專利名稱：平板集成式吸附制冷/制熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能制冷應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種平板集成式吸附制冷/制熱裝置。
背景技術(shù)：
將太陽集熱器與制冷機結(jié)合起來進行制冷，這種思路由來已久，但是迄今為止，太陽能制冷一直沒有實用化。我國在南、北方各建立了一座太陽能空調(diào)示范工程，在南方的工程采用了平板式集熱器，在北方的工程采用真空管式聚焦集熱器。由于這兩種集熱器在高溫下集熱效率較低，因而熱源品質(zhì)難以得到保證，只能適配單級熱水型制冷機，所以制冷效率低，沒有起到應(yīng)有的示范效果。目前，在吸收式太陽能空調(diào)普及中，存在以下問題
1) 太陽能集熱器一般有兩種形式 一種是"真空管式太陽能集熱器"以及"平板式太陽能集熱器"兩種。而這兩種太陽集熱器的工質(zhì)(水)出口溫度低，熱源品質(zhì)差，品質(zhì)和效率不能同時保證。
2) 對于太陽能制冷原理一般有兩種形式吸收式制冷與吸附式制冷兩種。當(dāng)前溴化鋰吸收式制冷機而言，當(dāng)熱源進口溫度低于8(TC時，制冷可靠性差、制冷系數(shù)低。而連續(xù)回?zé)嵝臀绞街评湎到y(tǒng)，包括多個以上吸附器、蒸發(fā)器、冷凝器與回?zé)嵫b置。該制冷系統(tǒng)設(shè)備較大與太陽能集熱器是分離兩個系統(tǒng)，太陽能熱傳輸損失也較大，并因其加工工藝十分復(fù)雜，在民用太陽能制冷方面經(jīng)濟性較差。
3)太陽能源具有分散性，單位面積的能量供給有限。太陽能制冷需要 較大的安裝使用面積。然而，吸收式與吸附式空調(diào)小型化一直是業(yè)界的難題。 如何將太陽能集熱系統(tǒng)與吸附式制冷機匹配起來，是這一領(lǐng)域亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有吸附式制冷技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種配合真空太陽能 集熱板應(yīng)用的平板集成式吸附制冷/制熱裝置，該平板集成式吸附制冷/制熱 裝置制冷效率高，并與太陽能真空玻璃集熱板，匹配組成高效率的吸附式小 型化空調(diào)裝置。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是
平板集成式吸附制冷/制熱裝置，該裝置由外殼、真空板式玻璃集熱器 和板式吸附制冷/制熱機組成，所述外殼包括底面和沿底面四周的向上延伸 的四壁，所述板式吸附制冷/制熱機設(shè)在外殼內(nèi)，真空板式玻璃集熱器設(shè)在
板式吸附制冷/制熱機上方，覆蓋外殼的開口；所述真空板式玻璃集熱器從
上至下依次設(shè)有透光層和集熱層，所述透光層和集熱層均采用玻璃材料，透
光層和集熱層之間設(shè)有網(wǎng)狀支撐襯墊，透光層和集熱層的邊緣用玻璃密封連
接，透光層和集熱層之間抽為真空；所述集熱層和所述板式吸附制冷/制熱
機的上表面緊密接觸。
本發(fā)明透光層與集熱層采用玻璃材料，透光層與集熱層之間采用焊接，
組成含有氣體吸收劑抽真空的集熱板。其中如透光層采用硼硅玻璃，集熱層
采用石英玻璃，石英玻璃的膨脹系數(shù)小于硼硅玻璃近一個數(shù)量級。硼硅玻璃為強度較高防冰雹的3.5mm—5咖厚，光透過率大于90%的透光玻璃， 石英玻璃為低膨脹系數(shù)的1. 5mm—3iMi厚，單面涂有光輻射吸收涂層的集熱 玻璃(玻璃厚度選擇是根據(jù)真空集熱板面積大小來確定)。
