一种具有蓄冷功能的太阳能制冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能制冷技术领域，具体为一种具有蓄冷功能的太阳能制冷系统及其控制方法。

背景技术

太阳能作为可再生能源，其应用越来越广泛， 目前已经有利用太阳能进行制冷的系统，然而太阳能具有不确定性，与天气变化息息相关， 当太阳能资源不足时，如何满足用户冷量需求成为急需解决的难题。

太阳能进行制冷的系统主要有太阳能吸收式制冷系统、太阳能吸附式制冷系统和太阳能喷射式制冷系统，其中，

吸收式制冷系统的工作原理在于：制冷剂液态在蒸发器中吸热蒸发，所形成的蒸气被吸收剂所吸收，在此之后， 吸收了制冷剂蒸气的吸收剂由溶液泵送至发生器，在发生器中被加热，而分离出制冷剂蒸气，该蒸气在冷凝器中被冷凝成液体，再经节流后进入蒸发器。

然而，现有的吸收式制冷系统中， 当发生器热源不足， 吸收式制冷系统提供的冷量不能满足需求时，通常直接关闭吸收式制冷系统而采用其它方式制冷，不再利用略微不足的热源，造成了能源浪费，或者同时开启吸收式制冷系统和其它制冷装置，然而此时同时开启多种制冷装置，此时运行维护成本较高，浪费资源。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有蓄冷功能的太阳能制冷系统及其控制方法， 目的是解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有蓄冷功能的太阳能制冷系统，包括：太阳能吸收式制冷装置，太阳能吸收式制冷装置包括太阳能集热器和吸收式制冷系统， 吸收式制冷系统包括发生器、第一冷凝器、第一节流阀、第一蒸发器、吸收器，太阳能集热器产生的蒸汽或热水作为吸收式制冷系统的热源；还包括：

蒸汽压缩式制冷装置，蒸汽压缩式制冷装置包括压缩机、第二冷凝器、第二节流阀、第二蒸发器；

蓄冷装置，蓄冷装置内承载有蓄冷介质；

控制器；

其中，第一蒸发器的出水管通过第一供水管连接蓄冷装置的蓄冷进水管，第一蒸发器的出水管还通过第二供水管连接供水总管，供水总管用于向用户输送冷冻水，第一蒸发器的进水管通过第一回水管连接蓄冷装置的蓄冷回水管，第一蒸发器的进水管通过第二回水管连接回水总管， 回水总管用于输送用户侧回水，

第二蒸发器的出水管通过第三供水管连接供水总管，第二蒸发器的进水管通过第三回水管连接回水总管；

蓄冷装置通过第四供水管连接供水总管， 蓄冷装置通过第四回水管连接回水总管；

太阳能集热器的热水供水端通过热源供水管连接发生器的热源进口端，发生器的热源出口端通过热源回水管连接太阳能集热器的热水回水端，热源供水管上设置第一温度传感器，热源回水管上设置第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器均与控制器连接；

