一種利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低品位熱能利用技術(shù)，尤其涉及一種利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法，還涉及使用該方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]低品位熱能是指品位相對(duì)較低的熱能，包括太陽熱能、空氣熱能、各種工業(yè)廢熱、地?zé)帷⒑Ｋ疁夭?、河水溫差、湖水溫差、空調(diào)余熱等可再生能源。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)指出，僅以工業(yè)廢熱為例，人類所利用的熱能中就有60%最終以低品位廢熱的形式直接排放，造成了極大的能源浪費(fèi)。而空調(diào)制冷會(huì)產(chǎn)生大量的余熱，絕大部分余熱直接排放在大氣當(dāng)中，造成熱島現(xiàn)象，影響空調(diào)設(shè)備對(duì)能源的利用效率。
[0003]另外，目前對(duì)于太陽能的利用技術(shù)主要有光伏和光熱兩種方式，但是這兩種方式均存在分散、不穩(wěn)定、轉(zhuǎn)化率低、成本高的缺點(diǎn)。眾所周知，太陽能具有普遍、清潔無害、總量巨大、可持續(xù)利用等其它能源難以比擬的優(yōu)勢(shì)。每年到達(dá)地球表面上的太陽輻射能約相當(dāng)于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源，然而，由于轉(zhuǎn)化率低和成本高的原因，人類對(duì)太陽能的利用是微乎其微的。
[0004]如何發(fā)展綜合利用工業(yè)廢熱減少排放、高效利用太陽能、綜合利用空調(diào)余熱等可再生能源是目前著重研究和亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法，可將工業(yè)廢熱、太陽能以及空調(diào)余熱等低品位熱能進(jìn)行高效轉(zhuǎn)化為電能，無需投入任何石化和礦物能源，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放，節(jié)能環(huán)保。
[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種使用上述利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法的裝置。
[0007]本發(fā)明的第一個(gè)目的通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):一種利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法，其特征在于:以低溫介質(zhì)作為制冷劑通過冷凝向換熱介質(zhì)釋放冷凝熱，由換熱介質(zhì)吸收冷凝熱，同時(shí)換熱介質(zhì)吸收采集到的低品位熱能，制冷劑冷凝后成為液體經(jīng)減壓后蒸發(fā)，制冷劑蒸發(fā)時(shí)吸收換熱介質(zhì)的熱量發(fā)生膨脹而對(duì)外做功產(chǎn)生機(jī)械能，做功后的制冷劑以蒸氣狀態(tài)經(jīng)壓縮后冷凝從而實(shí)現(xiàn)一套制冷循環(huán)通路中制冷劑的能量轉(zhuǎn)換過程，并使該過程循環(huán)往復(fù)。
[0008]本發(fā)明所述低溫介質(zhì)指的是某些有機(jī)物其沸點(diǎn)低于水但是可以產(chǎn)生很高蒸氣壓力的工作介質(zhì)，低溫介質(zhì)是烷烴類有機(jī)化合物、氟立昂、氨或醇類化合物，例如制冷劑R22、R134a0
[0009]本發(fā)明可以收集工業(yè)廢熱、太陽能、空調(diào)余熱等低品位熱能，并能夠?qū)⑦@些低品位熱能進(jìn)行高效轉(zhuǎn)化，無需投入任何石化和礦物能源，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放，節(jié)能環(huán)保，對(duì)發(fā)展綜合利用工業(yè)廢熱減少排放、高效利用太陽能、綜合利用空調(diào)余熱等可再生能源的技術(shù)，具有劃時(shí)代的意義。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，以低溫介質(zhì)作為制冷劑通過冷凝向換熱介質(zhì)釋放冷凝熱，由換熱介質(zhì)吸收冷凝熱以增加換熱介質(zhì)的熱量，制冷劑冷凝后成為液體經(jīng)減壓后蒸發(fā)，與室內(nèi)空氣換熱而使室內(nèi)制冷，制冷劑以蒸氣狀態(tài)經(jīng)壓縮后冷凝從而實(shí)現(xiàn)另一套制冷循環(huán)通路中制冷劑的能量轉(zhuǎn)換過程，并使該過程循環(huán)往復(fù)。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能提供給外部用電設(shè)備和/或作為壓縮兩套制冷循環(huán)通路中制冷劑的電力供給。
