[发明专利]一种基于自然能源的制冷制热系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于自然能源的制冷制热系统及方法，该系统包括动力源、空气压缩装置、热交换装置、节流装置、供暖端和制冷端，以自然能源作为动力源，驱动空气压缩装置压缩空气使空气温度升高且压力增大，高温高压空气经热交换装置将热量传递至供暖端；散热后的空气继续由节流装置膨胀后产生的低温空气，送至制冷端实现制冷功能。本发明实现了以空气为工质的开放式外循环方式，只需热交换装置这一组换能装置即可实现制冷制热功能，结构简单，摆脱了电力的依赖，降低了使用冷媒对环境造成的不良影响，实现了稳定作业，绿色环保。

技术领域

本发明涉及制冷制热技术领域，尤其涉及一种基于自然能源的制冷制热系统及方法。

背景技术

现有空调器、冰箱等电器制冷制热功能的实现主要依靠电能做机械功，使制冷剂(如氟利昂等)在压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器所构成的热力学循环设备中进行压缩、冷凝、节流和蒸发四个热力学过程的非自发循环。制冷时，压缩机将氟利昂压缩为高温的气态氟利昂，经冷凝器换能(放热)后变为常温液态氟利昂，在冷凝器散热产生的热风由室外机吹出。液态氟利昂经毛细管膨胀汽化后变成低温气态的氟利昂，再进入蒸发器进行换能(吸热)，由室内机的风扇将冷凝器内的冷气吹出从而实现制冷功能；气态的氟利昂回到压缩机继续进行循环。制热时，通过四通阀使氟利昂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风以实现制热功能。

传统制冷制热功能是通过制冷剂的循环来实现的，且需要两组换能装置，依靠电力来驱动。因此存在两大问题：其一是在电力资源短缺或者不方便通电的地方使用会受到限制，且国家电网在输电和送电的过程中及电能驱动机械做功时的转化损耗也大大增加了电力资源的消耗，随着煤炭等化石能源利用的受限，用电范围及数量将会受到限制。其二是虽然现在的制冷制热设备都采用了无氟的制冷剂，但设备的使用带来的温室效应的问题仍未得到妥善的解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于自然能源的制冷制热系统及方法，解决了传统制冷制热系统对电力的依赖及冷媒的使用所带来的温室效应的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于自然能源的制冷制热系统，包括动力源、空气压缩装置、热交换装置、节流装置、供暖端和制冷端，所述动力源是由自然能源驱动，所述动力源连接所述空气压缩装置，所述空气压缩装置用于将空气绝热压缩，所述空气压缩装置连接所述热交换装置，所述供暖端连接在所述热交换装置上，所述节流装置连接在所述热交换装置和所述制冷端之间，所述节流装置用于将空气绝热膨胀。

作为本发明的进一步改进，所述热交换装置与所述节流装置之间连接有空气存储装置。

作为本发明的进一步改进，所述空气压缩装置为压缩机，压缩机包括第一进气口和第一出气口，第一进气口和第一出气口均为单向气口。

作为本发明的进一步改进，所述热交换装置包括热交换器和换热池，热交换器采用带有散热片的盘管，换热池中装有水，盘管浸泡在水中，换热池为带有用于进入冷水的回水口和用于排出热水的出水口的密闭容器，换热池中设有第一安全阀，出水口和回水口均为单向口。

作为本发明的进一步改进，所述节流装置为膨胀阀。

作为本发明的进一步改进，所述空气存储装置为储气罐，储气罐包括第二进气口、第二出气口、压力表、第二安全阀和水气出口开关。

作为本发明的进一步改进，所述空气存储装置和所述节流装置之间设有用于控制气路开关的气体总阀。

作为本发明的进一步改进，所述动力源为风机或水轮机。

一种基于自然能源的制冷制热方法，包括以下步骤：

第一步，通过自然能源驱动，将室外大气绝热压缩为高温高压气体；