太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统 |
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| 申请号 | CN201510227492.2 | 申请日 | 2015-05-06 | 公开(公告)号 | CN104848584A | 公开(公告)日 | 2015-08-19 |
| 申请人 | 天津大学; | 发明人 | 李敏霞; 党超镔; 龚秀峰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 太阳能 喷射与太阳能光伏 蒸汽 喷射压缩联合 热 泵 系统，该系统由太阳能喷射系统和太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统组成，太阳能喷射系统由集热系统和喷射系统组成，太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统由蒸汽喷射压缩系统、空气能双级 蒸汽压 缩 辅助系统和太阳能 光伏发电 系统组成。制冷工况，当没有收集到太阳能时，系统使用空气能双级 蒸汽压缩 辅助系统循环制冷；当收集的太阳能不足时，系统使用复叠式循环与空气能双级蒸汽压缩辅助系统循环同时制冷；当收集的太阳能满足制冷需求时，系统使用复叠式循环制冷。制热工况，系统使用空气能双级蒸汽压缩辅助系统利用太阳能或空气能循环制热。所有情况下电量均由太阳能 光伏发电系统 提供。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统，其特征在于，该系统由太阳能喷射系统和太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统组成： |
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| 说明书全文 | 太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统技术领域[0001] 本发明涉及一种热泵系统，更具体的说，是涉及一种太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统。 背景技术[0002] 太阳能是一种取之不尽、用之不竭而又没有污染的超洁净可再生能源。在当前石油价格较高、全球变暖加剧的情况下，开发和利用这种可再生能源意义十分重大。在1999年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势，一是光电与光热结合，二是太阳能与建筑的结合作为建筑的冷热源。 [0003] 目前将太阳能应用在空调器中主要有两种方式，一种是利用光伏组件将太阳能转化为电能，为蒸汽压缩式空调器提供电能，这种情况下空调器的运行效率并没有显著提高，利用的电能越多电池组的面积就越大；另一种是利用集热器将太阳能转化为热能，驱动吸收、吸附式等热驱动的制冷设备进行制冷，这种情况下空调器的制冷运行效率低，而且需要的集热器面积大。因此需要对上述的两种空调的太阳能利用模式进行改进，提高系统的总效能。 发明内容[0004] 本发明要解决的是上述现有蒸汽压缩制冷系统与太阳能喷射制冷系统各自所存在的技术问题，提供一种能够连续运行、充分利用太阳能并且高效节能的太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统。该系统利用太阳能喷射制冷为太阳能光伏发电蒸汽喷射压缩循环提供冷源，提高了太阳能喷射制冷蒸发温度，既解决了喷射制冷热利用率低的问题，同时降低了太阳能光伏发电蒸汽喷射压缩循环的冷凝温度，又解决了单纯用太阳能光伏时，耗能大、压缩制冷效率低的问题。另外，压缩制冷采用喷射器的形式，进一步提高压缩效率，特别是对自然工质CO2，可以降低CO2的运行高压，从原来的跨临界循环转变为亚临界循环，极大地降低耗电量。 [0005] 该系统可以根据不同的太阳能负荷提供不同的运行方案：当没有收集到足够的太阳能热时，系统只能使空气能双级蒸汽压缩辅助系统制冷；当收集的太阳能只满足部分制冷需求时，系统能使用太阳能喷射系统和太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统同时制冷；当收集的太阳能满足制冷需求时，系统只使用复叠式循环制冷；所有情况下的电量均由太阳能光伏发电系统提供。 [0006] 在实现系统连续、稳定和高效运行的前提下，根据储液罐中温度和蓄电池电量，通过切换太阳能喷射系统、太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统复叠式循环制冷以及其中的空气能双级蒸汽压缩辅助系统，达到节能运行的效果。 [0007] 为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现： [0008] 一种太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统，该系统由太阳能喷射系统和太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统组成： [0009] 所述太阳能喷射系统由集热系统和喷射系统组成，所述集热系统由太阳能集热器、储液罐和发生器组成，所述太阳能集热器的出口与储液罐的入口连接，所述储液罐的出口与发生器的集热系统侧入口连接，所述发生器的集热系统侧出口与太阳能集热器的入口连接；所述喷射系统由第一喷射器、冷凝器、第一电磁阀、第一膨胀阀、第一换热器和工质泵组成，所述发生器的喷射系统侧出口与第一喷射器的高压入口连接，所述第一喷射器的出口与冷凝器入口连接，所述冷凝器出口与第一电磁阀入口连接，所述第一电磁阀出口分别与第一膨胀阀入口和工质泵入口连接，所述第一膨胀阀出口与第一换热器的喷射系统侧入口连接，所述第一换热器的喷射系统侧出口与第一喷射器的低压入口连接，所述工质泵的出口与发生器的喷射系统侧入口连接； [0010] 所述太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统由蒸汽喷射压缩系统、空气能双级蒸汽压缩辅助系统和太阳能光伏发电系统组成，所述蒸汽喷射压缩系统与所述太阳能喷射系统构成复叠式循环系统，所述蒸汽喷射压缩系统由第一换热器、第二喷射器、气液分离器、第二膨胀阀、第二换热器、第一压缩机、第一四通换向阀、第二电磁阀、第二四通换向阀、第四电磁阀、第一三通阀和第二三通阀组成，其中第一四通换向阀左端口和下端口或上端口连通、右端口和上端口或下端口连通，其中第二四通换向阀左端口和上端口或下端口连通、右端口和下端口或上端口连通，其中第一三通阀的上端口和下端口或右端口连通，其中第二三通阀的左端口和右端口或下端口连通，所述第一换热器的蒸汽喷射压缩系统侧的出口与第二四 通换向阀的上端口连接，所述第二四通换向阀的右端口与第二喷射器的高压入口连接，所述第二喷射器的出口与气液分离器的入口连接，所述气液分离器的液体出口与第二膨胀阀的入口连接，所述第二膨胀阀的出口与第二三通阀的左端口连接，所述第二三通阀的右端口与第六电磁阀的上端口和第一四通换向阀的右端口连接，第一四通换向阀的下端口与第一三通阀的上端口连接，所述第一三通阀的下端口与第三三通阀的左端口和第二换热器的入口连接，所述第二换热器的出口与第四电磁阀的下端口连接，所述第四电磁阀的上端口与第二四通换向阀的下端口连接，所述第二四通换向阀的左端口与第二喷射器的低压入口连接，气液分离器的气体出口与压缩机的入口连接，所述第一压缩机的出口与第一四通换向阀的左端口连接，所述第一四通换向阀的上端口与第二电磁阀的右端口连接，所述第二电磁阀的左端口与第一换热器的左端口连接； [0011] 所述空气能双级蒸汽压缩辅助系统由第二换热器、第一压缩机、第一四通换向阀、第三电磁阀、第二压缩机、第三换热器、第三膨胀阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第三三通阀组成，其中第三三通阀的上端口和下端口或左端口连通，所述第一四通换向通阀上端口与第三电磁阀上端口连接，所述第三电磁阀下端口与第二压缩机的入口连接，所述第二压缩机的出口与第三三通阀的上端口连接，第三三通阀的下端口与第三换热器的右端口和第六电磁阀下端口连接，第六电磁阀上端口分别与第一四通换向阀的右端口和第二三通阀的右端口相连；所述第三换热器的左端口与第三膨胀阀的右端口和第二三通阀的下端口连接，所述第三膨胀阀的左端口与第二换热器的右端口连接，所述第二换热器的左端口与第五电磁阀的下端口连接，所述第五电磁阀的上端口与第一压缩机的入口连接； [0012] 所述太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、风力发电系统、控制器、蓄电池、逆变器组成，所述太阳能电池板的出口和风力发电系统的出口均与控制器的入口连接，所述控制器的出口分别与蓄电池和逆变器连接，所述逆变器与负载工质泵、第一压缩机和第二压缩机分别进行连接。 [0013] 其中，所述冷凝器、所述第二换热器、所述第三换热器为风冷式换热器或者水冷式换热器。 [0014] 其中，所述发生器、所述冷凝器、所述第二换热器、所述第三换热器为微通道换热器。 [0016] 其中，所述太阳能喷射系统循环采用的工质为1.氯-3，3，3.三氟丙烯、1，1，1，3，3五氟丙烷、1，3，3，3-四氟丙烯或2，3，3，3四氟丙烯。 [0018] 本发明的有益效果是： [0019] 利用太阳能驱动热泵系统对节约常规能源，保护自然环境具有十分重要的意义。太阳能热泵与常规热泵空调相比，具有季节适应性好、绿色环保等优点。太阳能热泵系统以太阳能作为驱动能源，该部分热能又可以视为无偿的，其社会效益和环保意义明显；太阳能热泵系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，显著地提高了太阳能系统的利用率和经济性等优点。 [0020] (一)本发明的太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统通过控制各阀门的启闭实现不同储热下的系统切换，完成了太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统制热工况与制冷工况的自如转换，从而使空间制冷和供热过程连续。 [0021] (二)本发明的太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统可以在储热不足时，利用蓄电池推动太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统制冷，实现对太阳能的充分利用。 [0022] (三)本发明的太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统中，太阳能喷射循环采用新型低GWP工质，在实现系统高效运行的同时，使得系统更加绿色环保。 [0023] (四)本发明的太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统将太阳能作为清洁能源充分利用，实现了与现有热泵系统的有机组合。 [0025] (六)本发明在太阳能光伏蒸汽喷射压缩循环部分加入了喷射器，使得太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统的效率进一步提高。 [0026] (七)本发明采用空气能双级辅助蒸汽压缩运行模式，在太阳能提供的热量不够的情况下，可以利用空气能辅助蒸汽压缩循环，并有效解决了运行压比不同的问题。通过各阀门的有效控制，实现了在夏季制冷工况和冬季供热工况都可采用空气能双级辅助蒸汽压缩运行的情况。附图说明 [0027] 图1是本发明所提供的太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统的原理图； [0028] 图2是本发明在制冷工况下只采用空气能双级蒸汽压缩辅助系统的方案原理图； [0029] 图3是本发明在制冷工况下同时采用太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统的方案原理图； [0030] 图4是本发明在制冷工况下只采用蒸汽喷射压缩系统的方案原理图； [0031] 图5是本发明在供热工况下采用复叠式循环系统的方案原理图； [0032] 图6是本发明在供热工况下只采用空气能双级蒸汽压缩辅助系统制热方案原理图； [0033] 其中：实线表示开启管路，虚线表示关闭管路； [0034] 图中：1，太阳能集热器；2，储液罐；3，发生器；4，第一喷射器；5，冷凝器； [0035] 6，第一电磁阀；7，第一膨胀阀；8，第一换热器；9，工质泵；10，第二喷射器； [0036] 11，气液分离器；12，第二膨胀阀；13，第二换热器；14，第一压缩机； [0037] 15，第一四通换向阀；16，第二电磁阀；17，第三电磁阀；18，第二压缩机； [0038] 19，第三换热器；20，第三膨胀阀；21，第二四通换向阀；22，第四电磁阀； [0039] 23，第五电磁阀；24，第一三通阀；25，第二三通阀；26，第六电磁阀；27，第三三通阀； [0040] 28，太阳能电池板；29，风力发电系统；30，控制器；31，蓄电池；32，逆变器。 