制冷／制热潜能储存方法技术

制冷／制热潜能储存技术属于蓄能技术领域。本发明专利技术是将各种能量首先通过一次能量转换，转换成工作溶液制冷／制热潜能并储存；当用户需要冷能或热能时，采用制冷／制热的方式，通过二次能量转换，将储存的工作溶液所具有的制冷／制热潜能转换成冷能或热能。本发明专利技术的优点是：工作溶液对环境友好，制冷／制热潜能在常温下可长久储存，工作溶液蓄能密度高，系统设备简单，投资低廉，适合各种能源转换和储存，所储存的能量既可转换成冷能也可转换成热能，所转换的冷／热能温度范围大，蓄能系统运行灵活，既可按全蓄能策略运行也可按部分蓄能策略运行，易于对旧制冷／热泵系统进行改造，相关技术比较成熟。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于蓄能
特别涉及到一种将各种能量首先经过一次转换成为工作溶液的制冷/制热潜能，并将具有制冷/制热潜能的工作溶液储存于储罐内；当用户需要冷能或热能时，采用制冷/制热的手段进行能量二次转换，将所储存的工作溶液制冷/制热潜能转换为冷能或热能的技术。
技术介绍
现有蓄能(蓄冷/蓄热)技术主要是利用工作介质状态变化过程所具有的显热、潜热效应或化学反应过程的反应热，采用直接储存冷能或热能方式进行。现有蓄能(蓄冷/蓄热)技术有显热蓄能技术、潜热蓄能技术和热化学蓄能技术。现有蓄能(蓄冷/蓄热)技术简单描述1)显热蓄能技术利用每一种物质均具有一定的热容，在物质形态不变的情况下，随着温度的变化会吸收或放出热量的特性。从理论上说，所有物质均可以被应用于显热蓄能。在蓄能技术发展的初期，显热蓄能首先被提出并得到应用，应用最广泛的就是(冷/热)水蓄能技术。2)潜热蓄冷技术利用物质相变时需要吸收或放出热量的特性来储存或释放冷(热)能，包括冰蓄能技术，共晶盐(相变材料—PCM)蓄能技术。冰蓄冷技术是目前使用较广泛的一项蓄冷技术，它是利用冰的相变潜热进行冷量的储存和释放。共晶盐(相变材料—PCM)蓄能技术是另一种较新的潜热蓄能技术，它是利用各种蓄能材料(又称相变材料—PCM)特殊的相变温度，使该项技术既适用于蓄热又适用于蓄冷。3)热化学蓄冷技术在一定的温度范围内，某些物质吸热或放热时会产生某种热化学反应。利用这一原理所构成的蓄能技术称之为热化学蓄能技术。目前正在研究开发的气体水合物蓄冷技术从物质状态变化形式上可以划入潜热蓄冷技术，但从蓄冷原理上是属于由化学反应所产生的化学反应热来蓄冷。以上所有现有蓄能技术的一个共同特点是直接储存冷能或热能，即首先采用制冷或制热手段将能量直接转换成冷能或热能，然后进行储存；蓄能温度均低(高)于环境温度，在储存过程中需要采用绝热措施，以减轻传热现象；所储存的冷(热)能温度是一定限制的，不能任意变化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种把各种能量先转换成工作溶液的制冷/制热潜能，并在储罐内常温下将其储存；当用户需要冷或热能时，采用制冷/制热手段将储存的制冷/制热潜能转换成所需的能量，对波动负荷起到“削峰填谷”作用的制冷/制热潜能储存技术。本专利技术的技术解决方案是，制冷/制热潜能储存技术由一次能量转换和二次能量转换构成；一次能量转换是将各种形式的能量先转换成热能，然后利用热能将制冷剂从工作溶液中分离出来，而使工作溶液具有的具有制冷/制热潜能；分离前、后工作溶液及冷凝后制冷剂分别在各自储罐内被储存。二次能量转换是将储存于储罐内具有制冷/制热潜能的工作溶液和制冷剂引入蒸发器和吸收器；制冷剂在蒸发器内蒸发产生冷能，其蒸气在吸收器内被工作溶液吸收产生热能，从而将将储存的制冷/制热潜能转换为实际需求的冷能或热能。蓄能循环中设置有制冷剂储罐，稀溶液储罐和浓溶液储罐，分别储存被分离出并被冷凝成液体的制冷剂和分离制冷剂前后的工作溶液；设置冷/热负荷控制调节装置；储存的制冷剂液体经冷/热负荷控制调节装置进入蒸发器，获得低温热量后汽化；储存的工作溶液经冷/热负荷控制调节装置进入吸收器，吸收制冷剂蒸气后储存于溶液储罐内。工作溶液为水/溴化锂溶液。工作溶液为氨/水溶液。工作溶液为水/溴化锂溶液，热能为一次转换能量，工作循环和流程为储存于储罐(12)内的稀溶液，经溶液泵(9)通过溶液热交换器(1)加热后，由喷淋器(3)将其喷淋在换热管束(4)上，并与外部热流(4a)(4b)进行热量交换，溶液中的水蒸汽被分离出来。水蒸汽进入冷凝器(7)被冷却流股(7a)(7b)冷却，冷却热或用于供热或排向环境。冷凝后的水进入储罐(8)内被储存。分离出水蒸汽后的浓溶液离开发生器(2)，经溶液热交换器(1)降温后进入储罐(6)内被储存。储罐(6)内设有晶/液分离及溶晶装置(5)以保证进入吸收器的浓溶液中不含溴化锂晶粒。当储罐(12)液位达到设计低位，储罐(6)和(8)的液位达到设计高位后，能量一次转换阶段结束，转换后以制冷/制热潜能形式表现的能量被储存起来。当需要冷量或热量时，冷/热负荷控制调节装置(11)(16)工作，根据用冷或用热负荷需求将储存于储罐(8)和(6)中的水和浓溶液引入蒸发器(15)和吸收器(14)。水在蒸发器(15)内吸收低温热量汽化产生冷量，水蒸汽离开蒸发器(15)进入吸收器(14)，被通过喷淋器(13)喷淋出的浓溶液所吸收成为稀溶液，稀溶液进入储罐(12)内被储存。吸收热被冷却流股(14a)(14b)带走，或用于供热或排向环境。当储罐(6)内浓溶液有溴化锂晶体析出时，溶晶控制装置(10)工作，储存于储罐(12)内的稀溶液，经溶液泵(9)通过溶晶控制装置(10)进入储罐(6)内，利用晶/液分离及溶晶装置(5)进行溶晶。当储罐(12)液位达到设计高位，储罐(6)和(8)的液位达到设计低位后，能量二次转换阶段结束，完成本项蓄能技术中“能量转换—储存—再转换”一个完整循环。工作溶液为水/溴化锂溶液，电能或机械能为一次转换能量，在循环流程中增加了电机或发动机(17)，压缩机(18)，制冷剂喷淋器(19)，减温器(20)，减压阀(21)和辅助加热器(22)，换热管束(4)改为冷凝/发生管束(4)，取消冷凝器(7)。通过喷淋器(3)喷淋在冷凝/发生管束(4)上的稀溶液受热产生过热水蒸汽。过热水蒸汽流经减温器(20)，与喷淋器(19)喷出的水雾混合并汽化，蒸汽温度降低后被引入由电机或发动机(17)驱动的压缩机(18)。经压缩机(18)压缩后在水蒸气在冷凝/发生管束(4)内冷凝，冷凝热作为发生热传给管束外的稀溶液。冷凝后的水经溶液热交换器(1)降温后小部分通过减压阀(21)进入减温器(20)，大部分进入储罐(8)内被储存。出发生器(2)的浓溶液经溶液热交换器降温后进入储罐(6)内被储存。辅助加热器(22)在循环启动和冷凝热小于发生热时工作。工作溶液为氨/水溶液，电能或机械能为一次转换能量，当制冷剂蒸发温度较低时可增设过冷器(26)，储存于储罐(8)内的氨液先经过冷器(26)降温后，再经冷/热负荷控制调节装置(16)进入蒸发器(15)，从蒸发器(15)出来的氨蒸气经过冷器(26)升温后进入吸收器(14)。当循环流程内不设辅助加热器(22)时，需设调节阀(24)；从出蒸发器(15)的氨蒸气中通过调节阀(24)引出部分氨蒸气与出减温器(26)的主氨蒸气混合进入压缩机(18)，满足冷凝热大于发生热的要求。由于氨/水溶液无结晶现象，可取消晶/液分离及溶晶装置(5)和溶晶控制装置(10)，储罐(12)内的溶液也不需要泵入储罐(6)内。系统内设置减温器(20)，在冷凝/发生管束(4)内冷凝后的部分制冷剂液体，经减压阀(27)和喷淋器(19)喷入减温器(20)，与出发生器(2)的过热制冷剂蒸汽充分混合并完全气化；降低进入压缩机的制冷剂蒸气温度，同时还起精馏器的作用。工作溶液为氨/水溶液，电能、机械能为一次转换能量，采用部分蓄能策略运行，循环流程内增设两个控制阀(23)和(24)；在蓄能期间，阀(23)关闭，(24)开启，在冷凝/发生管束(4)内冷凝的氨液经热交换器(1)降温后通过阀(24)进入储罐(8)内被储存。在非蓄能期间，阀(23)本文档来自技高网...

【技术保护点】
制冷／制热潜能储存技术，其特征在于：由一次能量转换和二次能量转换构成；一次能量转换是将各种形式的能量转换成的热能，热能将制冷剂从工作溶液中分离后的工作溶液具有制冷／制热潜能；分离前、后工作溶液、冷凝后制冷剂储存在各自储罐内，二次能量转换是将储罐内具有制冷／制热潜能的工作溶液和制冷剂引入蒸发器和吸收器；制冷剂在蒸发器内的蒸气在吸收器内被工作溶液吸收产生热能、冷能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐士鸣，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]