一種利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置，包括高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、聚光太陽能集熱器、高溫溶液熱交換器、低溫溶液熱交換器和地埋管；高溫溶液熱交換器和低溫溶液熱交換器的第一溶液出口分別經(jīng)過第二電磁閥和第一閥門切換裝置與吸收器的濃溶液入口連接；吸收器的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和截止閥與高溫溶液熱交換器連接，吸收器的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和第一電磁閥與低溫溶液熱交換器連接；冷凝器的冷劑出口通過第二閥門切換裝置與蒸發(fā)器的冷劑入口連接。該裝置可以根據(jù)太陽能集熱量的大小來決定機組的運行模式，以充分利用熱源，發(fā)揮良好的節(jié)能效益。
【專利說明】一種利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用太陽能熱的制冷【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說，涉及一種利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類消耗的能源越來越多，能源需求量的不斷提高造成兩個問題:能源危機與環(huán)境問題。在此背景下，利用低品位能源驅(qū)動吸收式機組得到越來越高的重視。在太陽能熱利用領(lǐng)域中，太陽能制冷機組具有能量利用與季節(jié)相匹配，對環(huán)境無破壞作用等特點，得到了較大的發(fā)展。
[0003]吸收式制冷系統(tǒng)主要有單效和雙效兩種運行模式。單效吸收式制冷系統(tǒng)驅(qū)動熱源要求溫度較低，只需要大概70°C至90°C，且結(jié)構(gòu)較為簡單，成本較低，但性能系數(shù)較低，約為0.65-0.75。而雙效吸收式制冷系統(tǒng)驅(qū)動熱源要求溫度較高，需要150°C至180°C，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高，但性能系數(shù)較高，約為1.1-1.2。而在冬季制熱工況時，吸收式熱泵有兩種運行模式，第一類吸收式熱泵利用少量高溫?zé)崮墚a(chǎn)生大量的中溫有用熱能，故其性能系數(shù)大于1，一般為1.5-2.5 ;第二類吸收式熱泵利用大量中溫?zé)嵩串a(chǎn)生少量高溫有用能，故其性能系數(shù)小于1，一般為0.4-0.5。
[0004]太陽能為清潔能源的一種，由于其可再生能源的特性，太陽能并不能為吸收式機組提供持續(xù)穩(wěn)定的熱量。因此，目前太陽能吸收式熱泵系統(tǒng)的研宄主要集中在單效吸收式熱泵系統(tǒng)。在設(shè)計太陽能吸收式地源熱泵系統(tǒng)時，可根據(jù)太陽能集熱器的集熱量的大小來決定吸收式地源熱泵系統(tǒng)的運行模式，使得吸收式機組有較高的綜合性能系數(shù)。同時通過實現(xiàn)第一類熱泵和第二類熱泵的相互切換，更有效地利用較低溫度的太陽能熱。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置，該裝置可以根據(jù)太陽能集熱量的大小來決定機組的運行模式，以充分利用熱源，創(chuàng)造較好的機組運行環(huán)境，發(fā)揮良好的節(jié)能效益。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置，包括高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、槽形拋物面型聚光太陽能集熱器、高溫溶液熱交換器、低溫溶液熱交換器和地埋管；高壓發(fā)生器的導(dǎo)熱油出口通過第一導(dǎo)熱油泵和聚光太陽能集熱器的導(dǎo)熱油入口連接，聚光太陽能集熱器的導(dǎo)熱油出口通過第三電磁閥與蒸發(fā)器的導(dǎo)熱油入口連接，同時，聚光太陽能集熱器的導(dǎo)熱油出口和高壓發(fā)生器的導(dǎo)熱油入口連接；高壓發(fā)生器的冷劑蒸汽出口通過第四電磁閥和低壓發(fā)生器的熱源入口連接，高壓發(fā)生器的冷劑蒸汽出口通過第五電磁閥、低壓發(fā)生器的冷劑蒸汽出口通過第六電磁閥、以及低壓發(fā)生器的熱源出口分別與冷凝器的冷劑入口連接；高壓發(fā)生器的濃溶液出口與高溫溶液熱交換器的第一溶液入口連接，低壓發(fā)生器的濃溶液出口與低溫溶液熱熱交換器的第一溶液入口連接，高溫溶液熱交換器的第一溶液出口和低溫溶液熱交換器的第一溶液出口分別經(jīng)過第二電磁閥和第一閥門切換裝置與吸收器的濃溶液