儲能型太陽能吸收式製冷系統的製作方法

2023-05-30 03:23:26

專利名稱：儲能型太陽能吸收式製冷系統的製作方法
技術領域：
本發明是涉及一種儲能型太陽能吸收式製冷系統，屬於利用太陽能為主要能源的 製冷空調領域。
背景技術：
常規的吸收式空調系統主要包括吸收式制冷機、空調箱或風機盤管、鍋爐等幾個 部分，其中，吸收式制冷機主要由發生器、冷凝器、蒸發器和吸收器組成，製冷所需的供熱採 用燃料鍋爐容易產生環境汙染。現有技術的太陽能吸收式空調系統是在此基礎上再增加太 陽集熱器、儲水箱和自動控制系統。太陽能吸收式製冷，就是利用太陽集熱器為吸收式制 冷機提供其發生器所需要的熱媒水，熱媒水的溫度越高，則制冷機的性能係數(亦稱COP) 越高，這樣空調系統的製冷效率也越高。例如，若熱媒水溫度60°c左右，則制冷機COP約 0. 40 ；若熱媒水溫度90°C左右，則制冷機COP約0. 70 ；若熱媒水溫度120°C左右，則制冷機 COP可達1. 10以上。太陽能雖數量巨大，每年到達地球表面的太陽輻射能約為130萬億 噸標煤，但其特點是具有分散性、間斷性和不穩定性，通常的太陽能吸收式空調系統也較難 連續不斷地產生吸收式空調高效製冷所需的高溫熱水，製冷中能達到的最高加熱溫度只有 80°C -850C，制冷機COP都在0. 6左右，更難以提供低成本的全天侯製冷運行。採用太陽能與熱泵複合供熱的現有製冷技術中，太陽能只是作為熱泵的直接前級 預熱輸出，兩者間構成的是實時工作制系統，運行成本較高，大規模應用中常常遇到需要進 行電網擴容改造的額外投資負擔而難以推廣，此外，系統還不具備全天侯使用的製冷所需 的加熱輸出功能，難以滿足實際需求。如已公布的中國專利文獻CN1453516A(發明名稱太 陽能熱泵空調系統和太陽能+空氣源熱泵空調系統)公開了一種太陽能熱泵空調系統和太 陽能+空氣源熱泵空調系統，其採用了太陽能與熱泵複合的供熱系統，其中，太陽能熱泵空 調系統的室外換熱循環至少包括一太陽能換熱器，由該太陽能換熱器與熱泵機組構成太陽 能室外循環通路，其室外換熱循環至少包括有室外換熱器，該室外換熱器至少串接有一太 陽能換熱器，由該太陽能換熱器、室外換熱器和熱泵機組構成太陽能+空氣源室外循環通 路，以達到其利用太陽能提高供熱循環中低溫熱源的溫度的效果。其中的太陽能部分是作 為熱泵的直接前級預熱輸出，兩者間構成的是實時工作制系統，無法實現利用谷電儲能和 降低全天侯製冷所需的加熱運行成本的功能。為了消除上述缺陷，就需要解決太陽能吸收式製冷系統中的儲能問題，並藉助於 其它清潔能源的輔助，才能達到最大程度利用太陽能和環保節能的低成本運行，並實現系 統的全天侯運行，其中，保障系統運行費用較低是提升系統性能最重要的指標；其次，在選 擇使用熱泵等清潔的輔助能源電加熱裝置時，應充分使用谷電時段的電能，以免除電網擴 容改造的額外投資負擔，降低系統設置成本和佔地面積，取得最大的安裝使用適應性。

發明內容
本發明在於提供一種更加環保節能的、低成本全天侯高效製冷運行的儲能型太陽能吸收式製冷系統。為此，本發明採取了如下技術方案儲能型太陽能吸收式製冷系統，包括太陽能集熱器、中高溫熱泵、吸收式制冷機，其中太陽能集熱器產生的熱量經中高溫熱泵加熱後提供 吸收式制冷機的熱量需求，其特徵在於A、該儲能型太陽能吸收式製冷系統還包括主要由中高溫太陽能集熱器、中高溫儲 能傳質箱、中高溫傳熱介質組成的中高溫太陽能集熱循環迴路；B、前述太陽能集熱器和儲能水箱相連接，組成分時供熱的儲能太陽能集熱循環回 路；C、前述中高溫熱泵是加熱輸出溫度高於80°C的水源中高溫單向制熱熱泵，前述的 儲能水箱經前述的水源中高溫單向制熱熱泵和前述的中高溫儲能傳質箱相連接；D、前述的儲能太陽能集熱循環迴路產生的熱量存儲於前述的儲能水箱中；在低谷 電供電時，由前述的水源中高溫單向制熱熱泵從儲能水箱中獲取熱量並進一步加熱至高於 80°C後輸送給中高溫儲能傳質箱；E、在陽光充足時，中高溫儲能傳質箱由中高溫太陽能集熱循環迴路進一步加熱後 向吸收式制冷機輸送進行製冷所需的熱量。本發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統，包括儲能太陽能集熱循環迴路、水源中 高溫單向制熱熱泵、中高溫太陽能集熱器以及其他常規能源輔助加熱裝置，先後進行分級 加熱、分級儲存制冷機所需熱量，白天和夜晚的周期性運行如下1.在白天，太陽能集熱器吸收太陽能並將熱量輸送到儲能水箱進行保存，以便晚 上提供給水源中高溫單向制熱熱泵；2.