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一种三相蓄能与供热一体化供热系统   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-12-18
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-06-26
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2019-07-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-12-18
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201711362244.4 申请日 2017-12-18
公开/公告号 CN108105834B 公开/公告日 2019-07-12
授权日 2019-07-12 预估到期日 2037-12-18
申请年 2017年 公开/公告年 2019年
缴费截止日
分类号 F24D12/02F25B15/06F25B41/06F24S60/10F24T10/10 主分类号 F24D12/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 3 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 US4439994A、CN1515850A、CN104913364A 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 北京工业大学 当前专利权人 北京工业大学
发明人 毕月虹、吕甜丽、于美泽、黄家斌 第一发明人 毕月虹
地址 北京市朝阳区平乐园100号 邮编 100124
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 北京市 申请人所在市 北京市朝阳区
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京思海天达知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
刘萍
摘要
一种三相蓄能与供热一体化供热系统,属于太阳能热泵领域。该发明以吸收式制冷工质对溴化锂‑水溶液作为蓄能介质,三相蓄能技术克服了传统太阳能吸收式热泵溶液结晶带来的危险,而且汽液固三相蓄能能力增强,蓄能密度比气液两相蓄能方式明显提高,50%的结晶率可使蓄能器的体积比两相蓄能方式减小一半以上,特别是,系统白天利用三相蓄能系统的水储罐通过水蒸汽冷凝为液体放热实现供热,同时热量以溴化锂水溶液化学势能形式储存在蓄能罐中,系统实现同步供热和蓄能,晚上利用吸收器释放吸收热实现供热,全天运行,有效提高了太阳能利用率,利用土壤热作低温热源,充分利用了可再生能源,对保护和改善生态环境具有重要作用。
  • 摘要附图
    一种三相蓄能与供热一体化供热系统
  • 说明书附图:图1
    一种三相蓄能与供热一体化供热系统
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2019-07-12 授权
2 2018-06-26 实质审查的生效 IPC(主分类): F24D 12/02 专利申请号: 201711362244.4 申请日: 2017.12.18
3 2018-06-01 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种三相蓄能与供热一体化供热系统,其特征在于:该系统包括槽式太阳集热器(1)、储油罐(2)、蓄能罐(3)、水储罐(4)、吸收器(5)、蒸发器(6)、节流阀(7)和土壤热交换器(8);节流阀(7)位于水储罐(4)和蒸发器(6)之间,吸液器(9)位于蓄能罐(3)内部,蓄能罐(3)与吸收器(5)之间设置进行工况切换的第一阀门(V1)和第二阀门(V2),第三溶液喷淋泵(P3)位于吸收器(5)与蓄能罐(3)之间;蓄能罐(3)中的换热器与槽式太阳能集热系统连成一个集热介质循环回路,包括槽式太阳能集热器(1)、储油罐(2)以及蓄能罐(3)中的换热器,蓄能罐(3)与吸收器(5)连成一个溶液循环回路;蓄能罐(3)中溴化锂浓溶液通过吸液器(9)经过第二阀门(V2)进入吸收器(5),进入吸收器(5)的溴化锂浓溶液依靠第二溶液喷淋泵(P2)加压及第二溶液喷嘴(12)喷淋到吸收器的换热器表面,在吸收器(5)中吸收来自蒸发器的水蒸汽,形成的溴化锂稀溶液经过第三溶液喷淋泵(P3)返回蓄能罐(3)中,蓄能罐(3)顶部通过管路与水储罐(4)连接,蓄能罐(3)中的溴化锂浓溶液通过吸液器(9)流入管路,经过第一阀门(V1)依靠第一溶液喷淋泵(P1)加压及第一溶液喷嘴(10)喷淋到蓄能罐的换热器,溶液被加热浓缩,直到产生结晶,结晶物分布在三相蓄能罐(3)内,而加热所产生的制冷剂蒸汽进入水储罐(4),水储罐(4)中生成的制冷剂水依靠第一液态制冷剂喷淋泵(P4)加压及第一液态制冷剂喷嘴(11)喷淋到水储罐的换热器表面,水储罐(4)经过节流阀(7)连接到蒸发器(6),蒸发器(6)中的换热器与土壤热交换器(8)连成一个载热介质循环回路,蒸发器(6)中的制冷剂水依靠第二液态制冷剂喷淋泵(P5)加压及第二液态制冷剂喷嘴(13)喷淋到蒸发器换热器表面,产生水蒸汽,来自蓄能罐(3)的溴化锂浓溶液经过第二溶液喷淋泵(P2)输送至吸收器的喷淋系统,在吸收器(5)中吸收来自蒸发器的水蒸汽,形成的溴化锂稀溶液经过第三溶液喷淋泵(P3)返回蓄能罐(3)内。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:采用吸收式制冷工质对溴化锂-水溶液作为蓄能介质,白天供热时,打开第一阀门(V1),关闭第二阀门(V2),槽式太阳能集热器(1)吸收太阳辐射,将光能转换为热能,集热介质通过换热器加热三相蓄能系统蓄能罐(3)中的溴化锂浓溶液,蓄能罐(3)中的溴化锂浓溶液通过吸液器(9)流入管路,经过第一阀门(V1)依靠第一溶液喷淋泵(P1)加压及第一溶液喷嘴(10)喷淋到蓄能罐的换热器,溶液被加热浓缩,直到产生结晶,结晶物分布在三相蓄能罐(3)内,而加热所产生的制冷剂蒸汽进入水储罐(4),水储罐(4)中生成的制冷剂水依靠第一液态制冷剂喷淋泵(P4)加压及第一液态制冷剂喷嘴(11)喷淋到水储罐的换热器表面冷凝放热,同时热量以溴化锂水溶液化学势能形式储存在蓄能罐中;夜间供热时,三相蓄能系统开启释能,打开第二阀门(V2),关闭第一阀门(V1),水储罐(4)中的制冷剂水经过节流阀(7)流入蒸发器(6),蒸发器(6)中的制冷剂水依靠第二液态制冷剂喷淋泵(P5)加压及第二液态制冷剂喷嘴(13)喷淋到蒸发器换热器表面,经换热器中的载热介质加热而蒸发成为水蒸汽,蓄能罐(3)中溴化锂浓溶液通过吸液器(9)经过第二阀门(V2)进入吸收器(5),进入吸收器(5)的溴化锂浓溶液依靠第二溶液喷淋泵(P2)加压及第二溶液喷嘴(12)喷淋到吸收器的换热器表面,在吸收器(5)中吸收来自蒸发器内的水蒸汽,形成的溴化锂稀溶液经过第三溶液喷淋泵(P3)返回蓄能罐(3)中,使得蓄能罐(3)内的溴化锂水溶液浓度不断下降,吸收器(5)中的吸收热用于夜间供热。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能热泵技术领域,特别涉及一种全天运行三相蓄能与供热一体化供热系统。