第一供水管、第二供水管、第三供水管、第四供水管、第一回水管、第二回水管、第三回水管、第四回水管上均设置有与控制器连接的流量调节阀；

第一蒸发器的换热面积能够调节，控制器根据第一温度传感器所检测的温度T1和第二温度传感器所检测的温度T2的差值ΔT调节第二蒸发器的换热面积。

优选的，所述蓄冷介质采用水或无机盐水溶液。

优选的，第一蒸发器包括第一换热器和第二换热器，其中，第一换热器的换热面积为第一换热面积F1，第二换热器的换热面积为第二换热面积F2。

优选的，第一换热器和第二换热器并联设置或串联设置。

一种具有蓄冷功能的太阳能制冷系统的控制方法，其特征在于，第一蒸发器包括第一换热面积F1和第二换热面积F2，F2＝β*F1，其中1<β≤2。

优选的，控制器根据第一温度传感器所检测的温度T1和第二温度传感器所检测的温度T2的差值ΔT调节第二蒸发器的换热面积；

其中，控制器根据第一温度传感器所检测的温度T1和第二温度传感器所检测的温度T2的差值ΔT调节第一蒸发器的换热面积包括以下步骤：

若

若

其中ΔT＝T1-T2；cop为吸收式制冷系统的制冷系数，cop＝系统制冷量/系统供热量；M

优选的，所述控制方法还包括：

若

若

若

有益效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明提供的一种具有蓄冷功能的太阳能制冷系统及其控制方法，太阳能略微不足时， 吸收式制冷系统产生的冷量不能满足需要，此时增加吸收式制冷系统中蒸发器的换热量， 能够继续采用吸收式制冷系统单独制冷，利用太阳能资源，解决了现有技术中关闭吸收式制冷系统或者同时开启吸收式制冷系统和其它方式制冷造成的能源浪费， 能够最大化利用太阳能资源，充分利用吸收式制冷系统的优势。

附图说明

图1是根据本发明实施例的具有蓄冷功能的太阳能制冷系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图描述根据本发明实施例的具有蓄冷功能的太阳能制冷系统及其控制方法。

图1是根据本发明实施例的具有蓄冷功能的太阳能制冷系统的示意图；

本发明的具有蓄冷功能的太阳能制冷系统，包括：太阳能吸收式制冷装置，太阳能吸收式制冷装置包括太阳能集热器和吸收式制冷系统， 吸收式制冷系统包括发生器、第一冷凝器、第一节流阀、第一蒸发器1、吸收器，太阳能集热器产生的蒸汽或热水作为吸收式制冷系统的热源。还包括蒸汽压缩式制冷装置、蓄冷装置3和控制器。蒸汽压缩式制冷装置包括压缩机、第二冷凝器、第二节流阀、第二蒸发器2；蓄冷装置内承载有蓄冷介质。该吸收式制冷系统和蒸汽压缩式制冷装置采用常规方式配置，在此不做过多描述。

其中，第一蒸发器1的出水管通过第一供水管11连接蓄冷装置的蓄冷进水管，第一蒸发器1的出水管还通过第二供水管4连接供水总管12，供水总管用于向用户输送冷冻水，第一蒸发器的进水管通过第一回水管7连接蓄冷装置的蓄冷回水管，第一蒸发器的进水管通过第二回水管8连接回水总管13，回水总管用于输送用户侧回水。

第二蒸发器2的出水管通过第三供水管5连接供水总管，第二蒸发器的进水管通过第三回水管9连接回水总管。

蓄冷装置3通过第四供水管6连接供水总管， 蓄冷装置通过第四回水管10连接回水总管。

通过上述方式连接，用户侧能够采用吸收式制冷系统、蒸汽压缩式制冷装置和/或蓄冷装置作为冷源。

吸收式制冷系统采用太阳能作为热源。太阳能集热器的热水供水端通过热源供水管连接发生器的热源进口端， 发生器的热源出口端通过热源回水管连接太阳能集热器的热水回水端，热源供水管上设置第一温度传感器，热源回水管上设置第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器均与控制器连接；

第一供水管、第二供水管、第三供水管、第四供水管、第一回水管、第二回水管、第三回水管、第四回水管上均设置有与控制器连接的流量调节阀(图中未示出)；

第一蒸发器的换热面积能够调节，控制器根据第一温度传感器所检测的温度T1和第二温度传感器所检测的温度T2的差值ΔT调节第二蒸发器的换热面积。通过调节第一蒸发器的换热面积，能够调节吸收式制冷系统的制冷量，在常规使用时，可以采用较小换热面积， 以满足常规需求，例如当用户侧所需冷量较小或者太阳能热源充足时，采用较小换热面积就能够满足需求， 当用户侧所需冷量较大时或者太阳能略微不足时，切换至较大换热面积， 以提高第一换热器的换热量，从而增加用户侧冷量。本领域常规的设置中， 当发生器热源不足， 吸收式制冷系统提供的冷量不能满足需求时，通常直接关闭吸收式制冷系统而采用其它方式制冷， 不再利用略微不足的热源，造成了能源浪费， 或者同时开启吸收式制冷系统和其它制冷装置，然而此时同时开启多种制冷装置，此时运行维护成本较高，浪费资源，本发明为了解决上述问题，将吸收式制冷系统的蒸发器设置为面积可调节， 能够根据热源状态调节蒸发器换热面积，从而调节吸收式制冷系统的制冷量。

