太陽(yáng)能儲(chǔ)熱、供熱及發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種以太陽(yáng)能作為能量來(lái)源，用來(lái)供熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電的系統(tǒng)。系統(tǒng)有三種不同的循環(huán)模式:郎肯循環(huán)模式，熱栗循環(huán)模式，熱量直接交換模式，在不同的外界工況和熱量需求下啟動(dòng)不同的模式。實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的有效利用。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)代能源危機(jī)的大背景之下，太陽(yáng)能作為一種新能源越來(lái)越備受人們的關(guān)注，利用太陽(yáng)能供熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電的技術(shù)也在逐漸的發(fā)展之中，在日常生活中主要是利用太陽(yáng)能來(lái)制取生活的所需的熱水，在太陽(yáng)能光照比較好的條件下，由于太陽(yáng)能設(shè)備除了產(chǎn)生供我們所需的熱水外還有多余的熱量并沒有被利用起來(lái)，所以在本發(fā)明中利用郎肯循環(huán)，可以有效的將這部分熱量轉(zhuǎn)化為電能。熱栗技術(shù)也因?yàn)槠涔?jié)能性能也在實(shí)際中有了大量的應(yīng)用，在本發(fā)明中也用到了蒸汽壓縮的熱栗循環(huán)，這是在不同的工況下獲取熱量的另外一種模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:1)在太陽(yáng)光照比較好的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的有效利用，不僅僅是用來(lái)取熱，還有將多余的熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)或利用郎肯循環(huán)進(jìn)行發(fā)電；2)在太陽(yáng)光照比較差的情況下，采用直接熱交換技術(shù)或者熱栗循環(huán)技術(shù)來(lái)確保室內(nèi)足夠的熱量供應(yīng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為太陽(yáng)能儲(chǔ)熱、供熱及發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括地板換熱器(1)、儲(chǔ)熱器(2)、熱量直接交換器(3)、壓縮機(jī)(4)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)、冷凝器(6)、蒸發(fā)器(7)、水栗A(8)、水栗B(9)、儲(chǔ)液罐(10)、膨脹閥(11)、水栗C(12)、太陽(yáng)能吸熱管(13);上述構(gòu)件通過連接管道連接。
[0005]朗肯循環(huán)模塊包括蒸發(fā)器(7)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、水栗B
(9)，其中的循環(huán)工質(zhì)為R134A;蒸發(fā)器(7)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、水栗B(9)依次相連組成朗肯循環(huán)模塊；
[0006]熱栗循環(huán)模塊包括壓縮機(jī)(4)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、節(jié)流閥11、蒸發(fā)器(7)，其中的循環(huán)工質(zhì)為R134A;壓縮機(jī)(4)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、膨脹閥(11)、蒸發(fā)器(7)依次相連組成熱栗循環(huán)模塊;膨脹閥(11)與水栗B(9)并聯(lián);壓縮機(jī)(4)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)并聯(lián)。
[0007]用戶側(cè)包括地板換熱器(1)、儲(chǔ)熱器(2)、水栗A(8)、冷凝器(6);用戶側(cè)的水與工質(zhì)R134A在冷凝器(6)中進(jìn)行熱量交換;地板換熱器(1)、儲(chǔ)熱器(2)相并聯(lián)并與水栗A(8)、冷凝器(6)串聯(lián);用戶側(cè)的循環(huán)工質(zhì)為水。
[0008]太陽(yáng)能側(cè)包括蒸發(fā)器(7)、水栗C(12)、太陽(yáng)能吸熱管(13);蒸發(fā)器(7)、水栗C(12)、太陽(yáng)能吸熱管(13)依次相串連，太陽(yáng)能側(cè)的循環(huán)工質(zhì)為乙二醇水溶液。
[0009]熱量直接交換器(3)設(shè)置在用戶側(cè)與太陽(yáng)能側(cè)之間，熱量直接交換器(3)兩端設(shè)置在冷凝器(6)、蒸發(fā)器(7)之間；在該熱量直接交換器(3)中，太陽(yáng)能側(cè)的乙二醇水溶液與用戶側(cè)的水進(jìn)行熱量交換。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱、供熱及發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0011 ]圖中:1、地板換熱器;2、儲(chǔ)熱器;3、熱量直接交換器;4、壓縮機(jī);5、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置；
