[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN114872873A - 一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法 - Google Patents

一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114872873A
CN114872873A CN202210656048.2A CN202210656048A CN114872873A CN 114872873 A CN114872873 A CN 114872873A CN 202210656048 A CN202210656048 A CN 202210656048A CN 114872873 A CN114872873 A CN 114872873A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
air
outlet
regenerator
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210656048.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114872873B (zh
Inventor
俞小莉
甘建平
陈俊玄
常晋伟
包敏杰
黄瑞
齐建斌
李智
王雷
张志平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202210656048.2A priority Critical patent/CN114872873B/zh
Publication of CN114872873A publication Critical patent/CN114872873A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114872873B publication Critical patent/CN114872873B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B63H21/383—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like for handling cooling-water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J1/00—Arrangements of installations for producing fresh water, e.g. by evaporation and condensation of sea water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H2021/003—Use of propulsion power plant or units on vessels the power plant using fuel cells for energy supply or accumulation, e.g. for buffering photovoltaic energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B63H2021/171—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor making use of photovoltaic energy conversion, e.g. using solar panels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法，该系统主要包括太阳能光伏板、风力发电机、蓄电池、氢燃料电池及其冷却循环系统、热泵循环系统、风机、溶液除湿器、溶液再生器、浓海水箱、淡海水箱、淡水箱、海水箱、换热器、回热器、供暖管路、三通阀、水泵。本发明充分利用太阳能、风能、氢燃料电池及太阳能余热，全天候的满足船舶能源供应、淡水供应及空调需求的同时，具有良好的环境效益和经济效益。

Description

一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系 统及其工作方法
技术领域
本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法。
背景技术
目前海上船舶主要依靠内燃机燃烧化石燃料来供能，与此同时也产生了大气污染，不符合双碳战略的发展趋势。而氢能作为一种清洁能源，其能量密度非常高，是汽油的3倍，且氢燃烧过程安静，燃烧产物环保无污染，因此，氢燃料电池在船舶上具有较广阔的发展前景。
淡水供应方面，由于海上船舶的特殊条件，单纯的靠淡水储备不仅经济性低，且储水遭到破坏下无法及时补充，故海水淡化装置是现代船舶的重要装置之一。传统的海水淡化的常规方法有热蒸馏法、反渗透法、电渗析法、离子交换法、冷冻法等，但这些海水淡化技术耗能及初始投资高、运行维护复杂，并不十分适用于船舶以及双碳目标的实现。
