱源的太陽(yáng)能噴射系統(tǒng)相比需要的太陽(yáng)能集熱器面積減少了約36％；夏季可節(jié)能63％以上。并且，該系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性好，能更好的滿足用戶負(fù)荷需求。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，包括由蒸發(fā)器(1)、回?zé)崞?2)、噴射器(4)、預(yù)熱器(5)、冷凝器(6)、膨脹閥(7)和工質(zhì)泵(8)構(gòu)成的制冷系統(tǒng)，其特征在于，在所述制冷系統(tǒng)中還設(shè)置有變速壓縮機(jī)(3)、液-液噴射器(9)和太陽(yáng)能集熱發(fā)生器(10)、以及汽液分離器(11)組成的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，其特征在于，所述的太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)在太陽(yáng)輻射不足時(shí)由所述的蒸發(fā)器(1)、回?zé)崞?2)、變速壓縮機(jī)(3)、冷凝器(6)以及膨脹閥(7)構(gòu)成的變速壓縮制冷系統(tǒng)所代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，其特征在于，所述太陽(yáng)能變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)的連接方式是所述變速壓縮機(jī)(3)的輸入端連接所述的回?zé)崞?2)，所述變速壓縮機(jī)(3)的輸出端連接所述的噴射器(4)，所述噴射器(4)的輸入端與所述汽液分離器(11)的一端相連接，所述汽液分離器(11)的另一端分為兩支，一支連接所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器(10)，并通過(guò)所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器(10)連接所述液-液噴射器(9)的輸出端，其另一支連接所述液-液噴射器(9)的輸入端，所述液-液噴射器(9)的輸入端連接所述的預(yù)熱器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，其特征在于，所述的變速壓縮制冷系統(tǒng)的連接方式是所述回?zé)崞?2)第一支路(2a)的輸入端與所述的冷凝器(6)相連接，所述回?zé)崞?2)第一支路(2a)的輸出端分為兩支，一支通過(guò)膨脹閥(7)與所述蒸發(fā)器(1)的輸入端連接，另一支通過(guò)閥門(f1)與所述的工質(zhì)泵(8)的輸入端連接，所述蒸發(fā)器(1)的輸出端通過(guò)所述回?zé)崞?2)的第二支路(2b)與所述變速壓縮機(jī)(3)的輸入端連接，所述變速壓縮機(jī)(3)的輸出端通過(guò)閥門(f4)與所述的噴射器(4)的輸入端連接，所述噴射器(4)的輸出端依次通過(guò)所述預(yù)熱器(5)的第一支路(5a)和閥門(f5)與所述冷凝器(6)的輸入端連接，所述冷凝器(6)的輸入端與所述變速壓縮機(jī)(3)的輸出端之間連接有閥門(f3)，所述工質(zhì)泵(8)的輸出端依次通過(guò)閥門(f2)和預(yù)熱器(5)的第二支路(5b)連接所述液-液噴射器(9)的輸入端，所述液-液噴射器(9)的輸出端連接太陽(yáng)能集熱發(fā)生器(10)的一端；所述太陽(yáng)能集熱發(fā)生器(10)另一端連接所述的汽液分離器(11)，所述汽液分離器(11)的此端還與所述的液-液噴射器(9)連接，所述汽液分離器(11)的另一端通過(guò)閥門(f6)與所述噴射器(4)的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，其特征在于，所述的變速增強(qiáng)噴射制冷系統(tǒng)與變速壓縮制冷系統(tǒng)共用所述的蒸發(fā)器(1)、變速壓縮機(jī)(3)與可調(diào)冷凝器(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，其特征在于，所述的可調(diào)冷凝器(6)設(shè)置為單元組合式。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，其特征在于，所述的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器(10)由太陽(yáng)能集熱器與噴射制冷系統(tǒng)的發(fā)生器合二為一構(gòu)成。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能噴射與變速壓縮一體化制冷裝置，該裝置包括蒸發(fā)器、回?zé)崞?、變速壓縮機(jī)、噴射器、預(yù)熱器、冷凝器、膨脹閥、工質(zhì)泵、液—液噴射器、汽液分離器以及太陽(yáng)能集熱發(fā)生器。本發(fā)明以太陽(yáng)能為主要能源并輔以電能驅(qū)動(dòng)的全天候增強(qiáng)噴射與變速壓縮一體化制冷設(shè)置，在太陽(yáng)能足以驅(qū)動(dòng)噴射制冷系統(tǒng)時(shí)，采用合二為一的太陽(yáng)能集熱發(fā)生器及以變速壓縮機(jī)作增壓器，可以提高太陽(yáng)能噴射制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)；太陽(yáng)能不足時(shí)，按高效的變速壓縮式制冷方式運(yùn)行，可以解決制冷系統(tǒng)運(yùn)行的低效性問(wèn)題。本發(fā)明可根據(jù)太陽(yáng)輻射變化使壓縮機(jī)與噴射器協(xié)調(diào)工作，并實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)噴射制冷與壓縮制冷的平穩(wěn)過(guò)渡，從而以一套裝置實(shí)現(xiàn)全天候高效供冷，工作穩(wěn)定性強(qiáng)。
文檔編號(hào)F25B1/00GK1995869SQ200710056427
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2007年1月9日
發(fā)明者張于峰, 田琦, 趙薇 申請(qǐng)人:天津大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan