專利名稱：利用分散冷源和熱源裝置的局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，旨在對(duì)某一地區(qū)內(nèi)工廠及分散配置的高溫和低溫裝置所散發(fā)的熱能進(jìn)行回收和再利用；更具體地說，本發(fā)明涉及的局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)可通過充以水或水漿的無端頭回路作為熱源和熱容來實(shí)現(xiàn)熱能的互補(bǔ)利用。
就電能來說，現(xiàn)已提出通過廢熱的有效利用來減少電力傳輸?shù)膿p失和提高能源效率，關(guān)注的熱點(diǎn)已從大規(guī)模的集中發(fā)電廠發(fā)展到分散在區(qū)域內(nèi)的小型發(fā)電設(shè)施。相應(yīng)地，在聯(lián)合發(fā)電和局域空調(diào)等有關(guān)方面也開發(fā)了一些節(jié)能技術(shù)。近年來，適于住宅、便民店等規(guī)模使用的小型燃?xì)馔钙?、燃料電池等分散式熱源裝置也處在發(fā)展中，它們利用城市煤氣或天然氣進(jìn)行運(yùn)行。
力圖提高這些小型裝置效率的工作在持續(xù)進(jìn)行，但更重要的是提高整個(gè)區(qū)域的能源利用效率，最好能達(dá)到熱能零排放的指標(biāo)。
為此，現(xiàn)已發(fā)展了一些技術(shù)以利用分散空調(diào)裝置所排放的廢熱，通過與土壤等進(jìn)行熱交換和調(diào)節(jié)廢熱溫度后再供給吸收式或吸附式制冷機(jī)，以提高各空調(diào)裝置的運(yùn)行效率和整個(gè)地區(qū)的能源利用效率。
但在現(xiàn)有技術(shù)中的多數(shù)情況下，熱源系統(tǒng)的余熱仍要排放到大氣中。
分散配置的小型熱源裝置等民用熱源系統(tǒng)的余熱難于獲得有效的利用，在無余熱回收和再利用系統(tǒng)的情況下將被浪費(fèi)掉，而這將加劇熱島現(xiàn)象。
商業(yè)和居住區(qū)內(nèi)分散熱源裝置所排放的廢熱正在增加，過去對(duì)此還缺乏充分的認(rèn)識(shí)，迫切要求能對(duì)廢熱進(jìn)行有效的利用。
針對(duì)上述問題，發(fā)展了通過局域管道供熱的局域空調(diào)系統(tǒng)。起先采用的是四管道方法，通過單獨(dú)的進(jìn)水和回水管道來供給適當(dāng)溫度的熱水和冷水。在這種情況下，需要對(duì)管道進(jìn)行熱絕緣，如何有效利用回水管道也是一個(gè)問題。
為改進(jìn)四管道系統(tǒng)提出了兩管道方法，根據(jù)季節(jié)或時(shí)間段，使每個(gè)管道交替作為供水管和回水管。
日本專利公開書NO.56-52219中公開了一種兩管道方式的局域熱能供給系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)，可改善裝置的運(yùn)行效率和整個(gè)地區(qū)的能源效率。
按該專利所提出的系統(tǒng)，一些熱泵型空調(diào)裝置分散配置在區(qū)域內(nèi)的一些地點(diǎn)，一個(gè)包括中心綜合產(chǎn)能裝置的能源站配置在遠(yuǎn)離上述地點(diǎn)的另外一處，它們之間通過冷水供給管道(冬季作為回水管道)和熱水供給管道(夏季作為回水管道)相連。
但在上述系統(tǒng)中，按季節(jié)交替用做供水和回水管的兩條管道是通過三通閥改變水流來實(shí)現(xiàn)的，與下述本發(fā)明的系統(tǒng)比較起來，上述管道并不構(gòu)成本發(fā)明系統(tǒng)中所述的無端頭回路。因此，每個(gè)供水和回水管道都需要配置水泵，且驅(qū)動(dòng)水泵的動(dòng)力將隨著局域與中心能源站距離的增加而加大。
為解決這一問題，日本專利申請(qǐng)NO.2000-146356公開了一種局域供暖和冷卻系統(tǒng)，其中不再采用供水和回水管而是使局域內(nèi)管道構(gòu)成無端頭的水流回路，帶有低溫蓄熱器的熱泵分散配置在這一區(qū)域內(nèi)。也就是說，所述無端頭水流回路像在區(qū)域內(nèi)緩慢流動(dòng)的河流一樣具有相當(dāng)大的熱容量，以保持回路中流動(dòng)的水溫盡可能為一常數(shù)。
按所公開的說明，如

圖11所示，局域管道102埋在地下直接與土壤接觸，使管道102中的水可與土壤進(jìn)行無絕緣熱交換，管道102中的水在循環(huán)水泵105的作用下進(jìn)行循環(huán)。區(qū)域內(nèi)分散配置的包括冰蓄熱器的熱泵101A和不含冰蓄熱器的熱泵101B通過進(jìn)水和出水管106相連。通過在熱力學(xué)上將與土壤進(jìn)行熱交換的循環(huán)水同熱泵101A的制冷劑冷凝器或冰蓄熱器連接起來，水由冷凝器中制冷劑吸收的熱量或由熱泵裝置蒸發(fā)器吸收的低溫可被供給到需要它們的地方。最好在熱力學(xué)上也將未被利用的熱源U與局域管道102連接起來。
這種現(xiàn)有技術(shù)與日本專利NO.56-52219的不同之處在于局域管道102為一個(gè)無端頭的水流回路，但與土壤進(jìn)行熱交換的水仍需要利用循環(huán)水泵105在局域管道102中進(jìn)行循環(huán)，即水泵105是必需的，這與本發(fā)明無須采用循環(huán)水泵是完全不同的。此外，當(dāng)區(qū)域范圍擴(kuò)大時(shí)，循環(huán)水泵的能力也需隨之增加；也就是說，要隨著熱泵裝置101A的制冷劑冷凝器或冰蓄熱器與供熱地點(diǎn)間距離的增加而加大。因此，由所述無端頭水流回路供熱的區(qū)域范圍是有限的。
按本發(fā)明，在區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)無端頭的管狀多重螺旋回路，其中充以水或水與冰的水漿(以后簡稱為水)。螺旋回路中的水無須進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，并在各部件回路中形成不同的溫度區(qū)。分散冷源和熱源在熱力學(xué)上與所述螺旋回路相連，使水可在形成不同溫度區(qū)的各部件回路間跨流，從而使熱量(水)可由所述冷源或熱源中取出或者向其排放。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)首先，螺旋回路中的水無須用泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。由于螺旋回路中的水無須進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)、只進(jìn)行熱傳遞而使部件回路達(dá)到熱的均衡分布，因此不像現(xiàn)有技術(shù)那樣需要配置循環(huán)泵。這是本發(fā)明的基本概念。
由于構(gòu)建螺旋回路中無須配置循環(huán)水泵，因此無端頭螺旋回路的徑向尺寸不存在局限性，即進(jìn)行供排熱的區(qū)域范圍沒有局限性，可構(gòu)建大尺度的螺旋回路。
在此，無端頭螺旋回路包括多重螺旋回路的始端與終端相連以形成一個(gè)無端頭多重螺旋回路的情況，也包括水箱跨接于欲相互連接的多重螺旋回路的部件回路之間的情況。
所述多重螺旋回路的各部件回路形成具有預(yù)定溫度的溫度區(qū)。
更具體地說，在兩重螺旋回路的情況下，較高的溫度區(qū)形成在所述兩重螺旋回路的一個(gè)部件回路，較低的溫度區(qū)形成在另一個(gè)部件回路。在三重螺旋回路的情況下，在三個(gè)部件回路中分別形成高溫、中溫和低溫等三個(gè)溫度區(qū)。
為使各部件回路形成具有預(yù)定溫度的溫度區(qū)，使相連的分散冷源和熱源(熱源除室內(nèi)加溫器、熱水器外，還包括焚化爐、廢熱鍋爐、加熱爐等設(shè)備)跨接于形成多重螺旋回路不同溫度區(qū)的兩個(gè)部件回路之間，需要在熱力學(xué)上將分散冷源和熱源連接起來，使冷源和熱源裝與各部件回路建立起熱量的吸收或排放的關(guān)系。
更具體地說，需要通過熱交換器使分散冷源裝置由相對(duì)較低溫度的部件回路(以下簡稱為低溫回路)吸收低溫?zé)崃亢拖驕囟容^高的回路(以下簡稱為高溫回路)排放熱量，使分散熱源裝置由相對(duì)較高溫度的部件回路吸收熱量和向溫度較低的部件回路排放低溫?zé)崃?，使通過熱交換器流過跨接部件的熱流為單方向的流動(dòng)(流動(dòng)方向根據(jù)季節(jié)可能有所變化)。
這樣，分散冷源裝置的熱排放和分散熱源裝置的熱吸收總是與相對(duì)高溫的回路相聯(lián)系，而分散冷源裝置的的低溫吸收和分散熱源裝置的熱排放總是與相對(duì)較低溫度的回路相聯(lián)系，熱量在每個(gè)溫度區(qū)內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散和互補(bǔ)，使相對(duì)高溫區(qū)的回路和相對(duì)低溫區(qū)的部件回路分別達(dá)到熱平衡。
需要在多重螺旋回路的溫度邊界區(qū)適當(dāng)配置一個(gè)跨接能量調(diào)整部件以將部件回路中的水跨接起來，所述能量調(diào)整部件可以是用于對(duì)部件熱不平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)的水箱、熱泵和熱交換器等，相對(duì)較高溫度的部件回路與水箱的上部相連，相對(duì)溫度較低的部件回路與其下部相連。
所述熱能互補(bǔ)系統(tǒng)可以將多個(gè)主螺旋回路配置在多個(gè)區(qū)域，每個(gè)主螺旋回路可獨(dú)立配置在各相鄰的商業(yè)區(qū)、居住區(qū)和工業(yè)區(qū)，通過熱泵和熱交換器等能量調(diào)整部件在熱力學(xué)上將這些主螺旋回路連接起來以構(gòu)成主螺旋回路的網(wǎng)絡(luò)。
因此，本發(fā)明具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用性，可將一個(gè)熱能互補(bǔ)主螺旋回路首先配置在其一個(gè)應(yīng)用區(qū)，然后將另一個(gè)主螺旋回路配置在其另一個(gè)應(yīng)用區(qū)，并通過熱泵和熱交換器等熱能調(diào)整部件將第二個(gè)主螺旋回路與已有的主螺旋回路連接起來，以構(gòu)成主螺旋回路的網(wǎng)絡(luò)。
以下，將對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明熱能互補(bǔ)系統(tǒng)包括一個(gè)多重螺旋回路，所述回路可配置在各種建筑物、商場、便民店等云集的商業(yè)區(qū)或者各種工廠密集的工業(yè)區(qū)，它的結(jié)構(gòu)可使在分散制冷裝置(冷源裝置)和熱源裝置之間實(shí)現(xiàn)有效的熱能傳遞和互補(bǔ)，即對(duì)中小熱源排放的熱量進(jìn)行回收和再利用，將其供給小型制冷機(jī)等分散冷源。
所述配置在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多重回路管道構(gòu)成一個(gè)封閉的螺旋回路，其結(jié)構(gòu)可使吸收式制冷機(jī)等裝置在以煤氣和天然氣為燃料的小型分散熱源裝置所排出的少量熱能下進(jìn)行工作，所產(chǎn)生的低溫?zé)崃勘晃盏降蜏鼗芈凡⒈还┙o到與低溫回路相連的櫥窗、空調(diào)熱泵和吸收式制冷機(jī)等分散制冷(冷源)裝置。
由于螺旋回路中的水并不進(jìn)行循環(huán)，只是通過流過旁路管道中的水進(jìn)行熱傳遞，所以不需要使水在螺旋回路中進(jìn)行循環(huán)的能量；由于部件回路分別構(gòu)成冷源和熱源(較低和較高的溫度區(qū))，因此可提高熱能的轉(zhuǎn)換效率。
所述分散熱源裝置排放的熱水最好經(jīng)吸收式或吸附式制冷機(jī)或者熱泵進(jìn)行冷卻，然后按冷卻溫度供給到溫度相對(duì)較低的部件回路。
配置在各區(qū)域的每個(gè)多重螺旋回路具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可使每個(gè)部件回路構(gòu)成具有不同溫度的溫度區(qū)，各部件回路可通過旁路管道與分散配置的冷源和熱源進(jìn)行吸收和排放熱量的熱交換，而且螺旋回路排放和吸收熱量是根據(jù)其溫度區(qū)的溫度來進(jìn)行的，因此可減少熱損失。
最好配置有一個(gè)連接部分，以便在多個(gè)區(qū)域配置有多個(gè)多重螺旋回路的情況下可在相鄰的多重螺旋回路間進(jìn)行熱交換。
需要在相鄰的多重螺旋回路間配置一個(gè)用于監(jiān)測和調(diào)節(jié)各多重螺旋回路熱平衡的能量調(diào)整部件，因?yàn)榕渲迷谝粋€(gè)區(qū)域內(nèi)的多重螺旋回路各部件回路間的溫度邊界可能會(huì)根據(jù)區(qū)域的熱利用狀況而產(chǎn)生變化。
用于監(jiān)測和調(diào)節(jié)多重螺旋回路間熱平衡的能量調(diào)整部件可為一個(gè)跨接部件回路的適當(dāng)?shù)乃?、熱交換器和熱泵，相對(duì)較高溫度的回路與所述水箱的上部相連，相對(duì)溫度較低的回路與其下部相連。
當(dāng)分散制冷裝置利用帶有能量調(diào)整部件的多重螺旋回路進(jìn)行工作時(shí)，例如以空調(diào)器為例，在夏季將空調(diào)器作為制冷裝置的情況下，較低溫度的水由溫度較低的回路中取出，用于冷卻冷凝器中的制冷劑，經(jīng)冷凝器加溫后排放的水回饋到溫度較高的回路；在冬季將其用做加熱器時(shí)，較高溫度的水由溫度較高的回路中取出，用于加熱蒸發(fā)器中的制冷劑，經(jīng)蒸發(fā)器降溫后的排放水回饋到溫度較低的回路。
這樣，在所述空調(diào)器的情況下，雖然回路水溫有某種波動(dòng)，但在所述溫度較高和較低的各部件回路中基本可保持恒溫區(qū)，可保持熱平衡狀態(tài)。
當(dāng)有許多利用冷源工作的分散制冷裝置時(shí)，由低溫回路中取出的水量將增多，在部件回路間將產(chǎn)生熱不平衡(即部件回路間的溫差比預(yù)定范圍過高或過低)。為保持部件回路間的平衡(使部件回路間的溫差處于預(yù)定范圍)，需要回收和利用其它裝置的廢熱來運(yùn)行吸收式或吸附式制冷機(jī)等裝置以產(chǎn)生低溫?zé)崃?低溫水)，將低溫?zé)崃抗┙o低溫回路以保持各部件回路間的熱平衡。
這樣，在本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)下，可利用兩個(gè)或多個(gè)具有基本恒溫溫度區(qū)的部件回路進(jìn)行熱量的吸收和排放，從而與現(xiàn)有技術(shù)中具有分立式氣冷或水冷制冷裝置的空調(diào)器比較起來，可使空調(diào)器的尺寸減小。此外，通過降低制冷劑的冷凝器出口溫度，可提高其COP(運(yùn)行系數(shù))，由于無須使水在回路中強(qiáng)制循環(huán)，因此可大大減少水循環(huán)所需的能源消耗。
在兩重螺旋回路的結(jié)構(gòu)下，螺旋回路由20攝式度的低溫回路和25攝式度的高溫回路構(gòu)成，二者間的溫差為5攝式度，其中的水溫接近空氣溫度且基本不受空氣溫度變化的影響。當(dāng)空調(diào)器作為制冷裝置運(yùn)行時(shí)，如果利用低溫回路20攝式度的水對(duì)冷凝器中的制冷劑進(jìn)行冷卻，空調(diào)器的COP比空冷到50攝式度的情況將成倍提高。
當(dāng)采用吸收式制冷機(jī)產(chǎn)生20攝式度低溫時(shí)，如果利用低溫回路20攝式度的水，COP在單效應(yīng)吸收式制冷機(jī)的情況下，COP可由0.7提高到1.0；在雙效應(yīng)吸收式制冷機(jī)的情況下，COP可由1.2提高到1.5。當(dāng)采用吸附式制冷機(jī)產(chǎn)生20攝式度的低溫時(shí)，COP可由0.6提高到0.8。
在系統(tǒng)主要用于空調(diào)的情況下，本發(fā)明局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)最好采用包括20攝式度和25攝式度兩個(gè)溫度區(qū)的兩重螺旋回路作為常溫主螺旋回路，將一些兩重螺旋回路相互連接起來構(gòu)成螺旋回路網(wǎng)絡(luò)。
在將螺旋回路用于食品加工廠的情況下，由于食品加工一般需要的溫度為0-40攝式度，因此需要配置一個(gè)具有0-15攝式度溫度區(qū)的輔助螺旋回路，以將水由所述常溫主螺旋回路中取出、利用吸收式或吸附式制冷機(jī)的熱轉(zhuǎn)換功能對(duì)其進(jìn)行冷卻和將其饋送到所述輔助螺旋回路，從而提高熱效率。更具體地說，需要構(gòu)建一個(gè)包括兩個(gè)溫度區(qū)、其間溫差為5-8攝式度的兩重螺旋回路，在溫度較低的回路中充以0-7攝式度的水，在溫度較高的回路中充以5-15攝式度的水，所述輔助螺旋回路與常溫主螺旋回路通過可在所述兩個(gè)螺旋回路間進(jìn)行熱傳遞的能量調(diào)整部件相連。
在易于獲得企業(yè)同意的地方，可將所述主螺旋回路鋪設(shè)在廠區(qū)；而在商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)之間存在利益沖突的地區(qū)，可將主螺旋回路鋪設(shè)在經(jīng)相關(guān)利益集團(tuán)協(xié)商同意的各個(gè)局域，再將各主螺旋回路通過可在回路間進(jìn)行熱交換的能量調(diào)整部件在熱力學(xué)上連接起來，形成串聯(lián)或枝節(jié)形網(wǎng)絡(luò)。
在各區(qū)鋪設(shè)完所述常溫主螺旋回路并將它們?cè)跓崃W(xué)上通過可在各主回路間進(jìn)行熱交換的能量調(diào)整部件連接成網(wǎng)絡(luò)后，在無須循環(huán)泵的情況下，即可將熱量由一個(gè)主螺旋回路傳遞到另一個(gè)臨近的主螺旋回路。
上述結(jié)構(gòu)在熱傳遞方面具有一些優(yōu)點(diǎn)。例如，利用配置在各主螺旋回路間能量調(diào)整部件的熱轉(zhuǎn)換功能，可將低溫?zé)崃?低溫水)由配置在發(fā)電廠和工業(yè)密集的、具有大量低溫?zé)嵩吹胤降闹髀菪芈穫鬟f到低溫?zé)嵩慈狈Φ纳虡I(yè)區(qū)主螺旋回路，這種熱傳遞可能經(jīng)過配置在兩區(qū)之間的中間區(qū)域的另外主螺旋回路，同時(shí)使各螺旋回路保持熱平衡。
在進(jìn)行所述各主螺旋回路間的熱連接時(shí)，最好將一些螺旋回路配置在中心主螺旋回路的周圍，形成衛(wèi)星螺旋回路群，并通過可在各主螺旋回路間進(jìn)行熱傳遞的能量調(diào)整部件將它們?cè)跓崃W(xué)上連接起來，或者將另一個(gè)主螺旋回路或衛(wèi)星螺旋回路群與所述衛(wèi)星螺旋回路群在熱力學(xué)上連接起來，通過所形成的連接工廠、商業(yè)和居住區(qū)分散冷源和熱源、以及建筑物分散制冷裝置的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)回路來進(jìn)行中心控制。
最好在一個(gè)區(qū)域內(nèi)配置一個(gè)主多重螺旋回路和一個(gè)輔助多重螺旋回路，并通過可在它們之間進(jìn)行熱傳遞的一個(gè)能量調(diào)整部件將它們?cè)跓崃W(xué)上連接起來。
在食品加工業(yè)等主要需要進(jìn)行低溫處理的地區(qū)，在承擔(dān)整個(gè)地區(qū)供暖的常溫主螺旋回路外，最好配置一個(gè)溫度區(qū)與其不同的輔助螺旋回路，并通過能量調(diào)整部件將二者在熱力學(xué)上連接起來。
關(guān)于輔助螺旋回路的溫度控制，低溫冷源水的供給通過吸收式或吸附式制冷機(jī)的熱轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行控制，高溫?zé)嵩此墓┙o通過熱泵進(jìn)行控制，主螺旋回路與輔助螺旋回路間的熱連接通過熱交換器或熱泵進(jìn)行控制。
圖2為本發(fā)明水箱跨越回路局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的原理框圖，(A)表明形成兩重螺旋回路的情況，(B)表明形成三重螺旋回路的情況。
圖3為本發(fā)明局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)安裝于一個(gè)地區(qū)內(nèi)的實(shí)施例，(A)表明安裝在商業(yè)區(qū)的情況，(B)表明安裝在工業(yè)區(qū)的情況。
圖4原理圖表明本發(fā)明局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)第二實(shí)施例的基本概念，(A)為原理框圖，(B)表明通過(A)所示兩重螺旋螺旋回路供給冷熱水使空調(diào)器工作時(shí)熱能的傳遞和接受情況，(C)表明通過熱回收供給冷水的情況。
圖5為圖4局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的原理框圖。
圖6(A)表明圖5中能量調(diào)整部分的工作情況，圖6(B)表明應(yīng)用于圖6(A)調(diào)整的不平衡檢測方法。
圖7為圖5局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
圖8為圖5局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)安裝于一個(gè)食品加工廠廠區(qū)的實(shí)施例。
圖9為圖5局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)在應(yīng)用目標(biāo)區(qū)范圍擴(kuò)大時(shí)的一個(gè)實(shí)施例。
圖10表明圖5局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的多個(gè)兩重螺旋回路相互串聯(lián)的情況。
圖11原理框圖表明現(xiàn)有技術(shù)中的局域供暖和制冷系統(tǒng)。
圖1為本發(fā)明局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的原理框圖。將一個(gè)管道如圖進(jìn)行兩重彎轉(zhuǎn)形成如圖所示兩重?zé)o端頭兩重螺旋回路1，兩重螺旋回路(管道)1埋在道路和房屋、商業(yè)區(qū)或工業(yè)區(qū)的地下，回路中充水。在圖1(A)中，分散配置的制冷裝置(分散冷源)14和分散配置的熱源裝置(分散熱源)13同所述回路相連，位置較低的回路12中的水保持在20攝式度的較低溫度，位置較高的回路11中的水保持在25攝式度的較高溫度。
螺旋回路中的水停留在回路中，并不采用泵使其循環(huán)。因此，不存在因回路中水循環(huán)而產(chǎn)生的熱傳遞?；芈分胁煌瑓^(qū)域的水溫是不同的。冷源裝置14和熱源裝置13在熱力學(xué)上同所述兩重回路相連，從而在兩重回路間形成旁路41，可同回路11或12進(jìn)行熱量交換，從中吸收熱量或向其排放熱量。
更具體地說，制冷空調(diào)器等分散冷源14可由具有較低溫度的回路12吸收低溫并將其廢熱排放到具有較高溫度的回路11，兩一方面，分散熱源裝置13可由具有較高溫度的回路11中吸收熱量并將其廢熱排放到具有較低溫度的回路12中去。每一旁路中的熱流在兩個(gè)回路間是單方向的。
這樣，分散冷源14排放的廢熱和分散熱源13吸收的熱量總是排放到具有較高溫度的回路側(cè)11或由其吸熱，分散冷源14吸收的低溫和分散熱源13排放的低溫?zé)崃靠偸桥欧诺骄哂休^低溫度的回路側(cè)12或由其吸收低溫。
因此，通過20攝式度和25攝式度回路區(qū)中的熱擴(kuò)散和補(bǔ)充，在所述具有較高和較低溫度的兩個(gè)回路的任何一個(gè)回路中都可保持熱平衡。
熱源能量調(diào)整部件20(熱泵或熱交換器)配置在兩個(gè)溫度區(qū)的交界處，旁路42與能量調(diào)整部分20的每個(gè)邊界相連，從而當(dāng)部件回路11和12之間產(chǎn)生熱不平衡時(shí)可對(duì)溫度區(qū)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，調(diào)整部件20可從25攝式度溫度區(qū)取出部分水而使其冷卻到20攝式度，然后再將取出的水回饋到25攝式度溫度區(qū)，或者從20攝式度溫度區(qū)取出部分水而使其加溫到25攝式度，然后再將其回饋到20攝式度溫度區(qū)。
部件回路11和12的數(shù)目可據(jù)情任意決定。例如，在圖1(B)中，適當(dāng)配置了經(jīng)三次盤彎的三重螺旋回路，位置最低的回路12A構(gòu)成15攝式度溫度區(qū)，中間的回路12構(gòu)成20攝式度溫度區(qū)，最上邊的回路11形成25攝式度溫度區(qū)。
在這種結(jié)構(gòu)中，如果分散配置的空調(diào)器13A和14A在夏季需要低溫而在冬季需要加熱時(shí)，則適于將旁路連接配置在15攝式度的低溫回路12A與25攝式度的高溫回路11之間。當(dāng)空調(diào)器等設(shè)備要求總是處于20-25攝式度溫度時(shí)，例如在醫(yī)院或其他要求恒溫的場所，則適于將旁路連接配置在20攝式度的中溫回路12與25攝式度的高溫回路11之間。當(dāng)溜冰場空調(diào)器等裝置要求總是處于15-20攝式度時(shí)，則適于將旁路連接配置在15攝式度的低溫回路12A與20攝式度的中溫回路12之間。
在這種情況下，能量調(diào)整部件20(熱泵或熱交換器)配置在15攝式度的低溫回路12A與20攝式度的中溫回路12之間，能量調(diào)整部件20A配置在20攝式度的中溫回路12與25攝式度的高溫回路11之間。
圖2表明另一個(gè)實(shí)施例，其中能量調(diào)整部件為一個(gè)水箱200，多重螺旋回路的結(jié)構(gòu)形式為平行回路。在兩重螺旋回路中，上面的部件回路11構(gòu)成相對(duì)溫度較高的溫度區(qū)，下面的部件回路12形成溫度較低的溫度區(qū)，如圖2(A)所示。在三重螺旋回路的結(jié)構(gòu)中，相互基本平行的部件回路11、12和12A分別構(gòu)成高溫、中溫和低溫區(qū)，如圖2( )所示。
為使每個(gè)溫度區(qū)的溫度保持基本恒溫，需要通過旁路41在熱力學(xué)上將冷源14和熱源13同所述多重螺旋回路的兩個(gè)具有不同溫度的部件回路連接起來，以便使它們之間發(fā)生如上所述的熱量交換。
這樣，通過旁路41，分散冷源14的廢熱排放和分散熱源13的熱量吸收總是與高溫回路側(cè)相聯(lián)系，分散冷源14的吸收低溫和分散熱源13的排放低溫總是同低溫回路側(cè)相聯(lián)系，因不同溫度回路區(qū)內(nèi)的熱擴(kuò)散和補(bǔ)充，在不同溫度區(qū)的部件回路11、12和12A中可保持熱平衡。
在圖2(A)所示的兩重回路結(jié)構(gòu)中，具有25攝式度的相對(duì)較高溫度的回路11與水箱200的上部200A相連，其中的水溫為25攝式度；具有20攝式度的較低溫度回路12與水箱200的下部相連，其中的水溫為20攝式度。當(dāng)部件回路11和12間產(chǎn)生熱不平衡時(shí)，由于水的比重將在不同溫度下產(chǎn)生變化，溫度分布的變化可對(duì)所述熱不平衡產(chǎn)生調(diào)整作用。
也就是說，如圖2(A)所示，當(dāng)向25攝式度的較高回路排放的熱量過多時(shí)，25攝式度溫度區(qū)與20攝式度溫度區(qū)之間的界面201下降，當(dāng)向20攝式度的較低回路排放的低溫過多時(shí)，25攝式度溫度區(qū)與20攝式度溫度區(qū)之間的界面201上升。界面201由傳感器202進(jìn)行監(jiān)測。
分散冷源14可能是用于空調(diào)的熱泵，或者是工廠中用于冷凝或冷凍的設(shè)備。圖中未畫出的蓄熱裝置可配置在所述兩重螺旋回路1中，以便在四季中對(duì)熱能進(jìn)行有效的控制。
在圖2(B)所示的三重螺旋回路結(jié)構(gòu)中，分散冷源/熱源裝置13A和14A在冬季可由高溫回路11吸收熱量，在夏季可由低溫回路12A為其冷凝器吸收低溫，從而對(duì)店鋪、商場、住房和建筑物進(jìn)行空調(diào)。可為熱源13A和14A提供兩個(gè)或一個(gè)旁路管道，用于根據(jù)季節(jié)控制水流的開關(guān)。
在圖1(B)和2(B)的結(jié)構(gòu)配置下，在冬季，空調(diào)器13A和14A通過旁路41由高溫回路11吸收25攝式度的高溫水以形成熱源，然后將冷卻后的廢熱饋送到低溫回路12A。在夏季，它們通過旁路41由低溫回路12A吸收15攝式度的低溫水以形成冷源，然后將廢熱排放到高溫回路11。這樣，低溫回路12A冷源側(cè)的溫度降低而高溫回路11熱源側(cè)的溫度上升，從而在多重螺旋回路中產(chǎn)生由低溫回路側(cè)12A向高溫回路側(cè)11的熱傳遞。
由于高溫回路側(cè)11和低溫回路側(cè)12A的總熱能總是保持不變，因此在不需要空調(diào)的春秋季節(jié)，高溫和低溫回路11和12A中的熱源水保持大致相等的熱量。
通過旁路41可接受焚化爐、工廠和小型發(fā)電廠聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)等排放的廢熱。這些熱源排放的廢熱可被再次利用，例如用于驅(qū)動(dòng)吸收式或吸附式制冷機(jī)，由這些機(jī)器獲得的15攝式度低溫在需要時(shí)可供給低溫側(cè)回路12A。
如上所述，能量調(diào)整部件配置在多重螺旋回路1，熱泵位于其中，以對(duì)因空調(diào)器供暖和制冷運(yùn)作產(chǎn)生的熱平衡偏移進(jìn)行互補(bǔ)。
當(dāng)進(jìn)行制冷時(shí)，通過旁路41由低溫回路12A吸收低溫?zé)崃?，而廢熱被回饋到高溫回路11，所以，低溫回路12A中的冷源降低，高溫回路11中的熱源增加。所增加的熱源經(jīng)熱泵冷卻后回饋到低溫?zé)嵩磦?cè)以使兩源達(dá)到熱平衡。
當(dāng)進(jìn)行加熱時(shí)，由高溫回路側(cè)11吸收熱源，而所產(chǎn)生的低溫?zé)崃炕仞伒降蜏鼗芈?2A，所以，熱源減少而冷源增加。所增加的冷源經(jīng)熱泵加熱后回饋到高溫?zé)嵩磦?cè)以使兩源達(dá)到熱平衡。
圖3表明本發(fā)明局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)安裝在某處地方的一個(gè)實(shí)施例，(A)表明位于商業(yè)區(qū)的情況，(B)表明位于工業(yè)區(qū)的情況。
如圖3(A)所示，本發(fā)明局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)安裝于一個(gè)商業(yè)區(qū)，區(qū)內(nèi)包括大廈、購物中心、便民店、公寓住宅等建筑和設(shè)施。在這些建筑和設(shè)施中，配置有空調(diào)熱泵、櫥窗冷卻裝置、吸收式制冷機(jī)等分散制冷裝置14和輸出為30-80KW的燃料電池、小型燃?xì)馔钙降葻嵩囱b置13。
彎轉(zhuǎn)兩圈、形成無端頭管道的兩重螺旋回路1埋在上述設(shè)施之間的地下。
在所述實(shí)施例中，溫度較低的20攝式度的水充填在第一圈較低的部件回路12之中，溫度較高的25攝式度的水充填在第二圈較高的部件回路11之中。停留在螺旋回路1中的水不通過泵進(jìn)行循環(huán)，每個(gè)部件回路構(gòu)成一個(gè)不同的溫度區(qū)。
在熱力學(xué)上，所述每個(gè)分散的制冷裝置14和分散熱源裝置13通過旁路41同兩個(gè)部件回路相連，并進(jìn)行著吸收和排放低溫或熱量的運(yùn)行工作。
當(dāng)部件回路間出現(xiàn)熱不平衡時(shí)，通過多重螺旋回路的能量調(diào)整部件(熱泵201和熱交換器)對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，將部件回路11中過多的25攝式度的水取出并冷卻到20攝式度后再回饋到20攝式度的部件回路12。
部件回路12、11的具體數(shù)目可據(jù)情決定。例如，可配置彎轉(zhuǎn)三圈的三重回路，最低的回路12A構(gòu)成15攝式度溫度區(qū)，中間的回路構(gòu)成20攝式度溫度區(qū)，頂層回路構(gòu)成25攝式度溫度區(qū)。
圖3(B)表明安裝在工業(yè)區(qū)的一個(gè)實(shí)施例。在熱力學(xué)上，每個(gè)分散制冷裝置14和分散熱源裝置13通過旁路管道41同兩個(gè)部件回路相連，并進(jìn)行著吸收和排放低溫或熱量的運(yùn)行工作。
能量調(diào)整部件20與蒸發(fā)器/冷凝器205相連。能量調(diào)整部件20由蒸發(fā)器/冷凝器吸205收熱量或向其排放熱量。例如，能量調(diào)整部件20可由部件回路11取出過多的25攝式度的水并將其冷卻到20攝式度，然后再將其回饋到20攝式度的部件回路12；或者由部件回路12中取出過多的20攝式度的水并將其加熱到25攝式度，然后再將其饋送到25攝式度的部件回路11。
圖4表明一個(gè)兩重螺旋回路1的結(jié)構(gòu)，(A)表明原理結(jié)構(gòu)簡圖，(B)表明利用(A)所示兩重螺旋回路供給的冷源或熱源水運(yùn)轉(zhuǎn)空調(diào)器時(shí)熱量的傳遞和吸收，(C)表明利用熱量的回收和再利用供給冷源水的情況。
