[發明專利]一種利用低溫介質獲取冷氣、電能的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201510375201.4
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105042939B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 張王丹
• 申請（專利權）人: 張王丹
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F01K27/02
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司44104
• 代理人: 李海波,侯莉

技術領域

本發明涉及低品位熱能利用技術，尤其涉及一種利用低溫介質獲取冷氣、電能的方法，還涉及使用該方法的裝置。

背景技術

低品位熱能是指品位相對較低的熱能，包括太陽熱能、空氣熱能、各種工業廢熱、地熱、海水溫差、河水溫差、湖水溫差、空調余熱等可再生能源。根據相關統計指出，僅以工業廢熱為例，人類所利用的熱能中就有60％最終以低品位廢熱的形式直接排放，造成了極大的能源浪費。而空調制冷會產生大量的余熱，絕大部分余熱直接排放在大氣當中，造成熱島現象，影響空調設備對能源的利用效率。

另外，目前對于太陽能的利用技術主要有光伏和光熱兩種方式，但是這兩種方式均存在分散、不穩定、轉化率低、成本高的缺點。眾所周知，太陽能具有普遍、清潔無害、總量巨大、可持續利用等其它能源難以比擬的優勢。每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，其總量屬現今世界上可以開發的最大能源，然而，由于轉化率低和成本高的原因，人類對太陽能的利用是微乎其微的。

如何發展綜合利用工業廢熱減少排放、高效利用太陽能、綜合利用空調余熱等可再生能源是目前著重研究和亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種利用低溫介質獲取冷氣、電能的方法，可將工業廢熱、太陽能以及空調余熱等低品位熱能進行高效轉化為電能，無需投入任何石化和礦物能源，能夠實現零排放，節能環保。

本發明的第二個目的在于提供一種使用上述利用低溫介質獲取冷氣、電能的方法的裝置。

本發明的第一個目的通過以下的技術措施來實現：一種利用低溫介質獲取冷氣、電能的方法，其特征在于：以低溫介質作為制冷劑通過冷凝向換熱介質釋放冷凝熱，由換熱介質吸收冷凝熱，同時換熱介質吸收采集到的低品位熱能，制冷劑冷凝后成為液體經減壓后蒸發，制冷劑蒸發時吸收換熱介質的熱量發生膨脹而對外做功產生機械能，做功后的制冷劑以蒸氣狀態經壓縮后冷凝從而實現一套制冷循環通路中制冷劑的能量轉換過程，并使該過程循環往復。

本發明所述低溫介質指的是某些有機物其沸點低于水但是可以產生很高蒸氣壓力的工作介質，低溫介質是烷烴類有機化合物、氟立昂、氨或醇類化合物，例如制冷劑R22、R134a。

本發明可以收集工業廢熱、太陽能、空調余熱等低品位熱能，并能夠將這些低品位熱能進行高效轉化，無需投入任何石化和礦物能源，能夠實現零排放，節能環保，對發展綜合利用工業廢熱減少排放、高效利用太陽能、綜合利用空調余熱等可再生能源的技術，具有劃時代的意義。

作為本發明的一種改進，以低溫介質作為制冷劑通過冷凝向換熱介質釋放冷凝熱，由換熱介質吸收冷凝熱以增加換熱介質的熱量，制冷劑冷凝后成為液體經減壓后蒸發，與室內空氣換熱而使室內制冷，制冷劑以蒸氣狀態經壓縮后冷凝從而實現另一套制冷循環通路中制冷劑的能量轉換過程，并使該過程循環往復。

作為本發明的進一步改進，將機械能轉化為電能提供給外部用電設備和/或作為壓縮兩套制冷循環通路中制冷劑的電力供給。

本發明的第二個目的通過以下的技術措施來實現：一種使用上述利用低溫介質獲取冷氣、電能的裝置，其特征在于：包括機械能輸出子系統和外部能源收集子系統，所述機械能輸出子系統包括發電蒸氣壓縮機、用于盛裝換熱介質的保溫水箱、位于換熱介質中的第一冷凝器和第一蒸發器、用于儲存低溫介質的第一儲液罐、第一膨脹機構和旋片式動力機，所述發電蒸氣壓縮機、第一冷凝器、第一儲液罐、第一膨脹機構、第一蒸發器和旋片式動力機依次相連構成一套用于低溫介質作為制冷劑循環流動的制冷循環通路，制冷劑在第一冷凝器中冷凝并向換熱介質釋放冷凝熱，由換熱介質吸收冷凝熱，制冷劑冷凝后成為液體通過第一膨脹機構減壓后在第一蒸發器中蒸發；所述外部能源收集子系統包括循環泵和用于收集低品位熱能的外部能源收集器，循環泵的進口與保溫水箱連通，循環泵的出口與外部能源收集器的進口連接，外部能源收集器的出口與保溫水箱連通構成用于換熱介質循環流動的循環通路而使在外部能源收集器中吸收熱量的換熱介質不斷輸送至保溫水箱；制冷劑蒸發時吸收換熱介質的熱量發生膨脹對旋片式動力機做功，而使旋片式動力機運轉產生機械能，做功后的制冷劑以蒸氣狀態經發電蒸氣壓縮機壓縮入第一冷凝器實現循環。