6、冷凝器;7、蒸發(fā)器;8、水栗A; 9、水栗B; 10、儲(chǔ)液罐；11、膨脹閥；12、水栗C; 13、太陽(yáng)能吸熱管
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1為本發(fā)明的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱、供熱及發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明涉及到的工質(zhì)包括:水，乙二醇水溶液，R134A。R134A應(yīng)用在郎肯循環(huán)和熱栗循環(huán)中，乙二醇水溶液應(yīng)用在太陽(yáng)能吸熱循環(huán)中，水應(yīng)用在用戶側(cè)。
[0013]三種工作模式:
[0014]熱量直接交換工作模式
[0015]當(dāng)陽(yáng)光條件較好時(shí)，熱量直接交換模式啟動(dòng)，在熱量直接交換器(3)中，太陽(yáng)能吸收的熱量通過乙二醇水溶液與用戶側(cè)的水進(jìn)行換熱，用戶側(cè)的水吸收熱量，然后熱量被帶入到儲(chǔ)熱器(2)和地板換熱器(1)中，隨后經(jīng)水栗A(8)后再進(jìn)入熱量直接交換器(3)，如此進(jìn)行循環(huán)。
[0016]郎肯循環(huán)工作模式
[0017]當(dāng)陽(yáng)光條件較好時(shí)，首先進(jìn)行熱量直接交換模式，滿足用戶儲(chǔ)熱器(2)以及地板換熱器(1)的需求，當(dāng)用戶側(cè)的需求已經(jīng)被滿足后，此時(shí)啟動(dòng)郎肯循環(huán)模式，13太陽(yáng)能吸熱管吸收熱量之后被乙二醇水溶液帶到蒸發(fā)器(7)中，在蒸發(fā)器(7)中進(jìn)行熱量交換，郎肯循環(huán)的工質(zhì)是R134A，工質(zhì)R134A吸收此熱量后成為高壓蒸汽，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行發(fā)電，高壓蒸汽從旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)出來(lái)之后變?yōu)榈蛪赫羝?，隨后工質(zhì)R134A循環(huán)至冷凝器(6)，在冷凝器(6)中與用戶側(cè)的水進(jìn)行換熱，水吸收R134A的熱量，隨后水在地板換熱器(1)中被冷卻再循環(huán)至冷凝器(6)，而R134A蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)過儲(chǔ)液罐(10)和水栗B (9)的加壓，進(jìn)入蒸發(fā)器(7)中，如此進(jìn)行循環(huán)。
[0018]熱栗循環(huán)工作模式
[0019]陽(yáng)光條件較差時(shí)，直接換熱工作模式仍然不能滿足用戶的熱量需求時(shí)，此時(shí)熱栗工作模式開始啟動(dòng)，在蒸發(fā)器(7)中工質(zhì)R134A吸收乙二醇水溶液的熱量，蒸發(fā)成氣態(tài)，工質(zhì)R134A進(jìn)入壓縮機(jī)(4)被壓縮成高壓蒸汽，隨后在冷凝器(6)中與水進(jìn)行換熱，工質(zhì)R134A冷凝放熱，冷凝器另一側(cè)的水吸收熱量，供用戶使用，R134A經(jīng)過儲(chǔ)液罐(10)，再通過膨脹閥
(11)后壓力變低，進(jìn)入蒸發(fā)器(7)，如此進(jìn)行循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.太陽(yáng)能儲(chǔ)熱、供熱及發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括地板換熱器(1)、儲(chǔ)熱器(2)、熱量直接交換器(3)、壓縮機(jī)(4)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)、冷凝器(6)、蒸發(fā)器(7)、水栗A(8)、水栗B(9)、儲(chǔ)液罐(10)、膨脹閥(11)、水栗C(12)、太陽(yáng)能吸熱管(13);上述構(gòu)件通過連接管道連接； 朗肯循環(huán)模塊包括蒸發(fā)器(7)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、水栗B(9)，其中的循環(huán)工質(zhì)為R134A;蒸發(fā)器(7)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、水栗B(9)依次相連組成朗肯循環(huán)模塊； 熱栗循環(huán)模塊包括壓縮機(jī)(4)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、節(jié)流閥11、蒸發(fā)器(7)，其中的循環(huán)工質(zhì)為R134A;壓縮機(jī)(4)、冷凝器(6)、儲(chǔ)液罐(10)、膨脹閥(11)、蒸發(fā)器(7)依次相連組成熱栗循環(huán)模塊;膨脹閥(11)與水栗B(9)并聯(lián);壓縮機(jī)(4)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)并聯(lián)； 