[發明專利]一種三相蓄能與供熱一體化供熱系統

有效

• 申請號: 201711362244.4
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108105834B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 畢月虹;呂甜麗;于美澤;黃家斌
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F24D12/02
• 分類號: F24D12/02;F25B15/06;F25B41/06;F24S60/10;F24T10/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種三相蓄能與供熱一體化供熱系統，屬于太陽能熱泵領域。該發明以吸收式制冷工質對溴化鋰?水溶液作為蓄能介質，三相蓄能技術克服了傳統太陽能吸收式熱泵溶液結晶帶來的危險，而且汽液固三相蓄能能力增強，蓄能密度比氣液兩相蓄能方式明顯提高，50％的結晶率可使蓄能器的體積比兩相蓄能方式減小一半以上，特別是，系統白天利用三相蓄能系統的水儲罐通過水蒸汽冷凝為液體放熱實現供熱，同時熱量以溴化鋰水溶液化學勢能形式儲存在蓄能罐中，系統實現同步供熱和蓄能，晚上利用吸收器釋放吸收熱實現供熱，全天運行，有效提高了太陽能利用率，利用土壤熱作低溫熱源，充分利用了可再生能源，對保護和改善生態環境具有重要作用。

技術領域

本發明屬于太陽能熱泵技術領域，特別涉及一種全天運行三相蓄能與供熱一體化供熱系統。

背景技術

太陽能熱利用是太陽能的主要利用形式之一。為提高太陽能利用率，蓄能技術與傳統太陽能吸收式熱泵有機結合是太陽能熱泵進一步高效化、低成本、規模化應用的關鍵所在。在各種蓄能技術中，顯熱和潛熱蓄能是發展較成熟且被廣泛運用的蓄能技術，然而前者主要缺點是蓄能密度小，后者傳熱溫差大、蓄能和釋能速率低。基于吸收原理的化學溶液蓄能具有蓄能密度高、采用環保型工質對，儲存裝置只是結構非常簡單的儲液罐。溶液蓄能能力取決于蓄能前后的化學勢能差，而化學勢能差主要由蓄能前后的濃度差決定，為進一步挖掘溶液蓄能的潛力，提高溶液蓄能裝置的蓄能密度，發明了一種三相蓄能與供熱一體化供熱系統，利用吸收式制冷工質對作為蓄能介質，采用工作介質汽液固三相運行方式，蓄能能力增強，蓄能密度比氣液兩相蓄能方式明顯提高，50％的結晶率可使蓄能密度提高50％以上，換言之，50％的結晶率，蓄能裝置的體積縮小一半以上，特別是，系統可以實現同步供熱和蓄能，白天直接供熱，晚上釋能供熱，系統全天運行，有效提高了太陽能利用率。

發明內容

本發明提供一種全天運行三相蓄能與供熱一體化供熱系統，三相蓄能采用溴化鋰-水溶液作為蓄能介質，三相蓄能技術克服了傳統太陽能吸收式熱泵溶液結晶帶來的危險，還以汽液固三相的高蓄能密度實現蓄能系統對太陽能熱泵的調荷作用。同時，系統實現全天運行，高效利用太陽能，白天利用三相蓄能系統的水儲罐通過水蒸汽冷凝為液體放熱實現供熱；晚上利用吸收器釋放吸收熱實現供熱。

一種三相蓄能與供熱一體化供熱系統，其特征在于：應用如下一種三相蓄能兼供熱系統，該系統包括槽式太陽集熱器1、儲油罐2、蓄能罐3、水儲罐4、吸收器5、蒸發器6、節流閥7和土壤熱交換器8，節流閥7位于水儲罐4和蒸發器6之間，吸液器9位于蓄能罐3內部，蓄能罐3與吸收器5之間設置進行工況切換的第一閥門V1和第二閥門V2，第三溶液噴淋泵P3位于吸收器5與蓄能罐3之間。

蓄能罐3中的換熱器與槽式太陽能集熱系統連成一個集熱介質循環回路，包括槽式太陽能集熱器1、儲油罐2以及蓄能罐3中的換熱器，蓄能罐3與吸收器5連成一個溶液循環回路，蓄能罐3中溴化鋰濃溶液通過吸液器9經過第二閥門V2進入吸收器5，進入吸收器5的溴化鋰濃溶液依靠第二溶液噴淋泵P2加壓及第二溶液噴嘴12噴淋到換熱器表面，在吸收器5中吸收來自蒸發器的水蒸汽，形成的溴化鋰稀溶液經過第三溶液噴淋泵P3返回蓄能罐3中。

蓄能罐3頂部通過管路與水儲罐4連接，蓄能罐3中的溴化鋰濃溶液通過吸液器9流入管路，經過第一閥門V1依靠第一溶液噴淋泵P1加壓及第一溶液噴嘴10噴淋到換熱器，溶液被加熱濃縮，直到產生結晶，結晶物分布在三相蓄能罐3內，而加熱所產生的制冷劑蒸汽進入水儲罐4，水儲罐4中生成的制冷劑水依靠第一液態制冷劑噴淋泵P4加壓及第一液態制冷劑噴嘴11噴淋到換熱器表面，水儲罐4經過節流閥7連接到蒸發器6，蒸發器6中的換熱器與土壤熱交換器8連成一個載熱介質循環回路，蒸發器6中的制冷劑水依靠第二液態制冷劑噴淋泵P5加壓及第二液態制冷劑噴嘴13噴淋到換熱器表面，產生水蒸汽。