一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱泵聯產的復合熱泵系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱栗技術領域，涉及一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱栗聯產的復合熱栗系統。
【背景技術】
[0002]第二類吸收式熱栗，即熱變換器，是一種能夠回收中低溫廢熱，從而獲得高溫有用熱能的裝置。第二類吸收式熱栗的驅動熱源多是工業(yè)生產中排放的60?100°C的廢熱，當冷卻水溫度在10?40°C時，輸出熱水或蒸汽的溫度約為100?150°C，雖然性能系數較低(約0.4?0.5)，但因其不需要有高溫的熱量輸入，有著顯著的節(jié)能效果，有著廣闊的應用前景。
[0003]隨著節(jié)能減排的深入人心，利用自然工質的跨臨界循環(huán)得到了廣泛的關注?？缗R界循環(huán)具有排氣溫度高、溫度滑移大的特點，具有大量冷凝熱可供回收利用，早在2001年，corona公司和Dens公司聯合開發(fā)的第一個CO2熱栗熱水器就可以在較高能效比下提供65°C的熱水；同時，跨臨界熱栗循環(huán)具有很高的性能系數，CO2熱栗熱水器的COP可達4.5以上。
[0004]例如公告號CN 102003833 B的專利文獻公開了一種利用冷凝余熱的跨臨界二氧化碳熱栗型空調熱水器，包括壓縮機、冷媒水套管式換熱器、儲液器、節(jié)流閥、室內翅片管換熱器、套管式回熱器、氣液分離器和保溫水箱；所述冷媒水套管式換熱器的內外管之間的空腔的工質入口接壓縮機的高壓口，工質出口排出的二氧化碳依次經回熱器內外管之間的空腔、儲液器、節(jié)流閥、室內翅片管換熱器、回熱器內管、氣液分離器進入壓縮機低壓口，冷媒水套管式換熱器的內管的兩端均通過水管與保溫水箱連接，在水管上設置有管道栗，上述裝置采用冷媒水套管式換熱器回收熱栗空調系統的冷凝廢熱，并利用回收的熱量制備生活熱水，不僅提高了能源利用率，而且減輕了空調對環(huán)境的熱污染。
[0005]為了進一部提高跨臨界循環(huán)廢熱的利用率，采用壓縮式循環(huán)和吸收式循環(huán)復合能夠有效提高系統整體C0P，申請?zhí)枮?01210147756.X的中國專利文獻公開了利用低品位熱的跨臨界/吸收復合制冷裝置，這是一個閉式的跨臨界壓縮吸收復合系統，能充分地利用跨臨界循環(huán)的高溫冷凝熱，且大幅提高跨臨界制冷效率，然而僅限于制冷功能。
[0006]又要例如申請?zhí)枮?00910098013.6的中國專利文獻公開了低品位能驅動與機械功驅動復合熱栗或制冷系統，利用了壓縮循環(huán)排氣中的高品位熱量與太陽能，具有低品位能熱栗、制冷系統的一系列優(yōu)點，在品味能供給充分時，系統COP進一步提高，然而僅限于常規(guī)熱栗的功能，無法提供高溫熱源。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明提供了一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱栗聯產的復合熱栗系統，能夠同時具備生產高溫熱源、常規(guī)熱源以及制冷的功能，能夠利用單套裝置在冷熱量需求復雜地區(qū)盡可能地滿足不同的需求。
