吸收式换热系统的制作方法

1.本技术涉及一种吸收式换热系统，尤其是具有余热回收功能的吸收式换热系统。


背景技术：

2.吸收式换热系统是一种由蒸发器、吸收器、冷凝器和发生器组成的换热生系统。它用二元溶液作为工质，其中低沸点组分用作制冷剂，即利用它的蒸发来制冷；高沸点组分用作吸收剂，即利用它对制冷剂蒸气的吸收作用来完成工作循环。常用的吸收式换热系统包括氨水吸收式换热系统和溴化锂吸收式换热系统。


技术实现要素：

3.本技术提供一种吸收式换热系统，包括：第一机组和第二机组，所述第一机组包括第一制冷剂回路和第一冷却管路，所述第一制冷剂回路包括第一换热器、第二换热器、第一吸收器和高温发生器，所述第一冷却管路中的流体能够在第二换热器以及所述第一吸收器中进行热交换；所述第二机组包括第二制冷剂回路、制热管路以及第二换热管路，所述第二制冷剂回路包括第三换热器、第四换热器、第二吸收器和高温发生器，所述制热管路中的流体能够在第四换热器以及第二吸收器中进行热交换，所述第二换热管路中的流体能够在所述第三换热器中进行热交换；其中，所述第一冷却管路被配置为可控地与所述第二换热管路连通，从而所述第一冷却管路中的至少一部分流体在所述第二换热器中热交换后能够进入所述第二换热管路。
4.如上所述的吸收式换热系统，还包括：第五换热器，所述第五换热器设置在所述第一冷却管路和所述第二换热管路之间，所述第五换热器能够将所述第一冷却管路中的至少一部分流体加热后送入所述第二换热管路。
5.如上所述的吸收式换热系统，所述第五换热器能够接收所述高温发生器的余热。
6.如上所述的吸收式换热系统，所述制热管路能够与制热需求客户端连接。
7.如上所述的吸收式换热系统，所述第一机组还包括第一换热管路，所述第一换热管路能够与所述第一换热器进行热交换，所述第一换热管路与制冷需求客户端连接。
8.如上所述的吸收式换热系统还包括：蓄冷器，所述蓄冷器可控地与所述第一换热管路连接，并能够与制冷需求客户端连接；蓄热器，所述蓄热器可控地与所述制热管路连接，并能够与制热需求客户端连接。
9.如上所述的吸收式换热系统，所述第一机组还包括第一低温发生器，所述第一低温发生器能够与蓄热器进行热交换。
10.如上所述的吸收式换热系统，还包括：第六换热器，所述第六换热器包括能够互相进行热量交换的第一通道和第二通道，所述第一通道与所述高温发生器连接，所述第二通道与制热需求客户端连接。
11.如上所述的吸收式换热系统，还包括：冷却装置，所述冷却装置与所述第一冷却管路以及所述制热管路可控地连通。
12.如上所述的吸收式换热系统，所述吸收式换热系统包括单独制热、单独制冷以及同时制热和制冷三种工作模式。
13.本技术提供一种吸收式换热系统，具有制冷、制热以及同时制冷和制热工作模式。本技术中的换热系统具有在同时制冷和制热时，制热机组能够利用制冷机组的冷却水的热量以及高温发生器的余热提高制热机组的制热效率，从而减小系统的能源消耗。本技术中的换热系统中具有蓄冷器和蓄热器，能够在一些工作模式下利于蓄冷器和蓄热器中的能量，以节约能源。
附图说明
14.图1是吸收式换热机组的原理示意图；
15.图2是本技术中一个吸收式换热系统的示意图；
16.图3是本技术中吸收式换热系统处于第一工作模式下的示意图；
17.图4是是本技术中吸收式换热系统处于第二工作模式下的示意；
18.图5是本技术中吸收式换热系统处于第三工作模式下的示意图；
19.图6是本技术中吸收式换热系统处于第四工作模式下的示意图；
20.图7是本技术中吸收式换热系统处于第五工作模式下的示意图；
21.图8是本技术中吸收式换热系统处于第六工作模式下的示意图；
22.图9是本技术中吸收式换热系统处于第七工作模式下的示意图。
具体实施方式
23.下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本技术中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本技术的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本技术所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在可能的情况下，本技术中使用的相同或者相类似的附图标记指的是相同的部件。
24.图1是吸收式换热机组的原理示意图。在本技术的一个实施例中，吸收式换热机组内的工作介质为溴化锂-水溶液。如图1所示，吸收式换热机组100包括高温发生器101、蒸发器103、冷凝器102和吸收器104。在制冷循环中，高温发生器101能够接收来自热源的热量，加热其内部的溴化锂-水溶液，使水份从溴化锂溶液中蒸发。蒸发出来的水蒸汽进入冷凝器102中被冷凝，成为液态水。液态水进入蒸发器103中蒸发，带走外部的热量，对外界制冷。蒸发出的水份接着进入吸收器104中被吸收器104中被溴化锂溶液吸收。吸收器104中的溴化锂溶液进入高温发生器101中加热蒸发实现制冷循环。吸收器104中的溴化锂稀溶液通过泵111进入高温发生器101。高温发生器101经加热后，水蒸气从溴化锂溶液中蒸发，溴化锂浓溶液沉积在高温发生器101底部。高温发生器101底部的溴化锂浓溶液通过泵112进入吸收器104。冷凝器102通过冷却水管路108与水蒸汽热交热进行冷凝，冷却水吸收冷凝器102能量温度升高。
25.在制冷循环中，蒸发器103与换热管路109进行热量交换，蒸发器103从换热管路109中吸热，使得换热管路109中流体温度降低。换热管路109与客户端连接，以将冷量输送
至客户端，满足客户的制冷需求。
26.在一些情况下，吸收式换热机组100也可以满足制热需求。高温发生器101的出口与蒸发器103的入口之间设有旁通管路，能够将从高温发生器101流出的高温水蒸气直接通入蒸发器103。此时与客户端连接的换热管路109能够吸收蒸发器103中的热量，向客户端提供热量，满足客户的制热需求。在制热工况下，机组中的蒸发器仅作为热交换器使用，不进行蒸发吸热。
27.图2是本技术中一个吸收式换热系统的示意图。如图2所示，吸收式换热系统200包括：第一机组201、第二机组202、冷却装置280和第五换热器250。其中第一机组201和第二机组202均为吸收式换热机组，能够向用户需求端提供热量或冷量。第五换热器250设置在第一机组201和第二机组202之间，能够利于第一机组201在工作过程中产生的热量。冷却装置280可控地与第一机组201和第二机组202连通或断开，能够对第一机组201或者第一机组201和第二机组202进行冷却。
28.第一机组201具有第一制冷剂回路、第一冷却管路211和第一换热管路217。第一制冷剂回路包括第一换热器221、第二换热器222、第一吸收器223、高温发生器210。
29.第二机组202具有第二制冷剂回路、制热管路213和第二换热管路214，第二制冷剂回路包括第三换热器231、第四换热器232、第二吸收器233和高温发生器210。
30.在本技术中，第一机组201和第二机组202共用一个高温发生器210。第一机组201还包括低温发生器262，低温发生器262可以与第一换热器221、第二换热器222、第一吸收器223形成制冷循环回路。第二机组202还包括低温发生器263，低温发生器263可以与第三换热器231、第四换热器232、第二吸收器233形成制冷循环回路。低温发生器262和263为可选部件，在一些系统中不需要设置低温发生器。
31.第一换热器221、第二换热器222、第三换热器231、第四换热器232、第五换热器250和第六换热器270中的每一个具有第一流体通道和第二流体通道，第一流体通道和第二流体通道中分别流动不同温度的流体，两个流体通道之间能够进行热量交换。
32.在本技术的一个实施例中，第一换热器221为蒸发器，第二换热器222为冷凝器。第一冷却管路211能够与第一换热器221换热，吸收第一换热器221中的热量，冷却第一换热器221，并升高自身内部流体的温度。第一换热管路217能够与第二换热器222换热，向第二换热器222提供热量，使得第二换热器222温度升高，并且自身内部流体温度降低。第一换热管路217与用户的制冷需求客户端291连接，能够向制冷需求客户端291提供冷量。
