專利名稱：小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種能源技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種小型分散式太陽(yáng)能驅(qū) 動(dòng)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用對(duì)于解決人類日益嚴(yán)峻的能源問(wèn)題具有決定性的意義。 太陽(yáng)能是地球上大多數(shù)能源的最初來(lái)源，同時(shí)也被認(rèn)為是最有潛力的可再生能源之一。太 陽(yáng)能熱力發(fā)電系統(tǒng)有塔式、槽式以及碟式三種類型。由于太陽(yáng)能能量密度低，熱源溫度不 高，開(kāi)發(fā)利用難度較大。太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)主要是基于各種集熱技術(shù)的熱力循環(huán)(特別是有 機(jī)物朗肯循環(huán))系統(tǒng)。有機(jī)物朗肯循環(huán)(ORC)，是以低沸點(diǎn)有機(jī)物為工質(zhì)的閉式朗肯循環(huán)。 當(dāng)熱源溫度低于370°C時(shí)，以水作為朗肯循環(huán)工質(zhì)是不經(jīng)濟(jì)的；而以有機(jī)物為循環(huán)工質(zhì)能 克服水的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)較高的發(fā)電效率。并且不同的有機(jī)物工質(zhì)，可以用于回收不同溫度范圍 的低品位熱能，具有很好的適應(yīng)性。吸附式制冷是利用氣體_固體之間的吸附與解吸作用，起到類似于壓縮式制冷中 壓縮機(jī)的作用。氣體工質(zhì)在解吸過(guò)程中具有較高壓力，進(jìn)入冷凝器冷凝；而在吸附過(guò)程中壓 力較低，從而工質(zhì)在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，實(shí)現(xiàn)類似熱力循環(huán)的過(guò)程。上述過(guò)程是間歇式的， 如果使用兩個(gè)以上的吸附床，則可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作；并且若采用連續(xù)回?zé)嵝投啻参绞街?冷系統(tǒng)，COP可以達(dá)到1. 2甚至更高。吸附式冷水機(jī)組主要適用于有低溫?zé)嵩?55°C -99°C 熱水)并需要提供空調(diào)冷水的場(chǎng)合，十分適合太陽(yáng)能熱水器所生產(chǎn)的熱水。由于吸附式制 冷所采用的工質(zhì)為綠色環(huán)保的自然工質(zhì)，可以有效克服CFC類蒸汽壓縮式制冷工質(zhì)對(duì)環(huán)境 的破壞，使得吸附式制冷取得了比較多的應(yīng)用。吸附式制冷的最大優(yōu)點(diǎn)是可以采用各種低 品位熱能，當(dāng)熱源溫度低于100°C時(shí)其COP仍是十分可觀的。吸附式制冷在國(guó)內(nèi)外已有大量 研究，并且有商業(yè)化產(chǎn)品。冷熱電聯(lián)供分散式供能系統(tǒng)是指分散在用戶端的能源梯級(jí)利用和可再生能源及 資源綜合利用設(shè)施。分散式能源直接安裝在用戶端，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)能源實(shí)現(xiàn)溫度對(duì)口梯級(jí) 利用，盡量減少中間輸送環(huán)節(jié)的損耗，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化。分散式能源系統(tǒng)的最主要的 優(yōu)點(diǎn)是用在冷熱電聯(lián)產(chǎn)中，溫度對(duì)口、梯級(jí)利用。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)發(fā)明專利名稱為太陽(yáng)能平板式冷熱聯(lián)供裝 置及其液體循環(huán)方法，申請(qǐng)?zhí)枮?00129169. 