一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统技术方案

一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，包括太阳能全光谱子系统和吸收式热泵子系统，太阳能全光谱子系统包括降冰片二烯罐、分子太阳能热反应器、太阳能光伏板、逆变器、真空管集热器、分离器和化学反应器，分子太阳能热反应器、太阳能光伏板和真空管集热器自上而下叠放；降冰片二烯罐通过分子太阳能热反应器与分离器入口连接，分离器的四环烷出口与化学反应器的壳侧连接，化学反应器的壳侧和分离器的降冰片二烯出口与降冰片二烯罐连接，化学反应器的管侧和真空管集热器与吸收式热泵子系统连接。本发明专利技术将分子太阳能热存储系统、太阳能光伏板和太阳能集热器结合在一起，在吸收式热泵系统中实现了太阳能全光谱利用，大大提高了能源利用率，减少了热量损失。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统
本专利技术涉及一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，可以显著提高太阳能的利用效率，属于热泵

技术介绍
吸收式热泵是一种利用低品位热源，实现将热量从低温热源向高温热源泵送的循环系统，是回收利用低品位热能的有效装置，具有节约能源，保护环境的双重作用。目前，吸收式热泵以双效溴化锂吸收式热泵应用最为广泛。首先，其以热能为动力，不需要消耗大量的电能，而且对热能的要求不高，能利用各种低势热能和废气、废热，有利于热源的综合利用，具有很好的节能效果，经济性很高。其次，整个制冷装置除功率很小的屏蔽泵外，没有其他运动部件，具有振动小、噪声低，运行比较安静等优点，特别适用于医院、旅馆、食堂、办公大楼、影剧院等场合。最后，其以溴化锂溶液为工质，制冷机又在真空状态下运行，无臭、无毒、无爆炸危险，安全可靠，被誉为无公害的制冷设备，有利于满足环境保护的要求。虽然双效溴化锂吸收式热泵机组的优点很多，但其动力来源通常为废气，废热，在一定程度上造成了化石能源的消耗。太阳能是一种免费的清洁资源，具有“取之不尽，用之不竭”、不会对环境造成污染等优点，因此将太阳能与吸收式热泵相结合的技术方案引起了人们的注意。但是太阳能与吸收式热泵结合的方式通常为太阳能集热器，太阳能光伏/热集热器，只能利用部分太阳能光谱，并没有对太阳能光谱实现梯级利用，造成了很大的热量损失。因此如何进一步提高热泵系统的太阳能利用效率，减少热量损失，就成为该
所亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，以提高热泵系统的太阳能利用效率，减少热量损失。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，包括太阳能全光谱子系统和吸收式热泵子系统，所述太阳能全光谱子系统包括降冰片二烯罐、分子太阳能热反应器、太阳能光伏板、逆变器、真空管集热器、分离器和化学反应器，所述化学反应器为管壳式换热器，其壳侧充有溴化汞光敏催化剂；所述分子太阳能热反应器、太阳能光伏板和真空管集热器自上而下依次叠放；所述降冰片二烯罐的出口通过分子太阳能热反应器内的异构化材料通道与分离器的混合物入口连接，所述分离器的四环烷出口与化学反应器的壳侧入口连接，化学反应器的壳侧出口和分离器的降冰片二烯出口与降冰片二烯罐的入口连接，化学反应器的管侧和真空管集热器通过管路分别与吸收式热泵子系统的不同温度的热源管路连接。