背景技术

[0002] 太阳能热利用是太阳能的主要利用形式之一。为提高太阳能利用率,蓄能技术与传统太阳能吸收式热泵有机结合是太阳能热泵进一步高效化、低成本、规模化应用的关键所在。在各种蓄能技术中,显热和潜热蓄能是发展较成熟且被广泛运用的蓄能技术,然而前者主要缺点是蓄能密度小,后者传热温差大、蓄能和释能速率低。基于吸收原理的化学溶液蓄能具有蓄能密度高、采用环保型工质对,储存装置只是结构非常简单的储液罐。溶液蓄能能力取决于蓄能前后的化学势能差,而化学势能差主要由蓄能前后的浓度差决定,为进一步挖掘溶液蓄能的潜力,提高溶液蓄能装置的蓄能密度,发明了一种三相蓄能与供热一体化供热系统,利用吸收式制冷工质对作为蓄能介质,采用工作介质汽液固三相运行方式,蓄能能力增强,蓄能密度比气液两相蓄能方式明显提高,50%的结晶率可使蓄能密度提高50%以上,换言之,50%的结晶率,蓄能装置的体积缩小一半以上,特别是,系统可以实现同步供热和蓄能,白天直接供热,晚上释能供热,系统全天运行,有效提高了太阳能利用率。