33.在本技术的一个实施例中，第三换热器231为蒸发器，第四换热器232为冷凝器，第二换热管路214能够与第三换热器231换热，向第三换热器231提供热量，降低自身内部流体的温度。制热管路213能够与第四换热器232换热，吸收第四换热器232中的热量，升高自身内部流体的温度。制热管路213与用户的制热需求客户端292连接，能够向制热需求客户端292提供热量。
34.制冷剂能够在第一制冷剂回路和第一制冷剂回路中沿着如1所示的方式循环流动，以实现制冷或制热。
35.冷却装置280与第一冷却管路211以及制热管路213可控地连通，能够冷却第一换热器221和第三换热器231。在本技术的吸收式换热系统的一些工况中，不需要开启冷却装置280。
36.第五换热器250具有第一流体通道和第二流体通道，第一流体通道的两端分别与第一冷却管路211和第二换热管路214连通，第二流体通道能够接收高温发生器210的余热。余热是热源中除了高温发生器210进行制冷循环所需要的热量之外没有被利用的剩余的热量。热源为高温发生器210的工作提供热量，但是高温不能完全被高温发生器210所利用，有一部分热量将散发至环境中，例如从高温发生器210的周围散发出烟气或水蒸气。第二流体通道能够接收这些没有被利用的热量中的至少一部分。第一流体通道能够吸收第二流体通道中的热量，从而第五换热器250能够将第一冷却管路211中的流体加热后送入所述第二换热管路214。
37.在本技术的一个实施例中，吸收式换热系统200还包括蓄冷器241和蓄热器242。蓄冷器241可控地与第一换热管路217连接，能够储存一定量的来自第一换热管路217的冷量。蓄冷器241与制冷需求客户端291连接。蓄热器242可控地与制热管路213连接，能够储存一定量的来自制热管路213的热量。蓄热器242与制热需求客户端连接。
38.在本技术的一个实施例中，吸收式换热系统200还包括第六换热器270，第六换热器270与制热需求客户端292连接，用于向制热需求客户端292提供热量。第六换热器270的高度设置为高于高温发生器210的高度。第六换热器270在本吸收式换热系统200中可选部件。
39.本技术中的换热系统能够实现制冷、制热以及同时制冷和制热等多种工作模式，以下将举例几种工作模式。
40.图3是本技术中吸收式换热系统处于第一工作模式下的示意图。在第一工作模式下，吸收式换热系统同时制冷和制热，第一机组201和第二机组202同时工作。图中的箭头示出了流体的流动方向。
41.在第一机组201的第一循环回路中，高温发生器210被外界的热源(例如蒸汽、高温烟气或燃油)加热，高温发生器210内的制冷剂溴化锂-水溶液中的水分蒸发变为水蒸气，进入第二换热器222的第一流体通道。第一冷却管路211中的流体进入第二换热器222的第二流体通道，与第二换热器222的第一流体通道中的水蒸气进行热量交换。第二换热器222的第一流体通道中的水蒸气温度降低，凝结为液态水，第二换热器222的第二流体通道中的流体温度升高。也就是说第一冷却管路211中的流体经过第二换热器222后温度升高。
42.第二换热器222的液态水进入第一换热器221的第一流体通道。第一换热管路217中的流体进入第一换热器221的第二流体通道，与第一换热器221的第一流体通道中的液态水进行换热，液态水蒸发汽化并吸收第一换热器221的第二流体通道中的流体的热量，从而第二流体通道中的流体温度降低。也就是说第一换热管路217中的流体经第一换热器221换热后温度降低，第一换热管路217能够向制冷需求客户端291提供冷量。
43.第一换热器221中的低温水蒸汽或水蒸汽与液态水混合物进入第一吸收器223，被溴化锂溶液吸收。第一冷却管路211中的流体与第一吸收器223进行换热，吸收第一吸收器223中的热量，从而促进第一吸收器223的吸收过程。在本技术的一个实施例中，第一冷却管路211中的流体先流经第一吸收器223进行换热，再流经第二换热器222进行换热。