空调制冷制热及除湿方面，由于海上空气的湿度大，且随着远航船舶航行地点的变化存在不同的气候环境，因此空调制冷制热及除湿是远航船舶航行的必要需求。目前传统的空调系统是利用冷凝除湿的方式对外界空气进行除湿降温的。有研究表明，由于温湿度的耦合处理，空调的湿负荷甚至占到了总负荷的50％以上，加剧了船舶能源的消耗。
现有的系统中，主要通过冷凝高温高湿空气来获取淡水而出口空气状态为饱和湿空气，再将其通过电压缩空调的方式进行除湿制冷无疑加剧了整个过程的能耗。因此亟待开发综合能源动力、淡水供应、空调制冷制热及环境除湿等应用需求的节能技术。
针对现有技术的不足，本发明提出了一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法。本发明以氢燃料电池为船用动力源，结合海上丰富的太阳能、风能，发电制氢补充氢燃料，利用余热回收技术回收各阶段的余热，充分发挥溶液除湿空调的节能优势，在节能环保的同时实现海水淡化、室内供冷、供热、除湿的功能。
发明内容
本发明提出了一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，包括风力发电机、蓄电池、氢燃料电池、热泵循环系统、电池冷却循环系统、空气回路和除湿溶液回路；所述风力发电机与蓄电池连接，蓄电池电解制取的氢气为氢燃料电池的补充燃料；所述电池冷却循环系统对氢燃料电池进行冷却；
所述的空气回路包括风机、三通阀V1、太阳能光伏板、溶液再生器、蒸发器、气液分离器、淡水箱和溶液除湿器；所述风机连接三通阀V1的入口，三通阀V1的第二出口连接太阳能光伏板后与三通阀V1的第一出口合流然后连接溶液再生器的空气入口，溶液再生器的空气出口连接蒸发器的空气入口，蒸发器的空气出口连接气液分离器的入口，气液分离器的淡水出口与淡水箱连接，气液分离器的空气出口连接溶液除湿器的空气入口；
所述的除湿溶液回路包括淡海水箱、溶液泵B、回热器、换热器B、冷凝器、所述的溶液再生器、浓海水箱、溶液泵A、三通阀V2、回热器、供暖管路、三通阀V3、换热器A和所述的溶液除湿器；所述回热器有两条独立通道，回热器的第一入口与回热器的第一出口对应，回热器的第二入口与回热器的第二出口对应；所述淡海水箱的出口通过溶液泵B与回热器的第一入口连接，回热器的第一出口连接换热器B的溶液入口，换热器B的溶液出口连接冷凝器的溶液入口，冷凝器的溶液出口连接溶液再生器的溶液入口；溶液再生器的溶液出口连接浓海水箱；浓海水箱通过溶液泵A与三通阀V2的入口连接，三通阀V3的第二出口连接供暖管路后与三通阀V3的第一出口合流然后连接回热器的第二入口，回热器的第二出口连接三通阀V3的入口，三通阀V3的第二出口连接换热器A后与三通阀V3的第一出口合流然后连接溶液除湿器的溶液入口，溶液除湿器的溶液出口连接淡海水箱的入口；
所述热泵循环系统包括压缩机、所述的冷凝器、节流阀和所述的蒸发器；所述蒸发器的制冷剂出口连接压缩机的入口，压缩机的出口连接冷凝器的制冷剂入口，冷凝器的制冷剂出口连接节流阀的入口，节流阀的出口连接蒸发器的制冷剂入口。
根据本发明的优选方案，所述电池冷却循环系统包括所述的氢燃料电池、水泵、冷却水箱、所述的换热器B、散热器、节温器；所述氢燃料电池的冷却水出口连接水泵的入口，水泵的出口连接冷却水箱的入口，冷却水箱的出口连接换热器B的冷却水入口；所述换热器B有两个冷却水出口，换热器B的第一冷却水出口直接与节温器的入口连接，换热器B的第二冷却水出口与散热器的入口连接，散热器的出口连接节温器的入口；节温器的出口与氢燃料电池的冷却水入口连接。
根据本发明的优选方案，所述太阳能光伏板与蓄电池电连接，太阳能光伏板所发的电能存于蓄电池。所述的太阳能光伏板产生的50～90℃的余热通过太阳能光伏板的背板风道对空气进行加热。所述的氢燃料电池冷却系统产生的70～90℃的冷却水余热，通过换热器B对淡海水进行加热；所述的换热器A、换热器B、蒸发器均为板式换热器。
根据本发明的优选方案，所述的溶液除湿器与溶液再生器为逆流填料式除湿器与逆流填料式再生器，填料采用celdek系列规整填料，溶液除湿器与溶液再生器上端布置有溶液喷淋装置，下端布置有空气整流板。
根据本发明的优选方案，所述淡海水箱入口还连接有海水箱，所述海水箱通过补水维持除湿溶液浓海水与淡海水浓度稳定。
本发明还提供了所述联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统的工作方法：
在夏季高温气候的白天，风机向三通阀V1的入口输入空气，输入的空气经三通阀V1的第二出口向太阳能光伏板输出，太阳能光伏板80～90℃的低品位热能对空气进行预热，同时空气冷却太阳能光伏板，提高太阳能的发电效率；预热后的空气经溶液再生器加热加湿后再通过蒸发器降温冷凝，再通过气液分离器收集冷凝出的淡水并流入淡水箱，经冷凝取水后的饱和湿空气进入溶液除湿器；溶液再生器的溶液出口流出的热的浓海水经溶液泵A流向三通阀V2的入口，浓海水从三通阀V2的第一出口流出并被回热器初步冷却，通过三通阀V3流向换热器A，被海水进一步冷却后流入溶液除湿器，冷却后的浓海水在溶液除湿器中对冷凝取水后的饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器向室内输入干燥的冷风；