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述吸收式热泵子系统包括高压发生器、第一低压发生器、第二低压发生器、冷凝器、低温溶液热交换器、高温溶液热交换器和吸收器，所述高压发生器的热源通道的入口和出口分别与化学反应器管侧的出口和入口连接，所述第一低压发生器的热源通道的入口和出口分别与真空管集热器的出口和入口连接，所述吸收器的溶液通道出口管路依次经循环泵和低温溶液热交换器的低温介质通道后分为两路，一路经第一低压发生器的溶液通道接第二低压发生器的溶液通道入口，另一路依次经高温溶液热交换器的低温介质通道、高压发生器的溶液通道、高温溶液热交换器的高温介质通道接至第二低压发生器的溶液通道入口，第二低压发生器的溶液通道出口通过低温溶液热交换器的高温介质通道接吸收器的溶液通道入口，高压发生器的蒸汽出口管路通过第二低压发生器的低温热源通道接冷凝器的蒸汽入口，第一低压发生器的蒸汽出口管路接冷凝器的蒸汽入口，所述冷凝器的蒸汽出口管路接吸收器的蒸汽入口，吸收器的水通道入口通过闸门与自来水管连接，所述冷凝器的水通道入口与吸收器的水通道出口连接，水通道出口通过闸门与热水供应管路连接，从而在冬季为用户提供空间热水，在过渡季节为用户提供生活热水。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述吸收式热泵子系统还包括冷却塔和蒸发器，所述冷却塔的进水管和出水管通过闸门分别与冷凝器的水通道出口和吸收器的水通道入口连接，所述蒸发器的工质通道串接在冷凝器的蒸汽出口与吸收器的蒸汽入口之间的管路上，蒸发器的水通道与外部冷冻水供应管路连接，从而在夏季为用户提供冷冻水。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述高压发生器、第一低压发生器、第二低压发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器均为管壳式换热器，内部为喷淋式结构。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述低温溶液热交换器、高温溶液热交换器均为一种管壳式换热器，且各介质通道及与之相连的各部件的溶液通道中充有溴化锂溶液。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述分子太阳能热反应器、太阳能光伏板和太阳能真空管集热器设置在一个密闭空间内，密闭空间的顶部为透明窗，以便太阳能透过；所述透明窗由熔融石英材料制成。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述分子太阳能热反应器中设有水加热通道，所述水加热通道的入口与自来水连接，出口与生活热水供应管路连接。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述阳能光伏板的直流电输出端连接逆变器，所述逆变器的交流输出端与负载连接。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述化学反应器的管侧和真空管集热器内充有水。上述可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，所述分子太阳能热反应器由熔融石英材料制成，中间设有圆柱形异构化材料通道，以便降冰片二烯流过；所述太阳能光伏板由玻璃板覆盖；所述太阳能真空管集热器的顶部设有玻璃罩，底部设有塑料座。本专利技术将分子太阳能热存储系统、太阳能光伏板和太阳能集热器结合在一起，在吸收式热泵系统中实现了太阳能全光谱利用，大大提高了能源利用率，减少了热量损失和环境污染。本专利技术利用某些分子异构化材料可以吸收太阳能部分紫外线和可见光光谱的特点，将分子太阳能热存储系统、太阳能光伏板和太阳能集热器结合在一起，构成了一个可以实现太阳能全光谱利用的装置，并将其与吸收式热泵相结合，极大的提高了太阳能的利用效率。本专利技术系统配置合理，能够充分发挥各个子系统的特点，实现了太阳能光谱的梯级利用，不仅提高了系统的能源利用率，还起到了减排CO2的重要作用。本专利技术主要用于小型工业、商业及民用的系统中，优点是：1、将分子太阳能热存储系统、太阳能光伏板和太阳能集热器结合在一起，实现了太阳能光谱的梯级利用，提高了太阳能的利用率。2、本专利技术在吸收式热泵系统中实现了太阳能全光谱的利用，提高了能源利用率，减少了环境污染。3、通过系统的合理配置，本专利技术实现了吸收式热泵与太阳能集热器、分子太阳能热存储系统和太阳能光伏的结合，形成了输出产品有电、冷、热的多功能联产系统。