吸收式风能制冷机的制作方法

风能制冷、风能空调、制冷、新能源、清洁能源、风能、可再生能源、节能减排。

背景技术：

建筑能耗是造成城市热岛效应的原因之一，夏季空调制冷是建筑能耗的一大部分，此外，工业制冷也需耗费大量能源，如何高效利用可再生能源，减少环境污染，解决能源危机？

吸收式致冷装置依靠高温热源向环境传递一定的热量作为代价而实现致冷，现有技术中，吸收式致冷装置利用工业余热、太阳能等加热其蒸气发生器，并相应形成相应结构类型的吸收式致冷装置。

本人先前曾提出了几种风热器(极大负荷不可调和极大负荷可调)的发明申请，专利申请号为201710033385.5(垂直轴风热器，极大负荷不可调)、201710033382.1(水平轴风热器，极大负荷不可调)、201710033401.0(垂直轴极大负荷可调风热器)、201710033381.7(水平轴极大负荷可调风热器)等，可供参阅。

技术实现要素：

本发明提出了一种新的吸收式致冷装置——吸收式风能制冷机，其利用风能直接或间接加热其蒸气发生器。吸收式风能制冷机实质上是将风热器(极大负荷不可调风热器和极大负荷可调风热器)和吸收式制冷循环组合应用而形成的一种吸收式致冷装置，吸收式风能制冷机热力循环中的驱动热源采用风热器直接加热制冷循环中的发生器或由风热器加热制成的热媒来加热制冷循环中的发生器(间接加热)。风能直接加热是将风热器和制冷循环中的发生器制成一体，风能间接加热是将热交换器和制冷循环中的发生器制成一体。

由于风速变化范围很大，为了使吸收式风能制冷机发挥最大作用，最好采用风能直接加热和风能间接加热混合的加热模式，在风力充足时，进行热储能，在风力过弱或无风时，利用储存的高温热媒来作为制冷循环中的驱动热源，从而达到储能调峰连续制冷的目的。

吸收式风能制冷机使用的风热器最好采用极大负荷可调风热器，这样便于采用闭环自动控制调节热负荷，极大负荷不可调风热器的动力传动变速系统采用增速器由于速比固定无法适应风速的变化，采用变速箱虽然能适应风速变化，但对热负荷调节贡献不大，不能明显有效调节热负荷。

附图说明

图1、图2、图3、图4、图5所示为吸收式致冷装置的几种基本原理图，图中的节流阀可以用毛细管替代。图1、图2、图3均为单效吸收式制冷循环，图2比图1多了一个热交换器，图3为单效氨-水吸收式制冷循环的一种原理图，图3比图1多了两个热交换器和一个精馏器。图4、图5为多效吸收式制冷循环，图4为双效吸收式制冷循环，图5为三效吸收式制冷循环，此外还可以设计使用类似的四效、五效吸收式制冷循环等的多效吸收式致冷装置，多效吸收式致冷装置常用的工质对为溴化锂-水，多效吸收式制冷循环通过压力复叠和(或)浓度复叠可以排列组合成多种多效吸收式制冷循环，其目的是提高吸收式制冷循环的热力系数。吸收式致冷装置也可采用由基本吸收式制冷循环组合而成的多级吸收式制冷循环。

图6所示为吸收式致冷装置并联流程的一种基本原理图，图7所示为吸收式致冷装置串联流程的一种基本原理图，吸收式致冷装置还可以采用串并联混合流程的制冷循环。串联流程、并联流程和串并联混合流程是吸收式制冷循环的又一种分类方法。

图8所示为吸收式风能制冷机采用风驱磁致热储能调峰形式产生驱动热源加热发生器的一种原理示意图，风力足够时利用风热器直接加热发生器，风力不足时利用高温储能罐中储存的高温热媒通过热交换器和发生器进行热交换。加热器中的磁力耦合制热系统用于加热低温储热介质，高温储能罐和低温储能罐中的磁力耦合制热系统用于保温。图8是利用一台风力机通过功率分流驱动多个磁力耦合制热系统，实际应用时可灵活设计，可以同时使用多台风热器分别加热。