在夜間，啟動循環泵、水源中高溫單向制熱熱泵，將儲能水箱中的熱量進一步加 熱，並輸送到中高溫儲能傳質箱；3.次日白天，中高溫太陽能集熱器吸收太陽能，進一步加熱中高溫儲能傳質箱中 熱量，以提供吸收式制冷機的製冷運行時熱量需求。本發明中，儲能太陽能集熱循環迴路、水源中高溫單向制熱熱泵、中高溫太陽能集 熱循環迴路依次將熱量逐級提高，從而使得吸收式制冷機的中的熱媒水的溫度達到100°C 上下，制冷機的性能係數COP達到0. 9左右，製冷效率得以大幅度提高。本發明的儲能型太 陽能吸收式製冷系統，提供吸收式制冷機的熱量，主要來源於對太陽能的利用(儲能太陽 能集熱循環迴路、中高溫太陽能集熱循環迴路)，兼顧來源於低谷電時段的電量消耗(水源 中高溫單向制熱熱泵)，使得該製冷系統實現設置成本和運行成本較低、並能免除電網擴容 改造。本發明中，吸收式制冷機的冷卻端可以連接制冷機冷卻塔循環管路；吸收式製冷 機對室內製冷時置換出的熱量由制冷機冷卻塔循環管路通過空冷進行降溫，將室內熱量散 發到室外，從而達到製冷散熱的效果。本發明中，吸收式制冷機的冷卻端也可以與冷卻端儲能水箱連接；吸收式制冷機 冷卻端置換出的熱量輸送到冷卻端儲能水箱中儲存或提供熱水輸出。冷卻端儲能水箱經輸 出接口提供生活熱水或/和再經水源單向制熱熱泵加熱、輸送其熱量到儲能水箱。這樣，本 發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統不僅能達到室內降溫的目的，還將原來室內環境中的 熱量吸收儲存到冷卻端儲能水箱再利用，通過吸收式製冷的冷卻熱量回收利用，不但實現能源的二次利用，而且消除了對環境的熱汙染，實現比現有技術更加環保節能的、低成本全天侯高效製冷運行。本發明中，吸收式制冷機的冷卻端也可與土壤埋管式換熱器連接；吸收式制冷機 冷卻端置換出的熱量由土壤埋管式換熱器埋藏儲存於地下土壤中。眾所周知，相對於地表， 通常5米以下的地下巖土層溫度隨季節變化較小，具有較好的保溫條件，可以用作儲能或 換熱。把室排熱量儲存到地下，不僅能反季節再利用，而且能免除對地表環境溫度的升溫影 響，降低熱汙染。另外，吸收式制冷機的冷卻端還可與地下的儲熱液庫相連接，儲熱液庫再 連接到冷卻端儲能水箱；夏季時吸收式制冷機冷卻端置換出的熱量由土壤埋管式換熱器儲 存於地下的儲熱液庫，冬季時再由循環泵將儲熱液庫的熱量輸送到冷卻端儲能水箱儲存， 冷卻端儲能水箱經輸出接口提供生活熱水或/和再經水源單向制熱熱泵加熱、輸送到前述 儲能水箱。這樣，本發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統不僅能達到室內降溫的目的，還能 將夏天室內環境中的熱量排放儲存到地下，待到冬季時再輸出使用。這樣，不但能變廢為 寶，實現能源的二次利用，而且能達到免除對地表環境溫度的升溫不利影響和降低熱汙染 的環保效果。對於前述的能實現能源的二次利用的儲能型太陽能吸收式製冷系統，中高溫儲能 傳質箱上還可連接有冬季採暖輸出的負荷迴路；冬季時中高溫儲能傳質箱的熱量用於採 暖。這樣，本發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統不但能用於夏天製冷空調，還能用於冬天 制熱採暖。本發明中，吸收式制冷機的製冷輸出端還連接有相變蓄冷機或地下的儲冷液庫， 經相變蓄冷機或地下的儲冷液庫與製冷輸出負荷迴路相連接。所述的相變蓄冷機包括如流 態化高溫相變蓄冷機。其中，相變蓄冷機中的高溫相變蓄冷介質是流態化的冰漿。製冰主機 和蓄冰槽對低溫水進行相變蓄冷，達到利用低谷電進一步實現相變高效存儲冷量的目的。前述的地下的儲熱液庫或儲冷液庫可以是非開挖施工的地下液庫；該地下液庫還 至少連接有一個反季節換熱水箱，反季節換熱水箱利用自然的季節性環境溫差能量與地下 液庫間進行夏季或冬季的反季節儲能。本發明中，中高溫儲能傳質箱及其相連通的液體循環迴路內的中高溫傳熱介質為 抗沸工作溫度在lore -190°C的納米傳熱流體或含醇類的抗沸騰導熱液，其中最佳的抗沸 工作溫度在135°C -150°C。本發明中，所述的儲能水箱也可以是由循環換熱水箱和低溫儲能水箱兩個水箱經 循環泵連接所組成；其中的循環換熱水箱設置在儲能太陽能集熱循環迴路中，低溫儲能水 箱和水源中高溫單向制熱熱泵連接；循環換熱水箱接收儲能太陽能集熱循環迴路產生的熱 量，並經循環泵輸送熱量到低溫儲能水箱中進行儲存。這樣，不但可以達到減少單個儲能水 箱體積的目的，系統的安裝面積還可以大幅度減小，能顯著提高儲能型太陽能吸收式製冷 系統的運行穩定性。前述的低溫儲能水箱還可連接有包括氣源大溫差單向制熱熱泵；當白天陽光不 足時，太陽能集熱器循環迴路1產生並存儲於儲能水箱中熱量較少，可利用氣源大溫差單 向制熱熱泵在晚上的低谷電時段提運行，將環境中熱量吸收並進一步加熱後輸送到儲能水 箱。與低溫儲能水箱相配套的中低溫傳熱介質溶液，可以是水、納米傳熱流體或含醇類的溶液，也可以是相變物質工作溫度在45°C-99°C的含有水、或納米傳熱流體、或含醇類 的抗沸騰導熱液、或含醇類水溶液的中低溫相變儲熱介質溶液。