具体实施方式[0041] 为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下: [0042] 如图1所示，本实施例披露了一种太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统，该系统由太阳能喷射系统和太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统组成。 [0043] 太阳能喷射系统由集热系统和喷射系统组成。 [0044] 集热系统由太阳能集热器1、储液罐2和发生器3组成。其中，发生器3结构形式可以为普通换热器或微通道换热器。太阳能集热器1的出口与储液罐2的入口连接，储液罐2的出口与发生器3的集热系统侧入口连接，发生器3的集热系统侧出口与太阳能集热器1的入口连接；从而构成循环。 [0045] 喷射系统由第一喷射器4、冷凝器5、第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第一换热器8和 工质泵9组成。其中，冷凝器5可以为风冷式换热器或者水冷式换热器，其结构形式可以为普通换热器或微通道换热器。其中，第一换热器8的结构形式可以为套管式换热器、板式换热器或者微通道换热器。 [0046] 发生器3的喷射系统侧出口与第一喷射器4的高压入口连接，第一喷射器4的出口与冷凝器5入口连接，冷凝器5出口与第一电磁阀6入口连接，第一电磁阀6出口分别与第一膨胀阀7入口和工质泵9入口连接，第一膨胀阀7出口与第一换热器8的喷射系统侧入口连接，第一换热器8的喷射系统侧出口与第一喷射器4的低压入口连接，工质泵9的出口与发生器3的喷射系统侧入口连接，从而构成循环。 [0047] 太阳能喷射系统循环采用新型环保低GWP工质，例如1.氯-3，3，3三氟丙烯(R1233zd)、1，1，1，3，3五氟丙烷(R254fa)、1，3，3，3-四氟丙烯(HFO1234Ze)和2，3，3，3四氟丙烯(HFO1234yf)。 [0048] 太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统由蒸汽喷射压缩系统、空气能双级蒸汽压缩辅助系统和太阳能光伏发电系统组成，所述蒸汽喷射压缩系统与所述太阳能喷射系统构成复叠式循环系统。 [0049] 蒸汽喷射压缩系统由第一换热器8、第二喷射器10、气液分离器11、第二膨胀阀12、第二换热器13、第一压缩机14、第一四通换向阀15、第二电磁阀16、第二四通换向阀21、第四电磁阀22、第一三通阀24和第二三通阀25组成；其中第一四通换向阀15左端口和下端口或上端口连通、右端口和上端口或下端口连通，其中第二四通换向阀21左端口和上端口或下端口连通、右端口和下端口或上端口连通，其中第一三通阀24的上端口和下端口或右端口连通，其中第二三通阀25的左端口和右端口或下端口连通。其中第二换热器13可以为风冷式换热器或者水冷式换热器，其结构形式可以为普通换热器或微通道换热器。 [0050] 第一换热器8的蒸汽喷射压缩系统侧的出口与第二四通换向阀21的上端口连接，第二四通换向阀21的右端口与第二喷射器10的高压入口连接，第二喷射器10的出口与气液分离器11的入口连接，气液分离器11的液体出口与第二膨胀阀12的入口连接，第二膨胀阀12的出口与第二三通阀25的左端口连接，第二三通阀25的右端口与第六电磁阀26的上端口和第一四通换向阀15的右端口连接，第一四通换向阀15的下端口与第一三通阀24的上端口连接，第一三通阀24的下端口与第三三通阀27的左端口和第二换热器13的 入口连接，第二换热器13的出口与第四电磁阀22的下端口连接，第四电磁阀22的上端口与第二四通换向阀21的下端口连接，第二四通换向阀21的左端口与第二喷射器10的低压入口连接，气液分离器11的气体出口与第一压缩机14的入口连接，第一压缩机14的出口与第一四通换向阀15的左端口连接，第一四通换向阀15的上端口与第二电磁阀16的右端口连接，所述第二电磁阀(16)的左端口与第一换热器(8)的左端口连接。 [0051] 所述蒸汽喷射压缩系统采用的工质为二氧化碳(CO2)、1，1，1，2四氟乙烷(R134a)、二氟甲烷(R32)、二氟甲烷和五氟乙烷混合物(R410A)、一氟乙烷(R161)、丙烷(R290)或丙烯(R1270)。 [0052] 空气能双级蒸汽压缩辅助系统由第二换热器13、第一压缩机14、第一四通换向阀15、第三电磁阀17、第二压缩机18、第三换热器19、第三膨胀阀20、第五电磁阀23、第六电磁阀26和第三三通阀27组成。其中第三三通阀27的上端口和下端口或左端口连通，其中第三换热器19可以为风冷式换热器或者水冷式换热器，其结构形式可以为普通换热器或微通道换热器。 [0053] 空气能双级蒸汽压缩辅助系统采用的工质为二氧化碳(CO2)、1，1，1，2四氟乙烷(R134a)、二氟甲烷(R32)、二氟甲烷和五氟乙烷混合物(R410A)、一氟乙烷(R161)、丙烷(R290)或丙烯(R1270)。 [0054] 第一压缩机14出口与第一四通换向通阀15左端口连接，第一四通换向通阀15上端口与第三电磁阀17上端口连接，第三电磁阀17下端口与第二压缩机18的入口连接，第二压缩机18的出口与第三三通阀27的上端口连接，第三三通阀27的下端口端口与第三换热器19的右端口和第六电磁阀26下端口连接，第六电磁阀26上端口分别与第一四通换向阀15的右端口和第二三通阀25的右端口相连；第三换热器19的左端口与第三膨胀阀20的右端口和第二三通阀25的下端口连接，第三膨胀阀20的左端口与第二换热器13的右端口连接，第二换热器13的左端口与第五电磁阀23的下端口连接，第五电磁阀23的上端口与第一压缩机14的入口连接。 [0055] 太阳能光伏发电系统由太阳能电池板28、风力发电系统29、控制器30、蓄电池31、逆变器32组成，太阳能电池板28的出口和风力发电系统29的出口均与控制器30的入口连接，控制器30的出口分别与蓄电池31和逆变器32连接，逆变器32分别与负载工质泵9、第一压缩机14和第二压缩机18进行连接。 [0056] 本发明所提供的太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩联合热泵系统的工作原理如下： [0057] 制冷工况下，当没有收集到太阳能时，系统能使用空气能双级蒸汽压缩辅助系统制冷；当收集的太阳能不能满足制冷需求时，系统能使用复叠式循环与空气能双级蒸汽压缩辅助系统同时制冷；当收集的太阳能满足制冷需求时，系统只使用复叠式循环制冷。制热工况，系统使用空气能双级蒸汽压缩循环制热。 [0058] (1)制冷工况 [0059] A.在没有收集到太阳能的情况下，如图2所示，采用空气能双级蒸汽压缩辅助系统制冷方案。 [0060] 集热系统没有收集太阳能，无法为储液罐2和发生器3提供热量；太阳能喷射系统停止运行。太阳能光伏发电系统通过太阳能电池板28发电，并通过控制器30将电能储存到蓄电池32；与此同时，风力发电系统29发电电能也通过控制器30储存到蓄电池32，两者所发电能都通过逆变器31为空气能双级蒸汽压缩辅助系统的第一压缩机14和第二压缩机18提供电量。 [0061] 其中第一电磁阀6、工质泵9、第二膨胀阀12、第二电磁阀16、第四电磁阀22、第六电磁阀26关闭，第三电磁阀17、第三膨胀阀20、第五电磁阀23开启，第一四通换向阀15左端口与上端口连通，右端口与下端口连通，第三三通阀27上端口与下端口连通。 [0062] 经过第一压缩机14压缩后的高压流体经过第一四通换向阀15进入第三电磁阀17，从第三电磁阀17流出的流体进入第二压缩机18进一步压缩，随后进入第三换热器19冷凝放热。从第三换热器19流出的制冷剂进入第三膨胀阀20节流后进入第二换热器13蒸发吸热，所产生的气体进过第五电磁阀23后进入第一压缩机14，完成双级蒸汽压缩辅助循环，实现空间供冷。 [0063] B.在收集的太阳能不能满足制冷需求时，如图3所示，采用太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统包含空气能双级蒸汽压缩辅助系统的制冷方案。 [0064] 集热系统收集太阳能使储液罐2温度上升，流体进入发生器3换热；太阳能光伏发电系统收集太阳能发电，给泵9提供电能，并为空气能双级蒸汽压缩辅助系统的第一压缩机14和第二压缩机18提供电量。 [0065] 其中第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第二膨胀阀12、第二电磁阀16、第三电磁阀17、 第三膨胀阀20、第四电磁阀22、第五电磁阀23开启，第六电磁阀26关闭，第一四通换向阀15左端口与上端口连通，右端口与下端口连通，第二四通换向阀21左端口与下端口连通，右端口与上端口连通，第一三通阀24上端口与下端口连接，第二三通阀25左端口与右端口连通，第三三通阀27上端口与下端口连通。 [0066] 经太阳能集热器1加热后的高温流体，流经储液罐2后进入发生器3进行热量交换，变为低温流体，然后再进入太阳能集热器1吸收太阳能变为高温流体，完成集热系统循环。喷射系统循环中的制冷剂液体在发生器3中与太阳能集热器1产生的高温流体进行热交换并气化变成蒸汽。蒸汽流经第一喷射器4中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，成为超音速流，由此形成低压抽吸第一换热器8中的蒸汽。两股蒸汽混合后，经过第一喷射器4的扩压段，离开第一喷射器4；排出第一喷射器4的蒸汽在冷凝器5中冷凝为液体。冷凝器5出口的液体分为两路，一路经过第一膨胀阀7进入第一换热器8，进行蒸发换热；另一路经由工质泵9增压后进入发生器3，进行热量交换。至此，制冷工况下的太阳能喷射系统循环完成。 [0067] 在蒸汽喷射压缩系统中，经第一换热器8后的蒸汽喷射压缩系统中的工质变为高温高压液态制冷剂，经第二喷射器10中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，形成低压抽吸第二换热器13中的蒸汽。两股流体混合后，经过第二喷射器10的扩压段，离开第二喷射器10进入气液分离器11。气液分离器11中液体流经第二膨胀阀12后进入第二换热器13，进行蒸发吸热；气液分离器11中气体通过第一压缩机14压缩增压后进入第一换热器8，进行热量交换，完成制冷工况下的复叠式循环，实现空间供冷。 [0068] 同时，经过第一压缩机14压缩后的高压流体经过第一四通换向阀15进入第三电磁阀17，从第三电磁阀17流出的流体进入第二压缩机18进一步压缩，随后进入第三换热器19冷凝放热。从第三换热器19流出的制冷剂进入第三膨胀阀20节流后进入第二换热器 13蒸发吸热，所产生的气体进过第五电磁阀23后进入第一压缩机14，完成空气能双级蒸汽压缩辅助循环，实现空间供冷。 [0069] C.当收集的太阳能满足制冷需求时，如图4所示，采用太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统不包含空气能双级蒸汽压缩辅助系统的制冷运行方案。 [0070] 集热系统收集太阳能为储液罐2和发生器3提供热量；太阳能光伏发电系统收集太阳能发电，给工质泵9和第一压缩机14提供电量。 [0071] 其中第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第二膨胀阀12、第二电磁阀16、第四电磁阀22开启，第三电磁阀17、第三膨胀阀20、第五电磁阀23、第六电磁阀26关闭，第一四通换向阀15左端口与上端口连通，右端口与下端口连通，第二四通换向阀21左端口与下端口连通，右端口与上端口连通，第一三通阀24上端口与下端口连接，第二三通阀25左端口与右端口连通。 [0072] 经太阳能集热器1加热后的高温流体，流经储液罐2后进入发生器3进行热量交换，变为低温流体，然后再进入太阳能集热器1吸收太阳能变为高温流体，完成集热系统循环。喷射系统循环中的制冷剂液体在发生器3中与太阳能集热器1产生的高温流体进行热交换并气化变成蒸汽。蒸汽流经第一喷射器4中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，成为超音速流，由此形成低压抽吸第一换热器8中的蒸汽。两股蒸汽混合后，经过第一喷射器4的扩压段，离开第一喷射器4；排出第一喷射器4的蒸汽在冷凝器5中冷凝为液体。冷凝器5出口的液体分为两路，一路经过第一膨胀阀7进入第一换热器8，进行蒸发换热；另一路经由工质泵9增压后进入发生器3，进行热量交换。至此，制冷工况下的太阳能喷射系统循环完成。 [0073] 在蒸汽喷射压缩系统中，经第一换热器8后的蒸汽喷射压缩系统中的工质变为高温高压液态制冷剂，经第二喷射器10中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，形成低压抽吸第二换热器13中的蒸汽。两股流体混合后，经过第二喷射器10的扩压段，离开第二喷射器10进入气液分离器11。