入口連接；吸收器的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和截止閥與高溫溶液熱交換器的第二溶液入口連接，吸收器的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和第一電磁閥與低溫溶液熱交換器的第二溶液入口連接；吸收器的溶液混合出口通過溶液泵與吸收器的噴淋裝置入口連接，吸收器的冷卻水入口通過第二十電磁閥與冷卻塔的冷卻水出口連接，吸收器的冷卻水出口通過第十九電磁閥與冷卻塔的冷卻水入口連接，吸收器的熱媒水出口通過第十八電磁閥和第十四電磁閥與供暖末端入口連接，吸收器的熱媒水出口通過第十八電磁閥和第十五電磁閥與地埋管的冷卻水入口連接；供暖末端出口通過第十三電磁閥后分為兩路，一路經(jīng)過第九電磁閥與冷凝器的熱媒水入口連接，另一路經(jīng)過第十七電磁閥與吸收器的熱媒水入口連接；地埋管的冷卻水出口通過冷卻水泵分為兩路輸出，一路通過第二十七電磁閥與蒸發(fā)器的冷媒水入口連接，另一路通過第十六電磁閥分為兩支路，一支路通過第十七電磁閥與吸收器的冷卻水入口連接，另一支路通過第九電磁閥與冷凝器的冷卻水入口連接；蒸發(fā)器的冷媒水出口通過第二十八電磁閥與地埋管的冷卻水進口連接，吸收器的冷卻水出口通過第十八電磁閥和第十五電磁閥與地埋管的冷卻水進口連接，冷凝器的冷卻水出口通過第十電磁閥和第十五電磁閥與地埋管的冷卻水進口連接；
冷凝器的冷劑出口通過第二閥門切換裝置與蒸發(fā)器的冷劑入口連接，冷凝器的熱媒水出口通過第十電磁閥和第十四電磁閥與供暖末端入口連接；蒸發(fā)器的冷劑混合出口通過水泵與蒸發(fā)器的冷劑噴淋裝置入口連接；蒸發(fā)器的冷媒水出口通過第十二電磁閥與供冷端入口連接，蒸發(fā)器的冷媒水入口通過第十一電磁閥與供冷端出口連接；蒸發(fā)器的導(dǎo)熱油出口通過第二導(dǎo)熱油泵與聚光太陽能集熱器的導(dǎo)熱油入口連接。
[0007]進一步，所述的第一閥門切換裝置包括溶液泵，第二十一電磁閥、第二十二電磁閥、第二十三電磁閥、第二十四電磁閥、第二十五電磁閥、第二十六電磁閥、第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥，高溫溶液熱交換器的第一溶液出口和低溫溶液熱交換器的第一溶液出口連接后分為兩路，一路經(jīng)過依次經(jīng)過第二十五電磁閥和第一節(jié)流閥與吸收器的濃溶液入口連接，另一路通過第二十六電磁閥與溶液泵的入口連接；吸收器的稀溶液出口分為兩路，一路經(jīng)過第二十二電磁閥與溶液泵的入口連接，另一路依次經(jīng)過第二十一電磁閥和第二節(jié)流閥后分為兩支路，一支路經(jīng)過截止閥與高溫溶液熱交換器的第二溶液入口連接，另一支路經(jīng)過第一電磁閥與低溫溶液熱交換器的第二溶液入口連接；溶液泵的出口分為兩支路，一支路經(jīng)過第二十四電磁閥與吸收器的濃溶液入口連接，另一支路經(jīng)過第二十三電磁閥分為兩子支路，一子支路經(jīng)過截止閥與高溫溶液熱交換器的第二溶液入口連接，另一子支路經(jīng)過第一電磁閥與低溫溶液熱交換器的第二溶液入口連接。
[0008]進一步，所述的第二閥門切換裝置包括增壓泵，第七電磁閥、第八電磁閥和第三節(jié)流閥，第七電磁閥和第三節(jié)流閥串聯(lián)，第八電磁閥和增壓泵串聯(lián)，冷凝器的冷劑出口分別與第七電磁閥入口和第八電磁閥入口連接，第三節(jié)流閥的出口和增壓泵的出口分別與蒸發(fā)器的冷劑入口連接。
[0009]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明可以通過對閥門的控制，實現(xiàn)第一類熱泵和第二類熱泵的切換，以實現(xiàn)機組的對太陽能熱的最大化利用，提高吸收式熱泵系統(tǒng)的利用率；同時單/雙效循環(huán)切換提供了吸收式熱泵系統(tǒng)自適應(yīng)驅(qū)動熱源的能力，克服了熱源不穩(wěn)定的情況下單一化的運行模式，提高一種太陽能驅(qū)動吸收式地源熱泵系統(tǒng)的綜合性能系數(shù)。本發(fā)明的裝置利用太陽能作為驅(qū)動熱源，集熱器內(nèi)工作流體為導(dǎo)熱油。以太陽能集熱器集熱量的大小來控制單效運行和雙效運行兩種模式，在太陽能集熱較低而無法驅(qū)動第一類吸收式地源熱泵時，系統(tǒng)通過閥門控制來實現(xiàn)第一種吸收式熱泵和第二種吸收式熱泵的切換，從而實現(xiàn)吸收式地源熱泵系統(tǒng)的有效運行。吸收器內(nèi)溶液通過并聯(lián)的方式進入高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器，根據(jù)集熱量大小來決定是否關(guān)閉低壓發(fā)生器，保證運行工況和太陽能集熱量的大小相匹配，保證該熱泵系統(tǒng)的高效運行。當(dāng)集熱量較小時，采用第一類吸收式熱泵單效模式運行；當(dāng)集熱量較大時，采用第一類吸收式熱泵雙效模式運行；在冬季集熱量較低而無法驅(qū)動第一類熱泵正常運行時，系統(tǒng)切換為第二類吸收式熱泵系統(tǒng)運行。