圖1是本發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統一個實施例的示意圖；圖2是本發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統另一實施例的示意圖；圖3是本發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統又一實施例的示意圖；圖4是對圖3所示實施例的進一步改進後的一個實施例的示意圖；圖5是本發明的儲能型太陽能吸收式製冷系統再一實施例的示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創造性特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面 結合具體圖示，進一步闡述本發明。如圖1所示，本實施例的儲能型太陽能吸收式製冷系統中，包括主要由太陽能集 熱器101、儲能水箱102、循環泵Pl組成的儲能太陽能集熱循環迴路1，包括主要由中高溫太 陽能集熱器501、中高溫儲能傳質箱4、循環泵P3組成的中高溫太陽能集熱循環迴路5。其中，在儲能水箱102經一水源中高溫單向制熱熱泵3和中高溫儲能傳質箱4相 連接，即在儲能水箱102和水源中高溫單向制熱熱泵3間經循環泵P6形成熱量循環迴路， 在水源中高溫單向制熱熱泵3和中高溫儲能傳質箱4間經循環泵P7也形成熱量循環迴路。儲能太陽能集熱循環迴路1產生的熱量存儲於前述的儲能水箱102內；前述的水 源中高溫單向制熱熱泵3在低谷電時段將儲能水箱102中熱量加熱、輸送到中高溫儲能傳 質箱4 ；中高溫儲能傳質箱4的熱量由中高溫太陽能集熱循環迴路5進一步加熱後提供吸 收式制冷機6的熱量需求。中高溫儲能傳質箱4和吸收式制冷機6相連接，即在中高溫儲能傳質箱4和吸收 式制冷機6間經循環泵P4形成熱量循環迴路。吸收式制冷機6的冷卻端經循環泵P5連接 制冷機冷卻塔循環管路11 ；吸收式制冷機6對室內製冷時置換出的熱量由制冷機冷卻塔循 環管路11通過空冷進行降溫，將熱量散發到室外。該實施例中，吸收式制冷機6經相變蓄冷機13後再連接到夏季製冷輸出的負荷回 路61。所述的相變蓄冷機13包括如流態化高溫相變蓄冷機。其中，相變蓄冷機13中採用 的高溫相變蓄冷介質是流態化的冰漿。製冰主機和蓄冰槽對吸收式制冷機6輸出的低溫水 進行相變蓄冷，如此可以利用太陽能充足時中高溫太陽能集熱器高效加熱、吸收式制冷機 有富餘的製冷冷量輸出以及利用夜間低谷電時段存儲吸收式制冷機富餘的冷量輸出進行 儲能，供峰電時段的白天製冷輸出。該實施例中，儲能型太陽能吸收式製冷系統包括儲能運行的太陽能集熱循環迴路 1、水源中高溫單向制熱熱泵3、中高溫太陽能集熱循環迴路5，先後進行分級加熱、分級儲 存制冷機所需熱量，白天和夜晚的周期性運行如下1.在白天，太陽能集熱器101吸收太陽能並將熱量輸送到儲能水箱102進行保存， 以便晚上提供給水源中高溫單向制熱熱泵；2.在夜間，啟動循環泵P6、水源中高溫單向制熱熱泵3，將儲能水箱102中的熱量進一步加熱，並輸送到中高溫儲能傳質箱4 ；3.次日白天，中高溫太陽能集熱器501吸收太陽能，進一步加熱中高溫儲能傳質 箱4中熱量，以提供吸收式制冷機4的製冷運行時熱量需求。該實施例中，通過儲能太陽能集熱循環迴路1、中高溫熱泵3、中高溫太陽能集熱 循環迴路5依次將熱量逐級提高，可以使得吸收式制冷機6的中的熱媒水的溫度達到90°C 至130°C左右，使吸收式制冷機的COP達到1. 0至1. 2左右，大幅度提高製冷效率。該實施 例的儲能型太陽能吸收式製冷系統中，提供給吸收式制冷機6的熱量主要來源於太陽能集 熱(儲能太陽能集熱循環迴路1、中高溫太陽能集熱循環迴路5)，此外還利用了夜間低谷電 時段電能經熱泵進行升溫和轉移熱量，以及對吸收式制冷機工作時排出的冷卻水熱量經冷 卻端儲能水箱7和水源熱泵8進行熱量回收再利用，使得該製冷系統實現了低成本全天侯 高效製冷運行。