在夏季高温气候的夜间，风机输入的空气经三通阀V1的第一出口输出，直接进入溶液再生器；夏季高温气候夜间的除湿溶液回路与白天的除湿溶液回路一致，最后实现收集淡水和输出干燥冷风的功能。
在冬季寒冷气候的白天和夜间，空气回路中，风机输入的空气经三通阀V1的第一出口输出，空气进入溶液再生器，经溶液再生器加热加湿后再蒸发器降温冷凝，再通过气液分离器收集冷凝出的淡水并流入淡水箱，经冷凝取水后的饱和湿空气进入溶液除湿器中；当室内通过暖风供暖时，除湿溶液回路中，溶液再生器的溶液出口流出的热的浓海水经溶液泵A流向三通阀V2的入口，浓海水从三通阀V2的第一出口流入回热器，浓海水由回热器通过三通阀V3后直接流入溶液除湿器温度较高的浓海水在溶液除湿器中对饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器向室内输入干燥热风；当室内通过供暖管路供暖时，除湿溶液回路中，溶液再生器出口的热的浓海水经溶液泵A流入三通阀V2，热的浓海水从三通阀V2的第二出口流向供暖管路，热的浓海水流过供暖管路对室内进行供暖；供暖后的热海水流入回热器，浓海水由回热器通过三通阀V3后直接流入溶液除湿器，温度较高的浓海水在溶液除湿器中对饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器向室内输入干燥新风。
在过渡气候的白天，空气回路与夏季高温气候白天的空气回路一致；风机向三通阀V1的入口输入空气，输入的空气经三通阀V1的第二出口向太阳能光伏板输出，太阳能光伏板50～60℃的低品位热能对空气进行预热，同时空气冷却太阳能光伏板，提高太阳能的发电效率；预热后的空气经溶液再生器加热加湿后再通过蒸发器降温冷凝，再通过气液分离器收集冷凝出的淡水并流入淡水箱，经冷凝取水后的饱和湿空气进入溶液除湿器；除湿溶液回路与冬季寒冷气候室内通过暖风供暖时的除湿溶液回路一致；除湿溶液回路中，溶液再生器的溶液出口流出的热的浓海水经溶液泵A流向三通阀V2的入口，浓海水从三通阀V2的第一出口流入回热器，浓海水由回热器通过三通阀V3后直接流入溶液除湿器温度较高的浓海水在溶液除湿器中对饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器向室内输入干燥热风；
在过渡气候的夜间，空气回路与夏季高温气候夜晚的空气回路一致，除湿溶液回路与除湿溶液回路与过渡气候白天的除湿溶液回路一致，实现收集淡水和输出干燥新风的功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明以氢燃料电池作为船用动力源，提出了一个联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统。该系统充分利用太阳能余热和氢燃料电池余热，提高了系统的能量利用率；同时该系统将溶液除湿空调的溶液再生过程与海水淡化的加热加湿过程耦合，空调的制冷过程与海水淡化的冷凝过程耦合，具有良好的节能效果；因此，该系统在满足船舶供能、供水及空调需求的同时，具有良好的环境效益和经济效益。
2.本发明可对运行模式进行调整，根据不同的气候及用户需求执行不同的运行工况，能够保证系统全天候地运行，系统自动化运行程度高。
3.本发明能保证稳定高效的发电制氢、制冷、供暖、除湿和海水淡化性能，能充分满足远洋船舶的能源供应、淡水供应、空调制冷制热及除湿的需求，在船舶上具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统结构示意图；
图2是夏季高温气候白天运行时系统示意图；
图3是夏季高温气候夜间运行时系统示意图；
图4是冬季寒冷气候白天、夜间运行时系统示意图；
图5是过渡气候白天运行时系统示意图；
图6是过渡气候夜间运行时系统示意图。
图中：1、太阳能光伏板；2、风力发电机；3、蓄电池；4、氢气；5、氢燃料电池；6、风机；7、溶液再生器；8、溶液除湿器；9、浓海水箱；10、淡海水箱；11、海水箱；12、淡水箱；13、冷却水箱；14、换热器A；15、换热器B；16、蒸发器；17、冷凝器；18、节流阀；19、压缩机；20、气液分离器；21、回热器；22、散热器；23、节温器；24、供暖管路；25、三通阀V1；26、三通阀V2；27、三通阀V3；28、溶液泵A；29、溶液泵B；30水泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例中如图1所示，一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，包括风力发电机2、蓄电池3、氢燃料电池5、热泵循环系统、电池冷却循环系统、空气回路和除湿溶液回路；
本发明以氢燃料电池5作为船用动力源，并通过太阳能光伏板1和风力发电机2发电，太阳能光伏板1、风力发电机2的发电量暂存于蓄电池3中，蓄电池3中的电用来电解制取氢气4，氢气4为氢燃料电池补充燃料。
