[发明专利]太阳能驱动高效吸湿‑热化学反应单级空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及氯化盐/膨胀石墨-水单级空调系统技术领域，具体是一种太阳能驱动高效吸湿-热化学反应单级空调系统。

背景技术

我国太阳能资源丰富地区的面积占国土面积的67％以上，年辐射量超过60亿焦耳/平方米，每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿吨标准煤的能量，是2013年中国能源消费总量的450倍。

然而，由于太阳能存在周期性、间断性和波动性，这导致了太阳能利用的不稳定，同时，还受场地、流程等条件限制。

储能技术是缓解该问题的有效方法。传统储能技术有显热储能(如水和石块)和潜热储能(如PCM相变材料)。显热储能技术相对成熟，但其储能密度较低，同时显热储能系统在释能过程中存在温度波动较大的问题。与显热储能技术相比，潜热储能密度较大，且其工质在相变时温度几乎不变，因此，潜热储能技术具有体积小、热量输出时载热流体温度均匀等优点。但潜热储能材料在相变过程中会产生过冷、分层、衰减等问题。与显热储能和潜热储能相比，吸收或吸附热化学储能的体积是显热储能的1/3，潜热储能的1/2。同时，常规显热或潜热储能方式由于与环境的温差而不可避免地存在一定的热量损失。而在吸收/吸附储能系统中，只要控制反应物不接触，吸收/吸附反应就不会发生，所以能量能较长时间的储存，由温差引起的热损很小。近些年来，以吸收/吸附储能为代表的储能技术引起众多学者的关注。利用LiBr(溴化锂)溶液的浓度差势能进行储能，但LiBr-H₂O储能系统会有结晶问题，结晶体会堵塞系统的溶液泵，所以吸收盐的浓度范围会受到限制。

太阳能储能方面的研究，已经有很多科研人员进行了研究。经对现有技术的文献检索发现，发明专利申请公开号为：CN 103017397A，专利名称为：中高温太阳能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-储能耦合系统。该专利描述一种中高温太阳能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-储能耦合系统，以导热油、水/蒸汽为传热流体，相变金属和水蒸汽为蓄热介质。包括太阳能集热系统、传热工质循环系统、吸收制冷系统和海水淡化系统，由抛物面槽式聚光器、相变金属储能罐、导热油-蒸汽发生器等组成。该发明可获得中高温导热油及蒸汽，适用于大规模海水淡化及吸收制冷耦合。但该发明的系统很复杂，需要额外的相变金属储能装置，即储能和制冷为两套装置；另外，储能的效率比较低，同时，相变储能有过冷、分层、衰减等问题。

发明专利申请公开号为：CN 102705997A，专利名称为：一种太阳能热化学吸附跨季节高效储能装置及方法。该本发明涉及一种太阳能热化学吸附跨季节高效储能装置及方法，夏季太阳能热能储存时太阳能集热器、加热循环泵、加热切换阀门、固-气化学反应器换热盘相连，冷却塔、冷却循环泵、冷却切换阀门、储液器换热盘管相连，通过太阳能热能向化学吸附势能的转化实现太阳能的高效热储存；冬季太阳能热能释放供热时实施内部反应热梯级回热技术，低温反应器换热盘管、回热循环泵、回热阀门、高温储液器换热盘管相连，高温反应器换热盘管、供热循环泵、供热阀门、热用户相连。与现有技术相比，本发明具有能量储存密度高和跨季节能量储存期间热量损失小、提升储能品位等显著优点。但该发明的储能技术只利用了热化学反应过程，储能密度不是很大。同时，该储能技术不能实现制冷功能。

发明专利申请公开号为：CN 102721312A，专利名称为：一种太阳能热化学混合储能装置及方法。该发明提供一种太阳能热化学混合储能装置和方法，其装置包括装置本体、反应系统、蓄热系统和输入输出系统，在聚光太阳辐射下通过装置本体加热反应系统和蓄热系统，反应系统在催化剂作用下吸收太阳能进行化学储能，蓄热系统吸收太阳辐射进行显热或相变储热，蓄热系统可以维持化学反应的高效稳定进行并在无太阳辐射时继续热化学储能。但该发明的储能技术只利用了热化学反应过程，从而会影响储能密度。另外，该储能技术不能实现制冷功能。

发明专利申请公开号为：CN 103499230A，专利名称为：一种太阳能热化学储能吸热器及其吸热方法。该发明公开了一种太阳能热化学储能吸热器及其吸热方法，该吸热器以吸热层和反应层作为储能吸热体置于腔体内，开口由石英玻璃窗密封，外部包覆有保温层。采用热化学过程储存太阳能，反应产物可长期常温储存，实现太阳能的高效稳定吸收与储存；结构紧凑简单，反应流体与产物方便运输，可以满足规模化太阳能中高温热利用的要求。但该发明的储能技术结构较复杂，对制造工艺要求较高，同时，该储能技术不能实现制冷功能。