通過白天直接利用中高溫太陽能集熱器的驅動、吸收式制冷機的冷卻端熱量回收 利用、及夜間低谷電時段對儲能太陽能集熱循環迴路和熱量回收產生的低溫熱水利用中高 溫熱泵進行升溫移熱，來滿足吸收式制冷機的高效運行供熱要求，外加與相變蓄冷的移峰 填谷式空調製冷模式結合，這樣就能免除增加製冷設備後負荷大幅度上升引起的對電網擴 容改造要求。該實施例中，中高溫儲能傳質箱4內，及與中高溫儲能傳質箱4相連通的液流循環 迴路(包括水源中高溫單向制熱熱泵3和中高溫儲能傳質箱4間的液流循環迴路、中高溫 太陽能集熱循環迴路5、中高溫儲能傳質箱4和吸收式制冷機6間的液流循環迴路)內的中 高溫傳熱介質401為抗沸工作溫度在lOrC _190°C的納米傳熱流體或含醇類的抗沸騰導熱 液，其中最佳的抗沸工作溫度在135°C -150°C。中高溫熱泵3對儲能水箱102進行移熱和加熱，將加熱後的熱量輸送到中高溫儲 能傳質箱4內，中高溫儲能傳質箱4內的傳熱介質401溫度至少為80°C以上，中高溫儲能傳 質箱4內的傳熱介質401經中高溫太陽能集熱循環迴路5的進一步加熱後，溫度可以達到 100°C以上，最佳可以達到130°C左右。選擇抗沸工作溫度更高的納米傳熱流體或含醇類的 抗沸騰導熱液，可以避免液態傳熱介質因相變汽化產生高壓，避免產生高壓對吸收式製冷 機、中高溫儲能傳質箱4及與中高溫儲能傳質箱4相連的熱量循環迴路的不良影響。該實施例中，儲能水箱102上可以帶有自來水供水管路Kl和生活熱水輸出接口 K2。儲能太陽能集熱循環迴路1中的儲能水箱102生活熱水輸出接口 K2後還可連接多個 相互間並聯的生活熱水儲能水箱(未示出)，包括提供儲熱水溫為25°C -40°C的洗滌熱水儲 熱水箱和提供儲熱水溫為45°C及以上的洗浴熱水儲熱水箱。該實施例中，各循環迴路中的電控器件、循環泵，以及水源中高溫單向制熱熱泵、吸收式制冷機、相變蓄冷機分別與控制器12電連接。所述的電控器件包括傳感器、電控閥 在內的電控執行元器件、水泵和電加熱器等的太陽能等熱水系統和太陽能等建築採暖空調 系統中常用的用電器件。圖2所示為另一實施例，和圖1所示實施例主要區別在於儲能型太陽能吸收式制 冷系統的吸收式制冷機6的冷卻端連接冷卻端儲能水箱7。另外，圖2所示實施例中，儲能 水箱由循環換熱水箱102和低溫儲能水箱2兩個水箱經循環泵P2連接組成。該實施例中，儲能水箱採用了由循環換熱水箱102和低溫儲能水箱2兩個水箱連接組成，即在循環換熱水箱102和低溫儲能水箱2間經循環泵P2形成熱量循環迴路。循環 換熱水箱102位於儲能太陽能集熱循環迴路1上，低溫儲能水箱2和水源中高溫單向制熱 熱泵3連接；循環換熱水箱102接收儲能太陽能集熱循環迴路產生的熱量，並經循環泵P2 輸送熱量到低溫儲能水箱2進行保存。這樣，不但可以達到減少單個儲能水箱體積的目的， 還可以顯著提高儲能型太陽能吸收式製冷系統的運行效率及吸收式制冷機冷卻端熱量回 收運行的效率。顯然，圖1所示實施例中的儲能水箱102也可以由循環換熱水箱102和低 溫儲能水箱2兩個水箱來代替，而達到圖2實施例相同的效果。該實施例中，吸收式制冷機6的冷卻端連接冷卻端儲能水箱7，即在吸收式制冷機 6和冷卻端儲能水箱7間經循環泵P5形成熱量循環迴路。冷卻端儲能水箱7和低溫儲能水 箱2相連接，即在冷卻端儲能水箱7和低溫儲能水箱2間經經循環泵PlO形成熱量循環回 路。冷卻端儲能水箱7上也可以帶有自來水供水管路K5和生活熱水輸出接口 K6，由生活熱 水輸出接口 K6可以向外提供如前述的洗浴或洗滌用的生活熱水。
吸收式制冷機6對室內製冷時置換出的熱量輸送到冷卻端儲能水箱7儲存，冷卻 端儲能水箱7經輸出接口 K6提供生活熱水或/和再經水源單向制熱熱泵8加熱，其中，水 源單向制熱熱泵8是大溫差水源單向制熱熱泵，通過從冷卻端儲能水箱7中進行移熱和加 熱，將熱量輸送到低溫儲能水箱2中儲存和循環利用。這樣，本發明的儲能型太陽能吸收式 製冷系統不僅能達到提供室內空調降溫的目的，還可將原來室內環境中的熱量吸收儲存到 冷卻端儲能水箱7中再利用，利用水源單向制熱熱泵8對吸收式製冷的冷卻熱量回收，實 現能源的二次利用和系統的低成本高效運行，而且消除了吸收式制冷機對環境的熱汙染排 放，比現有技術更加環保節能。圖3所示為本發明的又一實施例，和圖2所示實施例主要區別在於儲能型太陽能 吸收式製冷系統的吸收式制冷機6的冷卻端連接土壤埋管式換熱器10，即在吸收式制冷機 6冷卻端和土壤埋管式換熱器10間經循環泵P5形成散熱和儲熱的熱量循環迴路。