[0010]2.本發(fā)明中熱源工作介質(zhì)為導(dǎo)熱油，可以在低壓力下形成較高的熱源溫度，創(chuàng)造了雙效太陽能吸收式熱泵系統(tǒng)的運行條件。
[0011]3.本發(fā)明中設(shè)置有地埋管，在夏季工作工況下，室外氣溫較高，冷卻塔的換熱工況惡劣，冷卻水通過地埋管與溫度較低的土壤恒溫層進行換熱，可以達到更低的溫度，增大了熱源與冷卻水之間的傳熱溫差，提高了太陽能吸收式熱泵系統(tǒng)的運行效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中有:高壓發(fā)生器1，低壓發(fā)生器2，冷凝器3，蒸發(fā)器4，吸收器5，聚光太陽能集熱器6，高溫溶液熱交換器7，低溫溶液熱交換器8，地埋管9，溶液泵201，增壓泵202，冷劑泵203，第一導(dǎo)熱油泵204，第二導(dǎo)熱油泵205，冷卻水泵206，增壓泵207，截止閥101，第一電磁閥102，第二電磁閥103，第三電磁閥104，第四電磁閥105，第五電磁閥106，第六電磁閥107，第七電磁閥108，第八電磁閥109，第九電磁閥1010，第十電磁閥1011，第^^一電磁閥1012，第十二電磁閥1013，第十三電磁閥1014，第十四電磁閥1015，第十五電磁閥1016，第十六電磁閥1017，第十七電磁閥1018，第十八電磁閥1019第十九電磁閥1020，第二十電磁閥1021，第二 ^^一電磁閥1022，第二十二電磁閥1023，第二十三電磁閥1024，第二十四電磁閥1025，第二十五電磁閥1026，第二十六電磁閥1027，第二十七電磁閥1028，第二十八電磁閥1029，第一節(jié)流閥1030，第二節(jié)流閥1031，第三節(jié)流閥1032。
【具體實施方式】
[0014]結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的一種利用太陽能熱驅(qū)動的溴化鋰吸收式地源熱泵裝置，包括高壓發(fā)生器1、低壓發(fā)生器2、冷凝器3、蒸發(fā)器4、吸收器5、槽形拋物面型聚光太陽能集熱器6、高溫溶液熱交換器7、低溫溶液熱交換器8和地埋管9。高壓發(fā)生器I的導(dǎo)熱油出口通過第一導(dǎo)熱油泵204和聚光太陽能集熱器6的導(dǎo)熱油入口連接，聚光太陽能集熱器6的導(dǎo)熱油出口通過第三電磁閥104與蒸發(fā)器4的導(dǎo)熱油入口連接，同時，聚光太陽能集熱器6的導(dǎo)熱油出口和高壓發(fā)生器I的導(dǎo)熱油入口連接。高壓發(fā)生器I的冷劑蒸汽出口通過第四電磁閥105和低壓發(fā)生器2的熱源入口連接，高壓發(fā)生器I的冷劑蒸汽出口通過第五電磁閥
106、低壓發(fā)生器2的冷劑蒸汽出口通過第六電磁閥107、以及低壓發(fā)生器2的熱源出口分別與冷凝器3的冷劑入口連接。高壓發(fā)生器I的濃溶液出口與高溫溶液熱交換器7的第一溶液入口連接，低壓發(fā)生器2的濃溶液出口與低溫溶液熱熱交換器8的第一溶液入口連接，高溫溶液熱交換器7的第一溶液出口和低溫溶液熱交換器8的第一溶液出口分別經(jīng)過第二電磁閥103和第一閥門切換裝置與吸收器5的濃溶液入口連接。吸收器5的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和截止閥101與高溫溶液熱交換器7的第二溶液入口連接，吸收器5的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和第一電磁閥102與低溫溶液熱交換器8的第二溶液入口連接。吸收器5的溶液混合出口通過溶液泵201與吸收器5的噴淋裝置入口連接，吸收器5的冷卻水入口通過第二十電磁閥1021與冷卻塔的冷卻水出口連接，吸收器5的冷卻水出口通過第十九電磁閥1020與冷卻塔的冷卻水入口連接，吸收器5的熱媒水出口通過第十八電磁閥1019和第十四電磁閥1015與供暖末端入口連接，吸收器5的熱媒水出口通過第十八電磁閥1019和第十五電磁閥1016與地埋管9的冷卻水入口連接。供暖末端出口通過第十三電磁閥1014后分為兩路，一路經(jīng)過第九電磁閥1010與冷凝器3的熱媒水入口連接，另一路經(jīng)過第十七電磁閥1018與吸收器5的熱媒水入口連接。地埋管9的冷卻水出口通過冷卻水泵206分為兩路輸出，一路通過第二十七電磁閥1028與蒸發(fā)器4的冷媒水入口連接，另一路通過第十六電磁閥1017分為兩支路，一支路通過第十七電磁閥1018與吸收器5的冷卻水入口連接，另一支路通過第九電磁閥1010與冷凝器3的冷卻水入口連接。