专利名称：平板集成式吸附制冷/制热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能制冷应用领域，尤其涉及一种平板集成式吸附制冷/制热装置。
背景技术：
将太阳集热器与制冷机结合起来进行制冷，这种思路由来已久，但是迄今为止，太阳能制冷一直没有实用化。我国在南、北方各建立了一座太阳能空调示范工程，在南方的工程采用了平板式集热器，在北方的工程采用真空管式聚焦集热器。由于这两种集热器在高温下集热效率较低，因而热源品质难以得到保证，只能适配单级热水型制冷机，所以制冷效率低，没有起到应有的示范效果。目前，在吸收式太阳能空调普及中，存在以下问题
1) 太阳能集热器一般有两种形式 一种是"真空管式太阳能集热器"以及"平板式太阳能集热器"两种。而这两种太阳集热器的工质(水)出口温度低，热源品质差，品质和效率不能同时保证。
2) 对于太阳能制冷原理一般有两种形式吸收式制冷与吸附式制冷两种。当前溴化锂吸收式制冷机而言，当热源进口温度低于8(TC时，制冷可靠性差、制冷系数低。而连续回热型吸附式制冷系统，包括多个以上吸附器、蒸发器、冷凝器与回热装置。该制冷系统设备较大与太阳能集热器是分离两个系统，太阳能热传输损失也较大，并因其加工工艺十分复杂，在民用太阳能制冷方面经济性较差。
3)太阳能源具有分散性，单位面积的能量供给有限。太阳能制冷需要 较大的安装使用面积。然而，吸收式与吸附式空调小型化一直是业界的难题。 如何将太阳能集热系统与吸附式制冷机匹配起来，是这一领域亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现有吸附式制冷技术的不足，本发明提供一种配合真空太阳能 集热板应用的平板集成式吸附制冷/制热装置，该平板集成式吸附制冷/制热 装置制冷效率高，并与太阳能真空玻璃集热板，匹配组成高效率的吸附式小 型化空调装置。
实现本发明目的的技术方案是
平板集成式吸附制冷/制热装置，该装置由外壳、真空板式玻璃集热器 和板式吸附制冷/制热机组成，所述外壳包括底面和沿底面四周的向上延伸 的四壁，所述板式吸附制冷/制热机设在外壳内，真空板式玻璃集热器设在
板式吸附制冷/制热机上方，覆盖外壳的开口；所述真空板式玻璃集热器从
上至下依次设有透光层和集热层，所述透光层和集热层均采用玻璃材料，透
光层和集热层之间设有网状支撑衬垫，透光层和集热层的边缘用玻璃密封连
接，透光层和集热层之间抽为真空；所述集热层和所述板式吸附制冷/制热
机的上表面紧密接触。
本发明透光层与集热层采用玻璃材料，透光层与集热层之间采用焊接，
组成含有气体吸收剂抽真空的集热板。其中如透光层采用硼硅玻璃，集热层
采用石英玻璃，石英玻璃的膨胀系数小于硼硅玻璃近一个数量级。硼硅玻璃为强度较高防冰雹的3.5mm—5咖厚，光透过率大于90%的透光玻璃， 石英玻璃为低膨胀系数的1. 5mm—3iMi厚，单面涂有光辐射吸收涂层的集热 玻璃(玻璃厚度选择是根据真空集热板面积大小来确定)。
所述的吸收涂层采用磁控溅射工艺，溅射黑铬或铝-氮-铝涂层，形成 中温石英玻璃集热层，溅射氮氧化钛涂层，形成高温石英玻璃集热层。中温 石英玻璃集热层受热温度小于30CTC ，高温石英玻璃集热层受热温度小于 500°C 。
作为本发明的进一步改进，所述的集热层四周靠近边缘的部位分别设有 膨胀量吸收器，该膨胀量吸收器为延集热层平面分别向四周延伸的波状鮍 褶。所述膨胀量吸收器能自适应调节石英玻璃由于温度的变化，吸收石英玻 璃尺寸的膨胀或縮小。
本发明所述的板式吸附制冷/制热机由吸附机外壳和设在吸附机外壳内 的真空集热板吸附床、第一电动换向阀、冷凝器、电动切换阀、膨胀阀、蒸 发器、第二电动换向阀和小型循环泵组成。所述的冷凝器与蒸发器外型是板 式形状，安装在真空集热板吸附床背面，冷凝器中设有循环冷却水管，蒸发 器中设有循环冷媒水管；蒸发器的输出端经过小型循环泵、第一电动换向阀 连接真空集热板吸附床输入端，集热板吸附床的输出端通过第二电动换向阀 连接冷凝器输入端，冷凝器的输出端经电动切换阀的第一输出端、膨胀阀连 接蒸发器输入端，电动切换阀的第二输出端连接小型循环泵。
作为本发明的进一步改进，所述的真空集热板吸附床导热正面通过高温 导热硅胶与真空板式玻璃集热器中涂有光辐射吸收涂层的集热层玻璃面紧密粘接。
作为本发明的进一步改进，所述的真空集热板吸附床内部分成两个独立 的l/2区域，形成并列的太阳热能直接传导型吸附床A和吸附床B，真空集
热板吸附床A的输出端经过单向阀连接真空集热板吸附床B的输入端和第二 电动换向阀，真空集热板吸附床B的输出端经过单向阀连接真空集热板吸附 床A的输入端和第二电动换向阀。当真空集热板吸附床A的工作状态是吸附 工质时，输出端的回热经过单向阀进入真空集热板吸附床B的输入端，此时 真空集热板吸附床B是在解吸工作状态，真空集热板吸附床B的输出端作为 输出连接第二电动换向阀，第二电动换向阀换向接通冷凝器。同理当真空集 热板吸附床B的工作状态是吸附工质时，输出端的回热经过单向阀进入真空 集热板吸附床A的输入端，此时真空集热板吸附床A是在解吸工作状态，真 空集热板吸附床A的输出端作为输出连接第二电动换向阀，第二电动换向阀 换向接通冷凝器。真空集热板吸附床A、 B双床交替循环工作，充分利用回 热，减少了热传输损失。双吸附床中还可以安装有温度传感器。
所述真空集热板吸附床、冷凝器和蒸发器均采用板翅式换热器，以增强 换热效果，縮短循环周期。
所述的板式吸附制冷/制热装置中吸附工质对是选择活性炭纤维与乙醇 或硅胶与水。吸附工质对选择活性炭纤维与乙醇主要适应我国北方地区应 用，硅胶与水适应我国南方地区应用。该吸附工质对都是无毒、无害物质。
图1为本发明实施例1的平板集成式吸附制冷/制热装置内部结构图。图2为图1的B-B剖视图。
图3为实施例1平板集成式吸附制冷/制热装置工作原理图。 图4为实施例1平板集成式吸附制冷/制热装置应用示意图。
具体实施例方式
实施例l
参照图l、图2、图3所示，平板集成式吸附制冷/制热装置100，该装 置由PE外壳1.22、真空板式玻璃集热器l. l和板式吸附制冷/制热机1.0组 成。PE外壳1.22包括底面和沿底面四周的向上延伸的四壁。板式吸附制冷/ 制热机l. O设在PE外壳l. 22内，PE外壳1. 22和吸附机外壳1. 20之间填充有保 温材料l. 19，真空板式玻璃集热器l. l设在板式吸附制冷/制热机1. O上方， 覆盖PE外壳l. 22的开口。真空板式玻璃集热器1. l从上至下依次设有透光层 1. l-l和集热层l. 1-2，透光层l. l-l和集热层l. l-2均采用玻璃材料，透光层 1. 1-l和集热层l. l-2之间设有网状支撑衬垫，透光层l. 1-l和集热层l. 1-2 的边缘用玻璃密封连接。集热层l. 1-2和板式吸附制冷/制热机外壳1. 20上 表面紧密接触。
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热器透光层l. 1-1、玻璃集热器吸收层l.卜2组成真空板式集热器。而玻璃集 热器吸收层l. l-2带有波纹膨胀器，吸收层l. l-2玻璃内部采用磁控溅射工 艺，溅射黑铬或铝-氮-铝涂层，形成中温玻璃集热层。带有波纹膨胀器的吸 收层玻璃外部通过高温硅导热胶l. 18与面向吸附床导热面上方的吸附机外 壳l. 20进行紧密贴合粘接。真空板式玻璃集热器l. l和板式吸附制冷/制热机1. o集成的小型化太阳能制冷/制热装置。
参照图2所示，本实施例板式吸附制冷/制热机的吸附机外壳1. 20上设有
吸附床抽气接口1.5、吸附机抽气接口1.6、 DCPL-Bus总线接口1.7和充制冷 液接口1.8，通过吸附床抽气接口1.5将吸附机床1.4内部抽成真空，通过吸 附机抽气接口l. 6将吸附机外壳内部1. 6-l抽成真空，使内部的吸附制冷/制 热机1.0中各个部件(吸附床、冷凝器、蒸发器、电动换向阀、小型循环泵 等)相互真空热隔离。
参照图3所示，图3是本实施例的吸附式制冷/制热机系统工作原理图， 吸附式制冷是通过微孔固体吸附剂在较低温度下吸附制冷剂，在较高温度下 解吸制冷剂的吸附-解吸循环来实现的。相对于同样利用热能驱动的吸收式 制冷而言，在热源温度比较低或冷凝温度比较高的条件下，采用合适的制冷 工质对，吸附式制冷具有更高的效率，因此吸附式制冷在低品位热源(太阳 能)的利用方面极具优越性。由于吸附式制冷中吸附床需要反复加热和冷却， 导致部分能量以显热的方式损失。若能将冷却阶段释放的热量，回收于加热 阶段，无疑会提高系统的能效比。采用双吸附床不但可以回收冷却阶段释放 的热量，充分利用吸附床的吸附热，而且可以实现连续制冷过程，降低蒸发器 的温度波动，从而进一步提高系统效率。
太阳能驱动的吸附式制冷/制热机1. 0由吸附机外壳1. 20和设在吸附机 外壳1. 20内的两个真空集热板吸附床1. 4，真空集热板吸附床A和真空集热 板吸附床B、第一电动换向阀1.12、冷凝器1.2、电动切换阀l.ll、膨胀阀 1.13-1、蒸发器l. 13、第二电动换向阀1.3和小型循环泵1.9组成。冷凝器1. 2与蒸发器1. 13外型是板式形状，安装在真空集热板吸附床1. 4背面，并
且在外表面的上下面设有隔热垫1. 21。冷凝器1. 2中设有冷却水管1. 8，冷 却水管1.8两端分别设有冷却/循环热出水管口 1. 16和冷却/循环热进水管 口 1. 17。使用时，通过充制冷液接口 1. 8对冷凝器1. 2充入制冷液。蒸发器 1. 13中设有冷媒水管1. 7，冷媒水管1. 7两端分别设有冷媒出水管1. 14和 冷媒进水管1. 15。蒸发器1. 13的输出端经过小型循环泵1.9、第一电动换 向阀1. 12连接真空集热板吸附床A输入端，第一电动换向阀1. 12还经过单 向阀1. 23连接真空集热板吸附床B的输入端，真空集热板吸附床A的输出 端经过单向阀1. 23连接真空集热板吸附床B的输入端，真空集热板吸附床A 的输出端还与连接第二电动换向阀1. 3连接，集热板吸附床B的输出端通过 第二电动换向阀1. 3连接冷凝器1. 2输入端，冷凝器1. 2的输出端经电动切 换阀1. 11的第一输出端、膨胀阀1. 13-1连接蒸发器1. 13输入端，电动切 换阀1. 11的第二输出端连接小型循环泵1.9。其工作原理如下，真空板式玻 璃集热器1. 1是双吸附床A与B的加热器，来自蒸发器1. 13的低温低压制 冷剂蒸气，由小型循环泵1. 9通过第一电动换向阀1. 12引入第一吸附床A 区域吸附工质，首先使吸附床温度下降，继而被吸附床中的活性炭纤维所吸 附，吸附过程中放出的吸附热，被未被吸附的制冷剂蒸气带走，穿过单向阀 1.23，进入吸附床B，这时吸附床B处在解吸过程，未被第一吸附床A吸附的 制冷剂蒸气回热进入第二吸附床B区域,被第二吸附床B吸附的那部分制冷 剂便从活性炭纤维中解吸出来，通过第二电动换向阀1. 3进入冷凝器1. 2，被 冷却水冷却，凝结为液态制冷剂。液态制冷剂经膨胀阀1.13-1节流降压后，进入蒸发器1. 13。在蒸发器1. 13内，低压制冷剂液体吸收被冷却介质的热量， 在低压下气化为制冷剂蒸气。被冷却介质因失去热量，温度降低产生制冷效
应。低温低压制冷剂蒸气再次由小型循环泵1.9通过第一电动换向阀1.12 引入吸附床B区域，开始下一轮的吸附-解吸-制冷过程，如此循环，从而达到
连续制冷的目的。本实施例的吸附式制冷/制热机系统中电动切换阀1.11在
系统制热时切换，使蒸发器1. 13短路而不起作用，冷凝器1. 2作为热交换 器使用。在吸附机外壳1.20内还设有辅助电热源1， 10，在冬天过冷时，辅 助电热源1. 10防止吸附式制冷/制热机吸附工质对(吸附剂-硅胶、制冷剂-水)中制冷剂水结冰，起到加热防冻作用。
参照图3所示，本实施例真空集热板吸附床1. 4，分成两个独立的1/2区 域，形成太阳热能直接传导型吸附床A与吸附床B双床结构。并且在吸附床 A与吸附床B内部分别安装有温度传感器1. 24。温度传感器1. 24可以检测 吸附床A与吸附床B在吸附/解吸时工作介质的温度。
参照图4所示，本实施例多个平板集成式吸附制冷/制热装置组合应用在 太阳能冷、热联供系统示意图。
权利要求
1、平板集成式吸附制冷/制热装置，其特征是该装置由外壳、真空板式玻璃集热器和板式吸附制冷/制热机组成，所述外壳包括底面和沿底面四周的向上延伸的四壁，所述板式吸附制冷/制热机设在外壳内，真空板式玻璃集热器设在板式吸附制冷/制热机上方，覆盖外壳的开口；所述真空板式玻璃集热器从上至下依次设有透光层和集热层，所述透光层和集热层均采用玻璃材料，透光层和集热层之间设有网状支撑衬垫，透光层和集热层的边缘用玻璃密封连接，透光层和集热层之间抽为真空；所述集热层和所述板式吸附制冷/制热机的上表面紧密接触。
2、 根据权利要求1所述的制冷/制热装置，其特征是所述透光层采用 硼硅玻璃，所述集热层釆用石英玻璃，所述硼硅玻璃为3. 5mm—5皿厚，光 透过率大于90%的透光玻璃，所述石英玻璃为低膨胀系数、厚度为 1.5mm—3mm、单面涂有光辐射吸收涂层的集热玻璃。
3、 一种平板集成式吸附制冷/制热装置，其特征是所述的集热层四周 靠近边缘的部位分别设有膨胀量吸收器，该膨胀量吸收器为延集热层平面分 别向四周延伸的波状皱褶；所述的集热层采用磁控溅射工艺，溅射黑铬或铝 -氮-铝涂层，形成中温玻璃集热层。
4、 根据权利要求l所述的制冷/制热装置，其特征是所述的板式吸附 制冷/制热机由吸附机外壳和设在吸附机外壳内的真空集热板吸附床、单向 阀、第一电动换向阀、冷凝器、电动切换阀、膨胀阀、蒸发器、第二电动换向阀和小型循环泵组成，所述的冷凝器与蒸发器外型是板式形状，安装在真 空集热板吸附床背面，冷凝器中设有循环冷却水管，蒸发器中设有循环冷媒 水管；蒸发器的输出端经过小型循环泵、第一电动换向阀连接空集热板吸附 床输入端，集热板吸附床的输出端通过第二电动换向阀连接冷凝器输入端， 冷凝器的输出端经电动切换阀的第一输出端、膨胀阀连接蒸发器输入端，电 动切换阀的第二输出端连接小型循环泵。
5、 根据权利要求4所述的制冷/制热装置，其特征是所述的真空集热板吸附床导热正面通过高温导热硅胶与真空板式玻璃集热器中涂有光辐射 吸收涂层的集热层玻璃面紧密粘接。
6、 根据权利要求4所述的板式吸附制冷/制热机，其特征是，所述吸附制冷/制热机的吸附机外壳上设有吸附床抽气接口和吸附机抽气接口，吸附 机床内部为真空，吸附机外壳内部为真空。
7、 根据权利要求4所述的板式吸附制冷/制热机，其特征是，所述的真 空集热板吸附床内部分成两个独立的1/2区域，形成两个太阳热能直接传导 型吸附床，第一真空集热板吸附床的输出端经过单向阀连接第二真空集热板 吸附床的输入端和第二电动换向阀；第二真空集热板吸附床的输出端经过单向阀连接第一真空集热板吸附床的输入端和第二电动换向阀。
8、 根据权利要求4所述的板式吸附制冷/制热机，其特征是，所述真空 集热板吸附床、冷凝器和蒸发器均采用板翅式换热器。
9、 根据权利要求7所述的板式吸附制冷/制热机，其特征是，所述吸附 床中设有温度传感器。
全文摘要
本发明涉及平板集成式吸附制冷/制热装置，该装置由外壳、真空板式玻璃集热器和板式吸附制冷/制热机组成，所述外壳包括底面和沿底面四周的向上延伸的四壁，所述板式吸附制冷/制热机设在外壳内，真空板式玻璃集热器设在板式吸附制冷/制热机上方，覆盖外壳的开口；所述真空板式玻璃集热器从上至下依次设有透光层和集热层，所述透光层和集热层均采用玻璃材料，透光层和集热层之间设有网状支撑衬垫，透光层和集热层的边缘用玻璃密封连接，透光层和集热层之间抽为真空；所述集热层和所述板式吸附制冷/制热机的上表面紧密接触。
文档编号F24J2/05GK101476784SQ200910028418
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者毛星原, 郭建国 申请人:郭建国;毛星原