[发明专利]一种太阳能驱动高效吸湿-热化学反应双级空调系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，涉及一种太阳能驱动高效吸湿-热化学反应双级空调系统。

背景技术

我国太阳能资源丰富地区的面积占国土面积的三分之二以上，年辐射量超过60亿焦耳/平方米，每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿吨标准煤的能量，是2013年中国能源消费总量的450倍。

然而，由于太阳能存在周期性、间断性和波动性，这导致了太阳能利用的不稳定，同时，还受场地、流程等条件限制。

储能技术是缓解该问题的有效方法。传统储能技术为显热储能(如水和石块)和潜热储能(如相变材料)。显热储能技术相对成熟，但其储能密度较低，同时，显热储能系统在释能过程中存在温度波动较大的问题。与显热储能技术相比，潜热储能密度较大，且其工质在相变时温度几乎不变，因此，潜热储能技术具有体积小、热量输出时载热流体温度均匀等优点。但潜热储能材料在相变过程中会产生过冷、分层、衰减等问题。与显热储能和潜热储能相比，吸收或吸附热化学储能密度较大。近些年来，以吸收/吸附储能为代表的储能技术引起众多学者的关注。利用氯化锂溶液的浓度差势能进行储能，但氯化锂溶液储能系统会有结晶问题，结晶体会堵塞系统的溶液泵，所以吸收盐的浓度范围会受到限制。而固体吸附化学储能系统的传热性能较差，从而影响系统的输能性能。

太阳能储能技术领域，已经有很多科研人员进行了研究。

申请号为200910047505.2的中国发明专利，公布了一种储能型太阳能吸收式制冷系统，包括太阳能集热器、储能水箱、中高温热泵、中高温储能传质箱、中高温太阳能集热器、吸收式制冷机。太阳能集热器产生的热量存储于储能水箱内，中高温热泵在低谷电时段将储能水箱中热量加热，输送至中高温储能传质箱；中高温储能传质箱的热量由中高温太阳能集热循环回路进一步加热后提供吸收式制冷机的制冷驱动热量需求。该储能型太阳能吸收式制冷系统，是利用太阳能、热泵分时、分级加热，制得成本较低的制冷所需热量。但该系统比较复杂，需要集热装置，额外储能装置以及制冷装置等。同时，由于吸收制冷机的驱动温度比较低，所以太阳能的集热温度要求比较高，从而影响了集热器的集热效率。

申请号为201210032394.X的中国发明专利，公布了一种基于化学链燃烧的间接式中温太阳能热化学储能装置，该装置包括抛物槽式聚光镜、线聚焦强化集热管、管壳式集热反应器、集热流体调节阀、集热流体备用储罐、气-固氧化反应器、布气板、气-固换热装置、气-固分离装置和压力泵。当无太阳能或太阳能辐照强度不足时，线聚焦强化集热管、集热流体调节阀、集热流体备用储罐、管壳式集热反应器和压力泵相连。利用该发明，太阳能集热以金属固体燃料形式储存，具有储能密度高、结构简单、调控灵活等优点。但该专利公布的储能装置结构较为复杂，同时，该装置只能实现储能功能，不能实现制冷和制热功能。

申请号为201010131746.8的中国发明专利，公布了一种冷热联供的太阳能热化学吸附复合储能装置，该装置包括太阳能集热器、集热器传热流体调节阀、高温传热流体循环泵和反应器换热盘管循环相连，冷却塔、冷却塔传热流体调节阀、低温传热流体循环泵和储液器换热盘管循环相连，固气化学反应器、制冷剂调节阀和制冷剂储液器相连，反应器换热盘管、热用户端调节阀、热用户端和高温传热流体循环泵循环相连，储液器换热盘管、冷用户端调节阀、冷用户端和低温传热流体循环泵循环相连，储液器换热盘管、冷却塔、冷却塔传热流体调节阀和低温传热流体循环泵循环相连，制冷剂储液器、制冷剂调节阀和固气化学反应器相连。具有储能密度高可实现冷热联供及热量和冷量的同时储存。该装置可以实现储能、制冷与制热，但只利用了热化学反应，未利用凝结热以及吸收热等，其储能密度较低。

申请号为201010274098.1的中国发明专利，公布了一种太阳能工质储能连续制冷系统及连续制冷方法，即在太阳能辐射充足时，利用太阳能驱动制冷机制冷，并将多余太阳热能通过溶液蒸发、气化、液化转化为高纯度液体制冷工质，在常温下储存。这时，太阳能集热器、制冷机各部分均处于工作状态，称大循环。夜晚或阴雨天太阳能辐射不足时，利用储存的高纯度液体制冷工质进入蒸发器蒸发制冷，称小循环。同时，在大循环时储存的稀溶液不断地进入吸收器，维持吸收能力。吸收蒸汽后的浓溶液进入浓溶液储罐，在下一个大循环中使用。其优点是，可在太阳能辐射能不稳定的情况下，实现全天无辅助能源的太阳能驱动连续制冷。但该系统较复杂，需要太阳能集热器系统以及吸收制冷系统；同时，吸收制冷系统的驱动温度较高，这样集热器需要提供较高的温度，从而影响太阳能集热器的效率。