[發明專利]一種基于自然能源的制冷制熱系統及方法

在審

• 申請號: 202211401348.2
• 申請日: 2022-11-09
• 公開（公告）號: CN115751524A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 曾凡光;李倩倩;麻華麗;楊鵬;李明玉;姜明;馬偉超;趙夢圓;董子華;鄭亞娟;馬永鵬;劉成康;丁賀;唐召軍;李艷;許坤;丁佩;于占軍;鐘發成
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F13/30;F24F11/89;F03D9/17;F04B35/02
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 董曉勇

本發明公開了一種基于自然能源的制冷制熱系統及方法，該系統包括動力源、空氣壓縮裝置、熱交換裝置、節流裝置、供暖端和制冷端，以自然能源作為動力源，驅動空氣壓縮裝置壓縮空氣使空氣溫度升高且壓力增大，高溫高壓空氣經熱交換裝置將熱量傳遞至供暖端；散熱后的空氣繼續由節流裝置膨脹后產生的低溫空氣，送至制冷端實現制冷功能。本發明實現了以空氣為工質的開放式外循環方式，只需熱交換裝置這一組換能裝置即可實現制冷制熱功能，結構簡單，擺脫了電力的依賴，降低了使用冷媒對環境造成的不良影響，實現了穩定作業，綠色環保。

技術領域

本發明涉及制冷制熱技術領域，尤其涉及一種基于自然能源的制冷制熱系統及方法。

背景技術

現有空調器、冰箱等電器制冷制熱功能的實現主要依靠電能做機械功，使制冷劑(如氟利昂等)在壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器所構成的熱力學循環設備中進行壓縮、冷凝、節流和蒸發四個熱力學過程的非自發循環。制冷時，壓縮機將氟利昂壓縮為高溫的氣態氟利昂，經冷凝器換能(放熱)后變為常溫液態氟利昂，在冷凝器散熱產生的熱風由室外機吹出。液態氟利昂經毛細管膨脹汽化后變成低溫氣態的氟利昂，再進入蒸發器進行換能(吸熱)，由室內機的風扇將冷凝器內的冷氣吹出從而實現制冷功能；氣態的氟利昂回到壓縮機繼續進行循環。制熱時，通過四通閥使氟利昂在冷凝器與蒸發器的流動方向與制冷時相反，所以制熱的時候室外吹的是冷風，室內機吹的是熱風以實現制熱功能。

傳統制冷制熱功能是通過制冷劑的循環來實現的，且需要兩組換能裝置，依靠電力來驅動。因此存在兩大問題：其一是在電力資源短缺或者不方便通電的地方使用會受到限制，且國家電網在輸電和送電的過程中及電能驅動機械做功時的轉化損耗也大大增加了電力資源的消耗，隨著煤炭等化石能源利用的受限，用電范圍及數量將會受到限制。其二是雖然現在的制冷制熱設備都采用了無氟的制冷劑，但設備的使用帶來的溫室效應的問題仍未得到妥善的解決。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基于自然能源的制冷制熱系統及方法，解決了傳統制冷制熱系統對電力的依賴及冷媒的使用所帶來的溫室效應的問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于自然能源的制冷制熱系統，包括動力源、空氣壓縮裝置、熱交換裝置、節流裝置、供暖端和制冷端，所述動力源是由自然能源驅動，所述動力源連接所述空氣壓縮裝置，所述空氣壓縮裝置用于將空氣絕熱壓縮，所述空氣壓縮裝置連接所述熱交換裝置，所述供暖端連接在所述熱交換裝置上，所述節流裝置連接在所述熱交換裝置和所述制冷端之間，所述節流裝置用于將空氣絕熱膨脹。

作為本發明的進一步改進，所述熱交換裝置與所述節流裝置之間連接有空氣存儲裝置。

作為本發明的進一步改進，所述空氣壓縮裝置為壓縮機，壓縮機包括第一進氣口和第一出氣口，第一進氣口和第一出氣口均為單向氣口。

作為本發明的進一步改進，所述熱交換裝置包括熱交換器和換熱池，熱交換器采用帶有散熱片的盤管，換熱池中裝有水，盤管浸泡在水中，換熱池為帶有用于進入冷水的回水口和用于排出熱水的出水口的密閉容器，換熱池中設有第一安全閥，出水口和回水口均為單向口。

作為本發明的進一步改進，所述節流裝置為膨脹閥。

作為本發明的進一步改進，所述空氣存儲裝置為儲氣罐，儲氣罐包括第二進氣口、第二出氣口、壓力表、第二安全閥和水氣出口開關。

作為本發明的進一步改進，所述空氣存儲裝置和所述節流裝置之間設有用于控制氣路開關的氣體總閥。

作為本發明的進一步改進，所述動力源為風機或水輪機。

一種基于自然能源的制冷制熱方法，包括以下步驟：

第一步，通過自然能源驅動，將室外大氣絕熱壓縮為高溫高壓氣體；