44.第一吸收器223中的吸收了水的溴化锂稀溶液通过泵进入高温发生器210中续被加热蒸发，同时高温发生器210底部被浓缩的溴化锂浓溶液通过泵进入第一吸收器223。制冷剂在第一循环回路中循环流动。
45.在第一机组201中，第一冷却管路211依次经过第一吸收器223和第二换热器222吸收热量，其内部流体温度升高。第一换热管路217向第一换热器221释放热量，其内部流体温度降低。第一换热管路217通过蓄冷器241与制冷需求客户端连接，或者直接与制冷需求客户端连接，向制冷需求客户端提供冷量，满足客户的制冷需求。
46.第二机组202与第一机组201类似，高温发生器210被外界的热源(例如蒸汽、高温烟气或燃油)加热，高温发生器210内的制冷剂溴化锂-水溶液中的水分蒸发变为水蒸气，进入第四换热器232的第一流体通道。制热管路213中的流体进入第四换热器232的第二流体通道，与第四换热器232的第一流体通道中的水蒸气进行热量交换。第四换热器232的第一流体通道中的水蒸气温度降低，凝结为液态水，第四换热器232的第二流体通道中的流体温度升高。也就是说制热管路213中的流体经过第四换热器232后温度升高，制热管路213能够向制热需求客户端292提供热量。
47.第四换热器232的液态水进入第三换热器231的第一流体通道。第二换热管路214中的流体进入第三换热器231的第二流体通道，与第三换热器231的第一流体通道中的液态水进行换热，液态水蒸发汽化并吸收第三换热器231的第二流体通道中的流体的热量，从而第二流体通道中的流体温度降低。也就是说第二换热管路214中的流体经第三换热器231换热后温度降低。第二换热管路214与第一冷却管路211连通。第二换热管路214中的流体流向第一冷却管路211。
48.第三换热器231中的低温水蒸汽或水蒸汽与液态水混合物进入第一吸收器223，被溴化锂溶液吸收。制热管路213中的流体与第一吸收器223进行换热，吸收第一吸收器223中的热量，从而促进第一吸收器223的吸收过程。在本技术的一个实施例中，制热管路213中的流体先流经第一吸收器223进行换热，再流经第四换热器232进行换热。
49.第二吸收器233中的吸收了水的溴化锂稀溶液通过泵进入高温发生器210中续被加热蒸发，同时高温发生器210底部被浓缩的溴化锂浓溶液通过泵进入第二吸收器233。制冷剂在第二循环回路中循环流动。
50.在第二机组202中，制热管路213依次经过第二吸收器233和第四换热器232吸收热量，其内部流体温度升高。制热管路213通过蓄热器242与制热客户需求端连接，或者直接与制热客户需求端连接，向制热客户需求端提供热量，满足客户的制冷需求。
51.第二换热管路214与第一冷却管路211连通，并能够形成回路。第二换热管路214与第一冷却管路211之间设有第五换热器250，第五换热器250能够加热第二换热管路214与第一冷却管路211中的流体。具体而言，第五换热器250的第一流体通道接收来自高温发生器210的余热。第五换热器250的第二流体通道的两端分别与第二换热管路214与第一冷却管路211连通，第五换热器250的第二流体通道中的流体能够吸收高温发生器210的余热从而升高温度。
52.如图3中箭头所示，第一冷却管路211中的流体从第二换热器222流出后分为两部分，第一部分进入第五换热器250进行换热，升高温度后进入第二换热管路214，第二部分直接进入第二换热管路214。这是因为第五换热器250处理能力的限制，仅能加热一部分来自第一冷却管路211中的流体。经第五换热器250加热后的第一部分流体与直接从第一冷却管路211中的流出的第二部分流体混合后与第二换热管路214连通，并进入第三换热器231进行换热，释放热量降温后进入第一吸收器223吸收热量，接着进入第二换热器222吸收热量
后从第一冷却管路211流出。