空气回路包括风机6、三通阀V125、太阳能光伏板1、溶液再生器7、蒸发器16、气液分离器20、淡水箱12和溶液除湿器8；在空气回路中，所述风机6输入的空气通过三通阀V125的第二出口与太阳能光伏板1连接，经过太阳能光伏板1的风道回收太阳能光伏板1中的50～90℃的低品位热能，低品位热能对空气进行预热，增强空气的载湿能力；太阳能光伏板1的风道出口与溶液再生器7的空气入口连接，预热后的空气被溶液再生器7内部的淡海水加热加湿；溶液再生器7的空气出口与蒸发器16连接，蒸发器16对热湿空气冷凝取水；蒸发器16与气液分离器20连接，通过气液分离器20收集淡水并流出饱和湿空气；淡水箱12与气液分离器20连接，收集冷凝的淡水；气液分离器20与溶液除湿器8连接，冷凝取水后的饱和湿空气通过溶液除湿器8的空气入口端进入溶液除湿器8，在溶液除湿器8中被喷淋而下的冷的浓海水溶液进一步除湿；溶液除湿器8将除湿后的干燥空气排入室内。
除湿溶液回路包括淡海水箱10、海水箱11、溶液泵B29、回热器21、换热器B15、冷凝器17、溶液再生器7、浓海水箱9、溶液泵A28、三通阀V226、回热器21、供暖管路24、三通阀V327、换热器A14和溶液除湿器8；在除湿溶液回路中，所述淡海水箱10中的淡海水，通过溶液泵B29首先进入回热器21，被浓海水初步加热，回收浓海水溶液中的热量并冷却浓海水；回热器21与氢燃料电池冷却系统的换热器B15连接，氢燃料电池冷却系统的冷却水具有80～90℃的余热，被回热器21初步加热的淡海水进入换热器15中，淡海水被冷却水余热进一步加热后进入热泵循环系统的冷凝器17中，吸收制冷剂冷凝释放出的大量热量而被加热；经热泵装置加热后的淡海水通过溶液再生器7中的喷淋装置喷淋，进入溶液再生器7的填料中，对空气进行加热加湿而浓缩成浓海水；溶液再生器的溶液出口端与浓海水箱9连接；浓海水箱9中的浓海水在溶液泵A28的作用下，经过三通阀V226的流入回热器21中被淡海水初步冷却；回热器21与三通阀V3入口连接，当回热器21出口的浓海水温度较高时，浓海水流过三通阀V3的第一出口，通过换热器A14被海水进一步冷却后流入除湿器，当回热器出口的浓海水温度较低时，浓海水通过三通阀V3的第二出口直接流入溶液除湿器8中；浓海水在溶液除湿器8中通过喷淋装置喷淋，进入溶液除湿器的填料中，对饱和湿空气进行除湿，并吸收湿饱和空气中的水分变为淡海水；溶液除湿器8的溶液出口端与淡海水箱10连接，淡海水重新进入下一个除湿溶液循环；海水箱11与淡海水箱10连接，用于补充海水淡化过程中取出的淡水，维持浓海水与淡海水的浓度平衡。
热泵循环系统包括压缩机19、冷凝器17、节流阀18和蒸发器16；在热泵系统制冷剂回路中，制冷剂进入蒸发器16中蒸发，吸收蒸发器16中热湿空气的热量，使热湿空气冷凝出淡水；制冷剂流经压缩机19后进入冷凝器中冷凝，释放出大量热量对冷凝器中的浓海水进行加热；制冷剂流经节流阀后回到蒸发器中，重新进入下一个制冷剂循环。
电池冷却循环系统包括所述的氢燃料电池5、水泵30、冷却水箱13、换热器B15、散热器22、节温器23；在电池冷却循环系统中，氢燃料电池5的液冷板出口的高温冷却水通过水泵30流入换热器B15中，对淡海水进行加热；换热器B15出口的冷却水一部分通过散热器22进一步冷却后流入节温器23，一部分直接流入节温器23；节温器23出口的低温水进入氢燃料电池5的液冷板中，对氢燃料电池5进行冷却，冷却水重新进入下一个冷却水循环。
本发明实施例所述的联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统以氢燃料电池5作为船用动力源，充分利用太阳能余热和氢燃料电池余热，提高系统的能量利用率的同时，可以根据不同的气候条件及用户需求执行不同的运行工况，能够保证系统全天候地运行。
如图2所示，在夏季高温气候的白天，空气回路中，风机6输入的空气经三通阀V125向太阳能光伏板1输出，太阳能光伏板1中的80～90℃的低品位热能对空气进行预热，同时空气能够冷却太阳能光伏板1提高太阳能光伏板1的发电效率；预热后的空气经溶液再生器7加热加湿后再通过蒸发器16降温冷凝出淡水，流过气液分离器20收集淡水并流出饱和湿空气；饱和湿空气进入溶液除湿器8中被浓海水进一步除湿，溶液除湿器8将除湿后的干燥的冷空气向室内输入；除湿溶液回路中，溶液再生器7流出的热的浓海水经溶液泵A28流向三通阀V2 26的入口，浓海水从三通阀V2 26的第一出口流出并被回热器21初步冷却，然后通过三通阀V3 27流向换热器A14，被海水进一步冷却后从换热器A14流入溶液除湿器8，对饱和湿空气进一步除湿后，流入淡海水箱10中；淡海水通过溶液泵B29依次流过回热器21、氢燃料电池冷却系统的换热器15、热泵循环的冷凝器17，并且淡海水在冷凝器17进行加热后流入溶液再生器7中，对预热的空气进行加热加湿而浓缩成浓海水，重新进入下一个除湿溶液循环。
如图3所示，在夏季高温气候的夜间，空气回路中，风机6输入的空气直接经三通阀V1 25向溶液再生器7输出，溶液再生器7对空气加热加湿；热湿空气进入蒸发器16中冷凝出淡水，流过气液分离器20收集淡水并流出饱和湿空气；饱和湿空气进入溶液除湿器8中被浓海水进一步除湿，向室内输入干燥的冷风；除湿溶液循环则与白天一致。
