专利名称：供热系统以及供热方法
技术领域：
本发明涉及一种热能工程领域的供热技术，特别涉及一种包括两个供热过程的供 热系统和供热方法。
背景技术：
现有的吸收式热泵系统，利用吸收溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气， 在另一条件下又能强烈地吸收低沸点组分蒸气这一特性完成制冷或者热泵循环。吸收式循 环通常采用二组分吸收溶液，习惯上称低沸点组分为工质，高沸点组分为吸收剂，二者组成 工质对，常见的有以水为工质，以溴化锂为吸收剂的水溴化锂工质对。现有的吸收式热泵系 统主要包括内设换热器的发生器、内设换热器的冷凝器、内设换热器的蒸发器和内设换热 器的吸收器，另外还有作为辅助设备的吸收溶液自换热器、吸收溶液泵以及节流器等。发生 器和冷凝器通过蒸气通路相连，蒸发器和吸收器通过蒸气通路相连。吸收溶液通过吸收溶 液管道在发生器和吸收器之间进行循环。现有的吸收式热泵系统的工作过程包括(1)利用驱动热源(如水蒸气、热水及燃 气等)在发生器中加热从吸收器输送来的具有一定浓度的溴化锂溶液，并使溴化锂溶液中 的水蒸发出来，形成的浓溴化锂溶液循环到吸收器中。(2)水蒸气通过蒸气通路进入冷凝器 中，又被换热器中的冷却工质冷凝成冷凝水。(3)该冷凝水经冷凝水管道进入蒸发器中，吸 收换热器中工质的热量而成为低压水蒸气，蒸发器中换热器内的工质的热量被吸收后温度 降低，从而成为该吸收式热泵系统对外输出的冷量。(4)上述的低压水蒸气通过蒸气通路进 入吸收器，被来自发生器中的浓溴化锂溶液吸收并产生吸收热，同时溴化锂溶液的浓度降 低，所述的吸收热由吸收器中换热器内冷却工质带走向外供热，低浓度的溴化锂溶液循环 至发生器中。现有的吸收式供热系统为维持连续供热过程，需要复杂的系统结构和外部的高温 驱动热源，因而制造成本和运行成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种供热系统以及供热方法，所要解决的技术问题是 使其以简单的结构，且无需外部高温驱动热源的条件下实现吸收式供热循环，从而更加适 于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种供热系统，其包括第一储罐，容纳第一溶液，并内设第一换热器；以及第二储罐，容 纳第二溶液，并内设第二换热器；所述第一储罐和第二储罐由气体通路连通；所述第一溶 液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线与所述第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线具有 交点。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的供热系统，所述第一溶液在所述第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线的交点的温度下为不饱和溶液。较佳的，所述第一溶液为氯化镁、氯化 钙、氯化锌、氯化锂、溴化锂或溴化锌的水溶液，或者其中两种以上混合物的水溶液。优选的，前述的供热系统，所述第二溶液在所述第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽 压与温度的关系曲线的交点的温度下为含有溶质结晶的饱和溶液。较佳的，所述第二溶液 为硝酸锂、氯化镁或者氯化钙的水溶液。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种供热方法，包括第一供热过程，加热第一溶液使其产生工质蒸汽，该工质蒸汽被第 二溶液所吸收释放吸收热；以及第二供热过程，以第一供热过程的终止状态为第二供热过 程的起始状态，加热第二溶液使其产生工质蒸汽，该工质蒸汽被第一溶液所吸收释放吸收 热。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的供热方法，所述第一溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线与所述 第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线具有交点。优选的，前述的供热方法，所述的交点对应的饱和蒸汽压小于所述的第一供热过 程的压力且大于所述的第二供热过程的压力。优选的，前述的供热方法，所述第一溶液在所述第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽 压与温度的关系曲线的交点的温度下为不饱和溶液。优选的，前述的供热方法，在开始第一供热过程之前，对所述第一溶液进行冷却结 晶和固液分离，使第一供热过程中第一溶液的浓度得到降低。优选的，所述第一溶液为氯化镁、氯化钙、氯化锌、氯化锂、溴化锂或溴化锌的水溶 液，或者其中两种以上混合物的水溶液。优选的，前述的供热方法，所述第二溶液在所述第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽 压与温度的关系曲线的交点的温度下为含有溶质结晶的饱和溶液。