蒸發(fā)器4的冷媒水出口通過第二十八電磁閥1029與地埋管9的冷卻水進口連接，吸收器5的冷卻水出口通過第十八電磁閥1019和第十五電磁閥1016與地埋管9的冷卻水進口連接，冷凝器3的冷卻水出口通過第十電磁閥1011和第十五電磁閥1016與地埋管的冷卻水進口連接。冷凝器3的冷劑出口通過第二閥門切換裝置與蒸發(fā)器4的冷劑入口連接，冷凝器3的熱媒水出口通過第十電磁閥1011和第十四電磁閥1015與供暖末端入口連接。蒸發(fā)器4的冷劑混合出口通過水泵203與蒸發(fā)器4的冷劑噴淋裝置入口連接。蒸發(fā)器4的冷媒水出口通過第十二電磁閥1013與供冷端入口連接，蒸發(fā)器4的冷媒水入口通過第^^一電磁閥1012與供冷端出口連接。蒸發(fā)器4的導(dǎo)熱油出口通過第二導(dǎo)熱油泵205與聚光太陽能集熱器6的導(dǎo)熱油入口連接。
[0016]上述結(jié)構(gòu)中，第一閥門切換裝置包括溶液泵202，第二^^一電磁閥1022、第二十二電磁閥1023、第二十三電磁閥1024、第二十四電磁閥1025、第二十五電磁閥1026、第二十六電磁閥1027、第一節(jié)流閥1030和第二節(jié)流閥1031。高溫溶液熱交換器7的第一溶液出口和低溫溶液熱交換器8的第一溶液出口連接后分為兩路，一路經(jīng)過依次經(jīng)過第二十五電磁閥1026和第一節(jié)流閥1030與吸收器5的濃溶液入口連接，另一路通過第二十六電磁閥1027與溶液泵202的入口連接，溶液泵202的出口分為兩支路，一支路經(jīng)過第二十四電磁閥1025與吸收器5的濃溶液入口連接，另一支路經(jīng)過第二十三電磁閥1024分為兩子支路，一子支路經(jīng)過截止閥101與高溫溶液熱交換器7的第二溶液入口連接，另一子支路經(jīng)過第一電磁閥102與低溫溶液熱交換器8的第二溶液入口連接。吸收器5的稀溶液出口分為兩路，一路經(jīng)過第二十二電磁閥1023與溶液泵202的入口連接，溶液泵202的出口分為兩支路，一支路經(jīng)過第二十四電磁閥1025與吸收器5的濃溶液入口連接，另一支路經(jīng)過第二十三電磁閥1024分為兩子支路，一子支路經(jīng)過截止閥101與高溫溶液熱交換器7的第二溶液入口連接，另一子支路經(jīng)過第一電磁閥102與低溫溶液熱交換器8的第二溶液入口連接；另一路依次經(jīng)過第二十一電磁閥1022和第二節(jié)流閥1031后分為兩支路，一支路經(jīng)過截止閥101與高溫溶液熱交換器7的第二溶液入口連接，另一支路經(jīng)過第一電磁閥102與低溫溶液熱交換器8的第二溶液入口連接。
[0017]上述結(jié)構(gòu)中，第二閥門切換裝置包括增壓泵207，第七電磁閥108、第八電磁閥109和第三節(jié)流閥1032，第七電磁閥108和第三節(jié)流閥1032串聯(lián)，第八電磁閥109和增壓泵207串聯(lián)，冷凝器3的冷劑出口分別與第七電磁閥108入口和第八電磁閥109入口連接，第三節(jié)流閥1032的出口和增壓泵207的出口分別與蒸發(fā)器4的冷劑入口連接。
[0018]本發(fā)明的裝置中，供熱管路連接如下:供熱用戶出口分為兩路，一路經(jīng)過第十三電磁閥1014和第九電磁閥1010與冷凝器3的熱媒水入口連接，冷凝器3的熱媒水出口經(jīng)過第十電磁閥1011和第十四電磁閥1015與供熱用戶入口形成閉環(huán)連接；另一路經(jīng)過第十三電磁閥1014和第十七電磁閥1018與吸收器5內(nèi)的熱媒水入口連接，吸收器5的熱媒水出口經(jīng)過第十八電磁閥1019和第十四電磁閥1015與供熱用戶入口形成閉環(huán)連接。
[0019]供冷管路連接如下:供冷用戶出口經(jīng)過第十一電磁閥1012與蒸發(fā)器冷媒水管路入口連接，蒸發(fā)器冷媒水管路出口經(jīng)過第十二電磁閥1013與供冷用戶入口連接。
[0020]上述結(jié)構(gòu)的利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置的工作過程是:
