吸附式制冷系统 |
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| 申请号 | CN201410734070.X | 申请日 | 2014-12-05 | 公开(公告)号 | CN104406322A | 公开(公告)日 | 2015-03-11 |
| 申请人 | 珠海格力电器股份有限公司; | 发明人 | 罗宝军; 梁祥飞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 吸附 式制冷系统，涉及 空调 技术领域。解决了 现有技术 中电驱动吸附式制冷系统的制冷效率较低的技术问题。该吸附式制冷系统包括吸附制冷装置以及 热 泵 ，热泵包括吸热装置以及放热装置，吸附式制冷装置包括吸热用吸附床以及热量释放装置，热泵的吸热装置与热量释放装置和/或外部多余热源热连接，且热泵的吸热装置能从热量释放装置和/或外部多余热源吸取热量；热泵的放热装置与吸热用吸附床热连接，且热泵能将其从热量释放装置和/或外部多余热源吸取的热量传导给吸热用吸附床。本发明用于提高吸附制冷系统的制冷效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种吸附式制冷系统，其特征在于，包括吸附制冷装置(15)以及热泵(16)，所述热泵(16)包括吸热装置以及放热装置，所述吸附式制冷装置包括吸热用吸附床(7)以及热量释放装置，其中： |
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| 说明书全文 | 吸附式制冷系统技术领域背景技术[0002] 对于空调领域的峰谷电利用，通常采用潜热或显热的蓄冷蓄热方式。蓄冷主要是指在电力负荷低谷时段，采用电动制冷机组制冷，利用水的潜热或显热以冰或低温水的形式将冷量贮存起来，在用电高峰时段将其释放，以满足建筑物的空调或生产工艺需冷量，从而实现电网移峰填谷的目的。蓄热是指在电网低谷时段运行电加热设备，对存放在蓄热罐中的蓄热介质进行加热，将电能转换成热能储存起来，在用电高峰期将其释放，以满足建筑物采暖或生活热水需热量，从而实现电网移峰填谷的目的。 [0003] 在蓄冷蓄热过程中，机械蒸气压缩系统的运行效率非常低，而且蓄冷蓄热利用过程中仍存在能量损耗。与机械蒸气压缩系统相比，吸附制冷自身具备蓄冷和蓄热特性，而且具有单位体积蓄冷蓄热能力大、蓄冷蓄热损失小等特点。 [0005] 现有技术中，一方面吸附制冷系统的效率作为一种热驱动的制冷技术，COP(制冷效率)非常低(一般为0.3～0.7)。对于直接电加热，1kwh的电只能获得1kwh的热量，因此采用电直接加热驱动的吸附式制冷过程中制冷效率非常低，极为不经济。 发明内容[0006] 本发明的其中一个目的是提出一种吸附式制冷系统，解决了现有技术中电驱动吸附式制冷系统的制冷效率较低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。 [0007] 为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案： [0009] 所述热泵的吸热装置与所述热量释放装置和/或外部多余热源热连接，且所述热泵的吸热装置能从所述热量释放装置和/或外部多余热源吸取热量； [0010] 所述热泵的放热装置与所述吸热用吸附床热连接，且所述热泵能将其从所述热量释放装置和/或所述外部多余热源吸取的热量传导给所述吸热用吸附床。 [0011] 在优选或可选地实施例中，所述吸附式制冷系统还包括蓄能装置，其中： [0012] 所述热泵的吸热装置与所述热量释放装置之间、所述热泵的放热装置和/或外界热源各自与所述吸热用吸附床之间通过所述蓄能装置形成热连接；所述蓄能装置能从高温物质吸取热量并积蓄一段时间后传导给低温物质。 [0013] 在优选或可选地实施例中，所述蓄能装置包括第一蓄能器以及第二蓄能器，其中： [0014] 所述热泵的放热装置与所述外界热源两者与所述吸热用吸附床之间通过所述第一蓄能器形成热连接； [0015] 所述热泵的吸热装置与所述热量释放装置之间通过所述第二蓄能器形成热连接。 [0016] 在优选或可选地实施例中，所述蓄能装置通过传热媒介传输管路与所述热泵的吸热装置、所述热量释放装置、所述热泵的放热装置和/或所述外界热源相连，其中： [0017] 所述热泵的吸热装置与所述热量释放装置之间、所述热泵的放热装置和/或所述外界热源各自与所述吸热用吸附床之间通过所述传热媒介传输管路内的传热媒介与所述蓄能装置形成热连接。 [0018] 在优选或可选地实施例中，所述热量释放装置包括第一热量释放装置以及第二热量释放装置，其中： [0019] 所述第一热量释放装置、所述第二热量释放装置以及所述热泵的吸热装置三者通过所述传热媒介传输管路与所述第二蓄能器串联； [0020] 所述第二热量释放装置与所述热泵的吸热装置之间的传热媒介传输管路上以及所述第二热量释放装置的传热媒介进口以及所述第二热量释放装置的传热媒介出口之间的所述传热媒介传输管路上均设置有导通控制阀。 [0022] 所述吸热用吸附床的制冷剂出口与所述吸附冷凝器的制冷剂入口相连； [0023] 所述吸附冷凝器的制冷剂出口与所述吸附蒸发器的制冷剂入口相连； [0024] 所述吸附蒸发器的制冷剂出口与所述解吸用吸附床的制冷剂入口相连； [0025] 所述吸附冷凝器形成所述第一热量释放装置，所述解吸用吸附床形成所述第二热量释放装置。 [0026] 在优选或可选地实施例中，所述吸附制冷装置还包括节流装置，所述吸附冷凝器的制冷剂出口通过所述节流装置与所述吸附蒸发器的制冷剂入口相连。 [0027] 在优选或可选地实施例中，所述热泵包括热泵冷凝器、热泵蒸发器以及压缩机，其中： [0028] 所述压缩机的冷媒出口与所述热泵冷凝器的冷媒入口相连； [0029] 所述热泵冷凝器的冷媒出口与所述热泵蒸发器的冷媒入口相连； [0030] 所述热泵蒸发器的冷媒出口与所述压缩机的冷媒入口相连； [0031] 所述热泵冷凝器形成所述热泵的放热装置，所述热泵蒸发器形成所述热泵的吸热装置。 [0032] 在优选或可选地实施例中，所述热泵还包括热泵膨胀阀，所述热泵冷凝器的冷媒出口通过所述热泵膨胀阀与所述热泵蒸发器的冷媒入口相连。 [0033] 在优选或可选地实施例中，所述吸附制冷装置包括解吸用吸附床、吸附冷凝器、吸附蒸发器以及所述吸热用吸附床，其中: [0034] 所述吸热用吸附床的制冷剂出口与所述吸附冷凝器的制冷剂入口相连； [0035] 所述吸附冷凝器的制冷剂出口与所述吸附蒸发器的制冷剂入口相连； [0036] 所述吸附蒸发器的制冷剂出口与所述解吸用吸附床的制冷剂入口相连； [0037] 所述解吸用吸附床和/或所述吸附冷凝器形成所述热量释放装置。 [0038] 在优选或可选地实施例中，所述吸附制冷装置还包括节流装置，所述吸附冷凝器的制冷剂出口通过所述节流装置与所述吸附蒸发器的制冷剂入口相连。 [0039] 在优选或可选地实施例中，所述解吸用吸附床与所述吸附冷凝器形成所述热量释放装置。 [0041] 在优选或可选地实施例中，所述热水器为燃气热水器或电热水器。 [0042] 在优选或可选地实施例中，所述热泵内冷媒的蒸发温度范围为20℃～60℃，冷凝温度范围为50℃～100℃。 [0043] 基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果： [0044] 本发明利用了热泵可以高效地实现热能由低温物体向高温物体的转移的特点，结合了吸附制冷装置以及热泵，利用热泵从吸附式制冷装置的热量释放装置(优选为吸附制冷冷凝放热量、吸附过程中放热量)和/或外部多余热源吸取热量，并使用热泵的放热装置为吸附式制冷装置的驱动热源即吸热用吸附床的驱动热源传入热量，提高吸热用吸附床的温度，由于吸附制冷的制冷效率和制冷量受驱动热源温度影响,因此,在某些温度区间内,采用热泵提高热源温度可以显著提高系统的制冷效率，且这部分电比功(制冷量/电耗)高于机械制冷效率，所以解决了现有技术中电驱动吸附式制冷系统的制冷效率较低的技术问题。 [0045] 另外，本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案中结合了燃气(例如燃气热水器)、工厂余热、太阳能等多种热源方式为吸附床提供热源，避免了基于低品位余热、太阳能等能源的吸附制冷运行不稳定性，从而提高了低品位余热、太阳能等能源易用性，有助于提升这些能源在能源消耗中的份额。附图说明 [0046] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： [0047] 图1为本发明实施例的一种实施方式所提供的吸附式制冷系统的组成部分之间连接关系的示意图； [0048] 图2为本发明实施例的另一种实施方式所提供的吸附式制冷系统的组成部分之间连接关系的示意图； [0049] 图3为本发明实施例的优选实施方式所提供的吸附式制冷系统的组成部分之间连接关系的示意图； [0050] 附图标记：1、第一蓄能器；2、第二蓄能器；3、热泵冷凝器；4、热泵膨胀阀；5、热泵蒸发器；6、压缩机；7、吸热用吸附床；8、吸附冷凝器；9、节流装置；10、吸附蒸发器；11、解吸用吸附床；12、太阳能集热板；13、工厂余热收集装置；14、热水器；15、吸附制冷装置；16、热泵；17、导通控制阀。 具体实施方式[0051] 下面可以参照附图图1～图3以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。 [0052] 本发明实施例提供了一种制冷效率高、节能性好的吸附式制冷系统。 [0053] 下面结合图1～图3对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。 [0054] 如图1～图3所示，本发明实施例所提供的吸附式制冷系统包括吸附制冷装置15以及热泵16，热泵16包括吸热装置(优选为热泵蒸发器5)以及放热装置(优选为热泵冷凝器3)，吸附式制冷装置包括吸热用吸附床7以及热量释放装置(优选为吸附冷凝器8和解吸用吸附床11)，其中：吸热用吸附床7用于制冷剂吸附、吸热。 [0055] 热泵16的吸热装置与热量释放装置和/或外部多余热源(外部多余热源可以为其他空调器或家用电器的余热，例如废气、尾气中的热量)热连接，且热泵16的吸热装置能从热量释放装置和/或外部多余热源吸取热量。本发明中热连接包括但不限于热传导、热对流等热连接方式，只要能够实现热量的传递即可。 [0056] 热泵16的放热装置与吸热用吸附床7热连接，且热泵16能将其从热量释放装置和/或外部多余热源吸取的热量传导给吸热用吸附床7。 [0057] 本发明利用了热泵16可以高效地实现热能由低温物体向高温物体的转移的特点，结合了吸附制冷装置15以及热泵16，利用热泵16从吸附式制冷装置的热量释放装置(优选为吸附制冷冷凝放热量、吸附过程中放热量)吸取热量，并使用热泵16的放热装置为吸附式制冷装置的驱动热源即吸热用吸附床7的驱动热源传入热量，提高吸热用吸附床7的温度，由于吸附制冷的制冷效率和制冷量受驱动热源温度影响,因此,在某些温度区间内,采用热泵16提高驱动热源温度可以显著提高系统的制冷效率，且这部分电比功(制冷量/电耗)高于机械制冷效率。 [0058] 作为优选或可选地实施方式，吸附式制冷系统还包括蓄能装置，其中：热泵16的吸热装置与热量释放装置之间、热泵16的放热装置和/或外界热源(外界热源可以为太阳能集热板12、工厂余热收集装置13或热水器14)各自与吸热用吸附床7之间通过蓄能装置形成热连接。蓄能装置能从高温物质吸取热量并积蓄一段时间后传导给低温物质。 [0059] 蓄能装置可以起到传导、暂存热能的作用，避免了热泵16或吸附式制冷装置产生的热量的浪费。 [0060] 作为优选或可选地实施方式，蓄能装置包括如图2和图3所示第一蓄能器1以及第二蓄能器2，其中： [0061] 热泵16的放热装置与外界热源两者与吸热用吸附床7之间通过第一蓄能器1形成热连接。热泵16的吸热装置与热量释放装置之间通过第二蓄能器2形成热连接。 [0062] 由两个蓄能器分开作业，可以避免两个蓄能器之间互相影响。当然，也可以根据需要将两个蓄能器设计为一个大的单一的蓄能器。 [0063] 作为优选或可选地实施方式，蓄能装置通过传热媒介传输管路与热泵16的吸热装置、热量释放装置、热泵16的放热装置和/或外界热源相连，其中：热泵16的吸热装置与热量释放装置之间、热泵16的放热装置和/或外界热源各自与吸热用吸附床7之间通过传热媒介传输管路内的传热媒介(例如水)与蓄能装置形成热连接。采用传热媒介传输管路内的传热媒介传热的方式成本低廉，便于设置、加工和制造。 [0064] 作为优选或可选地实施方式，热量释放装置包括第一热量释放装置以及第二热量释放装置，其中： [0065] 第一热量释放装置、第二热量释放装置以及热泵16的吸热装置三者通过传热媒介传输管路与第二蓄能器2串联。 [0066] 第二热量释放装置与热泵16的吸热装置之间的传热媒介传输管路上以及第二热量释放装置的传热媒介进口以及第二热量释放装置的传热媒介出口之间的传热媒介传输管路上均设置有导通控制阀17。 [0067] 第二热量释放装置的传热媒介进口以及第二热量释放装置的传热媒介出口之间的传热媒介传输管路使第二热量释放装置与第一热量释放装置形成了并联关系，由此可以通过控制导通控制阀17可以选择将第二热量释放装置暂时断开。 [0068] 作为优选或可选地实施方式，吸附制冷装置15包括解吸用吸附床11、吸附冷凝器8、吸附蒸发器10以及吸热用吸附床7，其中: [0069] 吸热用吸附床7的制冷剂出口与吸附冷凝器8的制冷剂入口相连。 [0070] 吸附冷凝器8的制冷剂出口与吸附蒸发器10的制冷剂入口相连。 [0071] 吸附蒸发器10的制冷剂出口与解吸用吸附床11的制冷剂入口相连。 [0072] 吸附冷凝器8形成第一热量释放装置，解吸用吸附床11形成第二热量释放装置。 [0073] 上述设计可以将吸附制冷装置15制冷过程中产生的热量均通过储能装置以及热泵16吸收并最终提供给吸附制冷装置15的吸热用吸附床7，由此不仅避免了热量的浪费还大大提高了吸附制冷装置15的制冷效率。 [0074] 作为优选或可选地实施方式，吸附制冷装置15还包括节流装置9，吸附冷凝器8的制冷剂出口通过节流装置9与吸附蒸发器10的制冷剂入口相连。节流装置9可以采用膨胀阀来实现。节流装置9可以降低制冷剂的压力，以有利于制冷剂在吸附蒸发器10内吸热、蒸发。 [0075] 作为优选或可选地实施方式，热泵16包括热泵冷凝器3、热泵蒸发器5以及压缩机6，其中： [0076] 压缩机6的冷媒出口与热泵冷凝器3的冷媒入口相连。 [0077] 热泵冷凝器3的冷媒出口与热泵蒸发器5的冷媒入口相连。 [0078] 热泵蒸发器5的冷媒出口与压缩机6的冷媒入口相连。 [0079] 热泵冷凝器3形成热泵16的放热装置，热泵蒸发器5形成热泵16的吸热装置。 [0080] 热泵16可以高效地实现热能由低温物体向高温物体的转移，由此可以利用热泵蒸发器5作为吸热装置吸取吸附制冷装置15的释放的多余热量用于提高吸附制冷装置15的驱动热源的温度，以提高吸附制冷装置15的制冷效率。 [0081] 作为优选或可选地实施方式，热泵16还包括热泵膨胀阀4，热泵冷凝器3的冷媒出口通过热泵膨胀阀4与热泵蒸发器5的冷媒入口相连。热泵膨胀阀4可以降低热泵16内冷媒的压力，以有利于冷媒在热泵蒸发器5内吸热、蒸发。 [0082] 作为优选或可选地实施方式，吸附制冷装置15包括解吸用吸附床11、吸附冷凝器8、吸附蒸发器10以及吸热用吸附床7，其中: [0083] 吸热用吸附床7的制冷剂出口与吸附冷凝器8的制冷剂入口相连。 [0084] 吸附冷凝器8的制冷剂出口与吸附蒸发器10的制冷剂入口相连。 [0085] 吸附蒸发器10的制冷剂出口与解吸用吸附床11的制冷剂入口相连。 [0086] 解吸用吸附床11和/或冷凝器形成热量释放装置。 [0087] 解吸用吸附床11内的制冷剂在解吸的过程中会释放一定热量。冷凝器内的制冷剂在冷凝过程中也会释放一定热量，无论是解吸用吸附床11内的制冷剂释放的热量，还是冷凝器内的制冷剂释放的热量均可以通过热泵16以提高吸附制冷装置15的吸热用吸附床7的温度以有利于吸热用吸附床7内的制冷剂进行吸热、吸附作业。 [0088] 作为优选或可选地实施方式，吸附制冷装置15还包括节流装置9，吸附冷凝器8的制冷剂出口通过节流装置9与吸附蒸发器10的制冷剂入口相连。节流装置9可以采用膨胀阀来实现。节流装置9可以降低制冷剂的压力，以有利于制冷剂在吸附蒸发器10内吸热、蒸发。 [0089] 作为优选或可选地实施方式，解吸用吸附床11与冷凝器形成热量释放装置。解吸用吸附床11与冷凝器在工作过程中均会产生一定热量，通过热泵16利用该热量提高吸附制冷装置15的制冷效率可以避免吸附制冷装置15工作过程中产生的能量浪费，具有节能的优点。 [0090] 作为优选或可选地实施方式，外界热源包括太阳能集热板12、工厂余热收集装置13以及热水器14其中的一种、两种或三种。外界热源优选为太阳能集热板12、工厂余热收集装置13以及热水器14均包括。热水器14可以为燃气热水器14或电热水器14。 [0091] 外界热源包括太阳能集热板12、工厂余热收集装置13以及热水器14释放的热量均可以用于提高吸附制冷装置15的驱动热源的温度以提高吸附制冷装置15的制冷量。另外，本发明结合了燃气(例如燃气热水器14)、工厂余热、太阳能等多种热源方式为吸附床提供热源，避免了基于低品位余热、太阳能等能源的吸附制冷运行不稳定性，从而提高了低品位余热、太阳能等能源易用性，有助于提升这些能源在能源消耗中的份额。 [0092] 作为优选或可选地实施方式，热泵16内冷媒的蒸发温度范围为20℃～60℃，冷凝温度范围为50℃～100℃。上述蒸发温度以及冷凝温度的冷媒不仅可以起到良好的制冷效果，而且便于控制。 [0093] 上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。 [0094] 如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。 [0095] 同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。 [0096] 另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。 |
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