如图4所示，在冬季寒冷气候的白天和夜间，空气回路中，风机6输入的空气直接经三通阀V1 25向溶液再生器7输出，溶液再生器7对空气加热加湿；热湿空气进入蒸发器16中冷凝出淡水，流过气液分离器20收集淡水并流出饱和湿空气；饱和湿空气进入溶液除湿器8中被温度较高的浓海水进一步除湿，溶液除湿器8向室内输入干燥的新风；当室内通过暖风供暖时，除湿溶液回路中，溶液再生器7流出的热的浓海水通过溶液泵A流向三通阀V2的的入口，浓海水从三通阀V2 26的第一出口流入回热器21，经回热器回收一部分热量，然后流经三通阀V3进入溶液除湿器8；溶液除湿器8内温度较高的浓海水对饱和湿空气进一步除湿变为淡海水，溶液除湿器8向室内输入除湿后的干燥热风，淡海水依次流过淡海水箱10、溶液泵B29、回热器21、氢燃料电池冷却系统的换热器B15、热泵循环的冷凝器17，并且淡海水在冷凝器17进行加热后流入溶液再生器7中，对预热的空气进行加热加湿而浓缩成浓海水，重新进入下一个除湿溶液循环。当室内通过供暖管路供暖时，除湿溶液回路中，溶液再生器流出的热的浓海水通过溶液泵A28流入三通阀V2，并从三通阀V2 26的第二出口流入供暖管路24，高温的浓海水流过供暖管路24对室内进行供暖；供暖后的热海水经过回热器21回收一部分热量，然后流经三通阀V3 27进入溶液除湿器8；浓海水在溶液除湿器8中对饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器8向室内输入干燥新风，浓海水吸收水分进入淡海水箱10，依次流过溶液泵B29、回热器21、氢燃料电池冷却系统的换热器B15、热泵循环的冷凝器17，并且淡海水在冷凝器17进行加热后流入溶液再生器7中，对预热的空气进行加热加湿而浓缩成浓海水，重新进入下一个除湿溶液循环。
如图5所示，在过渡气候的白天，空气回路与夏季高温气候的白天一致，风机6向三通阀V1 25的入口输入空气，输入的空气经三通阀V1 25的第二出口向太阳能光伏板1输出，太阳能光伏板1中的50～60℃的低品位热能对空气进行预热，同时空气冷却太阳能光伏板，提高太阳能光伏板1的发电效率；预热后的空气经溶液再生器7加热加湿后再通过蒸发器16降温冷凝，再通过气液分离器20收集冷凝出的淡水并流入淡水箱12，经冷凝取水后的饱和湿空气进入溶液除湿器8中进一步除湿；溶液除湿器8将除湿后的干燥的空气向室内输入；除湿溶液回路中，溶液再生器7出口的热的浓海水顺次经过浓海水箱9和溶液泵A28流向三通阀V2 26的入口，浓海水从三通阀V2 26的第一出口流入回热器21，浓海水由回热器21初步冷却，然后通过三通阀V3 27后直接流入溶液除湿器8中，温度较高的浓海水在溶液除湿器8中对饱和湿空气进一步除湿后，流入淡海水箱10中；淡海水依次流过溶液泵B29、回热器21、氢燃料电池冷却系统的换热器B15、热泵循环的冷凝器17，并且淡海水在冷凝器17进行加热后流入溶液再生器7中，对预热的空气进行加热加湿而浓缩成浓海水，重新进入下一个除湿溶液循环。
如图6所示，在过渡气候的夜间，空气回路与夏季高温气候夜间的空气回路运行一致，过渡气候夜间的除湿溶液回路与过渡气候白天时的除湿溶液回路运行一致。
由此可见，本发明可以根据不同的气候条件及用户需求进行运行模式的调整，保证全天候的满足了船舶的能源供应、淡水供应、除湿空调需求，在船舶上具有广阔的应用前景。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的简单修改或者替换，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，包括风力发电机(2)、蓄电池(3)、氢燃料电池(5)、热泵循环系统、电池冷却循环系统、空气回路和除湿溶液回路；所述风力发电机(2)与蓄电池(3)连接，蓄电池电解制取的氢气(4)为氢燃料电池(5)的补充燃料；所述电池冷却循环系统对氢燃料电池(5)进行冷却；
所述的空气回路包括风机(6)、三通阀V1(25)、太阳能光伏板(1)、溶液再生器(7)、蒸发器(16)、气液分离器(20)、淡水箱(12)和溶液除湿器(8)；所述风机(6)连接三通阀V1(25)的入口，三通阀V1(25)的第二出口连接太阳能光伏板(1)后与三通阀V1(25)的第一出口合流然后连接溶液再生器(7)的空气入口，溶液再生器(7)的空气出口连接蒸发器(16)的空气入口，蒸发器(16)的空气出口连接气液分离器(20)的入口，气液分离器(20)的淡水出口与淡水箱(12)连接，气液分离器(20)的空气出口连接溶液除湿器(8)的空气入口；