A.當(dāng)整個系統(tǒng)處于制冷工況流程時，系統(tǒng)為第一類吸收式熱泵運行模式。具體來說，當(dāng)太陽能集熱量較大，系統(tǒng)所需熱源充足時，系統(tǒng)按照雙效模式運行。稀溶液從吸收器5出發(fā)，通過增壓泵202增壓，經(jīng)過高溫溶液熱交換器7和低溫溶液熱交換器8，到達高壓發(fā)生器I和低壓發(fā)生器2。聚光太陽能集熱器6提供驅(qū)動熱源在高壓發(fā)生器I內(nèi)進行發(fā)生過程，發(fā)生出的冷劑蒸汽進入低壓發(fā)生器2作為熱源，之后低壓發(fā)生器2發(fā)生出的冷劑蒸汽與高壓發(fā)生器I的冷劑蒸汽進入冷凝器3進行冷凝，發(fā)生后的濃溶液在經(jīng)過高溫溶液熱交換器7和低溫溶液熱交換器8，并通過第一節(jié)流閥1030節(jié)流后回到吸收器5。冷凝后的冷劑水通過第三節(jié)流閥1032進入蒸發(fā)器4進行蒸發(fā)以制取冷媒水，蒸發(fā)后的冷劑水進入吸收器5參與吸收過程，溶液泵201將吸收器5內(nèi)溶液抽至吸收器5上部進行噴淋加強吸收過程。冷劑泵203將冷劑水抽至蒸發(fā)器4上部進行噴淋加強換熱過程。同時吸收器3和冷凝器4中通過冷卻水進行冷卻，冷卻水通過冷卻塔或地埋管9進行換熱。在此過程進行之前，各個閥門開閉情況為:處于開啟狀態(tài)的閥門為:截止閥101、第一電磁閥102、第二電磁閥103、第四電磁閥105、第五電磁閥106、第六電磁閥107、第七電磁閥108、第十一電磁閥1012、第十二電磁閥1013、第十五電磁閥1016、第十六電磁閥1017、第十七電磁閥1018、第十八電磁閥1019、第十九電磁閥1020、第二十電磁閥1021、第二十二電磁閥1023、第二十三電磁閥1024、第二十五電磁閥1026、第一節(jié)流閥1030和第三節(jié)流閥1032 ;處于關(guān)閉狀態(tài)的閥門為:第三電磁閥104、第八電磁閥109、第九電磁閥1010、第十電磁閥1011、第十三電磁閥1014、第十四電磁閥1015、第二^^一電磁閥1022、第二十四電磁閥1025、第二十六電磁閥1027、第二十七電磁閥1028、第二十八電磁閥1029和第二節(jié)流閥1031。第二導(dǎo)熱油泵205也處于關(guān)閉狀
--τ O
[0021]B.在制冷工況下，當(dāng)太陽能集熱量較小，系統(tǒng)所需熱源不充足時，系統(tǒng)切換為單效運行模式。系統(tǒng)單效運行時，稀溶液從吸收器5出發(fā)，通過增壓泵202后再經(jīng)過高溫溶液熱交換器7，進入高壓發(fā)生器I進行發(fā)生過程，發(fā)生出的冷劑蒸汽直接進入冷凝器3進行冷凝，發(fā)生后的濃溶液在經(jīng)過高溫溶液熱交換器7和第一節(jié)流閥1030后，回到吸收器5中。冷凝后的冷劑水通過第三節(jié)流閥1032進入蒸發(fā)器4進行蒸發(fā)過程制取冷媒水，蒸發(fā)后的冷劑水進入吸收器5參與吸收過程。溶液泵201將吸收器5內(nèi)溶液抽至吸收器5上部進行噴淋加強吸收過程。冷劑泵203將冷劑水抽至蒸發(fā)器4上部進行噴淋加強換熱過程。系統(tǒng)制冷單效運行之前，處于開啟狀態(tài)的閥門為:截止閥101、第五電磁閥106、第七電磁閥108、第十一電磁閥1012、第十二電磁閥1013、第十五電磁閥1016、第十六電磁閥1017、第十七電磁閥1018、第十八電磁閥1019、第十九電磁閥1020、第二十電磁閥1021、第二十二電磁閥1023、第二十三電磁閥1024、第二十五電磁閥1026、第一節(jié)流閥1030和第三節(jié)流閥1032 ;處于關(guān)閉狀態(tài)的閥門為:第一電磁閥102、第二電磁閥103、第三電磁閥104、第四電磁閥105、第六電磁閥107、第八電磁閥109、第九電磁閥1010、第十電磁閥1011、第十三電磁閥1014、第十四電磁閥1015、第二^^一電磁閥1022、第二十四電磁閥1025、第二十六電磁閥1027、第二十七電磁閥1028、第二十八電磁閥1029和第二節(jié)流閥1031。在此過程中，第二導(dǎo)熱油泵205也處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0022]C.當(dāng)系統(tǒng)處于供熱工況時，系統(tǒng)為第一類或第二類吸收式熱泵運行模式。當(dāng)太陽能集熱量較大，導(dǎo)熱油溫度較高時，系統(tǒng)采用第一類熱泵運行模式，并用雙效模式運行。具體來說，稀溶液從吸收器5出發(fā)，通過增壓泵202經(jīng)過高溫溶液熱交換器7和低溫溶液熱交換器8，到達高壓發(fā)生器I和低壓發(fā)生器2，聚光太陽能集熱器6提供熱源通往高壓發(fā)生器1，在高壓發(fā)生器I中發(fā)生出水蒸氣，水蒸氣再進入低壓發(fā)生器2參與發(fā)生過程，產(chǎn)生的水蒸氣進入到冷凝器3進行冷凝，熱媒水與冷凝器3換熱獲得熱量參與供熱，同時冷凝后的冷劑蒸汽通過第三節(jié)流閥1032節(jié)流后進入蒸發(fā)器4蒸發(fā)，與來自地埋管9的冷卻水換熱，得到低溫?zé)嵩礋崃亢筮M入吸收器5，與高壓發(fā)生器I和低壓發(fā)生器2發(fā)生后產(chǎn)生的濃溶液經(jīng)過高溫溶液熱交換器7、低溫溶液熱交換器8和第一節(jié)流閥1030共同參與吸收過程，吸收過程放出熱量，熱媒水與之進行熱交換。