[发明专利]一种耦合地源热泵和吸收式制冷功能的实验台及其应用

说明书

本发明属于教学实验平台领域，并具体公开了一种耦合地源热泵和吸收式制冷功能的实验台及其应用。该试验台包括共用水箱、地源热泵系统和吸收式制冷系统，其中：共用水箱包括第一水箱和第二水箱；地源热泵系统中第一换热器与第一水箱连接，第二换热器与第二水箱连接，压缩机与气液分离器连接形成内循环，并通过四通阀控制液体的流动方向，从而为第一换热器和第二换热器的换热提供介质；吸收式制冷系统包括沿制冷剂流动方向依次连接的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，以及与发生器连接的发生器侧水箱。本发明能够将地源热泵和吸收式制冷耦合到一个实验台上，有效减少教学实验中的设备投资和场地占用，并且不会影响教学效果。

技术领域

本发明属于教学实验平台领域，更具体地，涉及一种耦合地源热泵和吸收式制冷功能的实验台及其应用。

背景技术

地源热泵是利用地下浅层地热资源作为冷、热源进行能量转换的供热制冷系统，热泵与地能之间的换热介质以水介质为主，这种系统既高效又节能。以土壤为热源或热汇，将土壤换热器置于地下，冬季将地下的低位地热能取出，通过热泵提升温度后实现对建筑供暖和供热水，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季将建筑中的余热取出，通过热泵排至地下实现对建筑降温，同时蓄存热量以备冬用。地表浅层是一个巨大的蓄能体，它可将热泵迁移的能量蓄存，实现冷、热源的交替与再利用。近年来，随着能源的短缺，我国已有很多的居民建筑、商用建筑应用地源热泵系统，其逐渐取代传统的空调系统，广泛应用于人们的生活中。

吸收式制冷系统用热源在发生器中加热溶液，使其中低沸点组分部分被蒸发出来，然后送入冷凝器冷凝成为液体，由节流阀降压到蒸发压力，在蒸发器中蒸发制冷。蒸发出来的制冷剂蒸汽被已完成发生过程的浓溶液吸收，使溶液重新恢复到原有浓度，再由溶液泵送到发生器中，构成完整循环。吸收式制冷系统由于具有可以直接利用太阳能、地热能及工业废热等低品位能源的特点而受到广泛关注，且运转过程中噪声小、振动小。目前应用最广泛的吸收式制冷机为水-溴化锂吸收式制冷机，采用水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂，利用水的相变过程制冷。

地源热泵技术和吸收式制冷技术都是制冷原理应用的重要技术，是热能与动力工程专业生产教学的重要知识。如何根据地源热泵技术和吸收式制冷技术的原理，将两种技术中需要用到的水箱进行耦合共用，形成地源热泵技术和吸收式制冷技术耦合实验教学台，从而满足两种技术的教学和研究需要，对加深学生对制冷原理与制冷技术的理解有重要作用。此外，如何将其推广至室内或工业实际应用也是一个重要的研究方向，具有较大的研究意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种耦合地源热泵和吸收式制冷功能的实验台及其应用，其中将地源热泵和吸收式制冷的水箱进行共用，能够有效降低实验台的占地空间，因而尤其适用于生产教学的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种耦合地源热泵和吸收式制冷功能的实验台，该实验台包括共用水箱、地源热泵系统和吸收式制冷系统，其中：

所述共用水箱包括第一水箱和第二水箱，所述第一水箱作为所述地源热泵系统的热源侧水箱或所述吸收式制冷系统的冷却水水箱，所述第二水箱作为所述地源热泵系统的使用侧水箱或所述吸收式制冷系统的使用侧水箱；

所述地源热泵系统包括第一换热器、第二换热器、压缩机、气液分离器和四通阀，所述第一换热器与所述第一水箱连接，所述第二换热器与所述第二水箱连接，所述压缩机与所述气液分离器连接形成内循环，并通过四通阀控制液体的流动方向，从而为所述第一换热器和第二换热器的换热提供介质；

所述吸收式制冷系统包括沿制冷剂流动方向依次连接的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，以及与所述发生器连接的发生器侧水箱，所述发生器和吸收器之间设置有吸收剂溶液输送通道，并通过第三换热器对输送的所述吸收剂溶液进行换热，所述吸收器和冷凝器的内部管道与所述第一水箱连接，用于输送冷却水，所述蒸发器的内部管道与所述第二水箱连接，用于降低所述第二水箱的水温，从而实现制冷功能。