53.在图3所示的工作模式下，第一机组201向客户提供冷量，第二机组202向客户提供热量。系统的热量和冷量能够在10％-100％的范围内调节。流体在第二换热管路214、第五换热器250和第一冷却管路211中循环流动，能够充分利用第一机组201制冷所产生的热量，以及高温发生器210的余热，为第二机组的制热提供部分能量，提高第二机组202的制热效率。冷却水的热量和及高温发生器的余热没有被直接排放到大气中，而被第二机组使用，能够减少能源消耗。也就是说使用如图3所示的吸收式换热系统同时进行制冷和制热时整体系统效率较高，能够节约能源。在本技术中，如果不设置第五换热器250，第二机组仅利用第一机组201中第一冷却管路211中的热量，也能在一定程度上提高制热效率，节约能源。
54.在本技术的一个实施例中，制冷需求客户端291的目的是降低室内温度，制热需求客户端292的目的是提供热水。
55.图4是是本技术中吸收式换热系统处于第二工作模式下的示意图。在第二工作模式下，吸收式换热系统仅进行制冷，冷却装置280工作，第五换热器250不工作。图中的箭头示出了流体的流动方向。
56.在第一机组201的第一循环回路中，制冷剂的流动情况与图3所示的实施例类似。第一换热管路217中的流体与第一换热器221换热降温，并向制冷需求客户端291提供冷量。第一冷却管路211与冷却装置280连通，第一冷却管路211中的流体依次冷却第一吸收器223和第二换热器222吸入热量后，进入冷却装置280释放热量再次进入第一吸收器223。
57.在第二机组202的第二循环回路中，第二换热管路214中的流体与第三换热器231换热降温，并且第二换热管路214与第一换热管路217连通。制热管路213与冷却装置280连通，制热管路213中的流体依次经过第二吸收器233和第四换热器232吸收热量后，进入冷却装置280释放热量后再次进入第二吸收器233。在本工作模式下，需要冷却装置280对第一机组201和第二机组202的相应部件进行冷却，以实现制冷循环。在本技术的一个实施例中，冷却装置280为冷却塔，冷却装置280所吸收的热量能够散发至大气中。
58.在第二工作模式下，第一机组201中的第一换热管路217和第二机组202中的第二换热管路214均能够向制冷需求客户端291提供冷量，系统所能提供的冷量多于第一工作模式下系统所提供的冷量。也就是说本工作模式下制冷量能够实现20％-200％的调节。
59.图5是本技术中吸收式换热系统处于第三工作模式下的示意图。在第三工作模式下，吸收式换热系统仅进行制热，仅第六换热器270和高温发生器210工作。图中的箭头示出了流体的流动方向。
60.在第三工作模式下，第六换热器270的第一通道与制热需求客户端292连通，第二通道与高温发生器210连通。第六换热器270接收来自高温发生器210的热量，并传递至制热需求客户端292，向制热需求客户端292提供热量。在本技术的另一个实施例中，也可以使用第一机组201中的第一换热器221或第二机组202中的第三换热器231替代第六换热器270。
61.图6是本技术中吸收式换热系统处于第四工作模式下的示意图。在第四工作模式下，吸收式换热系统同时制冷和制热，但制冷需求和制热需求较小，高温发生器不工作。图中的箭头示出了流体的流动方向。
62.当客户制冷需求和制热需求较小，且蓄热器242中储存有一定的热量时，可以不启动高温发生器210，而使用蓄热器242作为热源为第一机组提供能量。
63.如图6所示，第一机组201还包括低温发生器262，低温发生器262与蓄热器242连通。
64.与图3所示的实施例类似，所不同的是，高温发生器210和第二机组202不工作。第一机组201的低温发生器262热源以及制热需求客户端292所需的热量均由蓄热器242提供。
65.低温发生器262接收来自蓄热器242的热源，低温发生器262内的制冷剂溴化锂-水溶液中的水分蒸发变为水蒸气，进入第二换热器222的第一流体通道。第一冷却管路211中的流体进入第二换热器222的第二流体通道，与第二换热器222的第一流体通道中的水蒸气进行热量交换。第二换热器222的第一流体通道中的水蒸气温度降低，凝结为液态水，第二换热器222的第二流体通道中的流体温度升高。也就是说第一冷却管路211中的流体经过第二换热器222后温度升高。