6，該專利公開(kāi)了一種基于吸附原理的太陽(yáng)能冷 熱聯(lián)供系統(tǒng)。系統(tǒng)采用制冷和供熱雙循環(huán)方式，其中制冷過(guò)程回收冷凝熱、吸附床顯熱和吸 附劑吸附熱。該專利僅考慮冷熱聯(lián)供，沒(méi)有涉及供電的應(yīng)用，并且該專利沒(méi)有涉及冷熱電聯(lián) 供時(shí)的控制策略問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小型分散式太陽(yáng)能冷熱電 聯(lián)供系統(tǒng)，使其能夠利用太陽(yáng)能熱水器熱水進(jìn)行冷熱電聯(lián)供，成本低，所利用的能源為綠色
3可再生的太陽(yáng)能，發(fā)電、供冷和供熱過(guò)程均不消耗化石能源，并且功能齊全。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、有機(jī) 物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)、供暖和熱水系統(tǒng)、熱水分配及控制系統(tǒng)、補(bǔ) 燃裝置。連接方式為太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)通過(guò)補(bǔ)燃裝置與熱水分配及控制系統(tǒng)管道連接，有機(jī) 物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)以及供暖和熱水系統(tǒng)通過(guò)管道并聯(lián)在熱水分 配及控制系統(tǒng)下游。所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能真空管熱水器陣列、集熱水箱，兩者通過(guò)管道互 相連接，形成循環(huán)。太陽(yáng)光照射真空管，使得水溫升高，密度減小，熱水向上運(yùn)動(dòng)，而比重大 的冷水下降。熱水始終位于上部，即集熱水箱中。太陽(yáng)能熱水器中熱水的升溫情況與外界 溫度關(guān)系不大，主要取決于光照。太陽(yáng)能真空管熱水器直接采用市場(chǎng)上銷售的商業(yè)化產(chǎn)品。所述有機(jī)物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)是本實(shí)用新型的核心系統(tǒng)之一，包括蒸發(fā) 器、冷凝器、冷卻器、膨脹機(jī)、循環(huán)泵、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)液罐。連接管道按照蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝 器、冷卻器、儲(chǔ)液罐、循環(huán)泵的次序形成閉式朗肯循環(huán)，具體連接關(guān)系為蒸發(fā)器二次側(cè)進(jìn)口 連接循環(huán)泵出口，蒸發(fā)器二次側(cè)出口連接膨脹機(jī)入口，膨脹機(jī)出口連接冷凝器二次側(cè)入口， 冷凝器二次側(cè)出口連接冷卻器二次側(cè)入口，冷卻器二次側(cè)出口連接儲(chǔ)液罐入口，儲(chǔ)液罐出 口連接循環(huán)泵入口，循環(huán)泵出口連接蒸發(fā)器二次側(cè)入口，最終形成循環(huán)。蒸發(fā)器一次側(cè)入口 連接熱水分配與控制系統(tǒng)，蒸發(fā)器一次側(cè)出口連接至太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。冷凝器和冷卻器一 次側(cè)入口與外界自來(lái)水管道連接，冷凝器和冷卻器出口直接排放。膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)通過(guò)聯(lián) 軸器進(jìn)行連接。