專利名稱：應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)，涉及的是暖通空調(diào)技術(shù)領(lǐng) 域，特別是涉及利用太陽能的制冷和制熱水技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于家庭的制冷和熱水以及辦公 區(qū)和生活區(qū)的冷熱聯(lián)供。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外的制冷技術(shù)中，多數(shù)采用機(jī)械壓縮式，以氟利昂及其替代工質(zhì)或者氨作為 制冷劑，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備昂貴，能耗大。采用氨水作為工質(zhì)的吸收制冷技術(shù)，由于制冷劑氨和 吸收劑水的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)差只有133. 4°C，發(fā)生器的蒸汽中會(huì)含有少量水蒸氣，為此需要設(shè)置精 餾器，將水蒸氣從氨氣中分離出來，致使設(shè)備龐大。氨水吸收式制冷系統(tǒng)壓力高，系統(tǒng)很容 易達(dá)到2MPa的壓力，為安全考慮，管道壁要加厚，導(dǎo)致系統(tǒng)投資大。而且氨水對(duì)人體有害， 腐蝕碳鋼和銅，在金屬材料的選擇方面受限。利用太陽能制冷水和熱水的技術(shù)，目前主要 有吸附式冷熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，溴化鋰吸收式冷熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，太陽能熱水器技術(shù)。對(duì)于吸附式冷 熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，由于受吸附劑性能的限制，制冷系統(tǒng)整體性能始終無法邁出大的步伐。溴化鋰 吸收技術(shù)由于機(jī)組難以小型化，系統(tǒng)龐大，造價(jià)高，而且真空度要求高，技術(shù)復(fù)雜，目前普及 率較小。對(duì)于太陽能熱水器產(chǎn)熱水，目前應(yīng)用比較多，普及率也很大，但是太陽能熱水器只 能產(chǎn)熱水不能產(chǎn)冷水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出一種克服上述缺陷的冷熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。 理論和實(shí)驗(yàn)證實(shí)，以TFE-TEGDME作為吸收制冷工質(zhì)時(shí)，系統(tǒng)性能較好，但是蒸發(fā)器側(cè)的真 空度較大，系統(tǒng)容易漏進(jìn)空氣，影響制冷性能。為此，本發(fā)明提出了充入氦氣作為輔助氣體， 提高整個(gè)系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)采用TFE-He-TEGDME三工質(zhì)的擴(kuò)散吸收制冷制熱水方式。該制冷 制熱水方式整個(gè)系統(tǒng)的壓力維持在一個(gè)大氣壓附近，采用太陽能集熱器驅(qū)動(dòng)，集熱溫度達(dá) 到80°C即可使本系統(tǒng)正常運(yùn)行。與壓縮式制冷相比，擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)沒有任何運(yùn)動(dòng)部 件(由于系統(tǒng)壓力平衡，沒有溶液泵、也沒有節(jié)流閥和壓縮機(jī))，運(yùn)行時(shí)無震動(dòng)與噪聲，可以 采用多種能源驅(qū)動(dòng)，無CFC替代問題，是一種有廣泛應(yīng)用前景的吸收式制冷方式。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和 熱水系統(tǒng)，包括依次連接的太陽能集熱器、氣泡提升泵、稀溶液罐、上升管、冷凝器、U形管、 蒸發(fā)器、氣體熱交換器、濃溶液罐、吸收器、溶液熱交換器，還包括有氦氣瓶，所述氦氣瓶連 接在蒸發(fā)器上，溶液熱交換器的外管和稀溶液罐的一端相連，內(nèi)管和濃溶液罐連接，所述吸 收器還與氣體熱交換器連接；以及與吸收器連接的自來水接管、與冷凝器連接的熱水出口， 冷凝器和吸收器之間通過管道連通。所述的系統(tǒng)將太陽能集熱器和氣泡提升泵直接連在一起，無需沸騰室，簡化了系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的無泵循環(huán)；所述的系統(tǒng)采用溶液熱交換器和氣體熱交換器回收熱量； 所述的太陽能擴(kuò)散吸收制冷系統(tǒng)可以同時(shí)產(chǎn)生冷水和熱水，既可以制冷也可以提供生活熱