各种吸收式风能制冷机的组成可根据具体使用需求灵活设计，吸收式制冷循环、风力驱动系统、磁力耦合制热系统的类型和高温储能罐、低温储能罐的保温方式等可灵活选用组合为一个制冷系统。

具体实施方式

吸收式风能制冷机实质上是将风热器(极大负荷不可调风热器和极大负荷可调风热器)和吸收式制冷循环组合应用而形成的一种吸收式致冷装置，具体应用时，应根据具体制冷量的大小，选择合适的吸收式制冷循环和风热器，然后将各种零部件进行集成设计。吸收式风能制冷机所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造，相关标配组件可由专业厂家配套。

吸收式风能制冷机作为一种新型制冷机，其成品要想成功应用，必须具备以下条件：(1)实验测试标定——建立测试台架，以完成相应部件的实际测试，确保安全可靠。(2)控制——设计合理的闭环控制程序，以便可以自动控制。3)保温——制冷系统中的容器要做好保温措施。

技术特征：

1.吸收式风能制冷机的技术方案——其特征是将风热器(极大负荷不可调风热器和极大负荷可调风热器)和吸收式制冷循环组合应用而形成的一种吸收式致冷装置，吸收式风能制冷机热力循环中的驱动热源采用风热器直接加热制冷循环中的发生器或由风热器加热制成的热媒来加热制冷循环中的发生器(间接加热)，风能直接加热是将风热器和制冷循环中的发生器制成一体，风能间接加热是将热交换器和制冷循环中的发生器制成一体，由于风速变化范围很大，为了使吸收式风能制冷机发挥最大作用，最好采用风能直接加热和风能间接加热混合的加热模式，在风力充足时，进行热储能，在风力过弱或无风时，利用储存的高温热媒来作为制冷循环中的驱动热源，从而达到储能调峰连续制冷的目的，吸收式风能制冷机包含风热器、发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器等关键组件。

2.根据权利要求1所述的吸收式风能制冷机，其特征是使用吸收式制冷循环，吸收式制冷循环可以采用多级吸收式制冷循环或多效吸收式制冷循环，吸收式制冷循环依靠高温热源向环境传递一定的热量作为代价而实现致冷，因此吸收式制冷循环也可以用作制热，将其热力循环中的冷凝器或吸收器中向外界散发的热量通过热交换收集即可，换句话说，吸收式风能制冷机可以用来供暖或作为热泵使用。

3.根据权利要求1所述的吸收式风能制冷机，其特征是使用风热器，风热器可以采用极大负荷不可调风热器或极大负荷可调风热器，但极大负荷不可调风热器的动力传动变速系统采用增速器由于速比固定无法适应风速的变化，采用变速箱虽然能适应风速变化，但对热负荷调节贡献不大，不能明显有效调节热负荷，所以说吸收式风能制冷机使用的风热器最好采用极大负荷可调风热器，这样便于采用闭环自动控制调节热负荷。

4.根据权利要求1所述的吸收式风能制冷机，其特征是使用风热器，风热器包含磁力耦合制热系统和风力驱动系统，为保证风力驱动系统取得最佳工作转速，风力驱动系统可以加装动力传动变速系统，风力驱动系统的风轮可以采用垂直轴风轮或水平轴风轮，垂直轴风轮的叶片可以采用升力型叶片或阻力型叶片，常见的垂直轴风轮形式有darrieus型风轮、savonius型风轮、风杯型风轮、涡轮型风轮等多种形式，对于水平轴风轮，为使水平轴风轮的叶片与风向保持合理的角度，须增加偏航系统，此外，为了得到稳定的功率输出，还可以增加变桨系统，实时改变叶片的角度，对于小型水平轴风力驱动系统可不要变桨系统、偏航系统，直接利用简单的尾翼(又名偏航器)依靠风力作自适应旋转调整。

