一种可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统

技术领域

本申请涉及热泵和制冷技术领域，特别涉及一种可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统。

背景技术

随着全球变暖趋势加重，全球各国都纷纷提出节能减排发展目标。而每年建筑供热供冷领域都是碳排放可观的来源。由于我国能源结构问题，目前电力资源还是主要依靠传统化石能源燃烧来获取。建筑供热领域大多通过锅炉或电加热器来满足民用热需求，但是锅炉燃烧化石燃料存在排放温室气体的问题，电加热系统则存在用电效率低等问题。建筑供冷领域在夏季巨大的供冷负荷下，对电网系统是极大的考验。为了满足夏季制冷需求，电网系统还需要付出高昂的维护成本来保证运行的可靠性。

目前，常规锅炉供热系统还会面临系统利用率低的问题。夏季用热需求量低时，锅炉供热系统几乎停滞状态。而夏季巨大的制冷量用电峰值对电网的要求又很高。正在发展的冷热联供技术可以缓解这一现象，只通过一套机组就可以实现冬季制热和夏季制冷的效果。

因此，针对上述技术问题，如何提高可再生能源利用率，并且清洁高效的得到用户所需热量和冷量的冷热联供系统是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统，该冷热联供系统通过联合第二类吸收式热泵和吸收式制冷机，可直接将中低品位的可再生能源转换为用户所需制冷量，有效提高可再生能源利用率，整个系统运行清洁高效。

为实现上述目的，本申请提供一种可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统，包括用于为加热介质提供热量的供能装置，经所述供能装置流出的加热介质一部分流入第二类吸收式热泵，在所述第二类吸收式热泵内进行换热过程，随后流回所述供能装置；另一部分流入室内供暖末端，进行换热过程，随后流回所述供能装置；

经过换热过程后的所述第二类吸收式热泵，其载热介质一分部流入室内热水末端，随后流回所述第二类吸收式热泵；另一部分流入吸收式制冷机，用于为所述吸收式制冷机提供热量，随后流回所述第二类吸收式热泵；

还包括散热装置和用户取冷装置，散热装置的冷却介质进入所述吸收式制冷机带走热量，所述冷却介质经所述散热装置换热后流回所述吸收式制冷机；所述用户取冷装置的载冷介质进入所述吸收式制冷机带走冷量，所述载冷介质经所述用户取冷装置后流回所述吸收式制冷机。

优选地，所述供能装置包括可再生能源收集装置和蓄热器，所述加热介质在所述可再生能源收集装置吸收能量，并流经所述蓄热器后进入所述第二类吸收式热泵和所述室内供暖末端；

且经所述第二类吸收式热泵和/或所述室内供暖末端进行换热后的所述加热介质，经所述蓄热器后流回所述可再生能源收集装置。

优选地，所述第二类吸收式热泵包括发生过程、蒸发过程、吸收过程和冷凝过程，来自所述供能装置的加热介质进入发生过程和蒸发过程提供热量；

来自所述散热装置的冷却介质进入冷凝过程带走低温热；

来自室内热水末端和所述吸收式制冷机的载热介质进入吸收过程带走高温热。

优选地，所述吸收式制冷机包括发生过程、蒸发过程、吸收过程和冷凝过程，来自所述第二类吸收式热泵的载热介质流入发生过程提供热量；

来自所述散热装置的冷却介质进入吸收过程和冷凝过程进行换热过程，带走热量；

来自所述用户取冷装置的载冷介质进入蒸发过程带走冷量。

优选地，所述用户取冷装置包括蓄冷器和室内制冷末端，所述载冷介质在所述吸收式制冷机中获得用户所需冷量，随后流经所述蓄冷器和所述室内制冷末端分别进行储能过程和换热过程，实现蓄冷和制冷的效果；最后流经所述蓄冷器，回到所述吸收式制冷机。