如圖4(A)所示，在兩重螺旋回路1的高溫回路11和低溫回路12中分別充填有適當(dāng)溫度的熱源和冷源，部件回路11的開端與部件回路12的終端相連構(gòu)成一個(gè)無端頭的兩重螺旋回路1，它與分散配置在其回路系統(tǒng)內(nèi)的制冷裝置和熱源裝置一起構(gòu)成一個(gè)局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)。
通過從不同溫度的兩重螺旋回路中接受熱量和向其排放熱量來實(shí)現(xiàn)局域供熱和制冷的情況如圖4(B)所示。
當(dāng)進(jìn)行制冷時(shí)，如圖4(B)中制冷工況所示，低溫回路12的低溫冷源水通過旁路41被取出和用于冷卻作為制冷裝置的分散冷源14的冷凝器14A，如圖中黑色實(shí)線箭頭所示，冷卻冷凝器14A后的溫升水回饋到高溫回路11，如圖中空心箭頭所示。這樣，低溫回路12中的低溫?zé)嵩此畬⒁蜻@種應(yīng)用而減少一定的數(shù)量，高溫回路11中的高溫?zé)嵩此畬⒃黾酉鄳?yīng)的數(shù)量，熱源水的總量不變，但溫度邊界20A的位置發(fā)生了變化。
當(dāng)進(jìn)行加熱時(shí)，如圖4(B)中加熱工況所示，高溫回路11的高溫?zé)嵩此ㄟ^旁路41被取出和用于吸收作為加熱裝置的分散熱源裝置13的蒸發(fā)器13A中制冷劑的蒸發(fā)潛熱，如圖中空心箭頭所示，經(jīng)蒸發(fā)器13A冷卻后的水回饋到低溫回路12，如圖中黑色實(shí)線箭頭所示。這樣，高溫回路11中的高溫?zé)嵩此畬⒁蜻@種應(yīng)用而減少一定的數(shù)量，低溫回路12中的低溫?zé)嵩此畬⒃黾酉鄳?yīng)的數(shù)量，熱源水的總量不變，但溫度邊界20A的位置發(fā)生了變化。
能量調(diào)整部件20用于監(jiān)測溫度邊界位置的變化，當(dāng)產(chǎn)生的熱不平衡變化超出一定范圍時(shí)，通過吸收式或吸附式制冷機(jī)17向回路供給高溫或低溫?zé)崃?，以修正溫度邊界的位置變化?br> 采用所述吸收式或吸附式制冷機(jī)17向低溫回路12供給低溫?zé)崃孔鳛闇囟绕胶馐侄蔚倪^程如圖4(C)所示。
如圖4(C)所示，采用了廢熱16驅(qū)動(dòng)的具有熱轉(zhuǎn)換功能的吸收式或吸附式制冷機(jī)17，通過制冷機(jī)17經(jīng)旁路管道41由高溫回路11獲得低溫?zé)嵩此⑵浠仞伒降蜏鼗芈?2，從而可利用廢熱16在螺旋回路中獲得熱平衡。
如上所述，局域內(nèi)分散熱源裝置排放的熱量將被本發(fā)明兩重螺旋回路回收和進(jìn)行再利用。經(jīng)熱變換所獲得的熱量被封閉在埋入局域地下的兩重螺旋回路1的高溫和低溫回路11和12中，沿螺旋回路配置的冷源裝置14通過經(jīng)旁路管道獲得的部件賄賂間的熱量而進(jìn)行工作。因此，在無須采用能源使低溫和高溫?zé)嵩此诠艿乐醒h(huán)的情況下可實(shí)現(xiàn)局域熱能的供應(yīng)。
圖5為圖4局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖6(A)表明圖5中能量調(diào)整部件的工作狀況，圖6(B)表明用于圖6(A)能量調(diào)整的不平衡檢測方法。
所述能量調(diào)整部件20通過旁路管道41與兩重螺旋回路1相連，并跨接于高溫回路11的開頭與低溫回路12的終端之間，如圖6(A)、(B)所示。在其兩端具有溫度界面20A。如圖6(B)所示，溫度界面20A的變化由位于每一溫度界面20A兩側(cè)的溫度傳感器S1和S2進(jìn)行檢測，熱泵19的工作使高溫和低溫回路11和12達(dá)到熱平衡。
如圖6(B)所示，當(dāng)溫度界面20A按箭頭A所示方向移動(dòng)時(shí)，傳感器S1檢測低溫?zé)嵩此脑黾恿?，?dāng)其按箭頭B的方向移動(dòng)時(shí)，傳感器S2檢測高溫?zé)嵩此脑隽俊Ｅc所述增量相應(yīng)以獲得熱的平衡。
在圖9的每個(gè)能量調(diào)整部件35A、35B、35C、36A、38A和39A及圖10中的每個(gè)能量調(diào)整部件42、43和44中，當(dāng)螺旋回路的溫度界面20A的變化超過預(yù)定范圍時(shí)，螺旋回路中將缺乏低溫?zé)嵩此哂袩徂D(zhuǎn)換功能的吸收式或吸附式制冷機(jī)17將在分布于局域內(nèi)的廢熱作用下工作，并利用在相鄰螺旋回路的高溫和低溫?zé)嵩此g進(jìn)行熱交換的熱交換器19，如圖6(A)所示，通過旁路管道43取水以冷卻相鄰螺旋回路的高溫?zé)嵩此⒗鋮s水供給所述缺乏低溫?zé)嵩此穆菪芈?，從而可保障區(qū)域內(nèi)無故障熱能供應(yīng)。
熱泵19用于限制相鄰兩重螺旋回路中低溫?zé)嵩此康倪^分增加。
圖7為圖5局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)包括一個(gè)包括高溫回路11、低溫回路12和能量調(diào)整部件20的兩重螺旋回路1；一些廢熱排放裝置16；利用所述廢熱排放裝置所排放的廢熱供給低溫?zé)嵩吹臒徂D(zhuǎn)換部件15；以及各種負(fù)載，包括空調(diào)21、冷凍22、冷藏24、制冷25和包括夜間低溫蓄熱26A的深凍26。
當(dāng)大多數(shù)負(fù)載為這種冷卻/制冷性負(fù)載時(shí)，每個(gè)負(fù)載將需要使用大量的低溫?zé)嵩?。為滿足這種需求，需要利用廢熱排放裝置16所排廢熱的吸收式或吸附式制冷機(jī)總是處于工作狀態(tài)，使高溫?zé)嵩蠢鋮s并回饋到低溫回路12。
當(dāng)盡管有低溫?zé)嵩吹墓┙o而在高溫和低溫?zé)嵩撮g仍產(chǎn)生過度不平衡時(shí)，可由熱交換器17和熱泵19根據(jù)能量調(diào)整部件20的指令對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖8為圖5局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)安裝在食品加工廠廠區(qū)內(nèi)的一個(gè)實(shí)施例。在用于食品加工廠的情況下，總負(fù)載的28％與空調(diào)21相關(guān)，4％與冷凍22相關(guān)，3％與冷藏24相關(guān)，5％與制冷25相關(guān)，53％與深凍26相關(guān)。制冷負(fù)載所占的比重非常高。為節(jié)省能量消耗，除了采用圖5和圖7所示包括25攝式度的高溫回路和20攝式度的低溫回路的主螺旋回路外，還采用了包括充以12攝式度高溫?zé)嵩此母邷鼗芈?1和充以7攝式度低溫?zé)嵩此牡蜏鼗芈?2的輔助兩重螺旋回路30。配置上述結(jié)構(gòu)的輔助回路30局限于具有上述負(fù)載性質(zhì)的工廠區(qū)。
主回路的20攝式度低溫?zé)嵩此?2E經(jīng)吸收式或吸附式制冷機(jī)17冷卻后饋送到輔助回路30。