发明内容

[0003] 本发明提供一种全天运行三相蓄能与供热一体化供热系统,三相蓄能采用溴化锂-水溶液作为蓄能介质,三相蓄能技术克服了传统太阳能吸收式热泵溶液结晶带来的危险,还以汽液固三相的高蓄能密度实现蓄能系统对太阳能热泵的调荷作用。同时,系统实现全天运行,高效利用太阳能,白天利用三相蓄能系统的水储罐通过水蒸汽冷凝为液体放热实现供热;晚上利用吸收器释放吸收热实现供热。
[0004] 一种三相蓄能与供热一体化供热系统,其特征在于:应用如下一种三相蓄能兼供热系统,该系统包括槽式太阳集热器1、储油罐2、蓄能罐3、水储罐4、吸收器5、蒸发器6、节流阀7和土壤热交换器8,节流阀7位于水储罐4和蒸发器6之间,吸液器9位于蓄能罐3内部,蓄能罐3与吸收器5之间设置进行工况切换的第一阀门V1和第二阀门V2,第三溶液喷淋泵P3位于吸收器5与蓄能罐3之间。
[0005] 蓄能罐3中的换热器与槽式太阳能集热系统连成一个集热介质循环回路,包括槽式太阳能集热器1、储油罐2以及蓄能罐3中的换热器,蓄能罐3与吸收器5连成一个溶液循环回路,蓄能罐3中溴化锂浓溶液通过吸液器9经过第二阀门V2进入吸收器5,进入吸收器5的溴化锂浓溶液依靠第二溶液喷淋泵P2加压及第二溶液喷嘴12喷淋到换热器表面,在吸收器5中吸收来自蒸发器的水蒸汽,形成的溴化锂稀溶液经过第三溶液喷淋泵P3返回蓄能罐3中。
[0006] 蓄能罐3顶部通过管路与水储罐4连接,蓄能罐3中的溴化锂浓溶液通过吸液器9流入管路,经过第一阀门V1依靠第一溶液喷淋泵P1加压及第一溶液喷嘴10喷淋到换热器,溶液被加热浓缩,直到产生结晶,结晶物分布在三相蓄能罐3内,而加热所产生的制冷剂蒸汽进入水储罐4,水储罐4中生成的制冷剂水依靠第一液态制冷剂喷淋泵P4加压及第一液态制冷剂喷嘴11喷淋到换热器表面,水储罐4经过节流阀7连接到蒸发器6,蒸发器6中的换热器与土壤热交换器8连成一个载热介质循环回路,蒸发器6中的制冷剂水依靠第二液态制冷剂喷淋泵P5加压及第二液态制冷剂喷嘴13喷淋到换热器表面,产生水蒸汽。
[0007] 通过全天运行三相蓄能与供热一体化供热系统,采用吸收式制冷工质对溴化锂水溶液作为蓄能介质,白天供热时,槽式太阳能集热器1吸收太阳辐射,将光能转换为热能,集热介质通过换热器加热三相蓄能系统蓄能罐3内的溴化锂水溶液。三相蓄能系统白天工作时,打开第一阀门V1,关闭第二阀门V2,蓄能罐3内溴化锂水溶液经过第一溶液喷淋泵P1喷淋到换热器,产生的过热水蒸汽在水储罐4内凝结成水,冷凝热用于供热,同时,将制冷剂水储存在水储罐4中;夜间供热时,三相蓄能系统开启释能,打开第二阀门V2,关闭第一阀门V1,水储罐4中的制冷剂水进入蒸发器6,经换热器中的载热介质加热而蒸发成为水蒸汽,流入吸收器5中,此时,来自蓄能罐3的溴化锂浓溶液在吸收器5内吸收水蒸汽,吸收器5中吸收了水蒸气的溴化锂稀溶液返回蓄能罐3内,使得蓄能罐3内的溴化锂水溶液浓度不断下降。吸收器5中的吸收放热用于夜间供热。
[0008] 进一步,本系统蓄能是以汽液固三相态实现蓄能,槽式太阳能集热器集热介质箱出口端作为热源为三相蓄能罐提供热量,并以溴化锂水溶液化学势能形式储存在蓄能罐中。具体来讲,三相蓄能系统蓄能时,太阳能集热介质直接为三相蓄能罐提供热量,加热三相蓄能罐中的溴化锂水溶液,产生的水蒸汽进入水储罐,水蒸汽在水储罐中冷凝为液体放热用于白天供热,同时热量以溴化锂水溶液化学势能形式储存在蓄能罐中。三相蓄能系统开启释能时,水储罐中的液态水经节流装置降压后进入蒸发器,在蒸发器中受换热器内载热介质加热而汽化,水蒸汽进入吸收器,同时三相蓄能罐中的溴化锂浓溶液也流到吸收器,吸收来自蒸发器的水蒸汽,随后吸收器中被稀释后的溴化锂稀溶液又流回到三相蓄能罐中,吸收器中溶液吸收水蒸汽释放吸收热,产生的空调热水提供建筑供热。
[0009] 本发明的特征还在于:提供一种全天运行三相蓄能与供热一体化供热系统,一方面利用汽液固三相蓄能系统,蓄能能力增强,蓄能密度比气液两相蓄能方式明显提高;另一方面系统可以实现同步蓄能与供热,白天直接供热,晚上释能供热,系统全天运行,有效提高了太阳能利用率。
[0010] 系统白天运行时,太阳能集热介质直接为三相蓄能罐提供热量,加热三相蓄能罐中的溴化锂水溶液,产生的水蒸汽进入水储罐,水蒸汽在水储罐中冷凝为液体放热用于白天供热,同时三相蓄能罐内的溴化锂溶液浓度增大,热量以溴化锂水溶液化学势能形式储存在蓄能罐中,用于夜间供热,系统实现同步供热和蓄能。
[0011] 白天利用水储罐供热的同时蓄能,热量以蓄能介质溴化锂水溶液化学势能的方式储存在蓄能罐中;夜间利用释能以释放的吸收热实现供热。系统白天直接供热,晚上释能供热,系统全天运行,有效提高了太阳能利用率。系统利用土壤热作低温热源,进入蒸发器的制冷剂水,经土壤源热泵换热器中的载热介质加热而蒸发成为水蒸汽。太阳能和土壤源都属于可再生能源,充分利用了可再生能源。
[0012] 有益效果
[0013] 本发明专利提出一种三相蓄能与供热一体化供热系统,三相蓄能技术克服了传统太阳能吸收式热泵溶液结晶带来的危险,还以溴化锂水溶液汽液固三相的高蓄能密度实现蓄能系统对太阳能热泵的调荷作用,三相蓄能能力增强,蓄能密度比气液两相蓄能方式明显提高,50%的结晶率可使蓄能密度提高50%以上,换言之,50%的结晶率,蓄能装置的体积缩小一半以上,特别是,系统可以实现同步供热和蓄能,白天直接供热,晚上释能供热,系统全天运行,有效提高了太阳能利用率,利用土壤热作低温热源,充分利用了可再生能源,对保护和改善生态环境具有重要作用。