[0008]一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱栗聯產的復合熱栗系統，包括跨臨界壓縮子系統以及將跨臨界壓縮子系統作為熱源的熱栗子系統，所述跨臨界壓縮子系統包括:通過工質循環(huán)連接的壓縮單元、氣冷單元、節(jié)流單元以及蒸發(fā)單元，所述氣冷單元沿工質的流動方向分為逐級放熱冷凝的第一加熱管、第二加熱管以及氣冷器，所述熱栗子系統為第二類吸收式熱栗子系統；
[0009]所述第二類吸收式熱栗子系統包括:
[0010]發(fā)生器，裝有工作流體，所述第二加熱管安裝在發(fā)生器內用于加熱工作流體；
[0011]冷凝器，包括換熱的蒸汽通道和冷凝通道，所述蒸汽通道的進口與發(fā)生器的連接;
[0012]第一溶液栗，進口與所述蒸汽通道的出口連接；
[0013]冷凝蒸發(fā)器，包括與所述第一加熱管換熱的蒸發(fā)通道，所述蒸發(fā)通道的進口與第一溶液栗的出口連接；
[0014]吸收器，內設有與工作流體換熱的熱量輸出部件，蒸汽入口與所述蒸發(fā)通道的出口連接；
[0015]溶液換熱器，包括換熱的第一溶液通道和第二溶液通道，所述第一溶液通道的入口與吸收器的溶液出口連接；
[0016]節(jié)流裝置，進口與所述第一溶液通道的出口連接，出口與發(fā)生器的溶液入口連接；
[0017]第二溶液栗，進口與發(fā)生器的溶液出口連接，出口與溶液換熱器的第二溶液通道的入口連接，第二溶液通道的出口與吸收器的溶液入口連接。
[0018]為了提高換熱效率，所述跨臨界壓縮子系統還包括回熱單元，將來自氣冷器的工質與經壓縮單元壓縮的工質進行換熱；節(jié)流單元和各節(jié)流裝置都可以采用節(jié)流閥；所述第一加熱管和第二加熱管一般采用盤管結構。
[0019]本發(fā)明裝置通過跨臨界壓縮子系統與第二類吸收式熱栗子系統間合理的能量耦合，使第二類吸收式熱栗子系統發(fā)生器發(fā)生熱全部來自于跨臨界循環(huán)冷凝熱，達到廢熱利用的目的；同時，利用中溫冷凝熱制取高溫熱源，在跨臨界循環(huán)蒸發(fā)器輸出冷量，在冷凝器端制取常規(guī)熱源，實現多聯產的功能。
[0020]對于跨臨界壓縮子系統，經過壓縮單元做功之后的過熱制冷劑蒸汽，先在冷凝蒸發(fā)器的第一加熱管中冷凝降溫，接著在發(fā)生器內部設置的第二加熱管中放熱進一步降溫，再經過氣冷器進一步冷卻，接著通過回熱單元交換熱量，然后經節(jié)流閥進入蒸發(fā)單元中吸熱蒸發(fā)，產生冷量；蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽經回熱器交換熱量后，回到壓縮單元，開始新的循環(huán)。
[0021]所述的冷凝蒸發(fā)器既作為第二類吸收式熱栗子系統的蒸發(fā)器，又冷卻壓縮單元的高溫排氣；所述第二加熱管既加熱第二類吸收式熱栗子系統的發(fā)生器中工作流體產生制冷劑蒸汽，又進一步冷卻壓縮單元的高溫排氣；所述的第一加熱管、第二加熱管和氣冷器共同作為跨臨界壓縮子系統的氣冷單元。
[0022]對于第二類吸收式熱栗子系統，發(fā)生器中溶液經第二加熱管加熱產生中溫低壓的制冷劑蒸汽，進入冷凝器冷卻降溫，后經第一溶液栗增壓成為中溫高壓液體。中溫高壓液體在冷凝蒸發(fā)器中第一加熱管的加熱后成為較高溫度和壓力的制冷劑氣體進入吸收器被吸收。
[0023]同時，發(fā)生器中溫低壓的濃溶液經第二溶液栗增壓經過溶液換熱器第二溶液通道與第一溶液通道中來自吸收器高溫高壓的稀溶液換熱后進入吸收器；第一溶液通道中的稀溶液經節(jié)流閥冷卻降壓后回到發(fā)生器。同時在吸收器及冷凝器處輸出熱量。
[0024]優(yōu)選的，所述氣冷器和冷凝器的冷卻介質采用水或空氣。水和空氣易于獲取，且具有良好的冷卻效果，且加熱后還可以投入生活使用。