66.第二换热器222的液态水进入第一换热器221的第一流体通道。第一换热管路217中的流体进入第一换热器221的第二流体通道，与第一换热器221的第一流体通道中的液态水进行换热，液态水蒸发汽化并吸收第一换热器221的第二流体通道中的流体的热量，从而第二流体通道中的流体温度降低。也就是说第一换热管路217中的流体经第一换热器221换热后温度降低，第一换热管路217能够向制冷需求客户端291提供冷量。
67.第一换热器221中的低温水蒸汽或水蒸汽与液态水混合物进入第一吸收器223，被溴化锂溶液吸收。第一冷却管路211中的流体与第一吸收器223进行换热，吸收第一吸收器223中的热量，从而促进第一吸收器223的吸收过程。第一冷却管路211中的流体在第一吸收器223、第二换热器222和冷却装置280之间循环流动。第一冷却管路211中的流体依次第一吸收器223和第二换热器222进行换热吸收热量后进入冷却装置280释放热量，再次进入第一吸收器223。
68.第一吸收器223中的吸收了水的溴化锂稀溶液通过泵进入高温发生器210中续被加热蒸发，同时高温发生器210底部被浓缩的溴化锂浓溶液通过泵进入第一吸收器223。制冷剂在第一循环回路中循环流动。
69.图7是本技术中吸收式换热系统处于第五工作模式下的示意图。在第五工作模式下，吸收式换热系统同时制冷和制热，但制热需求较小，高温发生器210参与部分工作。图中的箭头示出了流体的流动方向。
70.与图6所示的第四工作模式类似，在第五工作模式下，吸收式换热系统同时制冷和制热，高温发生器210参与部分工作，也就是说高温发生器210与低温发生器262同时工作，向第二换热器222提供水蒸汽，并接收来自第一吸收器的溴化锂溶液。第五工作模式与第六工作模式相比，能够满足更多的制冷和制热需求。
71.图8是本技术中吸收式换热系统处于第六工作模式下的示意图。在第六工作模式下，仅蓄冷器241参与工作，适用于短时、少量的制冷需求。
72.图9是本技术中吸收式换热系统处于第七工作模式下的示意图。图中的箭头示出了流体的流动方向。在第七工作模式下，吸收式换热系统仅进行制热。如图9所示，第七工作模式与第二工作模式类似，所不同的是，在第七工作模式下和，第一换热管路217不再向制冷需求客户端291提供冷量，而是将冷量储存至蓄冷器241中，以便于在其它工作模式下随时调节蓄冷器241中的冷量。
73.在本技术中，吸收式换热系统能够满足多种工作模式。在需要同时进行制冷和制
热时，本技术中的两个机组分别向用户提供冷量和热量。其中用于制热的机组能够利于制冷机组冷却水的热量，以及高温发生器的余热辅助制热，可以提高制热效率，从而减少碳排放。与传统的同时满足制热和制冷需求的冷水机和锅炉系统相比，本技术中的换热系统占地面积小，节省空间。本技术中的吸收式换热系统还具有蓄冷器和蓄热器，在一些工作模式下，不需要过多的冷量或热量时，能够将热量或冷量储存，以备供其它工作模式调用，减少能量消耗。例如，利用蓄冷器储存冷量，在客户只有制热需求时，利用蓄冷器储存冷量辅助制热，能够减少60％以上的能源消耗。
74.尽管已经结合以上概述的实施例的实例描述了本公开，但是对于本领域中至少具有普通技术的人员而言，各种替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案，无论是已知的或是现在或可以不久预见的，都可能是显而易见的。另外，本说明书中所描述的技术效果和/或技术问题是示例性而不是限制性的；所以本说明书中的披露可能用于解决其他技术问题和具有其他技术效果和/或可以解决其他技术问题。因此，如上陈述的本公开的实施例的实例旨在是说明性而不是限制性的。在不背离本公开的精神或范围的情况下，可以进行各种改变。因此，本公开旨在包括所有已知或较早开发的替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案。