3水，可以代替夏季空調(diào)以及太陽能熱水器；所述的太陽能擴(kuò)散吸收制冷系統(tǒng)運(yùn)行壓力在一 個(gè)大氣壓附近，運(yùn)行壓力小，工質(zhì)對(duì)金屬無腐蝕，因此可以采用全鋁結(jié)構(gòu)，制造容易，造價(jià)所述系統(tǒng)采用TFE-He-TEGDME三組分作為工質(zhì)。所采用的系統(tǒng)將太陽能，工質(zhì) TFE-He-TEGDME以及擴(kuò)散吸收制冷方式緊密的結(jié)合在一起，既合理利用了太陽能集熱器的 集熱溫度范圍、又巧妙的將工質(zhì)TFE-He-TEGDME的工作壓力和工作溫度范圍以及擴(kuò)散吸收 特有的工作方式進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合。在所述蒸發(fā)器內(nèi)充入有作為工質(zhì)TFE-TEGDME的輔助氣體氦氣，解決了系統(tǒng)的真 空度過大的問題，防止系統(tǒng)漏進(jìn)空氣影響系統(tǒng)性能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)TFE蒸發(fā)溫度在-25 10°C之間，系統(tǒng)運(yùn) 行壓力低，運(yùn)行安全可靠。制冷工質(zhì)對(duì)金屬無腐蝕，可以采用全鋁結(jié)構(gòu)，制造方便，而且造價(jià) 低。吸附器采用噴淋降膜吸收技術(shù)，傳熱系數(shù)大，吸收效果好。整個(gè)系統(tǒng)無震動(dòng)、無噪聲、不 需消耗電能，只需放在有陽光的地方即可以生產(chǎn)冷水和熱水，系統(tǒng)無需人看管，壽命長。采 用真空集熱器，每平米集熱器每天可產(chǎn)7°C冷水55L，50°C熱水100-120L。經(jīng)濟(jì)效益可觀， 完全可以替代現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)和太陽能熱水器，節(jié)約大量能源，擁有巨大的推廣價(jià)值。雖然 本發(fā)明是應(yīng)用太陽能進(jìn)行制冷水和熱水，但研究成果也可以推廣到其它驅(qū)動(dòng)熱源，比如工 業(yè)余熱驅(qū)動(dòng)，也可以利用地?zé)崮芑蛘咂渌械蜏責(zé)嵩打?qū)動(dòng)，拓寬了吸收制冷的應(yīng)用范圍。另 外，應(yīng)用TFE-He-TEGDME工質(zhì)的制冷系統(tǒng)也可以用來制冰。


圖1為本發(fā)明的應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)；附圖標(biāo)記說明1-太陽能集熱器，2-氣泡提升泵，3-稀溶液罐，4-上升管，5-冷凝 器，6-U形管，7-氦氣瓶，8-蒸發(fā)器，9-氣體熱交換器，10-吸收器，11-濃溶液罐，12-溶液熱 交換器，El-自來水接管，E2-吸收器水出口，E3-冷凝器水進(jìn)口，E4-熱水出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1所示，應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)包括依次連接的太陽能 集熱器1、氣泡提升泵2、稀溶液罐3、上升管4、冷凝器5、U形管6、蒸發(fā)器8、氣體熱交換器 9、濃溶液罐11、吸收器10、溶液熱交換器12，還包括有氦氣瓶7，所述氦氣瓶7連接在蒸發(fā) 器8上，溶液熱交換器12的外管和稀溶液罐3的一端相連，內(nèi)管和濃溶液罐11連接，吸收 器10還與氣體熱交換器9連接；以及與吸收器10連接的自來水接管E1、與冷凝器5連接 的熱水出口 E4，冷凝器5和吸收器10之間通過管道連通，管道上設(shè)有吸收器水出口 E2，冷 凝器水進(jìn)口 E3。具體連接方式為太陽能集熱器1的底端和來自溶液熱交換器12的濃溶液相連， 上端和氣泡提升泵2相連，稀溶液儲(chǔ)罐3上端和上升管4相連，下端連接溶液熱交換器12 的外管，右端連接氣泡提升泵2 ;U形管6將蒸發(fā)器8和冷凝器5連接在一起；氣體熱交換器 9上端是蒸發(fā)器8，下端是濃溶液罐11和吸收器10。整個(gè)系統(tǒng)是全鋁的，封閉式的，無閥門(和氦氣瓶7連接的閥門除外)，這解決了系統(tǒng)運(yùn)行阻力大的問題。本系統(tǒng)采用TFE-He-TEGDME三組分作為工質(zhì)。本系統(tǒng)采用氦氣作為工質(zhì)TFE-TEGDME的輔助氣體，該氦氣充入到蒸發(fā)器8內(nèi)。熱源溫度要求太陽能集熱器的集熱溫度不小于80°C即可。
具體實(shí)施方式