[0025]所述第二類吸收式熱栗子系統所用工作流體為制冷劑和吸收劑的組合，優(yōu)選的，所述工作流體為溴化鋰水溶液或者氨水。工作流體為溴化鋰水溶液時，其中溴化鋰作為吸收劑，水作為制冷劑。工作流體為氨水時，其中水作為吸收劑，氨作為制冷劑。
[0026]目前，大氣層中的臭氧層遭到嚴重破壞，且溫室效應日益嚴重，因此本發(fā)明中的跨臨界循環(huán)采用自然工質二氧化碳或一氧化二氮。
[0027]CO2，作為一種安全可靠的天然工質，近些年己引起廣泛關注，在跨臨界循環(huán)中的應用也發(fā)展迅速；N20作為另一種天然工質，其物理性質與CO2相似，二者的分子量、臨界溫度、臨界壓力接近，N2O的三相點溫度為-90.82°C，遠低于0)2的-55.58°C，可以應用于更低溫領域。優(yōu)選的，所述跨臨界壓縮子系統的工質為二氧化碳或者一氧化二氮。
[0028]為了使本發(fā)明具有較高的性能系數，優(yōu)選的，所述冷凝蒸發(fā)器采用列管式換熱器，所述第一加熱管為管程，所述第一加熱管與第二加熱管的長度比例為0.7?I。所述第一加熱管與第二加熱管在此比例下，與第二類吸收式熱栗子系統熱耦合時，熱量分配合理，提高制熱的性能系數。
[0029]排氣溫度在氣冷單元內逐步降低，壓縮機的高溫排氣在第一加熱管、第二加熱管和氣冷器中的能量分布將會影響復合的效果，為了提高制熱的性能系數，第一加熱管和第二加熱管在管道的出口端的溫度最低，優(yōu)選的，所述第一加熱管的出口端的排氣溫度高于85°C。使所述冷凝蒸發(fā)器利用壓縮機的高溫排氣85°C以上的部分。
[0030]進一步優(yōu)選的，所述第二加熱管的出口端的排氣溫度高于50°C。所述發(fā)生器利用壓縮機的高溫排氣為高于50°C且低于冷凝蒸發(fā)器的出口端排氣溫度的部分。
[0031]發(fā)生器的第二類吸收式熱栗子系統的發(fā)生溫度與能量利用率有關，影響制熱的性能系數，優(yōu)選的，所述發(fā)生器的發(fā)生溫度高于45°C。
[0032]進一步優(yōu)選的，所述冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度高于70°C。
[0033]本發(fā)明的有益效果:
[0034]本發(fā)明的壓縮/吸收式熱栗復合系統，通過合理的能量耦合，使第二類吸收式熱栗子系統的發(fā)生熱全部來自于跨臨界壓縮子系統的冷凝熱，僅需少量的電能輸入即可在吸收器處制取100°c以上的高溫熱源，通過復合，改善了單一系統的缺點，即常規(guī)跨臨界壓縮系統無法大量制取100°c以上高溫熱源，常規(guī)熱變換器制取高溫熱源的效率較低等問題；
[0035]本系統還可以在系統的冷凝器處輸出40?50°C的常規(guī)熱源，可在跨臨界壓縮子系統的蒸發(fā)器端輸出7?9°C的常規(guī)冷能，具有多聯產的功能；
[0036]本系統運行時利用電能制冷熱都具有較高的性能系數，并且整體裝置結構簡單、制造成本，有著良好的經濟性。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0038]圖中:1為壓縮機、2為冷凝蒸發(fā)器、3為第二加熱盤管、4為氣冷器、5為回熱器、6為第二節(jié)流閥、7為蒸發(fā)器、8為吸收器、9為溶液換熱器、10為第一節(jié)流閥、11為第二溶液栗、12為冷凝器、13為第一溶液栗，14為發(fā)生器，15為第二加熱盤管。
【具體實施方式】
[0039]如圖1所示，本實施例的跨臨界循環(huán)與吸收式熱