本實(shí)用新型所述的有機(jī)物朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)的主要工作過(guò)程如下(1)工質(zhì) 在蒸發(fā)器中吸收低品位熱能，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)；(2)工質(zhì)蒸汽在透平中絕熱膨脹做功；(3) 工質(zhì)在冷凝器和冷卻器中等壓放熱；(4)泵將工質(zhì)加壓進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱，從而實(shí)現(xiàn)熱力循 環(huán)。朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇是這個(gè)系統(tǒng)的核心問(wèn)題之一，選擇工質(zhì)主要考慮兩個(gè)方面的因素 熱力特性和環(huán)保。熱力特性主要是為了使工質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)效率足夠高，壓力較適宜， 且設(shè)備能工作在較安全的區(qū)域內(nèi)。一般認(rèn)為，蒸發(fā)壓力在0. 9到1. 5MPa下的ORC系統(tǒng)能實(shí) 現(xiàn)較高的效率，并且設(shè)備的成本也比較適宜。環(huán)保性是指工質(zhì)的對(duì)臭氧層和溫室效應(yīng)的作 用，需要采用對(duì)臭氧層沒(méi)有破壞，且溫室效應(yīng)低的工質(zhì)。本實(shí)用新型朗肯循環(huán)采用工質(zhì)是 R123或R245fa等環(huán)保的制冷工質(zhì)。R245fa經(jīng)過(guò)計(jì)算表明適合用于回收溫度在200C以下 的熱能，并且這種工質(zhì)的ODP(臭氧層衰減指數(shù))值為0，GWP(溫室效應(yīng)指數(shù))值為820，符 合環(huán)保的要求。所述吸附式制冷系統(tǒng)可以采用吸附式制冷機(jī)組，如江蘇雙良空調(diào)設(shè)備有限公司生 產(chǎn)的吸附式制冷機(jī)組，COP可以達(dá)到0.6。吸附式制冷機(jī)組吸附床入口端連接熱水分配系 統(tǒng)，其出口連接至太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)；吸附式制冷機(jī)組蒸發(fā)器入口、出口端與用戶空調(diào)末端連 接。吸附式制冷機(jī)組冷凝器與外界冷源相連接?？照{(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)的冷水通過(guò)泵進(jìn)入用戶端的 風(fēng)機(jī)盤(pán)管，實(shí)現(xiàn)制冷。吸附式制冷工作過(guò)程中，兩個(gè)吸附床交替工作，一個(gè)吸附床在吸附時(shí) 可以將一部分顯熱和吸附熱通過(guò)傳給另一臺(tái)正在解吸的吸附床，從而節(jié)省能量，實(shí)現(xiàn)較高 的 COP。所述供暖和熱水系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，可直接將太陽(yáng)能集熱器生產(chǎn)的熱水通入用戶，提供 用戶熱水和采暖的需要，采暖設(shè)備根據(jù)用戶的需求可采用不同的方式，可以是地板采暖或者風(fēng)機(jī)盤(pán)管等空調(diào)末端采暖。所述熱水分配和控制系統(tǒng)由工控機(jī)、三個(gè)并聯(lián)的熱水分配電磁閥、用戶端溫度傳 感器、集熱水箱水位傳感器、集熱水箱溫度傳感器、水位執(zhí)行閥組成。熱水分配電磁閥入口 與補(bǔ)燃裝置通過(guò)管道連接，閥門(mén)出口分別與有機(jī)物朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系 統(tǒng)和供暖和熱水系統(tǒng)連接，用于控制上述三個(gè)系統(tǒng)熱水供應(yīng)。閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉通過(guò)工控 機(jī)進(jìn)行控制。工控機(jī)與用戶端溫度傳感器、集熱水箱水位傳感器、集熱水箱溫度傳感器通過(guò) 信號(hào)線連接，接收上述傳感器信號(hào)；工控機(jī)與熱水分配電磁閥、水位執(zhí)行閥、補(bǔ)燃裝置通過(guò) 信號(hào)線連接，控制其工作。