专利名称：太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种以太阳能为主要能源，辅以电能驱动的全天候喷射与变速压缩一体化制冷装置。
背景技术：
太阳能是一种清洁、可再生的自然资源。长期以来，大量的技术人员都在研究如何充分地利用太阳能有效地解决现有制冷技术存在能耗大、污染环境等问题。
太阳能还是一种不断变化的间歇性能源，要随时满足制冷负荷的要求，现有技术中以太阳能制冷主要有三种方式一是同时设置太阳能与常规制冷两套装置；二是设置足够大的太阳能集热器与蓄热装置而不用辅助能源；三是设置太阳能与辅助热源两套热源并共用一套制冷设备。采用上述方式存在不同的缺点方式一投资太大；方式二不仅投资太大，而且受安装空间限制，常常难以实现；方式三当太阳能不足时，需要利用辅助能源驱动低效率的喷射或吸收制冷系统提供所需冷量，使利用太阳能制冷所节约的能量，又被低效的辅助制冷系统所抵消。因此，研制投资较小的全天候工作的太阳能与辅助能源驱动的一体化制冷设备是非常必要的。
另外，喷射式制冷比目前常用的吸收式制冷结构简单、制造方便、造价低、运行稳定可靠、维护量少，但现有的太阳能喷射制冷装置效率较低，且不能利用一套装置实现太阳能制冷与辅助能源制冷的转化，从而难以实现全天候制冷。所以，研制高效的、可以实现喷射制冷与压缩制冷平稳转化的技术和设备对于太阳能喷射制冷技术的发展以及太阳能在制冷与空调领域的推广应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术的不足，提出一种以太阳能为主要能源，辅以电能驱动的全天候增强喷射与变速压缩一体化制冷装置，以使太阳能与常规能源能够得到有效利用，促进太阳能喷射制冷技术的发展以及太阳能在制冷与空调领域的推广应用。
本发明的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，包括由蒸发器1、回热器2、喷射器4、预热器5、冷凝器6、膨胀阀7和工质泵8构成的制冷系统，其与现有技术的区别，是在上述基础上设置了由变速压缩机3、液-液喷射器9和太阳能集热发生器10、以及汽液分离器11组成的太阳能变速增强喷射制冷系统，当本发明用于太阳辐射不足的情况时，所述的太阳能变速增强喷射系统可由所述蒸发器1、所述回热器2、所述变速压缩机3、所述冷凝器6、所述膨胀阀7构成的变速压缩制冷系统代替。
所述太阳能变速增强喷射制冷系统的连接方式是所述变速压缩机3的输入端和输出端分别与所述的回热器2和所述的喷射器4相连接，所述喷射器4的输入端与所述汽液分离器11的一端相连接，所述汽液分离器11的另一端分为两支，一支连接所述的太阳能集热发生器10，并通过所述的太阳能集热发生器10连接所述液—液喷射器9的输出端，其另一支连接所述液—液喷射器9的输入端，所述液—液喷射器9的输入端还连接所述的预热器5。
所述变速压缩制冷系统的连接方式是所述回热器2第一支路2a输入端与所述的冷凝器6相连接，所述回热器2的输出端分为两支，一支通过膨胀阀7与蒸发器1输入端连接，另一支通过阀门f1与工质泵8的输入端连接；所述蒸发器1的输出端通过所述回热器2的第二支路2b与所述变速压缩机3的输入端连接，所述蒸发器1的输出端通过阀门f4与所述喷射器4的输入端连接；所述喷射器4的输出端依次通过预热器5的第一支路5a和阀门f5与所述的冷凝器6输入端连接；所述冷凝器6的输入端与变速压缩机3输出端之间连接阀门f3；所述工质泵8的输出端依次通过阀门f2和预热器5的第二支路5b连接所述液-液喷射器9的输入端，所述液-液喷射器9的输出端连接太阳能集热发生器10的一端；所述太阳能集热发生器10另一端连接所述的汽液分离器11，所述汽液分离器11的此端还与所述的液-液喷射器9连接；所述汽液分离器11的另一端通过阀门f6与喷射器4输入端连接。