所述的吸收涂層采用磁控濺射工藝，濺射黑鉻或鋁-氮-鋁涂層，形成 中溫石英玻璃集熱層，濺射氮氧化鈦涂層，形成高溫石英玻璃集熱層。中溫 石英玻璃集熱層受熱溫度小于30CTC ，高溫石英玻璃集熱層受熱溫度小于 500°C 。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述的集熱層四周靠近邊緣的部位分別設(shè)有 膨脹量吸收器，該膨脹量吸收器為延集熱層平面分別向四周延伸的波狀鮍 褶。所述膨脹量吸收器能自適應(yīng)調(diào)節(jié)石英玻璃由于溫度的變化，吸收石英玻 璃尺寸的膨脹或縮小。
本發(fā)明所述的板式吸附制冷/制熱機由吸附機外殼和設(shè)在吸附機外殼內(nèi) 的真空集熱板吸附床、第一電動換向閥、冷凝器、電動切換閥、膨脹閥、蒸 發(fā)器、第二電動換向閥和小型循環(huán)泵組成。所述的冷凝器與蒸發(fā)器外型是板 式形狀，安裝在真空集熱板吸附床背面，冷凝器中設(shè)有循環(huán)冷卻水管，蒸發(fā) 器中設(shè)有循環(huán)冷媒水管；蒸發(fā)器的輸出端經(jīng)過小型循環(huán)泵、第一電動換向閥 連接真空集熱板吸附床輸入端，集熱板吸附床的輸出端通過第二電動換向閥 連接冷凝器輸入端，冷凝器的輸出端經(jīng)電動切換閥的第一輸出端、膨脹閥連 接蒸發(fā)器輸入端，電動切換閥的第二輸出端連接小型循環(huán)泵。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述的真空集熱板吸附床導(dǎo)熱正面通過高溫 導(dǎo)熱硅膠與真空板式玻璃集熱器中涂有光輻射吸收涂層的集熱層玻璃面緊密粘接。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述的真空集熱板吸附床內(nèi)部分成兩個獨立 的l/2區(qū)域，形成并列的太陽熱能直接傳導(dǎo)型吸附床A和吸附床B，真空集
熱板吸附床A的輸出端經(jīng)過單向閥連接真空集熱板吸附床B的輸入端和第二 電動換向閥，真空集熱板吸附床B的輸出端經(jīng)過單向閥連接真空集熱板吸附 床A的輸入端和第二電動換向閥。當(dāng)真空集熱板吸附床A的工作狀態(tài)是吸附 工質(zhì)時，輸出端的回?zé)峤?jīng)過單向閥進入真空集熱板吸附床B的輸入端，此時 真空集熱板吸附床B是在解吸工作狀態(tài)，真空集熱板吸附床B的輸出端作為 輸出連接第二電動換向閥，第二電動換向閥換向接通冷凝器。同理當(dāng)真空集 熱板吸附床B的工作狀態(tài)是吸附工質(zhì)時，輸出端的回?zé)峤?jīng)過單向閥進入真空 集熱板吸附床A的輸入端，此時真空集熱板吸附床A是在解吸工作狀態(tài)，真 空集熱板吸附床A的輸出端作為輸出連接第二電動換向閥，第二電動換向閥 換向接通冷凝器。真空集熱板吸附床A、 B雙床交替循環(huán)工作，充分利用回 熱，減少了熱傳輸損失。雙吸附床中還可以安裝有溫度傳感器。
所述真空集熱板吸附床、冷凝器和蒸發(fā)器均采用板翅式換熱器，以增強 換熱效果，縮短循環(huán)周期。
所述的板式吸附制冷/制熱裝置中吸附工質(zhì)對是選擇活性炭纖維與乙醇 或硅膠與水。吸附工質(zhì)對選擇活性炭纖維與乙醇主要適應(yīng)我國北方地區(qū)應(yīng) 用，硅膠與水適應(yīng)我國南方地區(qū)應(yīng)用。該吸附工質(zhì)對都是無毒、無害物質(zhì)。


圖1為本發(fā)明實施例1的平板集成式吸附制冷/制熱裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖1的B-B剖視圖。
圖3為實施例1平板集成式吸附制冷/制熱裝置工作原理圖。 圖4為實施例1平板集成式吸附制冷/制熱裝置應(yīng)用示意圖。
具體實施例方式
實施例l
