[发明专利]一种自驱动热压缩式热泵制冷方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种自驱动热压缩式热泵制冷方法及其装置，属热泵制冷技术领域。

背景技术

常用的热泵制冷方法有蒸汽压缩式热泵制冷、吸收式热泵制冷、吸附式热泵制冷等，其中尤以蒸汽压缩式热泵制冷、吸收式热泵制冷应用最为普遍。

蒸汽压缩式热泵制冷热力系数较高，但是必须消耗较多的电能作为驱动能源。热压缩热泵制冷(吸收式制冷或吸附式制冷)可以利用低品位热能驱动，消耗的电能较少，但热力系数较低，当没有废热可利用时，经济上并不比蒸汽压缩式制冷占多少优势，实践上并不是哪里都有废热可供利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效经济的热压缩式热泵制冷方法及装置。要解决的问题是：找寻更经济、更方便的热压缩机驱动方法及装置，提高热压缩式制冷的热力系数。

本发明采用的技术方案：对现有热压缩式热泵制冷循环进行改进，回收制冷剂蒸汽冷凝热用作驱动热源。选用合适的工质(或工质对)作为热压缩热泵制冷的工质(工质对)，由发生器(吸附床)、蒸汽压缩机、节流减压阀、蒸发器、吸收器(或吸附床)及连接管道等组成热压缩式热泵制冷装置。采用蒸汽压缩机对热压缩的发生(或者解吸)产生的中压制冷剂蒸汽进行压缩升温至热压缩加热所需热源温度，升温后的高压制冷剂蒸汽作为热源用于对热压缩的发生器(或吸附床)进行加热，高温制冷剂蒸汽向热压缩的发生器(或者吸附床)放热，使发生器(或者吸附床)的稀溶液蒸发浓缩(或工质解吸)，产生制冷剂中压蒸汽，同时高温制冷剂蒸汽冷凝成制冷剂液体。制冷剂液体经节流减压阀减压，在蒸发器中蒸发吸热，提供低温环境，产生制冷剂蒸汽。

也可由发生器(吸附床)、冷凝器、节流减压阀、蒸发器、吸收器(或吸附床)、蒸汽压组机等组成复合式热泵制冷装置。复合式热泵制冷装置由驱动循环和热泵制冷循环两个循环构成。有两种实现方式。一种是回收冷凝热的驱动循环，本质上也是一个热泵制冷循环，由蒸汽压缩机、用作冷凝器的发生器(或吸附床)、节流减压阀、用作蒸发器的冷凝器组成。驱动工质蒸汽经压缩机加压压缩后作为发生器(或者吸附床)的驱动热源，同时驱动工质蒸汽冷凝成驱动工质液体，驱动工质液体经节流减压阀节流减压，进入用作蒸发器的冷凝器，驱动工质液体蒸发产生驱动工质蒸汽，同时将热泵制冷工质蒸汽冷凝成热泵制冷工质液体。这种复合式热泵制冷装置中的热泵制冷循环为现有任一热压缩式热泵制冷循环。另一种是回收吸收热(或者吸附热)作驱动热源的驱动循环，本质上也是一个热泵制冷循环，由蒸汽压缩机、用作冷凝器的发生器(或者吸附床)、节流减压阀、用作蒸发器的吸收器(或者吸附床)及管道连接而成。驱动工质蒸汽经压缩机加压压缩后作为发生器(或者吸附床)的驱动热源，同时驱动工质蒸汽被发生器(或者吸附床)冷凝成驱动工质液体，驱动工质液体经节流阀节流减压后进入用作蒸发器的吸收器(或者吸附床)，驱动工质液体吸收吸收热(或者吸附热)蒸发成驱动工质蒸汽，驱动工质蒸汽进入压缩机加压压缩，开始下一循环。

在吸收式热泵制冷中，蒸发器产生的低压制冷剂蒸汽进入吸收器中，被吸收器中的浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液，向环境放热，稀溶液经溶液泵泵入溶液换热器，在溶液热交换器中与从发生器流回吸收器中的浓溶液进行换热后进入发生器，开始下一循环。

在吸附式热泵制冷中，蒸发器产生的制冷剂蒸汽在吸附床中被吸附床吸附，工质吸附在吸附剂上，向环境放热，开始下一循环。

在吸收式热泵制冷循环中，当工质对沸点较近时，在发生器与蒸汽压缩机之间增设精馏器，对发生器产生的工质对混合蒸汽进行精馏，产生的高纯制冷剂蒸汽再进入蒸汽压缩机进行压缩。

作热泵用途时，采用压缩机对蒸发产生的低压制冷剂蒸汽进行加压压缩，可提高吸收器(或者吸附床)的吸收(或者吸附)压力，从而提高吸收器(或者吸附床)的吸收(或者吸附)温度，以提高供热温度。

本发明的效果：本发明回收利用了制冷剂蒸汽的冷凝潜热作为驱动热源，不需高温驱动热源，还减少了冷凝过程的冷却水消耗，只需消耗少量电能利用制冷剂蒸汽的冷凝潜热制取驱动热源。一般提供1000KW的制冷量，压缩机消耗的电能约30到70KW；此外，虽然增加了压缩过程的蒸汽压缩机，但在发生器中同时完成发生和冷凝过程，减少了专用冷凝器。本发明与传统蒸汽压缩式热泵制冷方法相比，省耗节约80％以上。与一般一吸收式热泵制冷方法相比，不需要中温低品位热源，也不需消耗燃料，实现了自驱动，即使没有废热的地方，只需消耗极少量的电能，也可以应用，节能效果显著。

附图说明

图1 自驱动吸收式热泵制冷系统示意图