本實(shí)用新型所述的熱水分配和控制系統(tǒng)主要目的是對(duì)集熱器熱水進(jìn)行合理的分 配，在分配策略上，根據(jù)用戶的需求，可以采用以冷定電、以電定冷、以電定熱及以熱定電等 方式。以冷定電是指當(dāng)用戶的主要需求為制冷需求時(shí)，則熱水分配主要通入吸附式制冷系 統(tǒng)用于制冷，優(yōu)先滿足用戶制冷負(fù)荷，此時(shí)發(fā)電和采暖系統(tǒng)僅使用制冷剩下的熱水進(jìn)行工 作，甚至可以不工作；以電定冷是指當(dāng)用戶端主要需要為電力需求時(shí)，集熱器熱水優(yōu)先通入 朗肯循環(huán)系統(tǒng)，以滿足用戶電力需求，而制冷、采暖系統(tǒng)為次要考慮的對(duì)象；以電定熱和以 熱定電的工作方式與上述工作形式相類似。熱水分配和控制系統(tǒng)的核心是工控機(jī)，工控機(jī) 通過(guò)編程預(yù)先設(shè)置上述四種工作方式，控制方式主要是通過(guò)熱水分配電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶 可以根據(jù)季節(jié)來(lái)設(shè)置控制策略，或者手動(dòng)臨時(shí)設(shè)置某種方式，以滿足用戶需求。所述補(bǔ)燃裝置根據(jù)用戶的實(shí)際情況，采用不同燃料進(jìn)行補(bǔ)燃。當(dāng)氣象條件不理想， 集熱水箱溫度無(wú)法滿足用戶端發(fā)電、制冷或者采暖的負(fù)荷要求時(shí)，控制系統(tǒng)控制補(bǔ)燃裝置 工作，加熱熱水使其達(dá)到工作溫度(甚至可以高于氣象條件較好時(shí)熱水溫度)，從而實(shí)現(xiàn)用 戶對(duì)冷熱電的需求。本實(shí)用新型綜合了有機(jī)物朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)和采暖及熱水系 統(tǒng)，可以為用戶提供冷、熱、電，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保的分散式供能，在太陽(yáng)能充足的地方具有很 好的應(yīng)用前景。本實(shí)用新型采用的有機(jī)物朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用低沸點(diǎn)有機(jī)物為循環(huán)工質(zhì)，能 高效地回收低品位熱能用于發(fā)電，并且具有膨脹機(jī)設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，系統(tǒng)設(shè)備少的特點(diǎn)，是太 陽(yáng)能熱力發(fā)電的一種有效方式。本實(shí)用新型采用的吸附式制冷系統(tǒng)，是一種新型的太陽(yáng)能制冷方式，能有效克服 太陽(yáng)能能量密度低的缺點(diǎn)，具有容量小、熱源溫度低等特點(diǎn)，并且這種制冷方式已有產(chǎn)品生 產(chǎn)，可行性好。本實(shí)用新型的主要思想是每天真空管太陽(yáng)能熱水器搜集太陽(yáng)能，所生產(chǎn)的熱水 儲(chǔ)存在熱水箱內(nèi)作為能量?jī)?chǔ)存，一般太陽(yáng)能熱水器的熱水在氣象條件適合的情況下可以達(dá) 到95°C甚至更高，這些熱水通過(guò)一個(gè)熱水分配的裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)分配；根據(jù)用戶的需求，可 以采用以冷定電、以電定冷、以電定熱及以熱定電等方式。在本實(shí)用新型中，可以合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的規(guī)模，使得系統(tǒng)既能適應(yīng)用戶的需求，又 能盡可能地降低成本1.