吸收式制冷機6對室內製冷時置換出的熱量由土壤埋管式換熱器10埋藏儲存於 地下。吸收式制冷機的冷水輸出端與相變蓄冷機13相連接，此時，循環泵Pll啟動，且閥K8 打開、閥K9關閉時，僅在相變蓄冷機13和吸收式制冷機6間經形成熱量循環迴路，吸收式 制冷機6產生的冷量存儲於相變蓄冷機13內，並在夏季製冷輸出的負荷迴路61需要時將 冷量輸出。相對於地表，通常5米以下的地下巖土層溫度隨季節變化較小，具有較好的保溫 條件，可以用作儲能或散熱換熱。把室內製冷時排出的熱量儲存到地下，不僅能反季節再利 用，而且能免除對地表環境溫度的升溫影響，降低熱汙染。另外，相對圖1和圖2所示的實 施例，圖3給出的實施例中，吸收式制冷機6和製冷輸出迴路61間除了連接相變蓄冷機13 夕卜，還並聯連接於設置在地下的儲冷液庫15，該地下的儲冷液庫15還可連接有反季節換熱 水箱16，即儲冷液庫15和反季節換熱水箱16間經循環泵Pll形成一熱量交換的循環迴路。 該反季節換熱水箱16用作和大自然熱量進行交換。冬季，經反季節換熱水箱16將環境冷 量轉存儲到地下的儲冷液庫15，夏季再將儲冷液庫存儲的冷量提供給製冷輸出迴路61用 於製冷輸出時的冷量補充，以此進一步節約能源；同理，夏季也可經反季節換熱水箱16將 環境熱量轉存儲到地下的另一個儲熱液庫14中去，供作冬季的採暖。此外，當中高溫儲能傳質箱4中熱量較高時，會致使吸收式制冷機6產生富餘的輸出冷量，儲冷液庫15在夏季也可用於暫時存儲吸收式制冷機富餘的輸出冷量，供作太陽不 足時的製冷輸出補充。此時，循環泵P11啟動，且閥K8、閥K9均打開，除了在相變蓄冷機13 和吸收式制冷機6間形成熱量傳輸循環迴路使吸收式制冷機6產生的冷量存儲於相變蓄冷 機13內供作輸出外，在儲冷液庫15和吸收式制冷機6間還可形成一切換連接的熱量傳輸 循環迴路，使吸收式制冷機6產生的冷量能存儲於儲冷液庫15內，以便中高溫儲能傳質箱 4中熱量較少、吸收式制冷機6產生的冷量不足時，由儲冷液庫15替代提供夏季製冷輸出， 滿足負荷迴路61的冷量需求。當中高溫儲能傳質箱4中熱量較高、致使吸收式制冷機6產生的冷量很多，而同時 夏季製冷輸出的負荷迴路61製冷需求較低時，可以將吸收式制冷機6產生的冷量存儲於儲 冷液庫15內，此時，啟動循環泵P11，且閥K8關閉、閥K9打開，在儲冷液庫15和吸收式製冷 機6間形成熱量傳輸循環迴路進行冷量儲存，以便提供夏季製冷輸出的負荷迴路61需求過 大時提供冷量補充或替代，達到進一步節能和降成的目的。顯然，在圖1和圖2所示實施例 中，也可在吸收式制冷機6和夏季製冷輸出的負荷迴路61間連接地下的儲冷液庫15，地下 的儲冷液庫15也可以連接到反季節換熱水箱16，而達到圖3所示實施例相同的效果。在圖1至圖3所示的實施例中，在儲能水箱2上還可連接有氣源大溫差單向制熱 熱泵；當白天陽光不足時，太陽能集熱器循環迴路1產生並存儲於儲能水箱中熱量較少，可 以利用氣源大溫差單向制熱熱泵9在夜間低谷電時段運行，將環境中熱量吸收並進一步加 熱後輸送給儲能水箱。所述的大溫差制熱熱泵均是指加熱前後溫升能達到35°C -50°C左右 的單向制熱熱泵。在圖1至圖3所示的實施例中，在中高溫儲能傳質箱4上也可連接有常規能源輔 助加熱裝置。當陽光不足，致使儲能太陽能集熱循環迴路1、中高溫太陽能集熱循環迴路5 產生的熱量均不足時，可利用電加熱器、鍋爐等中高溫常規能源輔助加熱裝置提供熱量並 存儲在中溫或高溫儲能傳質箱4內供製冷驅動。圖4是對前述圖3所示實施例的進一步改進。吸收式制冷機的冷卻端還可設置在 地下的儲熱液庫14中，地下儲熱液庫14與冷卻端儲能水箱7相連接，即在地下儲熱液庫和 冷卻端儲能水箱7間經循環泵P5形成一熱量傳輸循環迴路。夏季時，吸收式制冷機6對室 內製冷時置換出的熱量由冷卻端放熱儲存於地下的儲熱液庫14中，冬季時，由循環泵P5將 儲熱液庫14中儲存的熱量傳輸給冷卻端儲能水箱7，冷卻端儲能水箱7經輸出接口 K6提供 生活熱水或/和再經大溫差水源單向制熱熱泵8加熱，將熱量輸送給低溫儲能水箱2，供作 水源中高溫單向制熱熱泵提取熱量，提供冬季採暖輸出。這樣，本實施例的儲能型太陽能吸 收式製冷系統不僅能達到夏季室內製冷降溫的目的，還能將夏天室內環境中的熱量吸收儲 存到地下，待到冬天輸出使用。這樣，不但實現了能源的反季節儲能利用，而且還達到了部 分能源循環利用的環保節能最高境界。同圖3所示實施例中的儲冷液庫15相類似，圖5所示中的儲熱液庫14也可連接 有一個反季節換熱水箱，反季節換熱水箱利用環境的自然能量與地下液庫間進行夏季或冬 季的反季節儲能和利用。此時，中高溫儲能傳質箱4上可切換連接有冬季採暖輸出的負荷 迴路62 ；冬季時中高溫儲能傳質箱4可提供熱量用於採暖。這樣，該實施例的儲能型太陽 能吸收式製冷系統不但能夏天製冷，還能冬天制熱。顯然，對於圖3所示實施例，同樣可以 在中高溫儲能傳質箱4上連接有冬季採暖輸出的負荷迴路62，提供熱量用於冬季的採暖，
