[发明专利]基于超临界二氧化碳循环利用的太阳能或废热供能系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能、废热有效利用的环保技术领域，特别涉及有效利用超临界CO₂以及太阳能或废热的独立式供应热水(或者其他形式的热能)、制冷空调装置。

背景技术

在人类文明进程中所用的能源主要是化石燃料，化石燃料的使用给社会带来一些问题。一是化石燃料燃烧过程中释放出许多污染物，如一氧化碳、有机碳氢化合物，金属微粒等，这些污染物的释放对环境造成很大损害，如酸雨的生成、臭氧层破坏及地球温暖化等；二是地球上的化石燃料总量是有限的，对其大量的利用造成人类面临的能源紧张等问题。所以应尽可能地使用可再生式能源，如太阳能，风能及生物质能等。目前对太阳能的热利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器等形式，虽然装置的结构各种各样，但均是利用水与太阳能进行热交换，从装置中将被太阳能加热的水取出进行利用，再向装置中补充入冷水。现有的太阳能集热器，因为没有泵强制循环，仅利用水的自然对流，集热效率低，低于50％，所获得的热水量较少。另一方面，如何减少温室气体，如二氧化碳等，成为全球注目的棘手问题。而回收与利用这些被排放的温室气体，则是有效的方法。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，设计一种利用超临界二氧化碳CO₂和太阳能或废热的供能装置，该装置以超临界CO₂流体为太阳能供能系统中的循环工质，可有效地利用太阳能或者废热来供热、制冷。CO₂不易燃烧且无毒，使用时不会对环境及个人安全造成危害；同时有效地利用并管理二氧化碳等温室气体，可以减小地球温暖化效应，改善环境。

本发明提出一种基于超临界二氧化碳循环利用的太阳能或废热供能系统，其特征在于，该系统包括：太阳能或废热集热装置、热回收装置以及连接各装置的管路；所述太阳能或废热集热装置的进、出口分别与热回收装置的出口、进口相连接，构成的热交换循环回路，所述热交换循环回路中灌充有超临界CO₂流体工质或超临界CO₂流体混合物工质。

所述太阳能或废热集热装置包括通过管路依次相连的太阳能或废热集热器、安全阀、流量控制阀、CO₂灌充口。

所述热回收装置包括通过管路依次相连的换热器、循环水泵、热水箱、水流量控制阀。

所述换热器可以是管壳式换热器或其它高效类型的换热器。

所述热回收装置还包括：电加热控制器、补给水阀门和出水阀门；所述电加热控制器在太阳能不充足时启动，加热水箱中的水。

所述热交换循环回路中的超临界CO₂流体工质，是指压力高于CO₂临界点压力(7.38MPa)、温度高于CO₂临界点(31.06℃)温度的CO₂流体；

所述热交换循环回路中的超临界CO₂流体混合物，是指超临界CO₂与其它低沸点天然性工质流体(如氨、二甲醚、碳氢化合物中的任一种)所组成的流体混合物，在该流体混合物中其它流体的质量百分比不超过超临界CO₂的30％。

上述系统的工作过程：超临界CO₂或超临界CO流体混合物经过太阳能或废热集热器加热后变成高温超临界流体，然后该高温超临界流体经过热回收装置被冷却后，返回太阳能或废热集热器加热，从而实现太阳能热利用过程(或者废热回收利用过程)。在该太阳能热利用技术中，高温超临界流体流过热回收装置被冷却，热回收装置中的冷工质得到热能，实现供热。

上述系统中还可用制冷机取代热系统中的热回收装置可以实现供冷；

所述制冷机可以是吸收式制冷机或其它能够利用热源来制冷的制冷机。

所述供热和供冷只能取其一。

本发明的特点及有益效果：