所述变速增强喷射制冷系统与所述变速压缩制冷系统共用所述的蒸发器1、变速压缩机3与可调冷凝器6，所述的可调冷凝器6设计为单元组合式。
所述的太阳能集热发生器10由太阳能集热器与喷射制冷系统的发生器合二为一构成。
本发明与现有技术相比，其有益效果是(1)由于本装置采用了太阳能集热发生器与以变速压缩机作为增压器的设置方式，当以太阳能驱动喷射制冷系统时，可以提高太阳能喷射制冷系统的工作效率；
(2)由于本装置采用了高效的变速压缩式制冷方式运行，当太阳能不足或阴天时，可以解决现有技术中制冷系统运行的低效性问题；(3)由于本装置中的压缩机可以根据太阳辐射变化进行变速，保证了压缩机与喷射器的协调工作，可以满足用户对制冷的需求，并可以实现增强喷射制冷与压缩制冷的平稳过渡；(4)由于汽液分离器、变速压缩机的使用，使制冷系统的运行稳定性得到了提高(5)由于液-液喷射器的使用，使高温分离液体得到了充分利用。
图1为本发明工作原理及部件系统图。
1-蒸发器 2-回热器 3-变速压缩机 4-喷射器 5-预热器 6-冷凝器7-膨胀阀 8-工质泵 9-液-液喷射器 10-太阳能集热发生器 11-汽液分离器(f1、f2、f3、f4、f5、f6)-阀门具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置。
如图1所示，本发明的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，包括由蒸发器1、回热器2、喷射器4、预热器5、冷凝器6、膨胀阀7、工质泵8构成的制冷系统。本发明的创新在于，在上述系统的基础上配置了由变速压缩机3、液-液喷射器9和太阳能集热发生器10、以及汽液分离器11组成的太阳能变速增强喷射制冷系统。所述太阳能变速增强喷射制冷系统与所述变速压缩制冷系统共用所述的蒸发器1、变速压缩机3以及可调冷凝器6。
本发明中的太阳能集热发生器10，将普通太阳能集热器与喷射式制冷系统中的发生器合为一体，节省了太阳能集热系统水泵与热交换环节，并减少了热损、能耗。
本发明中的变速压缩机3，可以根据太阳辐射及用户负荷变化调节转速，并能实现压缩机与喷射器的协调工作及太阳能变速增强喷射制冷系统与变速压缩制冷系统的平稳转变。
本发明中的可调冷凝器6由若干组单元换热器构成，可以通过不同单元组合进行负荷调节，适应喷射制冷与压缩制冷的需要。
在太阳能变速增强喷射制冷系统中，所述变速压缩机3的输入端和输出端分别与所述的回热器2和所述的喷射器4相连接，所述喷射器4的输入端与所述汽液分离器11的一端相连接，所述汽液分离器11的另一端分为两支，一支连接所述的太阳能集热发生器10，并通过所述的太阳能集热发生器10连接所述液—液喷射器9的输出端，其另一支连接所述液—液喷射器9的输入端，所述液—液喷射器9的输入端还连接所述的预热器5。
在变速压缩制冷系统中，其回热器2设置有第一支路2a与第二支路2b。所述第一支路2a的输入端与冷凝器6相连接，其输出端分为两支，一支通过膨胀阀7与蒸发器1输入端连接，另一支通过阀门f1与工质泵8的输入端连接；所述蒸发器1的输出端通过第二支路2b与变速压缩机3输入端连接，其输出端通过阀门f4与喷射器4的输入端连接；喷射器4输出端依次通过预热器5的第一支路5a和阀门f5与所述的冷凝器6输入端连接；所述冷凝器6的输入端与变速压缩机3输出端之间连接有阀门f3；所述工质泵8的输出端依次通过阀门f2和预热器5的第二支路5b连接所述液-液喷射器9的输入端，所述液-液喷射器9的输出端连接太阳能集热发生器10的一端；所述太阳能集热发生器10另一端连接所述的汽液分离器11，所述汽液分离器11的此端还与所述的液-液喷射器9连接；所述汽液分离器11的另一端通过阀门f6与喷射器4输入端连接。
本发明中的太阳能变速增强喷射制冷系统与变速压缩制冷系统共用一套蒸发器1、变速压缩机3与可调冷凝器6，所述的可调冷凝器6设计为单元组合式。