实施方案

[0017] 下面结合附图对本发明专利进一步说明。
[0018] 采用吸收式制冷工质对溴化锂-水溶液作为蓄能介质,白天供热时,打开第一阀门V1,关闭第二阀门V2,槽式太阳能集热器1吸收太阳辐射,将光能转换为热能,集热介质通过换热器加热三相蓄能系统蓄能罐3中的溴化锂浓溶液,蓄能罐3中的溴化锂浓溶液通过吸液器9流入管路,经过第一阀门V1依靠第一溶液喷淋泵P1加压及第一溶液喷嘴10喷淋到换热器,溶液被加热浓缩,直到产生结晶,结晶物分布在三相蓄能罐3内,而加热所产生的制冷剂蒸汽进入水储罐4,水储罐4中生成的制冷剂水依靠第一液态制冷剂喷淋泵P4加压及第一液态制冷剂喷嘴11喷淋到换热器表面冷凝放热,同时热量以溴化锂水溶液化学势能形式储存在蓄能罐中;夜间供热时,三相蓄能系统开启释能,打开第二阀门V2,关闭第一阀门V1,水储罐4中的制冷剂水经过节流阀7流入蒸发器6,蒸发器6中的制冷剂水依靠第二液态制冷剂喷淋泵P5加压及第二液态制冷剂喷嘴13喷淋到换热器表面,经换热器中的载热介质加热而蒸发成为水蒸汽,蓄能罐3中溴化锂浓溶液通过吸液器9经过第二阀门V2进入吸收器5,进入吸收器5的溴化锂浓溶液依靠第二溶液喷淋泵P2加压及第二溶液喷嘴12喷淋到换热器表面,在吸收器5中吸收来自蒸发器内的水蒸汽,形成的溴化锂稀溶液经过第三溶液喷淋泵P3返回蓄能罐3中,使得蓄能罐3内的溴化锂水溶液浓度不断下降,吸收器5中的吸收热用于夜间供热。

附图说明

[0014] 图1为本发明专利提供的三相蓄能与供热一体化供热系统的管路部件连接图。
[0015] 图中:各部件的序号和名称如下:
[0016] 1—槽式太阳能集热器;2—储油罐;3—蓄能罐;4—水储罐;5—吸收器;6—蒸发器;7—节流阀;8—土壤热交换器;9—吸液器;10—第一溶液喷嘴;11—第一液态制冷剂喷嘴;12—第二溶液喷嘴;13—第二液态制冷剂喷嘴;V1—第一阀门;V2—第二阀门;P1—第一溶液喷淋泵;P2—第二溶液喷淋泵;P3—第三溶液喷淋泵;P4—第一液态制冷剂喷淋泵;P5—第二液态制冷剂喷淋泵
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