进一步的，第一蒸发器包括第一换热面积F1和第二换热面积F2，F2＝β*F1，其中1<β≤2。将第一蒸发器设置为两部分，且两部分的换热面积不同，能够更好的满足负荷调节需求。

进一步的，控制器根据以下方法控制太阳能制冷系统运行：

若

若

若

进一步的，若

进一步的， 蓄冷介质采用水或无机盐水溶液。

进一步的，第一蒸发器包括第一换热器和第二换热器， 其中，第一换热器的换热面积为第一换热面积F1，第二换热器的换热面积为第二换热面积F2。

进一步的，第一换热器和第二换热器并联设置或串联设置。

本发明还提供一种具有蓄冷功能的太阳能制冷系统的控制方法，包括：太阳能吸收式制冷装置，太阳能吸收式制冷装置包括太阳能集热器和吸收式制冷系统， 吸收式制冷系统包括发生器、第一冷凝器、第一节流阀、第一蒸发器、吸收器，太阳能集热器产生的蒸汽或热水作为吸收式制冷系统的热源；还包括： 蒸汽压缩式制冷装置， 蒸汽压缩式制冷装置包括压缩机、第二冷凝器、第二节流阀、第二蒸发器； 蓄冷装置， 蓄冷装置内承载有蓄冷介质； 控制器；

其中，第一蒸发器的出水管通过第一供水管连接蓄冷装置的蓄冷进水管，第一蒸发器的出水管还通过第二供水管连接供水总管，供水总管用于向用户输送冷冻水， 第一蒸发器的进水管通过第一回水管连接蓄冷装置的蓄冷回水管，第一蒸发器的进水管通过第二回水管连接回水总管， 回水总管用于输送用户侧回水。

第二蒸发器的出水管通过第三供水管连接供水总管， 第二蒸发器的进水管通过第三回水管连接回水总管。

蓄冷装置通过第四供水管连接供水总管， 蓄冷装置通过第四回水管连接回水总管。

太阳能集热器的热水供水端通过热源供水管连接发生器的热源进口端，发生器的热源出口端通过热源回水管连接太阳能集热器的热水回水端， 热源供水管上设置第一温度传感器，热源回水管上设置第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器均与控制器连接。

第一供水管、第二供水管、第三供水管、第四供水管、第一回水管、第二回水管、第三回水管、第四回水管上均设置有与控制器连接的流量调节阀。

第一蒸发器包括第一换热面积F1和第二换热面积F2，F2＝β*F1，其中1<β≤2，控制器根据第一温度传感器所检测的温度T1和第二温度传感器所检测的温度T2的差值ΔT调节第二蒸发器的换热面积。

其中，控制器根据第一温度传感器所检测的温度T1和第二温度传感器所检测的温度T2的差值ΔT调节第一蒸发器的换热面积包括以下步骤：

若

若

其中ΔT＝T1-T2；cop为吸收式制冷系统的制冷系数，cop＝系统制冷量/系统供热量；M

进一步的，控制方法还包括：

若

若

若

进一步的，第一蒸发器包括第一换热器和第二换热器，其中，第一换热器的换热面积为第一换热面积F1，第二换热器的换热面积为第二换热面积F2，第一换热器和第二换热器并联设置或串联设置。

在本说明书的描述中， 吸收式制冷系统和蒸汽压缩式制冷装置采用本领域常用的连接方式，本发明的重点不在于此， 因此未进行具体描述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。