[发明专利]直接蒸发式太阳能热电冷联产系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种直接蒸发式太阳能热电冷联产系统，包括通过连接管路连接的直接蒸发式太阳能集热器、压缩膨胀双功能机头、永磁电动发电一体化电机、冷凝器、膨胀阀、工质泵、双效溴化锂吸收式制冷机组、热泵单向阀、发电单向阀和12个截止阀；通过控制阀体的通断状态可以实现太阳能采暖、太阳能低温发电和太阳能制冷。将太阳能采暖、低温发电与制冷空调技术有机的耦合在一起，结合建筑用能需求，与建筑一体化太阳能采暖系统相匹配，解决夏季部分建筑空间制冷的需求，并在过渡季产生绿色电能供建筑使用，提高了设备利用率和系统运行效率，在建筑能源结构中发挥更加重要的作用，是太阳能规模化、低成本、高产出应用的理想途径。

主权项

1.一种直接蒸发式太阳能热电冷联产系统的控制方法，所采用的直接蒸发式太阳能热电冷联产系统的结构是包括直接蒸发式太阳能集热器(1)、压缩膨胀双功能机头(2)、永磁电动发电一体化电机(3)、冷凝器(4)、膨胀阀(5)、工质泵(6)、双效溴化锂吸收式制冷机组(7)、热泵单向阀(C1)、发电单向阀(C2)和12个截止阀；其中，12个截止阀记作第一截止阀(V1)、第二截止阀(V2)、第三截止阀(V3)、第四截止阀(V4)第五截止阀(V5)、第六截止阀(V6)、第七截止阀(V7)、第八截止阀(V8)、第九截止阀(V9)、第十截止阀(V10)、第十一截止阀(V11)和第十二截止阀(V12)；上述各设备和阀体之间通过连接管路连接，连接关系如下：所述直接蒸发式太阳能集热器(1)的出口端依次连接有压缩膨胀双功能机头(2)、冷凝器(4)、膨胀阀(5)；所述压缩膨胀双功能机头(2)连接有永磁电动发电一体化电机(3)，所述冷凝器(4)的高温侧的两个端口与所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)相连；所述热泵单向阀(C1)设置在所述压缩膨胀双功能机头(2)压缩模式的出口端与所述冷凝器(4)工质侧进口端之间的连接管段上；所述发电单向阀(C2)设置在所述工质泵(6)出口端与所述直接蒸发式太阳能集热器(1)进口端之间的连接管段上；所述第一截止阀(V1)设置在所述直接蒸发式太阳能集热器(1)出口端与所述压缩膨胀双功能机头(2)膨胀模式的进口端之间的连接管段上；所述第二截止阀(V2)设置在所述直接蒸发式太阳能集热器(1)出口端与所述压缩膨胀双功能机头(2)压缩模式的进口端之间的连接管段上；所述第三截止阀(V3)设置在所述压缩膨胀双功能机头(2)膨胀模式的出口端与所述冷凝器(4)工质侧进口端之间的连接管段上；所述第四截止阀(V4)设置在所述冷凝器(4)工质侧出口端与所述膨胀阀(5)进口端之间的连接管段上；所述第六截止阀(V6)设置在所述膨胀阀(5)出口端与所述直接蒸发式太阳能集热器(1)进口端之间的连接管段上；所述第五截止阀(V5)设置在所述冷凝器(4)工质侧出口端与所述工质泵(6)进口端之间的连接管段上；所述冷凝器(4)水侧出口端分别连接出冷却水出口支路和采暖供水支路，所述第七截止阀(V7)设置在所述冷却水出口支路上；所述第九截止阀(V9)设置在所述采暖供水支路上；所述冷凝器(4)水侧进口端分别连接出冷却水进口支路和采暖回水支路，所述第八截止阀(V8)设置在所述冷却水进口支路上；所述第十二截止阀(V12)设置在所述采暖供水支路上；所述第十截止阀(V10)设置在所述冷凝器(4)水侧出口端与所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