[发明专利]一种利用低温介质获取冷气、电能的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及低品位热能利用技术，尤其涉及一种利用低温介质获取冷气、电能的方法，还涉及使用该方法的装置。

背景技术

低品位热能是指品位相对较低的热能，包括太阳热能、空气热能、各种工业废热、地热、海水温差、河水温差、湖水温差、空调余热等可再生能源。根据相关统计指出，仅以工业废热为例，人类所利用的热能中就有60％最终以低品位废热的形式直接排放，造成了极大的能源浪费。而空调制冷会产生大量的余热，绝大部分余热直接排放在大气当中，造成热岛现象，影响空调设备对能源的利用效率。

另外，目前对于太阳能的利用技术主要有光伏和光热两种方式，但是这两种方式均存在分散、不稳定、转化率低、成本高的缺点。众所周知，太阳能具有普遍、清洁无害、总量巨大、可持续利用等其它能源难以比拟的优势。每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源，然而，由于转化率低和成本高的原因，人类对太阳能的利用是微乎其微的。

如何发展综合利用工业废热减少排放、高效利用太阳能、综合利用空调余热等可再生能源是目前着重研究和亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种利用低温介质获取冷气、电能的方法，可将工业废热、太阳能以及空调余热等低品位热能进行高效转化为电能，无需投入任何石化和矿物能源，能够实现零排放，节能环保。

本发明的第二个目的在于提供一种使用上述利用低温介质获取冷气、电能的方法的装置。

本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种利用低温介质获取冷气、电能的方法，其特征在于：以低温介质作为制冷剂通过冷凝向换热介质释放冷凝热，由换热介质吸收冷凝热，同时换热介质吸收采集到的低品位热能，制冷剂冷凝后成为液体经减压后蒸发，制冷剂蒸发时吸收换热介质的热量发生膨胀而对外做功产生机械能，做功后的制冷剂以蒸气状态经压缩后冷凝从而实现一套制冷循环通路中制冷剂的能量转换过程，并使该过程循环往复。

本发明所述低温介质指的是某些有机物其沸点低于水但是可以产生很高蒸气压力的工作介质，低温介质是烷烃类有机化合物、氟立昂、氨或醇类化合物，例如制冷剂R22、R134a。

本发明可以收集工业废热、太阳能、空调余热等低品位热能，并能够将这些低品位热能进行高效转化，无需投入任何石化和矿物能源，能够实现零排放，节能环保，对发展综合利用工业废热减少排放、高效利用太阳能、综合利用空调余热等可再生能源的技术，具有划时代的意义。

作为本发明的一种改进，以低温介质作为制冷剂通过冷凝向换热介质释放冷凝热，由换热介质吸收冷凝热以增加换热介质的热量，制冷剂冷凝后成为液体经减压后蒸发，与室内空气换热而使室内制冷，制冷剂以蒸气状态经压缩后冷凝从而实现另一套制冷循环通路中制冷剂的能量转换过程，并使该过程循环往复。

作为本发明的进一步改进，将机械能转化为电能提供给外部用电设备和/或作为压缩两套制冷循环通路中制冷剂的电力供给。

本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种使用上述利用低温介质获取冷气、电能的装置，其特征在于：包括机械能输出子系统和外部能源收集子系统，所述机械能输出子系统包括发电蒸气压缩机、用于盛装换热介质的保温水箱、位于换热介质中的第一冷凝器和第一蒸发器、用于储存低温介质的第一储液罐、第一膨胀机构和旋片式动力机，所述发电蒸气压缩机、第一冷凝器、第一储液罐、第一膨胀机构、第一蒸发器和旋片式动力机依次相连构成一套用于低温介质作为制冷剂循环流动的制冷循环通路，制冷剂在第一冷凝器中冷凝并向换热介质释放冷凝热，由换热介质吸收冷凝热，制冷剂冷凝后成为液体通过第一膨胀机构减压后在第一蒸发器中蒸发；所述外部能源收集子系统包括循环泵和用于收集低品位热能的外部能源收集器，循环泵的进口与保温水箱连通，循环泵的出口与外部能源收集器的进口连接，外部能源收集器的出口与保温水箱连通构成用于换热介质循环流动的循环通路而使在外部能源收集器中吸收热量的换热介质不断输送至保温水箱；制冷剂蒸发时吸收换热介质的热量发生膨胀对旋片式动力机做功，而使旋片式动力机运转产生机械能，做功后的制冷剂以蒸气状态经发电蒸气压缩机压缩入第一冷凝器实现循环。