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详述。图1是本专利技术的热泵系统原理图；图2是分子太阳能热反应器、太阳能光伏板和太阳能真空管集热器的连接示意图。图中各标号为：1、降冰片二烯罐；2、分子太阳能热反应器；3、太阳能光伏板；3-1、玻璃板；4、真空管集热器；4-1、玻璃罩；4-2、塑料座；5、分离器；6、化学反应器；7、冷凝器；8、第一低压发生器；9、第二低压发生器；10、高压发生器；11、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，其特征是，包括太阳能全光谱子系统和吸收式热泵子系统，所述太阳能全光谱子系统包括降冰片二烯罐(1)、分子太阳能热反应器(2)、太阳能光伏板(3)、逆变器(16)、真空管集热器(4)、分离器(5)和化学反应器(6)，所述化学反应器(6)为管壳式换热器，其壳侧充有溴化汞光敏催化剂；所述分子太阳能热反应器(2)、太阳能光伏板(3)和真空管集热器(4)自上而下依次叠放；所述降冰片二烯罐(1)的出口通过分子太阳能热反应器(2)内的异构化材料通道与分离器(5)的混合物入口连接，所述分离器(5)的四环烷出口与化学反应器(6)的壳侧入口连接，化学反应器(6)的壳侧出口和分离器(5)的降冰片二烯出口与降冰片二烯罐(1)的入口连接，化学反应器(6)的管侧和真空管集热器(4)通过管路分别与吸收式热泵子系统的不同温度的热源管路连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，其特征是，包括太阳能全光谱子系统和吸收式热泵子系统，所述太阳能全光谱子系统包括降冰片二烯罐(1)、分子太阳能热反应器(2)、太阳能光伏板(3)、逆变器(16)、真空管集热器(4)、分离器(5)和化学反应器(6)，所述化学反应器(6)为管壳式换热器，其壳侧充有溴化汞光敏催化剂；所述分子太阳能热反应器(2)、太阳能光伏板(3)和真空管集热器(4)自上而下依次叠放；所述降冰片二烯罐(1)的出口通过分子太阳能热反应器(2)内的异构化材料通道与分离器(5)的混合物入口连接，所述分离器(5)的四环烷出口与化学反应器(6)的壳侧入口连接，化学反应器(6)的壳侧出口和分离器(5)的降冰片二烯出口与降冰片二烯罐(1)的入口连接，化学反应器(6)的管侧和真空管集热器(4)通过管路分别与吸收式热泵子系统的不同温度的热源管路连接。


2.根据权利要求1所述的一种可实现太阳能全光谱利用的热泵系统，其特征是，所述吸收式热泵子系统包括高压发生器(10)、第一低压发生器(8)、第二低压发生器(9)、冷凝器(7)、低温溶液热交换器(11)、高温溶液热交换器(12)和吸收器(14)，所述高压发生器(10)的热源通道的入口和出口分别与化学反应器(6)管侧的出口和入口连接，所述第一低压发生器(8)的热源通道的入口和出口分别与真空管集热器(4)的出口和入口连接，所述吸收器(14)的溶液通道出口管路依次经循环泵和低温溶液热交换器(11)的低温介质通道后分为两路，一路经第一低压发生器(8)的溶液通道接第二低压发生器(9)的溶液通道入口，另一路依次经高温溶液热交换器(12)的低温介质通道、高压发生器(10)的溶液通道、高温溶液热交换器(12)的高温介质通道接至第二低压发生器(9)的溶液通道入口，第二低压发生器(9)的溶液通道出口通过低温溶液热交换器(11)的高温介质通道接吸收器(14)的溶液通道入口，高压发生器(10)的蒸汽出口管路通过第二低压发生器(9)的低温热源通道接冷凝器(7)的蒸汽入口，第一低压发生器(8)的蒸汽出口管路接冷凝器(7)的蒸汽入口，所述冷凝器(7)的蒸汽出口管路接吸收器(14)的蒸汽入口，吸收器(14)的水通道入口通过闸门与自来水管连接，所述冷凝器(7)的水通道入口与吸收器(14)的水通道出口连接，水通道出口通过闸门与热水供应管路连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江江，韩泽鹏，田磊，董福祥，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13