优选地，所述散热装置为室外机，所述室外机的冷却介质分别在所述第二类吸收式热泵的冷凝过程，以及所述吸收式制冷机的冷凝过程和吸收过程获得热量，随后流入所述室外机换热，所述室外机向外部环境中排出热量，最后分别流回所述第二类吸收式热泵和所述吸收式制冷机。

优选地，可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统还包括：

第一阀门，用于控制流入所述第二类吸收式热泵的所述加热介质的供给量；

第二阀门，用于控制流入所述室内供暖末端的所述加热介质的供给量；

第三阀门，用于控制流入所述室内热水末端的所述载热介质的供给量；

第四阀门，用于控制流入所述吸收式制冷机的所述载热介质的供给量。

优选地，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门四者均可以自由调节开度。

优选地，所述可再生能源收集装置包括太阳能集热板、地热能收集装置、生物质能收集装置中的一种或多种。

相对于上述背景技术，本申请的可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统，通过第二类吸收式热泵也称升温型热泵，利用中温热能驱动，制取热量少于但是温度高于中温热源的热量，将部分中热能转移到更高温位，从而提高热能的利用品位。第二类吸收式热泵通过与太阳能、地热能等可再生能源的结合可以大幅减少在整个循环中的碳排放，从而清洁地得到较高品位的热能。吸收式制冷机同样可以较为清洁地提供用户所需冷量。本申请通过联合第二类吸收式热泵和吸收式制冷机，可直接将中低品位的可再生能源转换为用户所需热量和冷量，有效提高可再生能源利用率，整个系统运行清洁高效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统的结构示意图。

图中：1、可再生能源收集装置 2、蓄热器 3、第二类吸收式热泵 4、吸收式制冷机5、散热装置 6、室内供暖末端 7、室内热水末端 8、蓄冷器 9、室内制冷末端 10、第一阀门11、第二阀门 12、第三阀门 13、第四阀门。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

需要说明的是，在本实施例中，“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，第二类吸收式热泵3为本领域专有名词。

如图1所示，图中实线箭头方向为流体流动方向。在本实施例中，提供利用可再生能源的吸收式冷热联供系统，该系统包括供能装置、热泵装置、制冷装置、散热装置5、用户取热装置、用户取冷装置、切换控制装置；其中，供能装置包括可再生能源收集装置1、蓄热器2；热泵装置为第二类吸收式热泵3；制冷装置为吸收式制冷机4；散热装置5为室外机；用户取热装置为室内供暖末端6，室内热水末端7；用户取冷装置为蓄冷器8，室内制冷末端9；切换控制装置为切换控制阀门。

经供能装置流出的加热介质一部分流入第二类吸收式热泵3，在第二类吸收式热泵3内进行换热过程，随后流回供能装置；另一部分流入室内供暖末端6，进行换热过程，随后流回供能装置。也就是说，加热介质在可再生能源收集装置1吸收热量，流经蓄热器2，随后分为两部分；一部分通过第一阀门10流入第二类吸收式热泵3，进行换热过程，随后流经蓄热器2，回到可再生能源收集装置1进口端；另一部分加热介质经第二阀门11流入室内供暖末端6，进行换热过程，随后流经蓄热器2，回到可再生能源收集装置1进口端，至此室内供暖工作循环完成；至此供能装置完成一个完整的工作循环。

经过换热过程后的第二类吸收式热泵3，其载热介质一分部流入室内热水末端7，随后流回第二类吸收式热泵3；另一部分流入吸收式制冷机4，用于为吸收式制冷机4提供热量，随后流回第二类吸收式热泵3。具体地说，流出第二类吸收式热泵3的载热介质分流为两部分，一部分流经第三阀门12到达室内热水末端7，随后回到第二类吸收式热泵3，至此室内热水工作循环完成；另一部分流经第四阀门13到达吸收式制冷机4，随后回到第二类吸收式热泵3。

需要说明的是，上述第二类吸收式热泵3主要包括发生过程、蒸发过程、吸收过程和冷凝过程；来自供能装置的加热介质进入发生过程和蒸发过程提供热量；来自散热装置5的冷却介质进入冷凝过程带走低温热；来自室内热水末端7和吸收式制冷机4的载热介质进入吸收过程带走高温热；至此热泵装置完成一个完整的工作循环。