5.根据权利要求1所述的吸收式风能制冷机，其特征是使用风热器，风热器包含磁力耦合制热系统和风力驱动系统，其磁力耦合制热系统由转子和定子组成，转子和定子一个上装有磁块，另一个上装有感应盘或感应筒，依靠转子和定子产生磁力耦合实现能量转化，将机械能转化为热能，机械能由风力驱动产生，磁力耦合制热系统在工作时存在相对旋转磁场和感应磁场的相互耦合作用，相对旋转磁场由转子或定子上交替排列的n极磁块和s极磁块产生，感应磁场由定子或转子上的感应盘或感应筒中产生的感应电流产生，感应盘或感应筒采用具有优良导电性能的导体板或导体筒，磁力耦合面为相对旋转磁场和感应磁场相互耦合的理论假设中性面，磁力耦合面位于磁块和感应盘之间或磁块和感应筒之间，盘式磁力耦合制热系统的磁力耦合面垂直于转子中心轴，筒式磁力耦合制热系统的磁力耦合面平行于转子中心轴，混合式磁力耦合制热系统的磁力耦合面同时布置于平行和垂直于转子中心轴的方向上，磁力耦合制热系统可以采用一组磁力耦合面或多组磁力耦合面串联，磁力耦合制热系统既可采用极大负荷可调节的形式，也可采用极大负荷不可调节的形式，极大负荷可调磁力耦合制热系统通过调节机构来调节磁场耦合间隙或磁场耦合面积以改变极大负荷可调磁力耦合制热系统的热负荷，在调节机构驱动电机扭矩允许的情况下可以用一组调节机构同时调节多组磁力耦合面，极大负荷不可调磁力耦合制热系统由于没有调节机构来实时调节其热负荷，只能通过在传动系统中加入离合器来控制通断达到供热需求。

6.根据权利要求1所述的吸收式风能制冷机，其特征是可以采用风热器制热储能调峰的形式来生产热媒，然后利用热媒的热量来作为吸收式制冷循环的驱动热源，风驱磁致热储热调峰要使用加热器、高温储能罐、低温储能罐等部件，加热器、高温储能罐、低温储能罐的容器壳体可用多层材料制成，其外层材料采用绝热材料以防止热量散失，可通过传感器实时检测各罐体中的熔融液体温度，以便控制热负荷，当高温储能罐、低温储能罐的容器壳体的绝热性能能满足需求时，高温储能罐、低温储能罐中可以不使用磁力耦合制热系统进行保温，为了方便整个制冷系统的布局安装，高温储能罐、低温储能罐中可以使用电加热系统进行保温，常用的电加热原理有电阻制热和电磁涡流制热。

7.根据权利要求5所述的磁力耦合制热系统，其特征是可以使用极大负荷可调磁力耦合制热系统，极大负荷可调磁力耦合制热系统使用调节机构来调节它的热负荷，此调节机构可以用滚珠丝杠型调节机构或滑动丝杠型调节机构或沟槽凸轮型调节机构或行星滚柱丝杠型调节机构，滚珠丝杠型调节机构的工作原理是其调节机构以滚珠丝杠组件使旋转运动转化为直线运动，从而调节磁力耦合间隙或磁力耦合面积以达到改变极大负荷可调磁力耦合制热系统的热负荷的目的，使用滑动丝杠组件取代滚珠丝杠型调节机构中的滚珠丝杠组件便形成滑动丝杠型调节机构，使用沟槽凸轮组件取代滚珠丝杠型调节机构中的滚珠丝杠组件便形成沟槽凸轮型调节机构，使用行星滚柱丝杠组件取代滚珠丝杠型调节机构中的滚珠丝杠组件便形成行星滚柱丝杠型调节机构。

技术总结
吸收式风能制冷机利用风能直接或间接加热其蒸气发生器，其实质上是将风热器(极大负荷不可调风热器和极大负荷可调风热器)和吸收式制冷循环组合应用而形成的一种吸收式致冷装置，吸收式风能制冷机热力循环中的驱动热源采用风热器直接加热制冷循环中的发生器或由风热器加热制成的热媒来加热制冷循环中的发生器(间接加热)。风能直接加热是将风热器和制冷循环中的发生器制成一体，风能间接加热是将热交换器和制冷循环中的发生器制成一体。吸收式风能制冷机包含以下关键部分：风热器、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器。

技术研发人员：李启飞
受保护的技术使用者：李启飞
技术研发日：2019.04.04
技术公布日：2020.10.16