所述的除湿溶液回路包括淡海水箱(10)、溶液泵B(29)、回热器(21)、换热器B(15)、冷凝器(17)、所述的溶液再生器(7)、浓海水箱(9)、溶液泵A(28)、三通阀V2(26)、回热器(21)、供暖管路(24)、三通阀V3(27)、换热器A(14)和所述的溶液除湿器(8)；所述回热器(21)有两条独立通道，回热器(21)的第一入口与回热器(21)的第一出口对应，回热器(21)的第二入口与回热器(21)的第二出口对应；所述淡海水箱(10)的出口通过溶液泵B(29)与回热器(21)的第一入口连接，回热器(21)的第一出口连接换热器B(15)的溶液入口，换热器B(15)的溶液出口连接冷凝器(17)的溶液入口，冷凝器(17)的溶液出口连接溶液再生器(7)的溶液入口；溶液再生器(7)的溶液出口连接浓海水箱(9)；浓海水箱(9)通过溶液泵A(28)与三通阀V2(26)的入口连接，三通阀V3(27)的第二出口连接供暖管路(24)后与三通阀V3(27)的第一出口合流然后连接回热器(21)的第二入口，回热器(21)的第二出口连接三通阀V3(27)的入口，三通阀V3(27)的第二出口连接换热器A(14)后与三通阀V3(27)的第一出口合流然后连接溶液除湿器(8)的溶液入口，溶液除湿器(8)的溶液出口连接淡海水箱(10)的入口；
所述热泵循环系统包括压缩机(19)、所述的冷凝器(17)、节流阀(18)和所述的蒸发器(16)；所述蒸发器(16)的制冷剂出口连接压缩机(19)的入口，压缩机(19)的出口连接冷凝器(17)的制冷剂入口，冷凝器(17)的制冷剂出口连接节流阀(18)的入口，节流阀(18)的出口连接蒸发器(16)的制冷剂入口。
2.根据权利要求1所述的联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，所述电池冷却循环系统包括所述的氢燃料电池(5)、水泵(30)、冷却水箱(13)、所述的换热器B(15)、散热器(22)、节温器(23)；所述氢燃料电池(5)的冷却水出口连接水泵(30)的入口，水泵(30)的出口连接冷却水箱(13)的入口，冷却水箱(13)的出口连接换热器B(15)的冷却水入口；所述换热器B(15)有两个冷却水出口，换热器B(15)的第一冷却水出口直接与节温器(23)的入口连接，换热器B(15)的第二冷却水出口与散热器(22)的入口连接，散热器(22)的出口连接节温器(23)的入口；节温器(23)的出口与氢燃料电池(5)的冷却水入口连接。
3.根据权利要求1所述的联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，所述的太阳能光伏板(1)产生的50～90℃的余热通过太阳能光伏板(1)的背板风道对空气进行加热。
4.根据权利要求1所述的联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，所述的氢燃料电池冷却系统产生的70～90℃的冷却水余热，通过换热器B(15)对淡海水进行加热；所述的换热器A(14)、换热器B(15)、蒸发器(16)均为板式换热器。
5.根据权利要求1所述的联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，所述的溶液除湿器(8)与溶液再生器(7)为逆流填料式除湿器与逆流填料式再生器，填料采用celdek系列规整填料，溶液除湿器(8)与溶液再生器(7)上端布置有溶液喷淋装置，下端布置有空气整流板。
6.根据权利要求1所述的联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，所述淡海水箱(10)入口还连接有海水箱(11)，所述海水箱(11)通过补水维持除湿溶液浓海水与淡海水浓度稳定。
7.根据权利要求1所述的联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统，其特征在于，所述太阳能光伏板(1)与蓄电池(3)电连接，太阳能光伏板(1)所发的电能存于蓄电池(3)。
8.一种权利要求1-7任一种所述联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统的工作方法，其特征在于：
在夏季高温气候的白天，风机(6)向三通阀V1(25)的入口输入空气，输入的空气经三通阀V1(25)的第二出口向太阳能光伏板(1)输出，太阳能光伏板(1)80～90℃的低品位热能对空气进行预热，同时空气冷却太阳能光伏板，提高太阳能的发电效率；预热后的空气经溶液再生器(7)加热加湿后再通过蒸发器(16)降温冷凝，再通过气液分离器(20)收集冷凝出的淡水并流入淡水箱(12)，经冷凝取水后的饱和湿空气进入溶液除湿器(8)；溶液再生器(7)的溶液出口流出的热的浓海水经溶液泵A(28)流向三通阀V2(26)的入口，浓海水从三通阀V2(26)的第一出口流出并被回热器(21)初步冷却，通过三通阀V3流向换热器A(14)，被海水进一步冷却后流入溶液除湿器(8)，冷却后的浓海水在溶液除湿器(8)中对冷凝取水后的饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器(8)向室内输入干燥的冷风；
在夏季高温气候的夜间，风机(6)输入的空气经三通阀V1(25)的第一出口输出，直接进入溶液再生器(7)；夏季高温气候夜间的除湿溶液回路与白天的除湿溶液回路一致，最后实现收集淡水和输出干燥冷风的功能。
9.一种权利要求1-7任一种所述联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统的工作方法，其特征在于：