[0012]本發(fā)明的第二個(gè)目的通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):一種使用上述利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的裝置，其特征在于:包括機(jī)械能輸出子系統(tǒng)和外部能源收集子系統(tǒng)，所述機(jī)械能輸出子系統(tǒng)包括發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)、用于盛裝換熱介質(zhì)的保溫水箱、位于換熱介質(zhì)中的第一冷凝器和第一蒸發(fā)器、用于儲(chǔ)存低溫介質(zhì)的第一儲(chǔ)液罐、第一膨脹機(jī)構(gòu)和旋片式動(dòng)力機(jī)，所述發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)、第一冷凝器、第一儲(chǔ)液罐、第一膨脹機(jī)構(gòu)、第一蒸發(fā)器和旋片式動(dòng)力機(jī)依次相連構(gòu)成一套用于低溫介質(zhì)作為制冷劑循環(huán)流動(dòng)的制冷循環(huán)通路，制冷劑在第一冷凝器中冷凝并向換熱介質(zhì)釋放冷凝熱，由換熱介質(zhì)吸收冷凝熱，制冷劑冷凝后成為液體通過第一膨脹機(jī)構(gòu)減壓后在第一蒸發(fā)器中蒸發(fā)；所述外部能源收集子系統(tǒng)包括循環(huán)栗和用于收集低品位熱能的外部能源收集器，循環(huán)栗的進(jìn)口與保溫水箱連通，循環(huán)栗的出口與外部能源收集器的進(jìn)口連接，外部能源收集器的出口與保溫水箱連通構(gòu)成用于換熱介質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的循環(huán)通路而使在外部能源收集器中吸收熱量的換熱介質(zhì)不斷輸送至保溫水箱；制冷劑蒸發(fā)時(shí)吸收換熱介質(zhì)的熱量發(fā)生膨脹對(duì)旋片式動(dòng)力機(jī)做功，而使旋片式動(dòng)力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生機(jī)械能，做功后的制冷劑以蒸氣狀態(tài)經(jīng)發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)壓縮入第一冷凝器實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
[0013]本發(fā)明外部能源收集器可以收集工業(yè)廢熱、太陽能、空調(diào)余熱等低品位熱能，這些低品位熱能通過換熱介質(zhì)作為媒介由低溫介質(zhì)吸收膨脹從而驅(qū)動(dòng)旋片式動(dòng)力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生機(jī)械能，因此本發(fā)明可使低品位熱能進(jìn)行高效轉(zhuǎn)化。再通過換能裝置將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能(換能裝置采用發(fā)電機(jī))或者其它形式的能量。在本發(fā)明運(yùn)行期間，無需投入任何石化和礦物能源，是實(shí)現(xiàn)零排放的節(jié)能環(huán)保和新能源技術(shù)。另外，本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、成本低，適于廣泛推廣適用。
[0014]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法的裝置還包括制冷循環(huán)子系統(tǒng)，所述制冷循環(huán)子系統(tǒng)包括制冷蒸氣壓縮機(jī)、第二冷凝器、用于儲(chǔ)存低溫介質(zhì)的第二儲(chǔ)液罐、第二膨脹機(jī)構(gòu)和位于室內(nèi)機(jī)中的第二蒸發(fā)器；所述制冷蒸氣壓縮機(jī)、第二冷凝器、第二儲(chǔ)液罐、第二膨脹機(jī)構(gòu)和第二蒸發(fā)器依次相連構(gòu)成另一套用于低溫介質(zhì)作為制冷劑循環(huán)流動(dòng)的制冷循環(huán)通路，所述第二冷凝器位于保溫水箱的