优选的，前述的供热方法，在开始第二供热过程之前，对所述第二溶液进行冷却结 晶和固液分离，使第二供热过程中第二溶液的浓度得到降低。优选的，前述的供热方法，所述的第二溶液为硝酸锂、氯化镁或者氯化钙的水溶液。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发 明的供热系统比现有的吸收式热泵供热系统具有更加简单的结构且无需外部高温驱动热 源热源，从而可以节约制造成本和运行成本。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是本发明实施例1的供热系统的流程图。图2是本发明的第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系图。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的吸收溶液再生系统以及供热系统的具体实施方 式、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图1所示，是本发明实施例1的供热系统的流程图。该实施例的供热系统， 包括第一储罐10、第二储罐20以及气体通路30。所述第一储罐10，用于容纳第一溶液， 并内设第一换热器11 ；所述第二储罐20，用于容纳第二溶液，并内设第二换热器21 ；所述第 一储罐10和第二储罐0由气体通路连通30。如图2所示，所述第一溶液的饱和蒸汽压与温 度的关系曲线A与所述第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线B具有交点。所述的第一溶液为质量浓度44%的氯化钙水溶液，第二溶液为含有硝酸锂结晶 的硝酸锂饱和水溶液，该第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线的交点为约 28°C，该交点所对应的饱和蒸汽压为约1. 21kPa。本发明的实施例2还提出一种供热方法，采用实施例1所述的供热系统，且所述的 第一溶液与第二溶液采用相同的工质和不同的吸收剂。所述第一溶液的饱和蒸汽压与温 度的关系曲线A与所述第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线B具有交点，即温度为TO 时，第一溶液的饱和蒸汽压为P0，第二溶液的饱和蒸汽压也为P0。该方法包括第一供热过 程和第二供热过程。第一供热过程为，在第一压力Pl下，通过第一换热器11提供外部热源加热第一储 罐10内的第一溶液。由于第一溶液在温度Tll时的饱和蒸汽压为P1，所以可以在Tll温度 下加热第一溶液使其产生压力为Pl的工质蒸汽。由于第一储罐10和第二储罐20有气体 通路30连通，所以第一储罐10和第二储罐具有相同的压力Pl。在该第一压力Pl下，在第 二储罐20内，由第一储罐10产生的工质蒸汽通过气体通路进入第二储罐内，且该工质蒸汽 被第二储罐内的第二溶液所吸收，同时释放出吸收热，该吸收热经过第二换热器21被输送 给用户利用。由于第二溶液以压力Pl作为饱和蒸汽压时，第二溶液可以在温度为T12下对 工质蒸汽进行吸收，因而所释放的吸收热的温度为T12。由此可以通过温度Tll的热源加热 第一溶液，在第二吸收溶液得到温度为T12的吸收热，从而实现热量的热泵温升。随着第一供热过程的不断进行，第一溶液的浓度不断升高，为保持第一供热过程 的压力保持不变则需逐渐提高对第一溶液的加热温度；同时，随着第二溶液不断吸收工质 蒸汽，其浓度逐渐降低，其吸收工质蒸汽时所释放的吸收热的温度也会逐渐降低，当对第一 溶液的加热温度与第二溶液释放的吸收热的温度逐渐接近到一定程度时，终止第一供热过 程。以第一供热过程终止时的第一溶液和第二溶液的浓度作为第二供热过程的起始 浓度。第二供热过程为，在第二压力P2下，通过第二换热器21提供外部热源加热第二储罐 20内的第二溶液。由于第二溶液在温度T21时的饱和蒸汽压为P2，所以可以在T21温度下 进行加热第二溶液使其产生压力为P2的工质蒸汽。由于第一储罐10和第二储罐20有气 体通路30连通，所以第一储罐10和第二储罐具有相同的压力P2。在该第二压力P2下，在 第一储罐10内，由第二储罐20产生的工质蒸汽通过气体通路进入第一储罐10内，且该工 质蒸汽被第一储罐10内的第一溶液所吸收，同时释放出吸收热，该吸收热经过第一换热器 11被输送给用户利用。由于第一溶液以压力P2作为饱和蒸汽压时，第一溶液可以在温度为 T22下进行对工质溶液的吸收，所释放的吸收热的温度为T22。由此可以通过温度T21的热 源加热第二溶液，在第一吸收溶液得到温度为T22的吸收热，从而实现热量的热泵温升。
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由于在第二供热过程中第二溶液是在较低的温度下从外部吸收热量的，因此，第 二供热过程实际上同时也是通过第二换热器21实现对外提供冷量的制冷过程。此外，本发明还可以在进行第二供热过程时，将第一储罐10内第一溶液吸收工质 蒸汽释放的吸收热作为第二溶液产生工质蒸汽的热源，通过连接第一换热器11和第二换 热器21输送给第二储罐20内的第二吸收溶液，从而实现第一溶液的稀释和第二溶液的浓 缩。采用该实施形态时第二供热过程实际上是为第一供热过程提供了一个再生热源与再生 冷源自给的、也就是说无需外部热源和外部冷源的再生过程。当然，第一供热过程同样也可 以成为第二供热过程的再生过程。上述的第一供热过程和第二供热过程虽然都是对外供热的过程，但是由于采用的 外部热源的温度不同，所以对外提供热量的温度也是不同的。事实上，第二供热过程向外提 供的热量的温度小于第一供热过程中对第一溶液进行加热的外部热源的温度。所以，第一 供热过程和第二供热过程是针对不同的应用而进行的供热过程。上述的第一压力Pl大于压力P0，且第二压力P2小于压力P0。较佳的，所述的第二 溶液在第一供热过程中为含吸收剂结晶的饱和溶液，其可以保证在进行第一供热过程时， 即使第二溶液不断吸收工质蒸汽依然可以保持为饱和溶液状态，可以在稳定的温度下释放 吸收热。较佳的，所述的第一溶液在第二供热过程中为含吸收剂结晶的饱和溶液，其可以 保证在进行第二供热过程时，即使第一溶液不断吸收工质蒸汽依然可以保持为饱和溶液状 态，可以在稳定的温度下释放吸收热。
本发明的实施例2采用的第一溶液为质量浓度44%的氯化钙水溶液，第二溶液为 含有硝酸锂结晶的硝酸锂饱和水溶液，该第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系 曲线的交点TO为约28°C，该交点所对应的饱和蒸汽压PO约为1. 2kPa。第一溶液在28V 的温度下处于不饱和状态。第一供热过程的第一压力Pl设为19. 5kPa，通过第一换热器11 供给的外部热源的温度Tll为75°C，通过第二换热器21对外提供的吸收热的温度T12约为 100°C，由此实现了外部热源约20°C的热泵温升。随着第一供热过程的进行，所需外部热源的温度Tll逐渐升高，当Tll达到约85°C 时，停止第一供热过程并开始第二供热过程。本实施例的第二供热过程的第二压力P2设为 0. 6kPa，通过第二换热器21供给的外部热源的温度T21为10°C，通过第一换热器11对外提 供的吸收热的温度T22约为20°C，由此实现了外部热源约5°C的热泵温升，第一溶液在20°C 的温度下为含氯化钙结晶的饱和水溶液。第二供热过程实际上同时也是通过第二换热器21 实现对外提供10°C冷量的制冷过程。此外，实施例2还可以在进行第二供热过程时，通过连接第一换热器11和第二换 热器21，进行第一溶液的稀释和第二溶液的浓缩。此时，第二供热过程实际上是为第一供热 过程提供了一个再生热源与再生冷源自给的、也就是说无需外部热源和外部冷源的再生过程。本发明的实施例3采用的第一溶液为质量浓度55%的氯化钙水溶液，第二溶液为 含有硝酸锂结晶的硝酸锂饱和水溶液，该第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系 曲线的交点TO约为55°C，该交点所对应的饱和蒸汽压PO约为3. 5kPa，第一溶液在55°C的 温度下处于不饱和状态。与实施例2的不同之处在于，本实施例在开始第一供热过程之前， 采用外部冷源通过第一换热器11将第一溶液冷却至0°C左右，使氯化钙发生过饱和结晶，经固液分离将氯化钙结晶移至第一储罐10之外。此时，第一储罐10内的第一溶液约含质 量浓度37%的氯化钙。本实施例通过第一换热器11供给的外部热源的温度Tll为75°C， 通过第二换热器21对外提供的吸收热的温度T12约为110°C，由此实现了外部热源约30°C 的热泵温升。本发明的实施例4采用与上述实施例3相同的第一溶液和第二溶液，与实施例2 的不同之处在于，本实施例在开始第二供热过程之前，采用外部冷源通过第二换热器21将 第二溶液冷却至0°C左右，使硝酸锂发生过饱和结晶，经固液分离将硝酸锂结晶移至第二储 罐20之外。此时，第二储罐20内的第二溶液约含质量浓度33%的硝酸锂。本实施例通过 第二换热器21供给的外部热源的温度T21为10°C，通过第一换热器11对外提供的吸收热 的温度T22约为28°C，第一溶液在28°C的温度下为含氯化钙结晶的饱和水溶液，由此实现 了外部热源约13°C的热泵温升。本发明的实施例5采用的第一溶液为质量浓度43%的氯化锂水溶液，第二溶液为 含有氯化钙结晶的氯化钙饱和水溶液，该第一溶液与第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系 曲线的交点TO约为63°C，该交点所对应的饱和蒸汽压PO约为4. OkPa0第一溶液在63°C的 温度下处于不饱和状态。第一供热过程的第一压力Pl设为9. 5kPa，通过第一换热器11供 给的外部热源的温度Tll为80°C，通过第二换热器21对外提供的吸收热的温度T12约为 85°C。本实施例在进行第一供热过程时，通过连接第一换热器11和第二换热器21，进行第 一溶液的浓缩和第二溶液的稀释。因此，第一供热过程实际上是为第二供热过程提供了一 个再生热源与再生冷源自给的、也就是说无需外部热源和外部冷源的再生过程。本实施例在开始第二供热过程之前，采用外部冷源通过第二换热器21将第二溶 液冷却至-10°c左右，使氯化钙发生过饱和结晶，经固液分离将氯化钙锂结晶移至第二储罐 20之外。此时，第二储罐20内的第二溶液约含质量浓度35%的氯化钙。本实施例第二供 热过程的第二压力P2设为0. 5kPa，通过第二换热器21供给的外部热源的温度T21为7V， 通过第一换热器11对外提供的吸收热的温度T22约为28°C，由此实现了外部热源约16°C 的热泵温升。本实施例的第二供热过程实际上同时也是通过第二换热器21实现对外提供 7°C冷量的制冷过程。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
一种供热系统，其特征在于其包括第一储罐，容纳第一溶液，并内设第一换热器；以及第二储罐，容纳第二溶液，并内设第二换热器；所述第一储罐和第二储罐由气体通路连通；所述第一溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线与所述第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线具有交点。
2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于所述第一溶液在所述第一溶液与第二 溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线的交点的温度下为不饱和溶液。
3.根据权利要求1-2任一项所述的供热系统，其特征在于所述第一溶液为氯化镁、氯 化钙、氯化锌、氯化锂、溴化锂或溴化锌的水溶液，或者其中两种以上混合物的水溶液。
4.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于所述第二溶液在所述第一溶液与第二 溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线的交点的温度下为含有溶质结晶的饱和溶液。
5.根据权利要求1或者4所述的供热系统，其特征在于所述第二溶液为硝酸锂、氯化镁 或者氯化钙的水溶液。
6.一种供热方法，其特征在于该方法包括第一供热过程，加热第一溶液使其产生工质蒸汽，该工质蒸汽被第二溶液所吸收释放 吸收热；以及第二供热过程，以第一供热过程的终止状态为第二供热过程的起始状态，加热第二溶 液使其产生工质蒸汽，该工质蒸汽被第一溶液所吸收释放吸收热。
7.根据权利要求6所述的供热方法，其特征在于所述第一溶液的饱和蒸汽压与温度的 关系曲线与所述第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线具有交点。
8.根据权利要求7所述的供热方法，其特征在于所述的交点对应的饱和蒸汽压小于所 述的第一供热过程的压力且大于所述的第二供热过程的压力。
9.根据权利要求7所述的供热方法，其特征在于所述第一溶液在所述第一溶液与第二 溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线的交点的温度下为不饱和溶液。
10.根据权利要求9所述的供热方法，其特征在于在开始第一供热过程之前，对所述第 一溶液进行冷却结晶和固液分离，使第一供热过程中第一溶液的浓度得到降低。
11.根据权利要求9-10任一项所述的供热系统，其特征在于所述第一溶液为氯化镁、 氯化钙、氯化锌、氯化锂、溴化锂或溴化锌的水溶液，或者其中两种以上混合物的水溶液。
12.根据权利要求7所述的供热方法，其特征在于所述第二溶液在所述第一溶液与第 二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线的交点的温度下为含有溶质结晶的饱和溶液。
13.根据权利要求12所述的供热方法，其特征在于在开始第二供热过程之前，对所述 第二溶液进行冷却结晶和固液分离，使第二供热过程中第二溶液的浓度得到降低。
14.根据权利要求12-13任一项所述的供热方法，其特征在于所述第二溶液为硝酸锂、 氯化镁或者氯化钙的水溶液。
全文摘要
本发明关于一种供热系统以及供热方法。该供热系统包括第一储罐，容纳第一溶液，并内设第一换热器；以及第二储罐，容纳第二溶液，并内设第二换热器；所述第一储罐和第二储罐由气体通路连通；所述第一溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线与所述第二溶液的饱和蒸汽压与温度的关系曲线具有交点。所述供热方法包括第一供热过程，加热第一溶液使其产生工质蒸汽，该工质蒸汽被第二溶液所吸收释放吸收热；以及第二供热过程，以第一供热过程的终止状态为第二供热过程的起始状态，加热第二溶液使其产生工质蒸汽，该工质蒸汽被第一溶液所吸收释放吸收热。
文档编号F25B30/04GK101871672SQ200910301868
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月27日 优先权日2009年4月27日
发明者苏庆泉 申请人:苏庆泉