從ORC發(fā)電系統(tǒng)角度計(jì)算，保持IkW電力輸出2小時(shí)，假設(shè)熱水溫 度為95°C，進(jìn)入蒸發(fā)器溫度為95°C，離開(kāi)蒸發(fā)器時(shí)溫度降為60°C，熱力發(fā)電的循環(huán)效率為 5-7%，需要的熱水量為816. 2-1142. 8Kg ；2.吸附式制冷COP值可取為0. 6-0. 7。則保持兩 小時(shí)2kW制冷量所需的熱水量為489. 4-571Kg ；通過(guò)計(jì)算，可以看到，每天太陽(yáng)能熱水器只要生產(chǎn)2噸熱水，就可以保持IkW電力輸出4小時(shí)，或者2kW制冷量輸出4小時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng) 能基本滿足用戶的需求。而且，對(duì)于實(shí)際電力并網(wǎng)的用戶，大多數(shù)情況下，其主要的需求為 對(duì)冷暖的需求，即主要滿足用戶冷暖的需求，而將電力輸出作為副產(chǎn)品，當(dāng)用戶對(duì)冷暖要求 低時(shí)，則輸出電力。本實(shí)用新型的相比較于傳統(tǒng)太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供的分散是供 能，而非單獨(dú)的供冷供熱，使得系統(tǒng)功能更為齊全；采用以環(huán)保的R245fa為工質(zhì)的有機(jī)物 朗肯循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電；采用熱水箱儲(chǔ)能的方式，實(shí)現(xiàn)一定程度的顯熱儲(chǔ)能。本實(shí)用 新型具有功能齊全，太陽(yáng)能利用率高等特點(diǎn)，符合太陽(yáng)能利用系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖，圖中太陽(yáng)能集熱器陣列1、集熱水箱2、補(bǔ)燃裝置3、熱水分配與控制系統(tǒng)4、蒸發(fā) 器5、膨脹機(jī)6、發(fā)電機(jī)7、冷凝器8、冷卻器9、儲(chǔ)液罐10、循環(huán)泵11、熱力發(fā)電系統(tǒng)12、吸附 式制冷系統(tǒng)13、蒸發(fā)器14、冷凝器15、吸附床16、集熱水箱水位傳感器17、集熱水箱溫度傳 感器18、熱水分配電磁閥19、工控機(jī)20、水位執(zhí)行閥21。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù) 方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于 下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、有機(jī)物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)12、 吸附式制冷系統(tǒng)13、供暖和熱水系統(tǒng)、熱水分配與控制系統(tǒng)4、補(bǔ)燃裝置3。連接方式為太 陽(yáng)能集熱系統(tǒng)通過(guò)補(bǔ)燃裝置3與熱水分配與控制系統(tǒng)4管道連接，有機(jī)物朗肯循環(huán)的熱力 發(fā)電系統(tǒng)12、吸附式制冷系統(tǒng)13以及供暖和熱水系統(tǒng)通過(guò)管道并聯(lián)在熱水分配及控制系 統(tǒng)4下游。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能真空管熱水器陣列1、集熱水箱2。兩者通過(guò)管道互相 連接，形成循環(huán)。有機(jī)物朗肯循環(huán)(ORC)的熱力發(fā)電系統(tǒng)12包括蒸發(fā)器5、膨脹機(jī)6、發(fā)電機(jī)7、冷 凝器8、冷卻器9、儲(chǔ)液罐10、循環(huán)泵11。連接管道按照蒸發(fā)器5、膨脹機(jī)6、冷凝器8、冷卻 器9、儲(chǔ)液罐10、循環(huán)泵11的次序形成朗肯循環(huán)，其中蒸發(fā)器5 二次側(cè)進(jìn)口連接循環(huán)泵11 出口，蒸發(fā)器5 二次側(cè)出口連接膨脹機(jī)6入口，膨脹機(jī)6出口連接冷凝器8 二次側(cè)入口，冷 凝器8 二次側(cè)出口連接冷卻器9 二次側(cè)入口，冷卻器9 二次側(cè)出口連接儲(chǔ)液罐10入口，儲(chǔ) 液罐10出口連接循環(huán)泵11入口，循環(huán)泵11出口連接蒸發(fā)器5 二次側(cè)入口，最終形成循環(huán)。 