本发明的工作原理如下当太阳辐射使太阳能集热发生器的温度超过80℃时，所述的太阳能变速增强喷射制冷系统分别启动蒸发器1、回热器2、变速压缩机3、喷射器4、预热器5、冷凝器6、膨胀阀7、工质泵8、液-液喷射器9、太阳能集热发生器10、汽液分离器11。首先，太阳能集热发生器10将得到的太阳辐射能转化为热能并传给制冷工质，使其吸热后汽化，生成高温高压蒸汽；所述的高压蒸汽在所述的汽液分离器11中进行汽液分离，其液体通过液-液喷射器9回用，分离器11中储存一部分蒸汽以稳定压力、减小压力波动，保证喷射系统稳定运行，而从所述汽液分离器11中输出的高压蒸汽进入喷射器4，同时，喷射器4抽吸变速压缩机3已初步升压的低压蒸汽，并使其进一步升压，达到要求的冷凝压力。此时，从喷射器4出来的工质蒸汽经预热器5的第一支路进入冷凝器6冷凝成饱和液体。当喷射制冷时，冷凝器6各组成单元全部启用，以满足大冷凝量的需要。随后，制冷剂液体与来自蒸发器1的低温制冷剂蒸汽通过回热器2进行热量交换，从而使节流前的制冷剂液体过冷、进入变速压缩机3的制冷剂蒸汽过热，既提高了单位制冷量、保证了变速压缩机的干压缩，又防止了工质泵8中的汽化现象；从回热器2输出的工质液体分为两支路，第一支路经膨胀阀7膨胀后进入蒸发器1低温蒸发制冷，而后再经回热器2进入变速压缩机3。低温、低压的制冷剂蒸汽在变速压缩机3中适度增压，以提高引射流体压力，改善喷射系统性能。经增压后，系统具有更大的压缩比，压缩比增大约40％，喷射系统热性能系数提高约150％。第二支路经工质泵8与预热器5的第二支路输入液-液喷射器9，混合汽液分离器11分离的液体后，输入太阳能集热发生器10产生高压蒸汽。
当太阳辐射不足、无法使太阳能集热发生器温度高于80℃的情况下，该装置中的太阳能变速增强喷射制冷系统依次通过阀门f4、阀门f5、阀门f1、阀门f2及阀门f6断开喷射器4、预热器5、工质泵8、液-液喷射器9、太阳能集热发生器10及汽液分离器11。与此同时，变速压缩制冷系统启动蒸发器1、回热器2、变速压缩机3、冷凝器6、膨胀阀7。在变速压缩制冷系统中，制冷剂液体在蒸发器1中低温蒸发制冷；然后，低温制冷剂蒸汽与来自冷凝器6的制冷剂液体通过回热器2进行热量交换，从而使节流前的制冷剂液体过冷，从回热器2出来的制冷剂蒸汽进入变速压缩机3进行压缩，完全可以根据用户负荷来调节转速，从而节约能源。并且，回热器2可以对制冷剂蒸汽进行过热，既提高了单位制冷量又保证了变速压缩机的干压缩。制冷剂蒸汽被压缩达到冷凝压力要求后，进入冷凝器6冷凝。由于变速压缩制冷系统冷凝量较小，只需要冷凝器6的部分单元进行工作，以保证该系统中各设备相互匹配，发挥最佳工作状态。从冷凝器输出的液体在回热器2中过冷后，经膨胀阀7节流降压后，再进入蒸发器1蒸发，完成制冷循环。
例如华北地区的多数城市中，设计10Kw太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置与燃气锅炉为辅助热源的太阳能喷射系统相比需要的太阳能集热器面积减少了约36％；夏季可节能63％以上。并且，该系统的运行稳定性好，能更好的满足用户负荷需求。
权利要求
1.一种太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，包括由蒸发器(1)、回热器(2)、喷射器(4)、预热器(5)、冷凝器(6)、膨胀阀(7)和工质泵(8)构成的制冷系统，其特征在于，在所述制冷系统中还设置有变速压缩机(3)、液-液喷射器(9)和太阳能集热发生器(10)、以及汽液分离器(11)组成的太阳能变速增强喷射制冷系统。
