[发明专利]太阳能制冷系统及其制冷方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能制冷系统改进设计技术领域。具体涉及提升太阳能热量应用的品位，以提高其驱动的制冷系统性能。

背景技术

建筑领域采用的太阳能制冷系统主要是通过吸收式、吸附式和喷射式等制冷方式实现的。经过近年来的发展，吸收式与吸附式制冷技术越来越成熟。但仍存在不足：制冷效率相对较低，不足以满足人们的需求；制冷系统性能受太阳能集热系统的影响显著，对集热系统的集热效率与温度提出了较高要求；制冷系统性能与气象条件息息相关，在太阳光照不足的情况下，集热系统达不到预期的集热效果与热量，从而影响了制冷系统的性能系数。

发明内容

本发明目的在于提出利用集热系统、热泵系统和吸收式制冷系统组成的太阳能制冷系统设计方案。为了减小因天气环境对太阳能制冷带来的较大影响并降低对集热系统的要求，提出在原有太阳能制冷系统中加入用于提升太阳能热量应用品位的热泵系统。利用平板型集热器收集太阳辐射能，收集到的热源温度较直接利用集热-制冷的系统收集热源温度较低，通过热泵系统将低品位热量提升到高品位热量，再将此热量用于驱动吸收式制冷实现制冷。

本发明的太阳能制冷系统包括集热系统A、热泵系统B和吸收式制冷系统C三个系统，所述的集热系统A包括顺序通过管路连接的第一蓄热器、第一泵、集热器、第二蓄热器和第二泵，其中第一泵用于将第一蓄热器中的较低温度的集热工质水泵出后，使得集热工质水经过集热器的加热后，获得热量，然后储存在第二蓄热器中，所述的第二泵用于将第二蓄热器中的较高热量的集热工质水泵出，提供给热泵系统B，较高热量的集热工质水经过热泵系统B中的第一蒸发器后温度降低，返回到第一蓄热器中。

所述的热泵系统B包括通过管路顺次连接的第一蒸发器、压缩机、第一冷凝器和第一膨胀阀，其中第一蒸发器中的工质通过第二蓄热器中的较高温度的集热工质水加热蒸发，然后通过压缩机形成高温高压气体，高温高压气体通过第一冷凝器冷却降温释放热量，并通过第一膨胀阀回流到第一蒸发器，如此循环；其中第一冷凝器中的高温高压气体释放热量传递给传热工质水，传热工质水在第三泵的带动下在第一冷凝器和吸收式制冷系统C中的发生器之间循环。

所述的吸收式制冷系统C包括发生器、第二冷凝器、第二膨胀阀、溶液热交换器、减压阀、吸收器和第四泵，其中，吸收器出口的较低浓度的溶液经过第四泵泵出后，经过溶液热交换器后进入发生器，发生器产生的较高浓度溶液经过溶液热交换器后，流经减压阀回到吸收器中；所述的发生器中的较高浓度溶液由于吸收传热工质水的热量而发生溶剂蒸发，作为高压制冷剂蒸汽通过第二冷凝器，在第二冷凝器中被冷却水冷却后降温，然后通过第二膨胀阀回到第二蒸发器，在第二蒸发器中对冷冻水进行冷却，得到低温冷冻水。应用所述的太阳能制冷系统进行制冷的方法为：利用集热器捕获太阳辐射能，将集热工质水温度升高，获得热量；这部分热量利用蓄热装置储存，再持续提供给热泵系统的蒸发器，热泵工质吸收集热工质水的热量，集热工质水温度降低，流回集热器重新吸收太阳能，开始新的循环；热泵系统利用集热系统热量提供给蒸发器，通过压缩机形成高温高压的气体，进入到冷凝器较高温度范围内冷却，释放热量，再通过第一膨胀阀返回到第一蒸发器，完成一个循环。热泵系统在此循环中，将以较低温度储存在第一蒸发器端的热量提升到温度较高的能量储存在第一冷凝器，实现低品位能向高品位能的转换。热泵系统冷凝过程释放的热量由传热工质水吸收，再通过传热工质水传递给吸收式制冷系统。传热工质水提供热量给吸收式制冷系统中的发生器，加热后制冷剂蒸发，产生高压蒸汽，进入第二冷凝器冷凝形成高压饱和液，经过第二膨胀阀后到第二蒸发器中吸热气化，达到制冷效果，制冷剂到吸收器再吸收；发生器内产生的高浓度溶液经溶液热交换器到吸收器内吸收制冷剂形成低浓度溶液，再经由溶液热交换器到发生器，形成溶液循环。

在传统制冷系统中直接利用集热的高温热源驱动制冷系统，对集热系统要求过高，同时制冷效率受天气条件较大。而采用本发明设计的新型太阳能制冷系统，一方面减小了对集热系统的要求，另一方面可缓解气候因素变化对集热系统的影响，可满足光照不足的天气情况下制冷系统工作，保证了太阳能制冷系统工作的稳定性和高效性。

附图说明

图1是本发明的太阳能制冷系统及制冷方法示意图；

图2是南京地区典型日太阳总辐射强度曲线图；

图3是每平方米产集热工质水①水量随时间变化图。

图中：