[发明专利]分体式吸附/吸收制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及新型分体式吸附/吸收制冷系统。特别是，本发明提供一种作为传统传统吸附/吸收制冷单元的新用法的分体式吸附/吸收制冷单元。本发明尤其提供一种新型分体式吸附/吸收系统。本发明提供具有将冷却能高效递送至不同冷却负载位置的自由取向的配置结构，这是通过将吸附式冷却器的蒸发器与吸附床和冷凝器分离而实现的。本发明的重点是将设备内的蒸发与冷凝和热压缩功能分离，并且尤其优化设备中的制冷剂流动以实现更加功能友好的操作模式。本发明还提供一种如以下所述的分体式吸附/吸收制冷方法。

背景技术

由于环境问题如全球变暖、空气污染和水污染及加热冷却用一次性能源消耗的出现，对环保技术的快速发展提出了要求。尤其是低温热源驱动或热力吸附系统被认为是关键技术之一，因为这些系统可恢复并再利用典型低于100℃^[1-3]的低温废热源，否则这些热源将被清除至周围环境。

公认的是需要替换现有的用于冷却或制冷的目的的现有的机械或电力驱动蒸汽压缩的系统。这样的系统通常使用气体如氢氟烃(HFC)。蒙特利尔议定书缔约方第27届会议(MOP27)于2015年在阿联酋(UAE)举办，并讨论了蒙特利尔议定书规定的有关HFC的条例。因此，鉴于其对环境的有害影响，亟需取代对这种材料的使用^[1-3]。

机械制冷单元是众所周知的。这些单元运行蒸汽压缩制冷循环，其中冷凝器单元和蒸发器单元通过电动压缩机和制冷剂管彼此连通。这样的系统通常使用合成制冷剂如氟利昂、氟氯烃(CFC)以及氢氟烃(HFC)作为工作流体。虽然蒸汽压缩系统是高效且紧凑的，但是作为工作流体所用的物质越来越多地被发现要对一系列环境问题包括臭氧层破坏和全球变暖负有责任并且还被发现具有致癌性。

蒸汽压缩系统主要有四个主要部件：电动压缩机、冷凝器以及节流阀/膨胀设备和蒸发器。在整体产品中，这些都容置在单个框架上/外壳内。在分体式单元中，上述整体产品被分为两个主要的子部段。一个被称为室外单元或冷凝单元，其主要容置电动压缩机和冷凝器，另一个被称为室内单元或冷却单元。在室内或冷却单元中，蒸发器部与节流机构容置在一起。

蒸汽压缩系统无论是作为整体式还是作为分体式使用主要包括用于冷却工作流体的冷凝器单元和将其再循环至与待冷却大气/空间/流体直接接触的蒸发器单元。还被称为制冷剂的蒸发的工作流体通过电动压缩机单元被返回至冷凝器单元。这种基于蒸汽压缩系统的高能量消耗水平也会导致高碳足迹。

过去几十年里，具有远程/室内加热/冷却单元的分体单元已变得很受欢迎，尤其是来自普通室外冷凝单元或被称为可变制冷单元的室外变容量调节(VRFs)的高达35kW的单个分体以及通常在3-5kW之间的多个分体。

热操作制冷系统在本领域是已知的，其利用蒸汽吸收或蒸汽吸附的工作原理。然而，这样已知的系统仅用于整体(非分体)单元，其中冷凝器和蒸发器单元必须彼此紧靠地设置在同一壳体内。虽然这些系统克服了基于合成制冷剂系统的一些缺点，但其缺点在于它们主要对大容量(＞30冷吨(RT)容量)系统是可用的/经济的。这种系统所用的吸附或吸收制冷剂循环包括用基于吸收器或吸附器的换热器替代机械制冷循环的电动压缩机。吸收器或吸附器被称为热压缩机，类似于电动压缩机，并且如果与冷凝器部一起，它们两个将类似于传统蒸汽压缩单元或系统的冷凝单元。虽然几十年前开发了基于吸附的冷却技术，但制造小容量/尺寸单元的过高成本和难度并没有使这项技术变得可行。在近5到10年中发生了两件值得关注的事情。其一，已经有强大的推动力去发展绿色技术。世界各地的政府支持、新规定及财政鼓励使其成为可能，尤其在基于加强对可再生能源选择、废热等的使用并减少对广泛用在当前电蒸汽压缩冷却机中的合成制冷剂的依赖的亟需进行CO₂减排的背景下。

最近的技术进步使降低整体吸附单元的成本和尺寸成为可能，因此尤其在小于20kW范围内增加了使用。在过去5到10年中，较小容量吸附冷却单元渐增的商业可行性已经导致本领域更进一步的需求并开发出一种主要包括两部分的分体式吸附冷却单元，该两部分为包括热压缩机和冷凝器的冷凝单元和包括蒸发器换热器以及节流液体制冷剂的机构的室内/远程蒸发器部/单元。

然而，尽管主要在最近的4到6年内出现了市售的尤其是低于20kW的吸附单元，但未曾有开发任何分体式吸附单元的明显尝试，其中的蒸发器部远离吸附单元的剩余部件。