在冬季寒冷气候的白天和夜间，空气回路中，风机(6)输入的空气经三通阀V1(25)的第一出口输出，空气进入溶液再生器(7)，经溶液再生器(7)加热加湿后再蒸发器(16)降温冷凝，再通过气液分离器(20)收集冷凝出的淡水并流入淡水箱(12)，经冷凝取水后的饱和湿空气进入溶液除湿器(8)中；当室内通过暖风供暖时，除湿溶液回路中，溶液再生器(7)的溶液出口流出的热的浓海水经溶液泵A(28)流向三通阀V2(26)的入口，浓海水从三通阀V2(26)的第一出口流入回热器(21)，浓海水由回热器(21)通过三通阀V3后直接流入溶液除湿器(8)温度较高的浓海水在溶液除湿器(8)中对饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器(8)向室内输入干燥热风；当室内通过供暖管路供暖时，除湿溶液回路中，溶液再生器(7)出口的热的浓海水经溶液泵A(28)流入三通阀V2(26)，热的浓海水从三通阀V2(26)的第二出口流向供暖管路(24)，热的浓海水流过供暖管路(24)对室内进行供暖；供暖后的热海水流入回热器(21)，浓海水由回热器(21)通过三通阀V3后直接流入溶液除湿器(8)，温度较高的浓海水在溶液除湿器(8)中对饱和湿空气进一步除湿，溶液除湿器(8)向室内输入干燥新风。
10.一种权利要求1-7任一种所述联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统的工作方法，其特征在于：
在过渡气候的白天，空气回路与夏季高温气候白天的空气回路一致；除湿溶液回路与冬季寒冷气候室内通过暖风供暖时的除湿溶液回路一致；
在过渡气候的夜间，空气回路与夏季高温气候夜晚的空气回路一致，除湿溶液回路与过渡气候白天的除湿溶液回路一致，实现收集淡水和输出干燥新风的功能。
CN202210656048.2A 2022-06-10 2022-06-10 一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法 Active CN114872873B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210656048.2A CN114872873B (zh) 2022-06-10 2022-06-10 一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210656048.2A CN114872873B (zh) 2022-06-10 2022-06-10 一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114872873A true CN114872873A (zh) 2022-08-09
CN114872873B CN114872873B (zh) 2023-05-30

Family

ID=82681105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210656048.2A Active CN114872873B (zh) 2022-06-10 2022-06-10 一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114872873B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115751767A (zh) * 2022-11-07 2023-03-07 山东大学 一种多系统耦合的热电水联供系统及方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993000299A1 (en) * 1991-06-28 1993-01-07 Goede Gabor Plant for sea water desalinizing using solar energy preferably accompanied by electric power generation
JP2005145218A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 洋上水素製造設備及び水素製造輸送システム
CN105317486A (zh) * 2015-10-15 2016-02-10 南京航空航天大学 回收湿空气潜热的水电联产系统及其方法
CN106058921A (zh) * 2016-06-08 2016-10-26 河海大学 孤岛可再生能源发电与制淡水一体化系统
CN107026471A (zh) * 2017-04-10 2017-08-08 河北工程大学 一种基于多种可再生能源耦合的分布式发电系统
CN108016598A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 江苏科技大学 一种直燃式船用恒温恒湿空调系统及工作方法
CN109018290A (zh) * 2018-06-29 2018-12-18 东南大学 一种船舶余热梯级驱动的溶液除湿空调系统及方法
CN111204440A (zh) * 2018-11-21 2020-05-29 吴新亚 一种海水热源利用的船用空调机
