[實用新型]一種緊湊型太陽能噴射制冷與熱泵集成系統

有效

• 申請號: 201320491269.5
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN203518322U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 梁杰榮;張學偉;陳華;林創輝
• 申請（專利權）人: 廣東申菱空調設備有限公司
• 主分類號: F25B25/00
• 分類號: F25B25/00;F25B27/00;F25B29/00
• 代理公司: 佛山市粵順知識產權代理事務所 44264
• 代理人: 唐強熙;鄒濤

技術領域

本實用新型涉及一種緊湊型太陽能噴射制冷與熱泵集成系統。

背景技術

在各種可再生能源中，“取之不盡，用之不竭”的太陽能越來越受到人們的重視和青睞，太陽能空調的開發和研究具有廣闊的前景。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》（2006～2020年）及節能中長期專項規劃將太陽能建筑一體化技術作為建筑節能的重要途徑之一，力爭在2020年使可再生能源在建筑中的應用比例達到20%。

但是，目前太陽能熱利用在建筑中的應用主要以太陽能生活熱水為主，將太陽能應用于能耗較大的建筑采暖空調仍然受到技術和投資較大等方面的制約：冬季采暖需要較大的熱量，但太陽能輻照量又相對較小，即使按照太陽能保證率50%進行設計，太陽能集熱設備初投資也將達到400元/m²，如直接將普通的太陽能熱水系統用于太陽能采暖，由于冬季太陽能輻照具有間歇性變化的特點，難以實現持續可靠的供暖運行，需要幾倍于太陽能生活熱水的集熱面積，因此初投資較高，設備回收期長，且建筑屋面面積也難以滿足太陽能集熱設備安裝需要。故而，目前太陽能直接采暖僅在太陽能資源豐富地區的小型建筑中進行小規模示范應用，難以實現在城市建筑采暖中的大規模應用。

要滿足太陽能熱驅動空調隨時可以實現制冷和采暖的要求，一般有兩條途徑：一是將太陽能集熱器與蓄冷蓄熱裝置做的足夠大；二是太陽能與常規能源聯合制冷供暖。由于太陽能具有能流密度低、間歇性變化等特點，第一種方式需要相當大的集熱面積與蓄熱裝置，受安裝空間及投資限制，往往難以實現。第二種方式，由于可靠性較高，較易實現，是目前常用的方式。

太陽能噴射式制冷與蒸汽壓縮熱泵復合技術的研究多數是戶式、小型化的，功能比較單一，對較大規模的公用建筑用技術的研究較少，推廣就更少。當前的研究工作主要包括小型的太陽能噴射式制冷、太陽能噴射式與蒸汽壓縮復疊式空調系統、太陽能做輔助熱源的熱泵系統，太陽能與空氣源雙源熱泵、太陽能噴射式制冷與蒸汽壓縮制冷的并行結構。由于太陽能噴射式制冷與蒸汽壓縮制冷的并行結構是兩種制冷系統的并列，兩者是完全獨立的，在合適的情況下啟動太陽能噴射式制冷系統，不足的部分靠蒸汽壓縮式制冷系統補充，用以節約能耗，但是功能單一，設備閑置較多。

噴射式制冷系統在開始的時候應用水作為制冷劑，水雖然具有無污染、蒸發潛熱大等優點，但由于沸點較高，對熱源的溫度要求較高，超出了一般廢熱源及太陽平板集熱器所能達到的溫度范圍。

在二十世紀中葉，氟利昂替代水用于太陽能與廢熱驅動的噴射制冷循環。氟利昂具有沸點低和比容小的特點，因此能夠有效地降低了設備的體積，并且系統效率也得到了改善。但是，隨著人們對CFCs類制冷劑對大氣臭氧層破壞作用的逐步認識，目前己經禁止使用CFCs類制冷劑。隨后，對于氟利昂的替代工質的研究也較多，R134a、R152a、R290、R600a等制冷劑被用作噴射式制冷系統的工質，結果表明R134a的性能相比是最好的。之后，對R-12、R-22、R-134A和混合制冷劑R-410A、R-407C和R-404A六種工質的適用性進行研究后表明，采用R-12時系統COP最高，然后依次是R-22、R-134A、R-410A、R-407C和R-404A，采用R-410A時系統COP明顯高于R-407C和R-404A，而比采用R-134A時的系統COP低15～20％。

典型的太陽能噴射式空調系統由太陽能集熱子系統與噴射制冷子系統組成。在太陽能集熱子系統中，集熱介質一般為水，水在太陽能集熱器中被加熱后，進入蓄熱水箱放熱，而后被水泵送入集熱器，完成集熱循環。

在噴射制冷子系統中，來自蓄熱水箱的熱水經過加熱發生器中的制冷劑后，回到蓄熱水箱，繼續從太陽能集熱器中的熱水處獲取熱量。而發生器中的制冷劑液體被加熱后，高溫高壓的制冷劑蒸氣進入噴射器，從噴嘴高速噴出形成低壓，將蒸發器中的蒸氣吸入噴射器。經過在噴射器中的混合和增壓后，混合氣體進入冷凝器凝結，成為制冷劑液體。一部分冷凝液進入蒸發器蒸發完成制冷負荷；另一部分經過工質泵增壓后回到發生器，完成噴射制冷循環。

在一般空調工況下，制冷系統的冷凝溫度只能達到30℃左右，噴射制冷系統的C0P為20％左右，考慮到太陽能集熱器的效率，整個太陽能噴射制冷系統的效率約為8～10%。為了提高太陽能噴射制冷系統的性能，研究人員通過添加增壓器和電能輔助等方式提高了系統性能。