进一步地，吸收式制冷机4主要包括发生过程、蒸发过程、吸收过程和冷凝过程；来自第二类吸收式热泵3的载热介质流入发生过程提供热量；来自室外机的冷却介质进入吸收过程和冷凝过程进行换热过程，带走热量；来自蓄冷器8的载冷介质进入蒸发过程带走冷量；至此制冷装置完成一个完整的工作循环。

另外，对于散热装置5的冷却介质，分别在第二类吸收式热泵3的冷凝过程，以及吸收式制冷机4的冷凝过程和吸收过程获得热量，随后流入室外机进行换热过程，向环境中排出热量；最后分别回到第二类吸收式热泵3和吸收式制冷机4；至此散热装置5完成一个完整的工作循环。

载冷介质在吸收式制冷机4中获得用户所需冷量，随后流经蓄冷器8和室内制冷末端9分别进行储能过程和换热过程，实现蓄冷和制冷的效果；最后流经蓄冷器8，回到吸收式制冷机4；至此用户取冷装置完成一个完整的工作循环。

此外，可以根据用户需求例如供暖，供冷，室内热水等，和可再生能源的供热量来灵活选取切换控制阀门内各阀门的开度；具体地说，通过控制第二阀门11开度来控制室内供暖供给量；通过控制第一阀门10开度和第三阀门12开度来控制用户室内热水供给量；通过控制第一阀门10开度和第四阀门13开度来控制用户室内供冷供给量。

当可再生能源输入量充足且存在室内供暖需求时，蓄热器2开始收集热量，第一阀门10开度减小且第二阀门11开度增大，使得室内供暖末端6直接利用可再生能源；当可再生能源输入量充足且不存在供暖需求时，蓄热器2开始收集热量，关闭第二阀门11，打开第一阀门10，整个系统主要产出制冷量和室内热水；当可再生能源输入量不足且存在供暖需求时，蓄热器2开始释放热量，第一阀门10开度减小且第二阀门11开度增大，使得室内供暖末端6获得热量；当可再生能源输入量不足且不存在供暖需求时，蓄热器2开始释放热量，关闭第二阀门11，打开第一阀门10，整个系统主要产出制冷量和室内热水。

当第一阀门10打开时，第三阀门12和第四阀门13分别控制室内热水末端7和室内供冷末端9的载热介质流量；当不存在室内供冷需求时，关闭第四阀门13；当不存在室内热水需求时，关闭第三阀门12。

另外，对于可再生能源收集装置1包括但不限于太阳能集热板，地热能收集装置，生物质能收集装置；其中，如若其他可再生能源也可以满足相应温度的热量供应亦可以作为整个系统的驱动热源；这些可再生能源可以单独为系统提供热量，也可以有多种适配温度的可再生能源同时为系统供能，例如：把太阳能集热板和地热能收集装置并联到蓄热器2中或把太阳能集热板、地热能收集装置和生物质能收集装置并联到蓄热器2等等；对于可再生能源的供热方式本发明不做具体限定，均属于本申请保护范围。

综合上述实施例，本申请的可再生能源驱动的吸收式冷热联供系统，通过联合第二类吸收式热泵3和吸收式制冷机4，可直接将中低品位的可再生能源转换为用户所需制冷量，有效提高可再生能源利用率，整个系统运行清洁高效。另外，热源选取灵活，可以是通过集热器收集的太阳能，可以是地热能收集装置收集的地热能，也可以是集热器收集的太阳能和地热能收集装置收集的地热能不同比例的组合等。并且通过热源侧阀组切换，合理分配热源，提高热源利用率。通过冷热控制阀门，合理分配产出的高温热水，更好适配用户需求。并且引入热泵系统，降低系统损耗。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，对于第二类吸收式热泵3为本领域专有名词，不作为实际区分使用，详细介绍请参照现有技术。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。