系統(tǒng)供熱雙效運行之前，處于開啟狀態(tài)的閥門為:截止閥101、第一電磁閥102、第二電磁閥103、第四電磁閥105、第五電磁閥106、第六電磁閥107、第七電磁閥108、第九電磁閥1010、第十電磁閥1011、第十三電磁閥1014、第十四電磁閥1015、第十七電磁閥1018、第十八電磁閥1019第二十二電磁閥1023、第二十三電磁閥1024、第二十五電磁閥1026、第二十七電磁閥1028、第二十八電磁閥1029、第一節(jié)流閥1030和第三節(jié)流閥1032 ;處于關(guān)閉狀態(tài)的閥門為:第三電磁閥104、第八電磁閥109、第十一電磁閥1012、第十二電磁閥1013、第十五電磁閥1016、第十六電磁閥1017、第十九電磁閥1020、第二十電磁閥1021、第二^^一電磁閥1022、第二十四電磁閥1025、第二十六電磁閥1027和第二節(jié)流閥1031。在此過程中，第二導(dǎo)熱油泵205也處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0023]D.在供熱工況下，當(dāng)太陽能集熱量較小，集熱溫度較低，但能驅(qū)動第一類吸收式熱泵運行時，系統(tǒng)采用第一類吸收式熱泵單效運行模式。系統(tǒng)單效運行時，稀溶液從吸收器5出發(fā)通過增壓泵202經(jīng)過高溫溶液熱交換器7，到達高壓發(fā)生器1，聚光太陽能集熱器6提供熱源通往高壓發(fā)生器1，在高壓發(fā)生器I中發(fā)生出水蒸氣，產(chǎn)生的水蒸氣進入到冷凝器3進行冷凝，熱媒水與冷凝器3換熱獲得熱量參與供熱，同時冷凝后的冷劑蒸汽通過第三節(jié)流閥1032節(jié)流后進入蒸發(fā)器4蒸發(fā)，與來自地埋管9的冷卻水換熱，得到低溫?zé)嵩礋崃亢筮M入吸收器5，與高壓發(fā)生器I發(fā)生后產(chǎn)生的濃溶液經(jīng)過高溫溶液熱交換器7和第一節(jié)流閥1030共同參與吸收過程，吸收過程放出熱量，熱媒水與之進行熱交換。系統(tǒng)供熱單效運行之前，處于開啟狀態(tài)的閥門為:截止閥101、第五電磁閥106、第七電磁閥108、第九電磁閥1010、第十電磁閥1011、第十三電磁閥1014、第十四電磁閥1015、第十五電磁閥1016、第十六電磁閥1017、第十七電磁閥1018、第十八電磁閥1019、第二十二電磁閥1023、第二十三電磁閥1024、第二十五電磁閥1026、第一節(jié)流閥1030和第三節(jié)流閥1032 ;處于關(guān)閉狀態(tài)的閥門有:第一電磁閥102、第二電磁閥103、第三電磁閥104、第四電磁閥105、第六電磁閥
107、第八電磁閥109、第^^一電磁閥1012、第十二電磁閥1013、第十九電磁閥1020、第二十電磁閥1021、第二^^一電磁閥1022、第二十四電磁閥1025、第二十六電磁閥1027、第二十七電磁閥1028、第二十八電磁閥1029和第二節(jié)流閥1031。在此過程中，第二導(dǎo)熱油泵205也處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0024]E.在供熱工況下，當(dāng)太陽能集熱量較小，導(dǎo)熱油溫度較低而不足以驅(qū)動第一類熱泵單效循環(huán)時，系統(tǒng)還可以切換至第二類熱泵工作工況，產(chǎn)生出溫度較高的熱媒水用于生活供熱。具體來說，稀溶液從吸收器5出發(fā)，通過第二節(jié)流閥1031和高溫溶液熱交換器7進入高壓發(fā)生器I進行發(fā)生過程，發(fā)生出的冷劑蒸汽直接進入冷凝器3進行冷凝，發(fā)生后的濃溶液在經(jīng)過高溫溶液熱交換器7并經(jīng)過增壓泵202后回到吸收器5。冷凝后的冷劑水經(jīng)過增壓泵207進入蒸發(fā)器4進行蒸發(fā)過程，導(dǎo)熱油分別進入高壓發(fā)生器I與蒸發(fā)器4進行熱交換。蒸發(fā)后的冷劑水進入吸收器5參與吸收過程。此時熱源通過蒸發(fā)器4將冷劑蒸發(fā)為較高溫度，較高壓力的冷劑蒸汽，再通往吸收器5內(nèi)參與吸收過程，通過溶液的吸收過程放熱制取熱媒水進行供熱。溶液泵201將吸收器5內(nèi)溶液抽至吸收器5上部進行噴淋加強吸收放熱。冷劑泵203將冷劑水抽至蒸發(fā)器4上部進行噴淋加強換熱過程。同時冷凝器3與冷卻塔中的冷卻水進行換熱冷卻。系統(tǒng)進行第二類熱泵供熱模式運行之前，處于開啟狀態(tài)的閥門有:截止閥101、第三電磁閥104、第五電磁閥106、第八電磁閥109、第十三電磁閥1014、第十四電磁閥1015、第十七電磁閥1018、第十八電磁閥1019、第二^ 電磁閥1022、第二十四電磁閥1025、第二十六電磁閥1027和第二節(jié)流閥1031 ;處于關(guān)閉狀態(tài)的閥門有:第一電磁閥102、第二電磁閥103、第四電磁閥105、第六電磁閥107、第七電磁閥108、第九電磁閥1010、第十電磁閥1011、第^^一電磁閥1012、第十二電磁閥1013、第十五電磁閥1016、第十六電磁閥1017、第十九電磁閥1020、第二十電磁閥1021、第二十二電磁閥1023、第二十三電磁閥1024、第二十五電磁閥1026、第二十七電磁閥1028、第二十八電磁閥1029、第一節(jié)流閥1030和第三節(jié)流閥1032。