气液分离器11中液体流经第二膨胀阀12后进入第二换热器13，进行蒸发吸热；气液分离器11中气体通过第一压缩机14压缩增压后进入第一换热器8，进行热量交换，完成制冷工况下的复叠式循环，实现空间供冷。 [0074] (2)供热工况 [0075] A.在收集到足够的太阳能情况下，如图5所示，采用太阳能喷射与太阳能光伏蒸汽喷射压缩系统不包含空气能双级蒸汽压缩辅助系的供热方案。 [0076] 集热系统收集太阳能为储液罐2和发生器3提供热量； [0077] 太阳能光伏发电系统收集太阳能发电，给工质泵9、第一压缩机14和第二压缩机18提供电量。其中第一膨胀阀7、第二膨胀阀12、第二电磁阀16、第四电磁阀22开启，第一电磁阀6、第三电磁阀17、第三膨胀阀20、第五电磁阀23，第六电磁阀26关闭，第一四通换向阀15左端口与下端口连通，右端口与上端口连通，第二四通换向阀21左端口与 上端口连通，右端口与下端口连通，第一三通阀24上端口与右端口连通，第二三通阀25左端口与右端口连接，第三三通阀27上端口与左端口连通。 [0078] 经太阳能集热器1加热后的高温流体，经过储液罐2后进入发生器3进行热量交换，变为低温流体，然后再进入太阳能集热器1吸收太阳能变为高温流体，完成集热系统循环。喷射系统循环中的制冷剂液体在发生器3中与太阳能集热器1产生的高温流体进行热交换并升温。高温制冷剂流由第一喷射器4的高压口端经低压口端进入第一换热器8，此时第一喷射器4已不存在喷射作用。高温制冷剂在第一换热器8中进行换热变为低温制冷剂，流经完全打开的第一膨胀阀7，而后流体经工质泵9进入发生器3继续吸热，完成供热工况下的喷射系统循环。 [0079] 蒸汽喷射压缩系统中，经第二换热器13后的蒸汽喷射压缩系统中的工质变为高温高压液态制冷剂，经第二喷射器10中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，形成低压抽吸第一换热器8中的蒸汽。两股流体混合后，经过第二喷射器10的扩压段，离开第二喷射器10进入气液分离器11。气液分离器11中液体流经第二膨胀阀12后进入第一换热器8，进行蒸发吸热；气液分离器11中气体通过第一压缩机14压缩增压后通过第一四通换向阀15和第一三通阀24进入第二压缩机18增加，高压流体通过第三三通阀27进入第二换热器13进行热量交换，完成空气能双级蒸汽压缩辅助系统供热。 [0080] B.在没有收集到足够的太阳能情况下，如图6所示，只采用空气能双级蒸汽压缩辅助系统。 [0081] 太阳能集热器系统收集太阳能使储液罐2温度上升； [0082] 集热系统没有收集太阳能为储液罐2和发生器3提供热量； [0083] 太阳能喷射系统停止运行；太阳能光伏发电系统收集太阳能发电，给空气能双级蒸汽压缩辅助系统的第一压缩机14和第二压缩机18提供电量。其中第二膨胀阀12、第二电磁阀16、第四电磁阀22、第六电磁阀26开启，第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第三电磁阀17、第三膨胀阀20、第五电磁阀23关闭，第一四通换向阀15左端口与下端口连通，右端口与上端口连通，第二四通换向阀21左端口与上端口连通，右端口与下端口连通，第一三通阀24上端口与右端口连通，第二三通阀25左端口与下端口连接，第三三通阀27上端口与左端口连通。 [0084] 空气能双级蒸汽压缩辅助系统中，经第二换热器13后的蒸汽喷射压缩系统中的工质 变为高温高压液态制冷剂，经第二喷射器10中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，形成低压抽吸第三换热器19中的蒸汽。两股流体混合后，经过第二喷射器10的扩压段，离开第二喷射器10进入气液分离器11。气液分离器11中液体流经第二膨胀阀12后进入第三换热器19，进行蒸发吸热，随后进入不工作的第一换热器8，进入第二喷射器10；气液分离器11中气体通过第一压缩机14压缩增压后通过第一四通换向阀15和第一三通阀24进入第二压缩机18增压，高压流体进入第二换热器13进行热量交换，完成空气能双级蒸汽压缩辅助系统供热。 [0085] 尽管上面结合附图和优选实施例对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。 |
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