換熱介質(zhì)中，以便制冷劑以蒸氣狀態(tài)在第二冷凝器中冷凝并向換熱介質(zhì)釋放冷凝熱，由換熱介質(zhì)吸收冷凝熱，制冷劑冷凝后成為液體通過第二膨脹機(jī)構(gòu)減壓后在第二蒸發(fā)器中蒸發(fā)，與室內(nèi)空氣換熱實(shí)現(xiàn)室內(nèi)制冷，制冷劑以蒸氣狀態(tài)經(jīng)制冷蒸氣壓縮機(jī)壓縮入第二冷凝器實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法的裝置還包括發(fā)電子系統(tǒng)，所述發(fā)電子系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、變壓器、蓄電池和充電器，所述變壓器分別與制冷蒸氣壓縮機(jī)、發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)的電力接口相連，所述蓄電池與變壓器連接，所述充電器分別與蓄電池、發(fā)電機(jī)相連構(gòu)成一電力回路，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電力通過充電器為蓄電池充電，在變壓器和制冷蒸氣壓縮機(jī)、發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)的電力接口相連的線路上設(shè)有電源開關(guān)，以便通過開啟電源開關(guān)，由蓄電池提供電力啟動(dòng)制冷蒸氣壓縮機(jī)和發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)；或者關(guān)閉電源開關(guān)，借助外部電力啟動(dòng)制冷蒸氣壓縮機(jī)和發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)。
[0016]本發(fā)明所述利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電能的方法的裝置還包括用電設(shè)備，所述用電設(shè)備與發(fā)電機(jī)相連構(gòu)成另一電力回路。本發(fā)明的發(fā)電子系統(tǒng)所產(chǎn)生的電力除部分返回制冷循環(huán)子系統(tǒng)和機(jī)械能輸出子系統(tǒng)用于維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)外，更為重要的是為外部的用電設(shè)備提供電力。
[0017]本發(fā)明還可以做以下改進(jìn)，所述利用低溫介質(zhì)獲取冷氣、電力的方法的裝置還包括空氣循環(huán)子系統(tǒng)，所述空氣循環(huán)子系統(tǒng)包括設(shè)于室內(nèi)機(jī)中的離心風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口開設(shè)在室內(nèi)機(jī)的殼體下部且所述離心風(fēng)機(jī)靠近進(jìn)風(fēng)口，而所述出風(fēng)口則開設(shè)在室內(nèi)機(jī)的殼體上部且所述第二蒸發(fā)器靠近出風(fēng)口構(gòu)成室內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)的循環(huán)通路。
[0018]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述制冷蒸氣壓縮機(jī)、第二儲(chǔ)液罐、第二膨脹機(jī)構(gòu)、發(fā)電蒸氣壓縮機(jī)、內(nèi)置有第一冷凝器、第二冷凝器和第一蒸發(fā)器的保溫水箱、第一儲(chǔ)液罐、第一膨脹機(jī)構(gòu)、旋片式動(dòng)力機(jī)、循環(huán)栗和發(fā)電子系統(tǒng)均組裝在一機(jī)殼中構(gòu)成室外機(jī)，其中，所述外部能源收集器設(shè)于機(jī)殼的頂部上，所述第一冷凝器、第二冷凝器和第一蒸發(fā)器在保溫水箱中從下至上依次排布，所述第一蒸發(fā)器位于保溫水箱的上部，所述循環(huán)栗的進(jìn)口與保溫水箱的上部連接，外部能源收集器的出口與保溫水箱的頂部連接而使保溫水箱的上部成為高溫區(qū)，所述發(fā)電子系統(tǒng)位于機(jī)殼的底部且處于保溫水箱的下方。
[0019]本發(fā)明所述旋片式動(dòng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)均設(shè)于一密封外殼中，所述密封外殼內(nèi)充有低溫介質(zhì)，該低溫介質(zhì)與機(jī)械能輸出子系統(tǒng)的制冷循環(huán)通路中的