10同時，該儲能型太陽能吸收式製冷系統也能實現能源的二次利用和部分循環利用。所述的地下的儲熱液庫14或儲冷液庫15可以是經非開挖施工的地下液庫，地下 液庫設置在地下5米以下或第一蓄水層中，以同時提高地下換熱和儲熱的效果及減少對地 面土地佔用的影響，減少施工量或施工成本。如圖5所示是儲能型太陽能吸收式製冷系統的再一個實施例，也是對圖1至圖4 所有實施例進行的進一步改進和組合，其中，吸收式制冷機6的冷卻端可以根據需要進行 選擇連接到制冷機冷卻塔循環管路11或冷卻端儲能水箱7或土壤埋管式換熱器10。該實施例的儲能型太陽能吸收式製冷系統，包括主要由太陽能集熱器101、電控器 件、循環換熱水箱102及循環泵P1、集熱循環換熱介質201組成的儲能太陽能集熱循環迴路 1，包括傳熱介質溶液201、儲能水箱102、與儲能水箱102相連的水源中高溫單向制熱熱泵 3，包括帶制冷機冷卻塔循環迴路11的吸收式制冷機6。中高溫儲能傳質箱4上連有中高溫太陽能集熱器501、循環泵P3及電控器件，與該 中高溫儲能傳質箱4構成中高溫太陽能集熱循環迴路5，該中高溫太陽能集熱循環迴路5與 所述的水源中高溫單向制熱熱泵3相併聯連接。其中，所述的中高溫太陽能集熱器501是指 加熱溫度能達到80°C-12(TC或以上的中-高溫太陽能集熱器及工作溫度在125°C以上的高 溫太陽能集熱器；所述的水源中高溫單向制熱熱泵3是指加熱前後溫升能達到20°C -40°C 或以上、加熱輸出溫度能夠達到80°C以上的水源中溫單向制熱熱泵以及加熱前後溫升達到 25°C -50°C或以上、加熱輸出溫度能夠達到至少85°C以上或甚至100°C以上的水源中-高 溫或高溫單向制熱熱泵。而現有太陽能熱泵技術中採用的熱泵均是指加熱前後溫升達到 20-30°C左右、加熱輸出溫度能夠達到55°C左右的的普通熱泵而且一般為氣源熱泵，特別值 得指出的是採用普通熱泵替代或想像取代本發明特定的上述中高溫單向制熱熱泵和大溫 差單向制熱熱泵時，完全不能實現和達到本發明的技術方案和發明效果，兩者間完全不能 等同。本實施例中，冷卻端儲能水箱7的一端進出水管與吸收式制冷機6冷卻端的製冷 機冷卻塔11循環管路並聯連接，其另一端進出水管經所述的大溫差水源單向制熱熱泵8、 循環泵P10、循環泵P9與所述的低溫儲能水箱2的進出水管構成供熱輸出循環管路連接。 循環管路連接是兩者間經來回循環管路的雙管連接。循環換熱水箱102和冷卻端儲能水箱 7上均帶有自來水供水管路Kl、K5和生活熱水輸出接口 K2、K6。循環換熱水箱102上帶有自來水供水管路K1和生活熱水輸出接口 K2。儲能太陽 能集熱循環迴路1中的循環換熱水箱102生活熱水輸出接口 K2後還連接多個相互間並聯 的生活熱水儲能水箱(儘管圖5中未示出，但並不影響通常對這種設置和連接的理解)，包 括儲熱水溫為25V -40°C的洗滌熱水儲熱水箱和儲熱水溫為45°C及以上的洗浴熱水儲熱 水箱。此外，也可通過冷卻端儲能水箱7上帶有的自來水供水管路K5和生活熱水輸出接口 K6，頂水供水下獲取如洗浴或洗滌用的生活熱水。儲能太陽能集熱循環迴路1的循環換熱水箱102、大溫差水源單向制熱熱泵8分 別經循環泵P2、P10與低溫儲能水箱2構成供熱輸出循環管路連接；水源中高溫單向制熱 熱泵3的輸入端經其循環泵P6與低溫儲能水箱2循環管路連接；該水源中高溫單向制熱熱 泵3的供熱端、吸收式制冷機6的輸入端分別經循環泵P7、P4與中高溫儲能傳質箱4循環 管路連接；低溫儲能水箱2經該水源中高溫單向制熱熱泵3及循環泵P7與中高溫儲能傳質