)相连的管路上；所述第十一截止阀(V11)设置在所述冷凝器(4)水侧进口端与所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)相连的管路上；其特征在于，通过控制所有截止阀的通断，具有以下三种情形：1)太阳能采暖过程是：关闭第一截止阀(V1)、第三截止阀(V3)、第五截止阀(V5)、第七截止阀(V7)、第八截止阀(V8)、第十截止阀(V10)、第十一截止阀(V11)；打开第二截止阀(V2)、第四截止阀(V4)、第六截止阀(V6)、第九截止阀(V9)和第十二截止阀(V12)，低温低干度饱和工质在所述直接蒸发式太阳能集热器(1)中吸热蒸发为干饱和蒸气，经过第二截止阀(V2)进入所述压缩膨胀双功能机头(2)，所述压缩膨胀双功能机头(2)以压缩模式运行，与此同时，所述永磁电动发电一体化电机(3)以电动模式运行驱动所述压缩膨胀双功能机头(2)，将气态工质加压升温，经过热泵单向阀(C1)进入所述冷凝器(4)凝结成为饱和液体，经过第四截止阀(V4)进入所述膨胀阀(5)降压降温为低干度湿蒸气，经过第六截止阀(V6)被引入到所述直接蒸发式太阳能集热器(1)中，从而完成高温热泵工质侧循环；在高温热泵水侧，采暖回水通过第十二截止阀(V12)进入冷凝器(4)与高温工质进行换热升温后通过第九截止阀(V9)排出；2)太阳能低温发电过程：关闭第二截止阀(V2)、第四截止阀(V4)、第六截止阀(V6)、第九截止阀(V9)、第十截止阀(V10)、第十一截止阀(V11)和第十二截止阀(V12)，打开第一截止阀(V1)、第三截止阀(V3)、第五截止阀(V5)、第七截止阀(V7)和第八截止阀(V8)；低温液态工质在直接蒸发式太阳能集热器(1)中吸热蒸发为高压高温的干饱和蒸气，经过第一截止阀(V1)进入压缩膨胀双功能机头(2)，压缩膨胀双功能机头(2)以膨胀模式运行，同时驱动永磁电动发电一体化电机(3)以发电模式运行产生电能并输出，膨胀后的低压低温气态工质进入冷凝器(4)凝结为饱和液体，经过第五截止阀(V5)被工质泵(6)加压升温后经发电单向阀(C2)打入直接蒸发式太阳能集热器(1)中，从而完成低温发电工质侧循环；在低温发电冷却水侧，低温冷却水通过第八截止阀(V8)进入冷凝器(4)与高温工质进行换热升温后通过第七截止阀(V7)排出；3)太阳能制冷过程：关闭第一截止阀(V1)、第三截止阀(V3)、第五截止阀(V5)、第七截止阀(V7)、第八截止阀(V8)、第九截止阀(V9)和第十二截止阀(V12)，打开第二截止阀(V2)、第四截止阀(V4)、第六截止阀(V6)、第十截止阀(V10)和第十一截止阀(V11)；低温低干度饱和工质在直接蒸发式太阳能集热器(1)中吸热蒸发为干饱和蒸气，经过第二截止阀(V2)进入压缩膨胀双功能机头(2)，所述压缩膨胀双功能机头(2)以压缩模式运行，同时，永磁电动发电一体化电机(3)以电动模式运行驱动所述压缩膨胀双功能机头(2)，将气态工质加压升温，经过热泵单向阀(C1)进入冷凝器(4)凝结成为饱和液体，经过第四截止阀(V4)进入膨胀阀(5)降压降温为低干度湿蒸气，经过第六截止阀(V6)被引入到直接蒸发式太阳能集热器(1)中，从而完成高温热泵工质侧循环；在高温热泵水侧，双效溴化锂吸收式制冷机组(7)的制冷回水通过第十一截止阀(V11)进入冷凝器(4)与高温工质进行换热升温后通过第十截止阀(V10)给所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)供水，从而驱动双效溴化锂吸收式制冷机组(7)运行进行制冷，完成制冷循环。