天燃气炉与太阳能联合采暖和制冷系统

权利要求书

1 燃气炉与太阳能联合热水系统:不论是冬季采暖,夏季制冷,还是直接为用户提供热水, 利用的都是燃气炉与太阳能联合系统生产的热水。

2 燃气炉与太阳能联合采暖系统,采暖系统设计的思路是:首先用太阳能集

热器产生的热水来采暖,当水温不足(或者水量不够)时,再启动燃气炉,加热已经过太阳能集热器加热过的水,以满足采暖的要求。

太阳能部分的工作情况:当Tb达到要求的温度,而且Ts超过了回流温度,在采暖部分进行换热之前,太阳能部分的三通阀由底部盘管转向散热器, 除

了保证Tb要求之外,三通阀将优先考虑转向保证热水供应的方向。

燃气炉工作情况:在采暖完成以后,当温度计显示温度过低时,燃气炉开

始工作,直到蓄热箱顶部的换热器的水温, Tt达到预定值为止。

3,燃气炉与太阳能联合制冷系统:制冷系统主要由燃气炉与太阳能联合(参照图1)热水系统,吸收式制冷机和中央空调系统组成。

4,

说明书

燃气炉与太阳能联合采暖和制冷系统

技术领域

背景技术

发明内容

㈠燃气炉与太阳能联合热水系统

不论是冬季采暖,夏季制冷,还是直接为用户提供热水, 利用的都是燃气炉

与太阳能联合系统生产的热水。联合热水系统如图1 所示,其工作情况如下。

1-1 太阳能加热系统的工作原理:太阳能加热系统可以直接给用户提供

热水。当太阳能加热系统提供热水的水量和水温能满足要求时,就不需要启动

燃气炉加热系统。太阳能加热系统也可以加热蓄热箱里的水, 当平板集热器

探测器的温度T s高于蓄热箱底部探测器的温度T b时,太阳能系统循环泵被打开,此时平板集热器的热水通过蓄热箱低部的盘管换热器给蓄热箱加热。太

阳能加热系统还能为燃气加热炉的进水加热,提高燃气加热炉的进水温度,节

省燃料。

1-2 燃气炉加热系统的工作原理:当位于蓄热箱顶部的温度计显示的温

度(T s)较低,不能满足用户的要求时,燃气炉的三通阀由供热水部分转向顶部

盘管,燃气炉水泵起动,燃烧器点燃,蓄热箱顶部的盘管换热器给蓄热箱加热,一旦蓄热箱中的热水温度达到了要求, 温度控制器将把三通阀转向热水供应, 另外,还可从蓄热箱取水,经燃气炉加热后直接供应给用户。

1-3向用户提供热水

该系统向用户提供的热水可来自太阳能集热器,也可来自从蓄热箱,还可以来自燃气炉加热系统。

向用户提供的热水,应优先考虑从太阳能集热器和蓄热箱获得;当太阳能加热系统和蓄热箱系统的热水水温不能满足要求时,才启动燃气炉加热系统。此时可直接获取热水,也可通过蓄热箱顶部的盘管换热器给蓄热箱加热,使蓄热箱

中的水温达到使用要求。

㈡燃气炉与太阳能联合采暖系统

采暖系统设计的思路是:首先用太阳能集热器产生的热水来采暖,当水温不足(或者水量不够)时,再启动燃气炉,加热已经过太阳能集

热器加热过的水,以满足采暖的要求。

太阳能部分的工作情况:当T

b 达到要求的温度,而且T

s

超过了回

流温度,在采暖部分进行换热之前,太阳能部分的三通阀由底部盘管

转向散热器, 除了保证T

b

要求之外,三通阀将优先考虑转向保证热水供应的方向。

燃气炉工作情况:在采暖完成以后,当温度计显示温度过低时,燃

气炉开始工作,直到蓄热箱顶部的换热器的水温T

t

达到预定值为止。㈢燃气炉与太阳能联合制冷系统

制冷系统主要由燃气炉与太阳能联合(参照图1)热水系统’吸收式制冷机和中央空调系统组成、如图2所示。

图2

3.1吸收式制冷机的工作原理

吸收式制冷是利用吸收剂和制冷剂来完成制冷的。本系统用氨作制冷剂、水作吸收剂、氢作扩散剂。使用氨、水、氢3剂的系统被称为三元吸收-扩散制冷系统。制冷系统由

发生器、冷凝器、吸收器’蒸发器等组成,如图3所示。

在发生器中,浓氨水溶液被蓄热箱的热水加热,混合气体受热后

沿虹吸管上升,当温度升高时,含氨较多的氨水溶液实现混合液分离。由于水蒸气和氨蒸气的凝结温度不同,再加上精馏器内管的特殊构造,使混合气体的流向和流速发生变化,达到部分气化,部分凝结,水蒸气首先净化凝结成水珠,并在精馏器管段的坡向位差的作用下流回发生器中。蒸发的氨蒸气经过精馏器分馏后进入冷凝器液化。在冷凝器中由于热氨蒸气与冷凝器的散热管进行热交换,由氨蒸气放热变为液态氨,在冷凝器出口处形成的高压氨液经管道送入蒸发器中。在蒸发器的进口处,液氨和含有氨气的氢气接触,使氨溶液在蒸发器内具有

较小的分压力, 所以氨液剧烈地沸腾气化(同时吸热),氨气扩散到混合气体中去,这样的蒸发过程通过蒸发器表面吸收热量,获得冷源(冷冻水)实现制冷的目的。

在上述过程中,蒸发器内的氨气与氨溶液部分气化形成的氨氢混合气体,使氨液在蒸发器内具有较小的压力,所以吸收式制冷不需要

节流装置。氨氢混合气体从蒸发器进入吸收器时,氨气被来自发生器的稀氨溶液吸收,形成的浓氨溶液从吸收器底部流回发生器,被分离

的氨气则通过管路回到蒸发器,如此反复循环,实现连续制冷。

3.2 中央空调供冷方式

制取的9℃左右的冷水送到用户的风机盘管,然后返回冷水箱。

当天气不好、水温不够高时、开启燃气炉辅助升温,保证系统能全天候正常运行。

3.3系统的效率分析如图

如图3所示,太阳能制冷系统由太阳能集热系统附加一台吸收式制冷机组成。图中, Qg为输入制冷机发生器的能量(太阳能系统输出能量);Qa为冷却水从冷凝器带走的能量;Qc为蒸发器制冷能量(从环境输入能量) Qe为太阳能集热面积上的太阳辐射能。显然Qg + Qe= Qa+Qe 。

制冷性能系数COPe= Qe/Qg;太阳能集热效率,ηe= Qg/Qs。系统的制冷效率ηs= Qe/Qs, 一般来讲ηc为0.24～0.30,再加上有限的产热(在太阳辐射不太强的时候产生热水),系统总的效率不超过40%。大量的热(Qa+Qe),通过冷却塔释放回环境当中。冷却水循环、冷却的过程中,水泵和风扇还要耗能,因此,传统的太阳能空调系统在供冷时总效率很低。对此,我们提出了对传统系统的改造方案-新型太阳能冷/热并供系统。

3.4 新型太阳能冷/热并供系统

由图3可见, Qa和Qe为热损失,它们是影响太阳能空调系统效率的主要因素。提高系统效率,应当在不影响制冷COPe的前提下, 充分利用Qa和Qe。为此,基于热泵原理,提出太阳能制冷/ 产热并供系统新概念,系统如图4所示。