圖8表明利用焚化爐16A的廢熱16處理吸收式或吸附式制冷機(jī)17所用吸收液16E的處理過程。焚化爐16A的高溫燃?xì)獗灰爰訜嵫b置16D和廢熱鍋爐16B。水經(jīng)加熱器16D加熱后獲得吸收液16E。鍋爐16B中產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽透平(圖中未畫出)，再由蒸汽透平驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)16C。
圖9為圖5局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)在應(yīng)用區(qū)擴(kuò)大時(shí)的一個(gè)實(shí)施例。
如圖所示，隨著區(qū)域的擴(kuò)大配置了另外的主回路2、3、4、5、6、7，相應(yīng)地需要在主回路1和主回路2、4和7之間分別配置能量調(diào)整部件35A、35B和35C，，在主回路2和3之間、4和5之間和5和6之間分別配置能量調(diào)整部件36A、38A和39A，以便將上述主回路在熱力學(xué)上連接起來。即在一個(gè)區(qū)域內(nèi)配置一個(gè)適當(dāng)?shù)闹骰芈?，然后隨著區(qū)域的發(fā)展和擴(kuò)大增加配置另外的主回路，并通過能量調(diào)整部件將兩個(gè)主回路分別連接起來。每個(gè)能量調(diào)整部件的結(jié)構(gòu)和功能與圖6所示相同。
圖10表明多個(gè)圖5所示局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的兩重螺旋回路1A、1B和1C相互串聯(lián)、形成鏈條型結(jié)構(gòu)。充以大量低溫?zé)嵩此闹骰芈?A鋪設(shè)在產(chǎn)生大量廢熱的發(fā)電廠和工業(yè)區(qū)，平均充以高溫和低溫?zé)嵩此闹骰芈?B鋪設(shè)在中等工業(yè)區(qū)，主回路1C鋪設(shè)在需要使用大量低溫?zé)嵩此纳虡I(yè)區(qū)。主回路1A通過能量調(diào)整部件42與主回路1B相連，主回路1B通過能量調(diào)整部件43與主回路1C相連，能量調(diào)整部件44與主回路1C相連。熱量通過能量調(diào)整部件42、43和44順序傳遞，使每個(gè)回路達(dá)到熱平衡。
按這種方式將各主回路連接起來，可有效利用現(xiàn)有設(shè)備和使一個(gè)區(qū)域產(chǎn)生的熱量傳遞到另一區(qū)域。
本發(fā)明的效果以上祥述了本發(fā)明局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以下將說明其應(yīng)用效果A、通過構(gòu)建一個(gè)環(huán)型的供給熱源水的區(qū)域回路和將所述熱源水供給沿回路管線分散分布的制冷裝置，通常分散裝置的少量廢熱可得到回收和用于產(chǎn)生空調(diào)熱泵所需的熱源水，可在無須提供較大規(guī)模的熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的情況下提高熱能的供給效率。
由于熱源水封閉在由一個(gè)管道所組成的多重螺旋回路中，熱源水在管道中的運(yùn)動(dòng)很小，基本不需要驅(qū)動(dòng)水進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的電源能量，從而可提供總效率。
B、分布在區(qū)域內(nèi)的熱源熱量可獲得再利用，通過熱轉(zhuǎn)換獲得的熱量可供給多重螺旋回路，例如供給包括高溫和低溫回路的兩重回路，封閉在螺旋回路中的熱量可由沿螺旋回路管線分布的制冷裝置中取出或向其排放，使得在無須電源驅(qū)動(dòng)熱源水在回路中循環(huán)的情況下實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)熱能供給。此外，高溫和低溫?zé)嵩此３衷诘陀谙募練鉁氐?5攝式度和20攝式度的恒溫且各溫度下的水可以分別進(jìn)行利用，從而降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本并可明顯節(jié)約能量消耗。
C、為充以高溫和低溫?zé)嵩此亩嘀芈菪芈诽峁┝四芰空{(diào)整部件以維持不同溫度區(qū)水間的熱平衡，所述能量調(diào)整部件具有控制和熱轉(zhuǎn)換功能，利用能量調(diào)整部件可實(shí)現(xiàn)螺旋回路間的熱平衡，并且可將幾個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)主螺旋回路在熱力學(xué)上連接起來，形成局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種包括多重螺旋回路的局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，所述螺旋回路中充填的液體或水漿流體不必用泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)但可形成不同的部件回路溫度區(qū)，分散冷源和熱源在熱力學(xué)上與所述多重螺旋回路相連，使得熱量可在各個(gè)所述部件回路之間進(jìn)行吸收和排放。
2.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中所述每個(gè)分散冷源和熱源通過跨過兩個(gè)不同溫度區(qū)液體的部件回路的熱轉(zhuǎn)換裝置和旁路管道在熱力學(xué)上相互連接。
3.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，每個(gè)分散冷源和熱源裝置在熱力學(xué)上同所述多重螺旋回路相連，使得它們可通過跨過兩個(gè)不同溫度區(qū)液體的旁路管道在兩個(gè)不同溫度區(qū)部件回路間進(jìn)行熱量的吸收和排放。
4.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中所述多重螺旋回路的始端和終端相連，形成無端頭的多重螺旋回路。
5.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中配置有一個(gè)與所述部件回路跨接的水箱，以將它們連接成一個(gè)無端頭的多重螺旋回路。
6.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，在所述多重螺旋回路為兩重螺旋回路時(shí)，一個(gè)所述部件回路形成相對(duì)較高的溫度區(qū)，另一個(gè)部件回路形成溫度較低的溫度區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，在所述多重螺旋回路為三重螺旋回路時(shí)，各部件回路按序分別形成相對(duì)高溫、中溫和低溫溫度區(qū)。