參照圖l、圖2、圖3所示，平板集成式吸附制冷/制熱裝置100，該裝 置由PE外殼1.22、真空板式玻璃集熱器l. l和板式吸附制冷/制熱機1.0組 成。PE外殼1.22包括底面和沿底面四周的向上延伸的四壁。板式吸附制冷/ 制熱機l. O設(shè)在PE外殼l. 22內(nèi)，PE外殼1. 22和吸附機外殼1. 20之間填充有保 溫材料l. 19，真空板式玻璃集熱器l. l設(shè)在板式吸附制冷/制熱機1. O上方， 覆蓋PE外殼l. 22的開口。真空板式玻璃集熱器1. l從上至下依次設(shè)有透光層 1. l-l和集熱層l. 1-2，透光層l. l-l和集熱層l. l-2均采用玻璃材料，透光層 1. 1-l和集熱層l. l-2之間設(shè)有網(wǎng)狀支撐襯墊，透光層l. 1-l和集熱層l. 1-2 的邊緣用玻璃密封連接。集熱層l. 1-2和板式吸附制冷/制熱機外殼1. 20上 表面緊密接觸。
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熱器透光層l. 1-1、玻璃集熱器吸收層l.卜2組成真空板式集熱器。而玻璃集 熱器吸收層l. l-2帶有波紋膨脹器，吸收層l. l-2玻璃內(nèi)部采用磁控濺射工 藝，濺射黑鉻或鋁-氮-鋁涂層，形成中溫玻璃集熱層。帶有波紋膨脹器的吸 收層玻璃外部通過高溫硅導(dǎo)熱膠l. 18與面向吸附床導(dǎo)熱面上方的吸附機外 殼l. 20進行緊密貼合粘接。真空板式玻璃集熱器l. l和板式吸附制冷/制熱機1. o集成的小型化太陽能制冷/制熱裝置。
參照圖2所示，本實施例板式吸附制冷/制熱機的吸附機外殼1. 20上設(shè)有
吸附床抽氣接口1.5、吸附機抽氣接口1.6、 DCPL-Bus總線接口1.7和充制冷 液接口1.8，通過吸附床抽氣接口1.5將吸附機床1.4內(nèi)部抽成真空，通過吸 附機抽氣接口l. 6將吸附機外殼內(nèi)部1. 6-l抽成真空，使內(nèi)部的吸附制冷/制 熱機1.0中各個部件(吸附床、冷凝器、蒸發(fā)器、電動換向閥、小型循環(huán)泵 等)相互真空熱隔離。
參照圖3所示，圖3是本實施例的吸附式制冷/制熱機系統(tǒng)工作原理圖， 吸附式制冷是通過微孔固體吸附劑在較低溫度下吸附制冷劑，在較高溫度下 解吸制冷劑的吸附-解吸循環(huán)來實現(xiàn)的。相對于同樣利用熱能驅(qū)動的吸收式 制冷而言，在熱源溫度比較低或冷凝溫度比較高的條件下，采用合適的制冷 工質(zhì)對，吸附式制冷具有更高的效率，因此吸附式制冷在低品位熱源(太陽 能)的利用方面極具優(yōu)越性。由于吸附式制冷中吸附床需要反復(fù)加熱和冷卻， 導(dǎo)致部分能量以顯熱的方式損失。若能將冷卻階段釋放的熱量，回收于加熱 階段，無疑會提高系統(tǒng)的能效比。采用雙吸附床不但可以回收冷卻階段釋放 的熱量，充分利用吸附床的吸附熱，而且可以實現(xiàn)連續(xù)制冷過程，降低蒸發(fā)器 的溫度波動，從而進一步提高系統(tǒng)效率。
太陽能驅(qū)動的吸附式制冷/制熱機1. 0由吸附機外殼1. 20和設(shè)在吸附機 外殼1. 20內(nèi)的兩個真空集熱板吸附床1. 4，真空集熱板吸附床A和真空集熱 板吸附床B、第一電動換向閥1.12、冷凝器1.2、電動切換閥l.ll、膨脹閥 1.13-1、蒸發(fā)器l. 13、第二電動換向閥1.3和小型循環(huán)泵1.9組成。冷凝器1. 2與蒸發(fā)器1. 13外型是板式形狀，安裝在真空集熱板吸附床1. 4背面，并
且在外表面的上下面設(shè)有隔熱墊1. 21。冷凝器1. 2中設(shè)有冷卻水管1. 8，冷 卻水管1.8兩端分別設(shè)有冷卻/循環(huán)熱出水管口 1. 16和冷卻/循環(huán)熱進水管 口 1. 17。使用時，通過充制冷液接口 1. 8對冷凝器1. 2充入制冷液。蒸發(fā)器 1. 13中設(shè)有冷媒水管1. 7，冷媒水管1. 7兩端分別設(shè)有冷媒出水管1. 14和 冷媒進水管1. 15。蒸發(fā)器1. 13的輸出端經(jīng)過小型循環(huán)泵1.9、第一電動換 向閥1. 