11箱4構成供熱輸出循環管路連接；低溫儲能水箱2經該水源中高溫單向制熱熱泵3及循環 泵P7與中高溫儲能傳質箱4構成供熱傳輸循環管路連接；各循環迴路與循環管路中的電控 器件、循環泵和上述的水源單向制熱熱泵分別與控制器12電連接。低溫儲能水箱2和中高 溫儲能傳質箱4上還可分別經其循環泵連接有冬季採暖輸出的負荷迴路，冬季採暖輸出的 負荷迴路中可以包括有暖氣片、低溫地板輻射等採暖管路。低溫儲能水箱2還經循環泵P8連有一氣源大溫差單向制熱電熱泵9，用於在太陽 光不足時，利用夜晚谷電時段的電能，對低溫儲能水箱2進行輔助能源補償電加熱。上述循 環迴路和加熱及儲能水箱的低溫、中溫或高溫的工作溫度是按照太陽能光熱行業的慣例劃 定的，其中，80°C以下為低溫，80°C -120°C為中溫，高於120°C以上為高溫，介於80°C -120°C 以上為中高溫，其中，介於100°C至以上的液體加熱溫度還往往被稱為高溫。吸收式制冷機6帶有的制冷機冷卻塔循環迴路11中至少包括一循環泵P5。吸收 式制冷機6的制冷機冷卻塔循環迴路11中還並聯連有土壤埋管式換熱器10。吸收式製冷 機6的制冷機冷卻塔循環迴路11與土壤埋管式換熱器10或冷卻端儲能水箱7的並聯連接 系採用三通電動閥K4的選擇性並聯連接。吸收式制冷機6包括現有技術中所用的配套設 備。吸收式制冷機6的製冷低溫水輸出端上還帶有連接製冷輸出的相變蓄冷機，所述的相 變蓄冷機包括如流態化高溫相變蓄冷機，其中，相變蓄冷機中的高溫相變蓄冷介質是流態 化的冰漿，經製冰主機和蓄冰槽對低溫水進行相變蓄冷，由於相變蓄冷機與吸收式制冷機6 同時在夜間利用低谷電工作，可以達到利用低谷電進一步實現相變高效存儲冷量和在白天 釋放存儲的冷量進行移峰填谷式空調製冷的環保節能效果。在土壤埋管式換熱器10、吸收 式制冷機6、制冷機冷卻循環系統11間採用三通電動閥K3進行連接。與低溫儲能水箱2相配套的中低溫傳熱介質溶液201包括水、納米傳熱流體或含 醇類的抗沸騰導熱液，或是相變物質工作溫度在45°C _99°C的含有水、納米傳熱流體或含 醇類的抗沸騰導熱液的中低溫相變儲熱介質溶液。如循環換熱水箱與低溫儲能水箱間採用 直接換熱連接時採用水，若兩者間經換熱器進行間接換熱連接時，可以採用納米傳熱流體、 或醇類、或含醇類的水溶液之中的一種，或是相變物質工作溫度在45°C _99°C的含有水、或 納米傳熱流體、或含醇類的抗沸騰導熱液、或含醇類水溶液的中低溫相變儲熱介質溶液。與中溫或高溫儲能水箱相配套的中高溫傳熱介質溶液401，該中高溫傳熱介質溶 液是抗沸工作溫度在lore -i9o°c或以上的納米傳熱流體、含醇類的抗沸騰導熱液，或是 抗沸工作溫度在lore -i9o°c或以上的含有納米傳熱流體或醇類的抗沸騰導熱液的溶液 的中高溫相變儲熱介質溶液。該實施例的儲能型太陽能吸收式製冷系統的工作原理如下陽光充足時太陽能集熱器101，陽光不足時氣源大溫差單向制熱熱泵9在晚上低 谷電時段，產生熱量並存儲於低溫儲能水箱2 —水源中高溫單向制熱熱泵3進一步加熱後 將提升熱量存儲於中高溫儲能傳質箱4 —中高溫太陽能集熱器501進一步加熱提升中高溫 儲能傳質箱4熱量一吸收式制冷機6製冷消耗熱量輸出製冷低溫水或水性儲冷液體介質， 相變蓄冷機13相變蓄冷，並經冷卻循環迴路61輸出進行製冷，使吸收式制冷機的平均COP 可達到0. 9以上，同時，經吸收式制冷機6的冷卻端將室內的熱量1.經制冷機冷卻塔循環迴路11通過空冷進行降溫散發到室外；或2.輸送到冷卻端儲能水箱7內進行交換，由輸出接口 K6提供生活熱水，或經水源
12單向制熱熱泵8進一步加熱後向低溫儲能水箱2傳送熱量，從而再次重複上述的循環；或3.輸送給土壤埋管式換熱器10進行交換，將熱量埋藏儲存於地下，冬季再將儲存 於地下的熱量進行上述2的循環。
另外，中高溫儲能傳質箱4和吸收式制冷機6間的熱量循環管路上還可以經三通 閥K7連接冬季採暖輸出的負荷迴路62，冬季採暖輸出的負荷迴路62中可以包括暖氣片、低 溫地板輻射等採暖管路。這樣，該實施例的儲能型太陽能吸收式製冷系統不僅能實現夏季 的製冷，還能冬季採暖，取得更加環保節能的、低成本全天侯高效製冷運行效果。以上是本發明的實施方式之一，對於本領域內的一般技術人員，不花費創造性的 勞動，在上述實施例的基礎上可以做多種變化，同樣能夠實現本發明的目的。但是，這種變 化顯然應該在本發明的權利要求書的保護範圍內。
權利要求
