[发明专利]太阳能蓄能转换家用空调系统

说明书

本发明涉及的是一种家用空调系统，尤其是一种太阳能蓄能转换家用空调系统。属于机械工程中的太阳能技术和制冷技术领域。

夏天，太阳能能量密度达到700～1000瓦每平方米，利用太阳能实现空调制冷无疑可以大幅减小空调电能消耗，对于提高太阳能热利用水平和改善空调装置的能源利用结构具有重要意义。近年来在太阳能集热器的开发及应用方面取得了长足的进步，开发了利用深井水供冷和采用太阳能集热相结合的复合供暖/空调系统，太阳能驱动的溴化锂吸收式空调系统以及采用氨-水工质对的吸收式系统。吸附制冷技术的发展，尤其是以沸石-水以及活性碳-甲醇等具有较低脱附温度吸附工质对的应用，使利用太阳能或余热的吸附制冷空调系统得到了较快的发展，一些研究机构也曾对采用不同吸附工质对的太阳能制冷系统进行过报道。与其它系统相比，太阳能吸附式空调制冷系统摆脱了对深井水等自然资源的依赖，旋转部件少、运行维护方便，不消耗电能，适用于太阳能或余热资源丰富的广大地区，经济和地域适用性都很强，但也存在不足，如：因太阳能辐射随昼夜、季节和天气变化而造成运转存在间歇性，不能连续供冷和性能波动等问题。

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种通过吸附化学潜能与物理显热等制冷能力的存储来实现太阳能空调系统输出负荷的合理调配，使系统连续稳定运转的太阳能蓄能转换家用空调系统。

本发明的技术方案如下：采用吸附制冷原理，吸附工质对为沸石-水或者活性碳-甲醇，这些物质均无毒无害，不会破坏大气臭氧层，可确保了系统工作的环境友好性。白天日照充足时，吸附剂吸收太阳能，吸附床温度升高，制冷剂从吸附剂中解析，吸附器内压力升高，制冷剂进入冷凝器，经冷却介质冷却凝结下来，被收集在蒸发贮液器中。夜间环境温度降低，吸附床向外散热，床温下降，吸附剂开始吸附制冷剂，床内制冷剂压力降低。制冷剂在蒸发贮液器中蒸发产生制冷效果。蒸发贮液器采取增加制冷剂容积的方法实现冷量存储，存储冷量的目的是与风机盘管结构相结合对冷量输出进行调配。蒸发贮液器储存的冷量形式为物理显热。化学吸附潜能的存储通过解析吸附床来实现，解析后的吸附床具备了继续吸附进行制冷的能力，将吸附床吸付潜能储备起来，在需要的时候与蒸发器连接即可吸附制冷。该储能方式与显热蓄能相比，不存在与周围环境的温差，且易于调节。

本发明由太阳能吸附集热器、真空阀二只、冷凝器、蒸发贮液器、风机盘管、泵进水口、出水口组成，吸附集热器通过真空阀再与冷凝器连接，冷凝器又与蒸发贮液器连接，蒸发贮液器通过另一只真空阀回吸附集热器作为吸附通道，蒸发贮液器在吸附床冷却时，当与吸附床连接即会蒸发制冷，其制冷量通过风机盘管输出给空调环境，吸附集热器还分别与进水口和出水口连接。利用白天的太阳能加热吸附集热器使制冷剂解吸，通向冷凝器的真空阀开启而通向吸附集热器的真空阀关闭，解吸出来的制冷剂经冷凝器冷却介质(可为水或空气)冷却凝结为液态进入蒸发贮液器，这样，太阳能就转化为代表制冷能力的吸附势能贮存起来。晚上通过自然冷却、吸附降温，制冷剂通过通向吸附集热器的真空阀被吸附剂吸附，产生制冷效果，产生的冷量一部分通过冷媒水从风机盘管输出，另一部分蓄存在蒸发贮液器中，可在需要时根据实际情况调节制冷量。如图2所示，吸附集热器内的吸附床中设制冷剂管道，可利用辅助热源加热吸附床，便于制冷系统在合理工况下工作，另外在管道内通冷却水冷却可以回收吸附床显热及吸附热，因而可为家庭或用户提供40～60℃左右的热水。吸附集热器经太阳能加热使制冷剂解吸后，通过真空阀和与蒸发贮液器和冷凝器的隔离，在需要空调制冷时只需打开真空阀，并通过对吸附集热器的自然冷却或通冷却水冷却。吸附床还可将解吸好的吸附床吸附潜能储备起来，实现化学吸附潜能的储存，以便在需要时制冷。

本发明具有实质性特点和显著的进步，本发明系统运行可靠，结构较简单，维护十分方便，可广泛地用于家用的太阳能空调，如对20平方米家居每天制冷8小时，在日辐照度为1000瓦的条件下采用5-8平方米的吸附集热器面积，可以十分可靠地运行，本发明具有广阔的应用前景。

以下结合附图进一步描述本发明实施方式：

图1本发明系统结构示意图

图2吸附集热器结构示意图

如图1所示，本发明由吸附集热器1、真空阀门2、3、冷凝器4、蒸发贮液器5、风机盘管6、泵7和进水口10、出水口11组成，吸附集热器1通过真空阀门2与冷凝器4连接，冷凝器4又与蒸发贮液器5连接，蒸发贮液器5通过真空阀门3又与吸附集热器1相连构成吸附通道，蒸发贮液器5通过冷媒水热交换器，将冷媒水经泵回路与风机盘管6连接，吸附集热器1还分别与进水口10和出水口11连接。利用白天的太阳能加热吸附集热器1使制冷剂解吸，通向冷凝器的真空阀2开启，而通向吸附集热器的真空阀3关闭，解吸出来的制冷剂经冷凝器4冷却介质(可为水或空气)冷却凝结为液态进入蒸发贮液器5，这样，太阳能就转化为代表制冷能力的吸附势能贮存起来。晚上通过自然冷却、吸附降温，制冷剂通过通向吸附集热器1的真空阀3被吸附剂吸附，产生制冷效果，产生的冷量一部分通过冷媒水从风机盘管6输出，另一部分蓄存在蒸发贮液器5中，可在需要时根据实际情况调节制冷量。如图2所示，吸附集热器1内的吸附床8中设热媒流体管道9，可利用辅助热源加热吸附床8，便于制冷系统在合理工况下工作，另外在管道9内通冷却水冷却可以回收吸附床8显热及吸附热，因而可为家庭或用户提供40～60℃左右的热水。吸附集热器1经太阳能加热使制冷剂解吸后，通过真空阀2和3与蒸发贮液器5和冷凝器4的隔离，可蓄积吸附潜能；在需要空调制冷时只需打开真空阀3，并通过对吸附集热器1的自然冷却或通冷却水冷却即可吸附制冷。吸附床8还可将解吸好的吸附床8的吸附潜能储备起来，实现太阳能蓄能空调。