[发明专利]两级低温气冷吸附冷却单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却单元，其可以应用于低级热驱动吸附冷却器，冷却单元使用的循环使用环境低温的水和相对低温的“热”水，与先前的循环相比，能够获得相对较高效率的冷却效果。

背景技术

利用热产生冷却效果的原理是众所周知的，并且传统的吸附循环也基于该原理。然而，由于存在与传统吸附循环相关的许多问题，人们的关注点正转向吸附。吸附不需要在循环中使用液体溶液，从而明显简化了循环，并且当前对电子控制机构的改进使其更容易以稳定的操作运行，即使具有可变的热供给。

之前提出的吸附在空气调节和冷却中的应用有多种形式。在US5806323，US7082781，US4219341，US5806323，US20050103615A1，JP2002250573，JP4291751，WO03046449，WO2004/094948A1，CN1266168和US6170279中可以找到实例。

在US5806323，US7082781，US4219341，JP4291751和US5806323中描述的技术基于空气去湿(干燥效果)原理，即可以从空气中去除湿气，随后执行蒸发冷却。尽管从空气中去除湿气基于吸附原理，但其存在某些问题。干燥效果对湿空气起作用但不能产生冷却水。它不被认为是主动冷却过程，因为蒸发冷却在空气调节过程中被用于降低空气温度并且其不适用于工业应用。即使对于住宅空调，它也具有两个主要缺陷：第一是它在干燥区域中不起作用，第二是需要增加湿气以降低空气温度，从而会变得不舒服并且消耗水。

在市场上可以得到基于硅胶和单级操作的主动吸附机械。这些机械采用水作为制冷剂并且硅胶能够吸附水蒸气以产生冷却水。然而，这些机械需要得到空气冷却并且由于处于所需真空能级的水在35℃或40℃环境空气温度下不能冷凝，因此需要冷却塔形成大气压以下的冷却水温度。这些机械由于硅胶的低吸附能力而变得体积庞大并因此成本很高。WO2004/094928公开了一种改进的硅胶吸附冷却器，其高效率作业和相对“较低”的热水温度下操作。然而，该机械仍然是水冷的，因为其需要30℃以下的冷却温度。其采用旋转芯以省去通常在吸附机械中采用的互换机构。

JP2002250573描述了一种太阳能助推的冷却/加热装置，其中采用太阳能动力吸附冷却器在夏天用来降低以传统压缩机为基础的冷却器的温度并在冬天为反向循环热泵提供热量，由此提高传统冷却器的效率。由于吸附冷却器需要提供低温并且仅需在大气压以下降低冷凝器温度，因此可以采用在相对较高的压力下操作的硅胶吸附冷却器，其无需降低冷却水温度，并由此无需冷却塔。然而，该装置本身不能产生冷却效果并且器需要与常规蒸汽压缩致冷循环相连以产生任何所需冷却。

为了避免使用冷却塔，可以选择使用与水硅胶不同的吸附剂-制冷剂对。因此，制冷剂可以在比硅胶吸附冷却器中所需的温度更高的温度下冷凝，由此不需要冷却塔。通过采用与硅胶吸附冷却器相同的单级循环，在US20050103615、WO03046449、CN1266168和US6170279中描述的技术采用诸如活性碳、沸石和氯化钙之类的吸附剂。所采用的制冷剂是氨和甲醇。尽管这些技术采用各种技术来利用不同的热源和传递热量的方法，但它们在解吸过程中基本上都使用以制冷气体的单级压缩为基础的相同操作循环。这种循环的主要缺陷在于，来自吸附材料所有制冷吸附都发生在低压下，同时所有解吸都发生在高压下。或者实现解吸过程所需要的高温或者仅实现低效。US20050103615和WO03046449描述了一种系统，其中采用集中式太阳能收集器达到大约130℃的温度，甚至对于间歇循环(白天-黑夜循环)也可以实现中等效率(0.2-0.4的COP)。US6170279描述了一种系统，该系统采用来自船用发动机的废气温度获得相似的效率等级。通过采用不具有集中器的太阳能，在CN1266168中描述的系统获得了低效率等级(0.05-0.1的COP)。

上述技术存在的问题在于，它们或者不能在环境温度下操作或者仅在低效率等级下操作。本发明的目的是解决这些问题，手段是采用两级压缩和解吸过程，使得大多吸附发生在高压下，同时大多解吸发生在低压下。因此与现有技术相比，更多制冷剂在同一温度下得到吸附和解吸，这就使得可采用相对低温的能源，同时获得相对较高的效率。此外，本发明采用多种吸附剂-制冷剂对，从而可以构建空气冷却器。

发明内容

本发明的一方面提供一种热量驱动吸附冷却单元，其包括：

-具有进口端和出口端的冷凝器；