在此過程中，第二導(dǎo)熱油泵205處于開啟狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明的裝置，夏季制冷工況時，系統(tǒng)通過閥門控制切換至第一類熱泵系統(tǒng)，即太陽能熱源通過導(dǎo)熱油通往高壓發(fā)生器1，發(fā)生出水蒸氣后通往冷凝器3冷凝，最后在蒸發(fā)器4內(nèi)蒸發(fā)，冷媒水在蒸發(fā)器4內(nèi)放出熱量獲得冷量。冷卻水經(jīng)過地埋管9和冷卻塔冷卻后再進入吸收器5與冷凝器3進行冷卻過程。根據(jù)聚光型集熱器6太陽能集熱量的大小與集熱溫度的高低可分為單效運行模式和雙效運行模式。具體過程如上述工作過程A和工作過程B。
[0026]在冬季制熱工況，當(dāng)聚光太陽能集熱器6集熱量較大、集熱溫度較高時，系統(tǒng)通過閥門控制切換至第一類熱泵系統(tǒng)工況，即太陽能熱源通過導(dǎo)熱油通往高壓發(fā)生器1，發(fā)生出的水蒸氣進入冷凝器3中進行冷凝放熱，熱媒水進入冷凝器3中獲得熱量，同時發(fā)生出的水蒸氣在蒸發(fā)器4內(nèi)蒸發(fā)吸熱，再進入吸收器5內(nèi)吸收放熱，熱媒水獲得吸收器5內(nèi)水蒸氣與溶液混合過程放出的熱量，蒸發(fā)器4中的低溫?zé)嵩此M入地埋管9換熱。根據(jù)聚光型集熱器6太陽能集熱量的大小與集熱溫度的高低可分為單效運行模式和雙效運行模式。具體過程如上述工作過程C和工作過程D。
[0027]在冬季制熱工況，當(dāng)聚光太陽能集熱器6集熱量較小、集熱溫度較低時，系統(tǒng)通過閥門控制切換至第二類熱泵系統(tǒng)，即太陽能熱源通過導(dǎo)熱油通往高壓發(fā)生器I與蒸發(fā)器4，發(fā)生出的水蒸氣通往冷凝器3中冷凝，最后在蒸發(fā)器4內(nèi)蒸發(fā)。熱媒水獲得吸收器5內(nèi)水蒸汽與溶液的吸收過程放出的熱量。冷卻水進入冷卻塔進行冷凝過程。具體過程如上述工作過程E。
[0028]本發(fā)明根據(jù)集熱器集熱量的大小，可以單效模式運行或雙效模式運行。當(dāng)集熱量較小時，采用單效模式運行；當(dāng)集熱量較大時，采用雙效模式運行。系統(tǒng)通過閥門控制可以切換為第一類熱泵系統(tǒng)或第二類熱泵系統(tǒng)，在冬夏兩季集熱量較大，導(dǎo)熱油溫度較高時，切換至第一類熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)供熱/制冷；在冬季集熱量較小，集熱溫度較低而不足以驅(qū)動第一類吸收式熱泵時，切換至第二類熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)供熱。
【權(quán)利要求】
1.一種利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置，其特征在于，該裝置包括高壓發(fā)生器(1)、低壓發(fā)生器(2)、冷凝器(3)、蒸發(fā)器(4)、吸收器(5)、槽形拋物面型聚光太陽能集熱器(6)、高溫溶液熱交換器(7)、低溫溶液熱交換器(8)和地埋管(9); 高壓發(fā)生器(I)的導(dǎo)熱油出口通過第一導(dǎo)熱油泵(204)和聚光太陽能集熱器(6)的導(dǎo)熱油入口連接，聚光太陽能集熱器(6)的導(dǎo)熱油出口通過第三電磁閥(104)與蒸發(fā)器(4)的導(dǎo)熱油入口連接，同時，聚光太陽能集熱器(6)的導(dǎo)熱油出口和高壓發(fā)生器(I)的導(dǎo)熱油入口連接； 高壓發(fā)生器(I)的冷劑蒸汽出口通過第四電磁閥(105)和低壓發(fā)生器(2)的熱源入口連接，高壓發(fā)生器(I)的冷劑蒸汽出口通過第五電磁閥(106)、低壓發(fā)生器(2)的冷劑蒸汽出口通過第六電磁閥(107)、以及低壓發(fā)生器(2)的熱源出口分別與冷凝器(3)的冷劑入口連接； 高壓發(fā)生器(I)的濃溶液出口與高溫溶液熱交換器(7)的第一溶液入口連接，低壓發(fā)生器(2)的濃溶液出口與低溫溶液熱熱交換器(8)的第一溶液入口連接，高溫溶液熱交換器(7)的第一溶液出口和低溫溶液熱交換器(8)的第一溶液出口分別經(jīng)過第二電磁閥(103)和第一閥門切換裝置與吸收器(5)的濃溶液入口連接；吸收器(5)的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和截止閥(101)與高溫溶液熱交換器(7)的第二溶液入口連接，吸收器(5)的稀溶液出口依次通過第一閥門切換裝置和第一電磁閥(102)與低溫溶液熱交換器(8 )的第二溶液入口連接；吸收器(5 )的溶液混合出口通過溶液泵(201)與吸收器(5 )的噴淋裝置入口連接，吸收器(5)的冷卻水入口通過第二十電磁閥(1021)與冷卻塔的冷卻水出口連接，吸收器(5)的冷卻水出口通過第十九電磁閥(1020)與冷卻塔的冷卻水入口連接，吸收器(5)的熱媒水出口通過第十八電磁閥(1019)和第十四電磁閥(1015)與供暖末端入口連接，吸收器(5 )的熱媒水出口通過第十八電磁閥(1019 )和第十五電磁閥(1016 )與地埋管(9)的冷卻水入口連接；供暖末端出口通過第十三電磁閥(1014)后分為兩路，一路經(jīng)過第九電磁閥(11 )與冷凝器(3 )的熱媒水入口連接，另一路經(jīng)過第十七電磁閥(1018 )與吸收器(5)的熱媒水入口連接； 地埋管(9)的冷卻水出口通過冷卻水泵(206)分為兩路輸出，一路通過第二十七電磁閥(1028)與蒸發(fā)器(4)的冷媒水入口連接，另一路通過第十六電磁閥(1017)分為兩支路，一支路通過第十七電磁閥(1018)與吸收器(5)的冷卻水入口連接，另一支路通過第九電磁閥(1010)與冷凝器(3)的冷卻水入口連接；蒸發(fā)器(4)的冷媒水出口通過第二十八電磁閥(1029)與地埋管(9)的冷卻水進口連接，吸收器(5)的冷卻水出口通過第十八電磁閥(1019)和第十五電磁閥(1016)與地埋管(9)的冷卻水進口連接，冷凝器(3)的冷卻水出口通過第十電磁閥(1011)和第十五電磁閥(1016)與地埋管的冷卻水進口連接； 冷凝器(3)的冷劑出口通過第二閥門切換裝置與蒸發(fā)器(4)的冷劑入口連接，冷凝器(3)的熱媒水出口通過第十電磁閥(1011)和第十四電磁閥(1015)與供暖末端入口連接；蒸發(fā)器(4)的冷劑混合出口通過水泵(203)與蒸發(fā)器(4)的冷劑噴淋裝置入口連接；蒸發(fā)器(4)的冷媒水出口通過第十二電磁閥(1013)與供冷端入口連接，蒸發(fā)器(4)的冷媒水入口通過第十一電磁閥(1012)與供冷端出口連接；蒸發(fā)器(4)的導(dǎo)熱油出口通過第二導(dǎo)熱油泵(205)與聚光太陽能集熱器(6)的導(dǎo)熱油入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置，其特征在于，所述的第一閥門切換裝置包括溶液泵(202)，第二十一電磁閥(1022)、第二十二電磁閥(1023)、第二十三電磁閥(1024)、第二十四電磁閥(1025)、第二十五電磁閥(1026)、第二十六電磁閥(1027)、第一節(jié)流閥(1030)和第二節(jié)流閥(1031)，高溫溶液熱交換器(7)的第一溶液出口和低溫溶液熱交換器(8)的第一溶液出口連接后分為兩路，一路經(jīng)過依次經(jīng)過第二十五電磁閥(1026)和第一節(jié)流閥(1030)與吸收器(5)的濃溶液入口連接，另一路通過第二十六電磁閥(1027)與溶液泵(202)的入口連接； 吸收器(5)的稀溶液出口分為兩路，一路經(jīng)過第二十二電磁閥(1023)與溶液泵(202)的入口連接，另一路依次經(jīng)過第二十一電磁閥(1022)和第二節(jié)流閥(1031)后分為兩支路，一支路經(jīng)過截止閥(101)與高溫溶液熱交換器(7)的第二溶液入口連接，另一支路經(jīng)過第一電磁閥(102)與低溫溶液熱交換器(8)的第二溶液入口連接； 溶液泵(202)的出口分為兩支路，一支路經(jīng)過第二十四電磁閥(1025)與吸收器(5)的濃溶液入口連接，另一支路經(jīng)過第二十三電磁閥(1024)分為兩子支路，一子支路經(jīng)過截止閥(101)與高溫溶液熱交換器(7)的第二溶液入口連接，另一子支路經(jīng)過第一電磁閥(102)與低溫溶液熱交換器(8 )的第二溶液入口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽能熱驅(qū)動的吸收式地源熱泵裝置，其特征在于，所述的第二閥門切換裝置包括增壓泵(207)，第七電磁閥(108)、第八電磁閥(109)和第三節(jié)流閥(1032)，第七電磁閥(108)和第三節(jié)流閥(1032)串聯(lián)，第八電磁閥(109)和增壓泵(207)串聯(lián)，冷凝器(3)的冷劑出口分別與第七電磁閥(108)入口和第八電磁閥(109)入口連接，第三節(jié)流閥(1032 )的出口和增壓泵(207 )的出口分別與蒸發(fā)器(4 )的冷劑入口連接。
【文檔編號】F25B27/00GK104482690SQ201410714796
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】李舒宏, 張藝斌, 楊文超, 張小松 申請人:東南大學(xué)