8.如權(quán)利要求3所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，在所述旁路管道中的單向熱流的方向根據(jù)與所述多重螺旋回路相連的熱源裝置的工況和運(yùn)行目的所決定。
9.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，能量調(diào)整部件配置在所述多重螺旋回路各部件回路溫度邊界區(qū)的跨接處，用于調(diào)節(jié)熱失衡。
10.如權(quán)利要求9所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中所述能量調(diào)整部件為所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)熱泵或熱交換器，在所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)中，多重螺旋回路的始端和終端相連以形成一個(gè)無端頭的多重螺旋回路。
11.如權(quán)利要求9所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中所述能量調(diào)整部件為一個(gè)跨接于部件回路間的水箱，所述高溫部件回路(11)與所述水箱的上部相連，所述低溫部件回路與所述水箱的下部相連，在所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)中，所述水箱跨接于部件回路間并將它們連接成一個(gè)無端頭的多重螺旋回路。
12.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中由所述分散熱源裝置排放的熱量，根據(jù)冷卻溫度，由接入溫度較低的部件回路中的熱泵或者吸收式或吸附式制冷機(jī)進(jìn)行冷卻。
13.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，在兩重螺旋回路的情況下，所述兩重螺旋回路為包括兩個(gè)部件回路的常溫主回路，所述兩個(gè)部件回路分別構(gòu)成19攝式度溫度區(qū)和26攝式度溫度區(qū)，二者溫差為7攝式度。
14.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)應(yīng)用于食品加工廠區(qū)域時(shí)，在所述常溫主回路外配置一個(gè)兩重螺旋回路作為輔助回路，所述兩重螺旋輔助回路包括一個(gè)0-10攝式度的低溫部件回路和一個(gè)比其高5-8攝式度的高溫部件回路，利用吸收式或吸附式制冷機(jī)或者熱泵來獲取所述溫度。
15.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中有多個(gè)兩重螺旋主回路配置在多個(gè)地域以形成鏈?zhǔn)交芈方M，所述每個(gè)兩重螺旋主回路通過能量調(diào)整部件在熱力學(xué)上相互串聯(lián)或形成分支網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述螺旋主回路在所述能量調(diào)整部件中進(jìn)行彼此間的熱傳遞。
16.如權(quán)利要求1所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中由所述分散熱源裝置排放的溫度高于高溫部件回路中流體溫度的流體，根據(jù)其排放溫度，通過接入低溫部件回路的熱泵或者吸收式或吸附式制冷機(jī)進(jìn)行冷卻。
17.如權(quán)利要求15所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中所述多重螺旋回路包括配置在各區(qū)域內(nèi)的多個(gè)兩重螺旋主回路，每個(gè)所述螺旋主回路通過能量調(diào)整部件相互串聯(lián)或形成分支網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以便通過所述能量調(diào)整部件進(jìn)行螺旋主回路間的熱傳遞。
18.如權(quán)利要求17所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中所述多重螺旋回路包括主螺旋回路和輔助螺旋回路，所述兩種回路通過能量調(diào)整部件在熱力學(xué)上相連，以進(jìn)行兩回路間的熱傳遞。
19.如權(quán)利要求15所述局域熱能互補(bǔ)系統(tǒng)，其中所述每個(gè)能量調(diào)整部件具有在熱力學(xué)上將相鄰兩重螺旋回路連接起來的功能，并通過配置在相鄰兩重螺旋回路間的熱泵或熱傳遞手段對(duì)回路提供熱控制，以控制低溫?zé)嵩戳黧w或高溫?zé)嵩戳黧w的供給量。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種無應(yīng)用區(qū)域局限性的熱能互補(bǔ)(綜合供熱和排熱)系統(tǒng)。通過構(gòu)建無端頭的多重螺旋回路，使區(qū)域內(nèi)工廠、裝置和設(shè)施產(chǎn)生的熱能通過交互而達(dá)到互補(bǔ)，無須強(qiáng)制水在螺旋回路中的循環(huán)而實(shí)現(xiàn)熱的傳遞。液體或水漿水封閉在環(huán)形的無端頭管道(無端頭回路)中，無須使其強(qiáng)制循環(huán)。因此，對(duì)環(huán)形無端頭管道的回路直徑尺寸不存在限制，即無區(qū)域面積局限。無端頭螺旋回路中的水形成各部件回路不同的溫度區(qū)。分散冷源和熱源在熱力學(xué)上與所述多重螺旋回路相連，使熱量(水)可由所述冷源和熱源中取出或向其排放。由于無須使水循環(huán)流動(dòng)，因此可節(jié)省所需的能源和降低運(yùn)行成本。通過所述多重螺旋回路，可對(duì)能量的供應(yīng)實(shí)行中心控制，同時(shí)可有效利用分散配置在區(qū)域內(nèi)的制冷和熱源等各種裝置。
文檔編號(hào)F25D17/02GK1430718SQ01810078
公開日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2001年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者佐野誠, 川村邦明, 松田潤二, 藤間克己, 工藤孝典, 川津洋一, 吉川朝郁, 深野修司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社前川制作所