如下制冷和熱水系統(tǒng)運(yùn)行前向系統(tǒng)內(nèi)充注一定量的TFE-TEGDME和He。太陽能集熱器 1受到陽光的照射，集熱器內(nèi)的TFE和TEGDME溶液受熱蒸發(fā)出TFE蒸汽，通過氣泡提升泵2 的提升，集熱器內(nèi)的溶液和IFE氣體流進(jìn)稀溶液罐3，在稀溶液罐內(nèi)，稀溶液流到罐體下部， 而TFE氣體向上經(jīng)過上升管4進(jìn)入冷凝器5，在冷凝器內(nèi)冷凝成TFE液體，TFE液體經(jīng)過U 形管6后進(jìn)入蒸發(fā)器8，由于蒸發(fā)器8內(nèi)存在輔助氣體He，降低了 TFE的分壓，所以TFE液 體蒸發(fā)吸熱，達(dá)到制冷的目的。蒸發(fā)出的TFE氣體和輔助氣體氦氣經(jīng)過氣體熱交換器9進(jìn) 入儲(chǔ)液罐11，然后再進(jìn)入吸收器10，在吸收器內(nèi)，被來自稀溶液罐3的稀溶液吸收；稀溶液 吸收TFE氣體后變?yōu)闈馊芤?，濃溶液回到濃溶液?chǔ)罐11，在液體熱交換器12內(nèi)和來自稀溶 液儲(chǔ)罐3的溶液進(jìn)行熱交換后，濃溶液返回太陽能集熱器繼續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)，完成一個(gè)循環(huán)。而 在吸收器內(nèi)未被吸收的氦氣，在重力和密度差的作用下，經(jīng)過氣體熱交換器9和從蒸發(fā)器8 出來的氣體換熱后回到蒸發(fā)器中。在系統(tǒng)中存在兩個(gè)熱交換器，一個(gè)是氣體熱交換器，另一 個(gè)是液體熱交換器。通過氣體熱交換器來降低進(jìn)入蒸發(fā)器的氣體溫度，提高系統(tǒng)的制冷性 能。同樣，經(jīng)過液體熱交換器，提高了進(jìn)入太陽能集熱器的濃溶液溫度，提高了系統(tǒng)的性能。冷水是在蒸發(fā)器側(cè)產(chǎn)生的。熱水是在吸收器和冷凝器側(cè)產(chǎn)生的，自來水接到自來 水接管El上，依次流過吸收器和冷凝器后，從熱水出口 E4出來就變?yōu)闊崴?。上列詳?xì)說明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā) 明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)，其特征在于包括依次連接的太陽能集熱器(1)、氣泡提升泵(2)、稀溶液罐(3)、上升管(4)、冷凝器(5)、U形管(6)、蒸發(fā)器(8)、氣體熱交換器(9)、濃溶液罐(11)、吸收器(10)、溶液熱交換器(12)，還包括有氦氣瓶(7)，所述氦氣瓶(7)連接在蒸發(fā)器(8)上，溶液熱交換器(12)的外管和稀溶液罐(3)的一端相連，內(nèi)管和濃溶液罐(11)連接，所述吸收器(10)還與氣體熱交換器(9)連接；以及與吸收器(10)連接的自來水接管(E1)、與冷凝器(5)連接的熱水出口(E4)，冷凝器(5)和吸收器(10)之間通過管道連通。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)，其特征在于所述系 統(tǒng)采用TFE-He-TEGDME三組分作為工質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)，其特征在于所述系 統(tǒng)的吸收器(10)采用噴淋降膜吸收技術(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用太陽能的擴(kuò)散吸收制冷和熱水系統(tǒng)，其特征在于在所述 蒸發(fā)器(8)內(nèi)充入有作為工質(zhì)TFE-TEGDME的輔助氣體的氦氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用三氟乙醇和二甲醚四甘醇作為工質(zhì)的制冷和熱水系統(tǒng)，能夠同時(shí)提供冷水和熱水，所用熱源為太陽能。系統(tǒng)包括太陽能集熱器，氣泡提升泵，冷凝器，U形管，蒸發(fā)器，吸收器，溶液熱交換器，氣體熱交換器，儲(chǔ)液罐等。由于TFE和TEGDME沸點(diǎn)差大，系統(tǒng)無需設(shè)置精餾器，系統(tǒng)中充入氦氣作為輔助氣體，采用TFE-He-TEGDME三組分作為工質(zhì)的擴(kuò)散吸收方式進(jìn)行制冷水和熱水，該方式既解決了TFE-TEGDME兩組分作為工質(zhì)時(shí)的真空泄漏問題，同時(shí)又解決了氨水作為工質(zhì)時(shí)吸收制冷系統(tǒng)壓力過大的問題，整個(gè)系統(tǒng)的壓力維持在一個(gè)大氣壓附近。系統(tǒng)中無溶液泵、無壓縮機(jī)，無節(jié)流閥，無震動(dòng)和噪聲，不消耗電能，節(jié)約能源。制冷工質(zhì)不包括氟利昂類工質(zhì)，減少了對(duì)臭氧層的破壞。
文檔編號(hào)F25B29/00GK101975487SQ201010506639
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者卜憲標(biāo), 李華山, 馬偉斌, 黃遠(yuǎn)峰 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州能源研究所