用戶側(cè)包括地板換熱器(1)、儲(chǔ)熱器(2)、水栗A(8)、冷凝器(6);用戶側(cè)的水與工質(zhì)R134A在冷凝器(6)中進(jìn)行熱量交換;地板換熱器(1)、儲(chǔ)熱器(2)相并聯(lián)并與水栗A(8)、冷凝器(6)串聯(lián);用戶側(cè)的循環(huán)工質(zhì)為水； 太陽(yáng)能側(cè)包括蒸發(fā)器(7)、水栗C(12)、太陽(yáng)能吸熱管(13);蒸發(fā)器(7)、水栗C(12)、太陽(yáng)能吸熱管(13)依次相串連，太陽(yáng)能側(cè)的循環(huán)工質(zhì)為乙二醇水溶液； 熱量直接交換器(3)設(shè)置在用戶側(cè)與太陽(yáng)能側(cè)之間，熱量直接交換器(3)兩端設(shè)置在冷凝器(6)、蒸發(fā)器(7)之間；在該熱量直接交換器(3)中，太陽(yáng)能側(cè)的乙二醇水溶液與用戶側(cè)的水進(jìn)行熱量交換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱、供熱及發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:本系統(tǒng)涉及到的工質(zhì)包括:水，乙二醇水溶液，R134A; R134A應(yīng)用在郎肯循環(huán)和熱栗循環(huán)中，乙二醇水溶液應(yīng)用在太陽(yáng)能吸熱循環(huán)中，水應(yīng)用在用戶側(cè)； 三種工作模式: 熱量直接交換工作模式 當(dāng)陽(yáng)光條件較好時(shí)，熱量直接交換模式啟動(dòng)，在熱量直接交換器(3)中，太陽(yáng)能吸收的熱量通過乙二醇水溶液與用戶側(cè)的水進(jìn)行換熱，用戶側(cè)的水吸收熱量，然后熱量被帶入到儲(chǔ)熱器(2)和地板換熱器(1)中，隨后經(jīng)水栗A(8)后再進(jìn)入熱量直接交換器(3)，如此進(jìn)行循環(huán)； 郎肯循環(huán)工作模式 當(dāng)陽(yáng)光條件較好時(shí)，首先進(jìn)行熱量直接交換模式，滿足用戶儲(chǔ)熱器(2)以及地板換熱器(1)的需求，當(dāng)用戶側(cè)的需求已經(jīng)被滿足后，此時(shí)啟動(dòng)郎肯循環(huán)模式，13太陽(yáng)能吸熱管吸收熱量之后被乙二醇水溶液帶到蒸發(fā)器(7)中，在蒸發(fā)器(7)中進(jìn)行熱量交換，郎肯循環(huán)的工質(zhì)是R134A，工質(zhì)R134A吸收此熱量后成為高壓蒸汽，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行發(fā)電，高壓蒸汽從旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置(5)出來(lái)之后變?yōu)榈蛪赫羝S后工質(zhì)R134A循環(huán)至冷凝器(6)，在冷凝器(6)中與用戶側(cè)的水進(jìn)行換熱，水吸收R134A的熱量，隨后水在地板換熱器(1)中被冷卻再循環(huán)至冷凝器(6)，而R134A蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)過儲(chǔ)液罐(10)和水栗B(9)的加壓，進(jìn)入蒸發(fā)器(7)中，如此進(jìn)行循環(huán)； 熱栗循環(huán)工作模式 陽(yáng)光條件較差時(shí)，直接換熱工作模式仍然不能滿足用戶的熱量需求時(shí)，此時(shí)熱栗工作模式開始啟動(dòng)，在蒸發(fā)器(7)中工質(zhì)R134A吸收乙二醇水溶液的熱量，蒸發(fā)成氣態(tài)，工質(zhì)R134A進(jìn)入壓縮機(jī)(4)被壓縮成高壓蒸汽，隨后在冷凝器(6)中與水進(jìn)行換熱，工質(zhì)R134A冷凝放熱，冷凝器另一側(cè)的水吸收熱量，供用戶使用，R134A經(jīng)過儲(chǔ)液罐(10)，再通過膨脹閥(11)后壓力變低，進(jìn)入蒸發(fā)器(7)，如此進(jìn)行循環(huán)。
【專利摘要】太陽(yáng)能儲(chǔ)熱、供熱及發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括地板換熱器、儲(chǔ)熱器、熱量直接交換器、壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置、冷凝器、蒸發(fā)器、水泵A、水泵B、儲(chǔ)液罐、膨脹閥、水泵C、太陽(yáng)能吸熱管；上述構(gòu)件通過連接管道連接；本發(fā)明涉及到的工質(zhì)包括：水，乙二醇水溶液，R134A。R134A應(yīng)用在郎肯循環(huán)和熱泵循環(huán)中，乙二醇水溶液應(yīng)用在太陽(yáng)能吸熱循環(huán)中，水應(yīng)用在用戶側(cè)。本發(fā)明是一種以太陽(yáng)能作為能量來(lái)源，用來(lái)供熱、儲(chǔ)熱和發(fā)電的系統(tǒng)。系統(tǒng)有三種不同的循環(huán)模式：郎肯循環(huán)模式，熱泵循環(huán)模式，熱量直接交換模式，在不同的外界工況和熱量需求下啟動(dòng)不同的模式。實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的有效利用。
【IPC分類】F25B30/06, F24D17/00
【公開號(hào)】CN105485759
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510808017
【發(fā)明人】劉忠寶, 郭領(lǐng)波, 趙丹峰, 李驁
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日