12連接真空集熱板吸附床A輸入端，第一電動換向閥1. 12還經(jīng)過單 向閥1. 23連接真空集熱板吸附床B的輸入端，真空集熱板吸附床A的輸出 端經(jīng)過單向閥1. 23連接真空集熱板吸附床B的輸入端，真空集熱板吸附床A 的輸出端還與連接第二電動換向閥1. 3連接，集熱板吸附床B的輸出端通過 第二電動換向閥1. 3連接冷凝器1. 2輸入端，冷凝器1. 2的輸出端經(jīng)電動切 換閥1. 11的第一輸出端、膨脹閥1. 13-1連接蒸發(fā)器1. 13輸入端，電動切 換閥1. 11的第二輸出端連接小型循環(huán)泵1.9。其工作原理如下，真空板式玻 璃集熱器1. 1是雙吸附床A與B的加熱器，來自蒸發(fā)器1. 13的低溫低壓制 冷劑蒸氣，由小型循環(huán)泵1. 9通過第一電動換向閥1. 12引入第一吸附床A 區(qū)域吸附工質(zhì)，首先使吸附床溫度下降，繼而被吸附床中的活性炭纖維所吸 附，吸附過程中放出的吸附熱，被未被吸附的制冷劑蒸氣帶走，穿過單向閥 1.23，進入吸附床B，這時吸附床B處在解吸過程，未被第一吸附床A吸附的 制冷劑蒸氣回?zé)徇M入第二吸附床B區(qū)域,被第二吸附床B吸附的那部分制冷 劑便從活性炭纖維中解吸出來，通過第二電動換向閥1. 3進入冷凝器1. 2，被 冷卻水冷卻，凝結(jié)為液態(tài)制冷劑。液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥1.13-1節(jié)流降壓后，進入蒸發(fā)器1. 13。在蒸發(fā)器1. 13內(nèi)，低壓制冷劑液體吸收被冷卻介質(zhì)的熱量， 在低壓下氣化為制冷劑蒸氣。被冷卻介質(zhì)因失去熱量，溫度降低產(chǎn)生制冷效
應(yīng)。低溫低壓制冷劑蒸氣再次由小型循環(huán)泵1.9通過第一電動換向閥1.12 引入吸附床B區(qū)域，開始下一輪的吸附-解吸-制冷過程，如此循環(huán)，從而達到
連續(xù)制冷的目的。本實施例的吸附式制冷/制熱機系統(tǒng)中電動切換閥1.11在
系統(tǒng)制熱時切換，使蒸發(fā)器1. 13短路而不起作用，冷凝器1. 2作為熱交換 器使用。在吸附機外殼1.20內(nèi)還設(shè)有輔助電熱源1， 10，在冬天過冷時，輔 助電熱源1. 10防止吸附式制冷/制熱機吸附工質(zhì)對(吸附劑-硅膠、制冷劑-水)中制冷劑水結(jié)冰，起到加熱防凍作用。
參照圖3所示，本實施例真空集熱板吸附床1. 4，分成兩個獨立的1/2區(qū) 域，形成太陽熱能直接傳導(dǎo)型吸附床A與吸附床B雙床結(jié)構(gòu)。并且在吸附床 A與吸附床B內(nèi)部分別安裝有溫度傳感器1. 24。溫度傳感器1. 24可以檢測 吸附床A與吸附床B在吸附/解吸時工作介質(zhì)的溫度。
參照圖4所示，本實施例多個平板集成式吸附制冷/制熱裝置組合應(yīng)用在 太陽能冷、熱聯(lián)供系統(tǒng)示意圖。
權(quán)利要求
1、平板集成式吸附制冷/制熱裝置，其特征是該裝置由外殼、真空板式玻璃集熱器和板式吸附制冷/制熱機組成，所述外殼包括底面和沿底面四周的向上延伸的四壁，所述板式吸附制冷/制熱機設(shè)在外殼內(nèi)，真空板式玻璃集熱器設(shè)在板式吸附制冷/制熱機上方，覆蓋外殼的開口；所述真空板式玻璃集熱器從上至下依次設(shè)有透光層和集熱層，所述透光層和集熱層均采用玻璃材料，透光層和集熱層之間設(shè)有網(wǎng)狀支撐襯墊，透光層和集熱層的邊緣用玻璃密封連接，透光層和集熱層之間抽為真空；所述集熱層和所述板式吸附制冷/制熱機的上表面緊密接觸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷/制熱裝置，其特征是所述透光層采用 硼硅玻璃，所述集熱層釆用石英玻璃，所述硼硅玻璃為3. 5mm—5皿厚，光 透過率大于90%的透光玻璃，所述石英玻璃為低膨脹系數(shù)、厚度為 1.5mm—3mm、單面涂有光輻射吸收涂層的集熱玻璃。
3、 一種平板集成式吸附制冷/制熱裝置，其特征是所述的集熱層四周 靠近邊緣的部位分別設(shè)有膨脹量吸收器，該膨脹量吸收器為延集熱層平面分 別向四周延伸的波狀皺褶；所述的集熱層采用磁控濺射工藝，濺射黑鉻或鋁 -氮-鋁涂層，形成中溫玻璃集熱層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷/制熱裝置，其特征是所述的板式吸附 制冷/制熱機由吸附機外殼和設(shè)在吸附機外殼內(nèi)的真空集熱板吸附床、單向 閥、第一電動換向閥、冷凝器、電動切換閥、膨脹閥、蒸發(fā)器、第二電動換向閥和小型循環(huán)泵組成，所述的冷凝器與蒸發(fā)器外型是板式形狀，安裝在真 空集熱板吸附床背面，冷凝器中設(shè)有循環(huán)冷卻水管，蒸發(fā)器中設(shè)有循環(huán)冷媒 水管；蒸發(fā)器的輸出端經(jīng)過小型循環(huán)泵、第一電動換向閥連接空集熱板吸附 床輸入端，集熱板吸附床的輸出端通過第二電動換向閥連接冷凝器輸入端， 冷凝器的輸出端經(jīng)電動切換閥的第一輸出端、膨脹閥連接蒸發(fā)器輸入端，電 動切換閥的第二輸出端連接小型循環(huán)泵。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制冷/制熱裝置，其特征是所述的真空集熱板吸附床導(dǎo)熱正面通過高溫導(dǎo)熱硅膠與真空板式玻璃集熱器中涂有光輻射 吸收涂層的集熱層玻璃面緊密粘接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的板式吸附制冷/制熱機，其特征是，所述吸附制冷/制熱機的吸附機外殼上設(shè)有吸附床抽氣接口和吸附機抽氣接口，吸附 機床內(nèi)部為真空，吸附機外殼內(nèi)部為真空。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的板式吸附制冷/制熱機，其特征是，所述的真 空集熱板吸附床內(nèi)部分成兩個獨立的1/2區(qū)域，形成兩個太陽熱能直接傳導(dǎo) 型吸附床，第一真空集熱板吸附床的輸出端經(jīng)過單向閥連接第二真空集熱板 吸附床的輸入端和第二電動換向閥；第二真空集熱板吸附床的輸出端經(jīng)過單向閥連接第一真空集熱板吸附床的輸入端和第二電動換向閥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的板式吸附制冷/制熱機，其特征是，所述真空 集熱板吸附床、冷凝器和蒸發(fā)器均采用板翅式換熱器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的板式吸附制冷/制熱機，其特征是，所述吸附 床中設(shè)有溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及平板集成式吸附制冷/制熱裝置，該裝置由外殼、真空板式玻璃集熱器和板式吸附制冷/制熱機組成，所述外殼包括底面和沿底面四周的向上延伸的四壁，所述板式吸附制冷/制熱機設(shè)在外殼內(nèi)，真空板式玻璃集熱器設(shè)在板式吸附制冷/制熱機上方，覆蓋外殼的開口；所述真空板式玻璃集熱器從上至下依次設(shè)有透光層和集熱層，所述透光層和集熱層均采用玻璃材料，透光層和集熱層之間設(shè)有網(wǎng)狀支撐襯墊，透光層和集熱層的邊緣用玻璃密封連接，透光層和集熱層之間抽為真空；所述集熱層和所述板式吸附制冷/制熱機的上表面緊密接觸。
文檔編號F24J2/05GK101476784SQ200910028418
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者毛星原, 郭建國 申請人:郭建國;毛星原