CN212354370U (zh) * 2020-03-31 2021-01-15 北京古斯塔生态科技有限公司 一种生态船舶
CN112260316A (zh) * 2020-10-20 2021-01-22 浙江大学 一种离网型多能互补的冷热电湿联供系统及其方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993000299A1 (en) * 1991-06-28 1993-01-07 Goede Gabor Plant for sea water desalinizing using solar energy preferably accompanied by electric power generation
JP2005145218A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 洋上水素製造設備及び水素製造輸送システム
CN105317486A (zh) * 2015-10-15 2016-02-10 南京航空航天大学 回收湿空气潜热的水电联产系统及其方法
CN106058921A (zh) * 2016-06-08 2016-10-26 河海大学 孤岛可再生能源发电与制淡水一体化系统
CN107026471A (zh) * 2017-04-10 2017-08-08 河北工程大学 一种基于多种可再生能源耦合的分布式发电系统
CN108016598A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 江苏科技大学 一种直燃式船用恒温恒湿空调系统及工作方法
CN109018290A (zh) * 2018-06-29 2018-12-18 东南大学 一种船舶余热梯级驱动的溶液除湿空调系统及方法
CN111204440A (zh) * 2018-11-21 2020-05-29 吴新亚 一种海水热源利用的船用空调机
CN212354370U (zh) * 2020-03-31 2021-01-15 北京古斯塔生态科技有限公司 一种生态船舶
CN112260316A (zh) * 2020-10-20 2021-01-22 浙江大学 一种离网型多能互补的冷热电湿联供系统及其方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115751767A (zh) * 2022-11-07 2023-03-07 山东大学 一种多系统耦合的热电水联供系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114872873B (zh) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101240925B (zh) 太阳能吸收式液体除湿空调系统
KR101121824B1 (ko) 태양열을 이용한 공조시스템
CN102328965B (zh) 一种太阳能海水淡化装置及其操作方法
CN204301361U (zh) 一种冷热功储存与转换系统
KR20090002643U (ko) 태양열 저온수 흡수식 냉방장치
CN113007825B (zh) 一种太阳能辅助蒸汽压缩热泵除湿空调系统
CN102589060A (zh) 冷热两用调节湿度空调系统的实验装置
CN106915792B (zh) 一种风光互补的海水淡化装置
CN104534731A (zh) 一种冷热功储存与转换系统和方法
CN203687251U (zh) 干空气能与太阳能复合空调系统
CN114872873B (zh) 一种联合溶液除湿空调与海水淡化技术的船用零碳排能源系统及其工作方法
CN201016499Y (zh) 太阳能梯级利用式空调系统
CN113028524B (zh) 多联机型固体除湿多功能空调系统及其应用方法
CN112113367B (zh) 太阳能热驱动的改进溶液吸收式热泵系统与除湿空调系统
CN102410675B (zh) 用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置及方法
CN202117113U (zh) 一种太阳能海水淡化装置
CN101713579B (zh) 一种开放式低温热源制冷系统
TWM548776U (zh) 儲能型轉輪除濕冷却空調整合系統
CN202328942U (zh) 用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置
CN111578390B (zh) 一种风冷式pvt空调外机及运行方法
CN115111806A (zh) 一种基于能量梯级利用的热电联供系统及方法
CN221324614U (zh) 一种节能除湿空调系统
CN209341622U (zh) 多能源双效型溴化锂吸收式制冷机
CN221593053U (zh) 一种低能耗空气湿度调节装置
CN221005544U (zh) 一种过渡季冷却塔供热控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant