[发明专利]使用LGWP制冷剂的吸收式制冷循环

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求2010年4月1日提交的序列号为61/320,305的美国临时申请的优先权利益，其内容以引用的方式并入本文中。

本申请还是2009年4月29日提交的序列号为12/432,466的美国申请的部分继续申请案，其要求2008年4月30日提交的序列号为61/049,069的美国临时申请的优先权，各申请的内容以引用的方式并入本文中。

发明领域

本发明涉及经济型吸收式制冷系统，其使用具有低全球变暖潜势（GWP）和低臭氧消耗潜值（ODP）的制冷剂。

发明背景

当废热源或其他低成本热源（例如，太阳能加热）可用时，吸收式制冷是比压缩制冷更经济的选择。因此，吸收式制冷有潜力在降低在热环境中运行的冷却系统的环境影响中起到非常重要的作用。

吸收式制冷机和蒸汽压缩制冷机都使用具有非常低沸点的制冷剂。在这两种类型中，当该制冷剂蒸发或沸腾时，它随自身带走一些热量，提供了冷却效果。然而，吸收式制冷和蒸汽压缩式制冷在制冷剂从气态变回成液态使得循环能够反复进行的方式上不同。蒸汽压缩式制冷机利用机械功，由电动压缩机频繁地供应，以增大气体压力，然后通过与冷流体（通常为空气）的热交换使热的、高压的气体冷凝回液体。吸收式制冷机不利用机械功来增大气体压力，并使用不同的方法来使气体变回成液体，该方法仅需要低功率泵或任选地仅需要热量，从而提供具有更少运动部件的系统，这增加了该系统的整体寿命。

随着需求不断变化，住宅楼和商厦成为能量的大消费群体和电力的主要消费群体。在低至中等需求期间，通过利用核能、煤或水电能源的最有效率的设备来发电，因为该设备几乎连续运行。然而，在峰值需求期间，使用通常依靠天然气或燃油运行的更低成本和更低效的设备，在用油的情况下这引起了关于燃料安全性的关注和而对于天然气引起了价格稳定性方面的关注。峰值需求还设定了包含发电和配送系统的电力系统的整体规模。另外，当发电或传送系统处于极限时，偶尔降低需求是改善电力供应的可靠性和避免具有严重负面经济影响的断电的有效方式。

可以通过使用相对便宜的集热板来利用太阳能，其中太阳能被传递至工作流体，该工作流体通常为水，其中添加了乙二醇来抑制凝固点。然后，该流体成为给吸收式冷却系统供能的热源。另外，当不需要冷却时，可以将其用于加热饮用水。新装置的另一优点是可以缩小基础蒸汽压缩冷却系统的尺寸从而以更少的循环运行这会改善该系统的性能。而且，吸收式制冷在这样的环境中可具有优势，因为它具有使用通常会增大这些系统的负荷的相同能源，即太阳能，来提供所需冷却的潜力。

制冷循环的常见实例为食物冰箱和冰柜以及空调。用于提供热舒适度的可逆循环的热泵也通过利用蒸发和冷凝制冷剂的物理性质来工作。在加热，通风和冷却（HVAC）应用中，热泵通常是指包括换向阀和优化的热交换机的制冷设备，从而可以倒转热流的方向。最通常地，在加热周期期间，热泵从空气或从地面乃至从水中吸热。

尽管吸收系统已经被限制使用很多年了，但申请人意识到常规的工作流体具有明显的缺点而这些缺点限制了这些系统的成功。例如，两种最普通的吸收式制冷配对为NH₃-水和水-LiBr。NH₃-水将NH₃用作制冷剂，并将水用作吸收剂。尽管NH₃在很多应用中作为制冷剂表现很好，但NH₃的毒性限制了它在可被公众占据的区域中的用途。另外，与冷却系统中的多种更常用的制造材料之一，铜，的相容性问题会增大基于NH₃-水的安装系统的成本，因为不得不使用更不希望的和/或更昂贵的材料。对于水-LiBr，由于在很多所关注的重要情况下水不是适合的制冷剂而存在问题。申请人已经意识到水具有限制其在某些重要应用中的可行性的两个主要缺点。第一是由于低压力使设备尺寸变得对很多应用不可行。第二是由于水的凝固点，它不能在低于0℃的温度下使用。因此，由于各种问题如毒性和/或易燃性和/或腐蚀性和/或设备成本，这样的系统通常仅用于工业环境或仅要求非常少量制冷剂的应用（低容量系统，即旅馆和RV中的一些制冷机，不过即使这些也由于NH₃的毒性而已经大量消失）。

因此，申请人已经意识到不断需要更安全和环境友好的用于吸收型制冷系统的制冷剂。申请人也已经意识到通过可以提供有效和环境可接受的流体用于从工业热回收到居民太阳能辅助制冷的各种应用的系统能够获得的潜在优点。

发明概要