2.根据权利要求1所述的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，其特征在于，所述的太阳能变速增强喷射制冷系统在太阳辐射不足时由所述的蒸发器(1)、回热器(2)、变速压缩机(3)、冷凝器(6)以及膨胀阀(7)构成的变速压缩制冷系统所代替。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，其特征在于，所述太阳能变速增强喷射制冷系统的连接方式是所述变速压缩机(3)的输入端连接所述的回热器(2)，所述变速压缩机(3)的输出端连接所述的喷射器(4)，所述喷射器(4)的输入端与所述汽液分离器(11)的一端相连接，所述汽液分离器(11)的另一端分为两支，一支连接所述的太阳能集热发生器(10)，并通过所述的太阳能集热发生器(10)连接所述液-液喷射器(9)的输出端，其另一支连接所述液-液喷射器(9)的输入端，所述液-液喷射器(9)的输入端连接所述的预热器(5)。
4.根据权利要求2所述的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，其特征在于，所述的变速压缩制冷系统的连接方式是所述回热器(2)第一支路(2a)的输入端与所述的冷凝器(6)相连接，所述回热器(2)第一支路(2a)的输出端分为两支，一支通过膨胀阀(7)与所述蒸发器(1)的输入端连接，另一支通过阀门(f1)与所述的工质泵(8)的输入端连接，所述蒸发器(1)的输出端通过所述回热器(2)的第二支路(2b)与所述变速压缩机(3)的输入端连接，所述变速压缩机(3)的输出端通过阀门(f4)与所述的喷射器(4)的输入端连接，所述喷射器(4)的输出端依次通过所述预热器(5)的第一支路(5a)和阀门(f5)与所述冷凝器(6)的输入端连接，所述冷凝器(6)的输入端与所述变速压缩机(3)的输出端之间连接有阀门(f3)，所述工质泵(8)的输出端依次通过阀门(f2)和预热器(5)的第二支路(5b)连接所述液-液喷射器(9)的输入端，所述液-液喷射器(9)的输出端连接太阳能集热发生器(10)的一端；所述太阳能集热发生器(10)另一端连接所述的汽液分离器(11)，所述汽液分离器(11)的此端还与所述的液-液喷射器(9)连接，所述汽液分离器(11)的另一端通过阀门(f6)与所述喷射器(4)的输入端连接。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，其特征在于，所述的变速增强喷射制冷系统与变速压缩制冷系统共用所述的蒸发器(1)、变速压缩机(3)与可调冷凝器(6)。
6.根据权利要求1所述的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，其特征在于，所述的可调冷凝器(6)设置为单元组合式。
7.根据权利要求1所述的太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，其特征在于，所述的太阳能集热发生器(10)由太阳能集热器与喷射制冷系统的发生器合二为一构成。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能喷射与变速压缩一体化制冷装置，该装置包括蒸发器、回热器、变速压缩机、喷射器、预热器、冷凝器、膨胀阀、工质泵、液—液喷射器、汽液分离器以及太阳能集热发生器。本发明以太阳能为主要能源并辅以电能驱动的全天候增强喷射与变速压缩一体化制冷设置，在太阳能足以驱动喷射制冷系统时，采用合二为一的太阳能集热发生器及以变速压缩机作增压器，可以提高太阳能喷射制冷系统的性能系数；太阳能不足时，按高效的变速压缩式制冷方式运行，可以解决制冷系统运行的低效性问题。本发明可根据太阳辐射变化使压缩机与喷射器协调工作，并实现增强喷射制冷与压缩制冷的平稳过渡，从而以一套装置实现全天候高效供冷，工作稳定性强。
文档编号F25B1/00GK1995869SQ20071005642
公开日2007年7月11日 申请日期2007年1月9日 优先权日2007年1月9日
发明者张于峰, 田琦, 赵薇 申请人:天津大学