儲能型太陽能吸收式製冷系統，包括太陽能集熱器、中高溫熱泵、吸收式制冷機(6)，其中太陽能集熱器產生的熱量經中高溫熱泵加熱後提供吸收式制冷機(6)的熱量需求，其特徵在於A、該儲能型太陽能吸收式製冷系統還包括主要由中高溫太陽能集熱器(501)、中高溫儲能傳質箱(4)、中高溫傳熱介質組成的中高溫太陽能集熱循環迴路(5)；B、前述太陽能集熱器(101)和儲能水箱(102)相連接，組成分時供熱的儲能太陽能集熱循環迴路(1)；C、前述中高溫熱泵(3)是加熱輸出溫度高於80℃的水源中高溫單向制熱熱泵，儲能水箱(102)經該水源中高溫單向制熱熱泵(3)和中高溫儲能傳質箱(4)相連接；D、儲能太陽能集熱循環迴路(1)產生的熱量存儲於前述的儲能水箱(102)中，在低谷電供電時，由水源中高溫單向制熱熱泵(3)從儲能水箱(102)中獲取熱量並進一步加熱至高於80℃後輸送給中高溫儲能傳質箱(4)；E、在陽光充足時，中高溫儲能傳質箱(4)由前述中高溫太陽能集熱循環迴路(5)進一步加熱後向吸收式制冷機(6)輸送進行製冷所需的熱量。
2.根據權利要求1所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述的吸收式制 冷機(6)的冷卻端與制冷機冷卻塔循環管路(11)相連接；將吸收式制冷機(6)冷卻端置換 出的熱量通過空冷進行降溫。
3.根據權利要求1所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述的吸收式制 冷機(6)的冷卻端與冷卻端儲能水箱(7)相連接，將吸收式制冷機(6)冷卻端置換出的熱 量輸送到冷卻端儲能水箱(7)中儲存或提供熱水輸出，並且冷卻端儲能水箱(7)經水源單 向制熱熱泵⑶與儲能水箱(102)相連接。
4.根據權利要求1所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述的吸收式制 冷機(6)的冷卻端與土壤埋管式換熱器(10)相連接；將吸收式制冷機(6)冷卻端置換出的 熱量經由土壤埋管式換熱器(10)儲存於地下土壤中。
5.根據權利要求4所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述的吸收式 制冷機(6)的冷卻端與地下的儲熱液庫(14)相連接，將吸收式制冷機(6)冷卻端置換出的 熱量經由地下儲熱液庫進行反季節儲存。
6.根據權利要求3或5所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述的中 高溫儲能傳質箱(4)上還切換連接有冬季採暖輸出的負荷迴路(62)。
7.根據權利要求2至權利要求5中任一項權利要求所述的儲能型太陽能吸收式製冷系 統，其特徵在於所述的吸收式制冷機(6)的製冷輸出端還連接有相變蓄冷機(13)或地下 的儲冷液庫(15)，經相變蓄冷機(13)或地下的儲冷液庫(15)與夏季製冷輸出的負荷迴路 (61)相連接。
8.根據權利要求7所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述的地下的 儲熱液庫(14)或儲冷液庫(15)是非開挖施工的地下液庫；該地下液庫還至少連接有一個 反季節換熱水箱(16)，反季節換熱水箱(16)利用自然的季節性環境溫差能量與地下液庫 間進行夏季或冬季的反季節儲能。
9.根據權利要求1所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述中高 溫儲能傳質箱(4)及其相連通的液流循環迴路內的中高溫傳熱介質為抗沸工作溫度在lore-i9o°c的納米傳熱流體或含醇類的抗沸騰導熱液。
10.根據權利要求9所述的儲能型太陽能吸收式製冷系統，其特徵在於所述的儲能水 箱是由循環換熱水箱(102)和低溫儲能水箱(2)兩個水箱經循環泵(P2)連接所組成；其 中，該循環換熱水箱(102)設置在儲能太陽能集熱循環迴路(1)中，該低溫儲能水箱(2)與 前述水源中高溫單向制熱熱泵(3)相連接；太陽能集熱循環迴路(1)產生的熱量從循環換 熱水箱(102)經由循環泵(P2)輸送到低溫儲能水箱(2)中進行儲存。
全文摘要
儲能型太陽能吸收式製冷系統，包括太陽能集熱器(101)、儲能水箱(102、2)、中高溫熱泵(3)、中高溫儲能傳質箱(4)、中高溫太陽能集熱器(501)、吸收式制冷機(6)。太陽能集熱器產生的熱量存儲於儲能水箱內，中高溫熱泵在低谷電時段將儲能水箱中熱量加熱、輸送到中高溫儲能傳質箱；中高溫儲能傳質箱的熱量由中高溫太陽能集熱循環迴路進一步加熱後提供吸收式制冷機的製冷驅動熱量需求。該儲能型太陽能吸收式製冷系統，是利用太陽能、熱泵分時、分級加熱，製得成本較低的製冷所需熱量。
文檔編號F25B27/00GK101832682SQ20091004750
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者潘戈 申請人:潘戈