蒸發(fā)器5 —次側(cè)入口連接熱水分配與控制系統(tǒng)4，蒸發(fā)器5 —次側(cè)出口連接至太陽(yáng)能集熱系 統(tǒng)。冷凝器8和冷卻器9 一次側(cè)入口與外界自來(lái)水管道連接，冷凝器8和冷卻器9出口直 接排放。膨脹機(jī)6與發(fā)電機(jī)7通過(guò)聯(lián)軸器進(jìn)行連接。吸附式制冷系統(tǒng)13采用吸附式制冷機(jī)組，包括吸附式制冷機(jī)組蒸發(fā)器14、吸附式 制冷機(jī)組冷凝器15、吸附式制冷機(jī)組吸附床16等輔助設(shè)備。吸附式制冷機(jī)組吸附床16入 口連接熱水分配電磁閥19，其出口連接至太陽(yáng)能真空管熱水器陣列1 ；吸附式制冷機(jī)組蒸發(fā)器14進(jìn)出口均與用戶空調(diào)末端連接；吸附式制冷機(jī)組冷凝器15進(jìn)出口與外接冷源相連 接。吸附式制冷系統(tǒng)采用商業(yè)化吸附式制冷機(jī)組，其內(nèi)部連接方式不再贅述。供暖和熱水系統(tǒng)通過(guò)熱水分配電磁閥19與用戶端連接。所述熱水分配和控制系統(tǒng)由工控機(jī)20、三個(gè)并聯(lián)的熱水分配電磁閥19、用戶端溫 度傳感器(附圖中未標(biāo)出)、集熱水箱水位傳感器17、集熱水箱溫度傳感器18、水位執(zhí)行閥 21組成。三個(gè)并聯(lián)的熱水分配電磁閥19入口與補(bǔ)燃裝置3通過(guò)管道連接，熱水分配電磁閥 19出口分別與有機(jī)物朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)和供暖和熱水系統(tǒng)連接，用 于控制上述三個(gè)系統(tǒng)熱水供應(yīng)。三個(gè)并聯(lián)的熱水分配電磁閥19的開(kāi)啟和關(guān)閉通過(guò)工控機(jī) 20進(jìn)行控制。工控機(jī)20與用戶端溫度傳感器、集熱水箱水位傳感器17、集熱水箱溫度傳感 器18通過(guò)信號(hào)線連接，接收上述傳感器信號(hào)；工控機(jī)20與熱水分配電磁閥19、水位執(zhí)行閥 21、補(bǔ)燃裝置3通過(guò)信號(hào)線連接，控制其工作。補(bǔ)燃裝置3連接于集熱水箱2和熱水分配與控制系統(tǒng)4之間，用于滿足氣象條件 不佳時(shí)用戶的冷熱電負(fù)荷需求。太陽(yáng)能真空管熱水器陣列1收集的熱水儲(chǔ)存于集熱水箱2內(nèi)，集熱水箱2采取 足夠的保溫措施，作為本系統(tǒng)的能量?jī)?chǔ)存設(shè)備，當(dāng)集熱水箱2水量不夠時(shí)，由外接水管供 水。集熱水箱2 —般置于屋頂，進(jìn)水利用自來(lái)水的壓力直接輸送，而熱水向下供應(yīng)時(shí)，則利 用其高位的壓力實(shí)現(xiàn)供水，以節(jié)約電力消耗。設(shè)計(jì)太陽(yáng)能真空管熱水器陣列1熱水溫度 850C _98°C之間，儲(chǔ)存于集熱水箱2中，作為顯熱能量?jī)?chǔ)存。當(dāng)太陽(yáng)輻射能量不足或用戶對(duì) 能源需求較大時(shí)，補(bǔ)燃裝置3工作，為用戶提供足夠的能源。當(dāng)用戶端有電力需求時(shí)，則熱水分配與控制系統(tǒng)4工作，將集熱水箱2內(nèi)熱水引導(dǎo) 至有機(jī)物朗肯循環(huán)(ORC)的熱力發(fā)電系統(tǒng)12的蒸發(fā)器5中，作為該系統(tǒng)的熱源，而熱力發(fā) 電系統(tǒng)的冷源則是直接采用外接自來(lái)水，經(jīng)過(guò)冷凝器9和冷卻器8的水具有一定的能量，并 入太陽(yáng)能真空管熱水器陣列1，以實(shí)現(xiàn)能量的回收利用。ORC系統(tǒng)具體工作過(guò)程和參數(shù)設(shè)計(jì) 如下1溫度約為95°C -98°C的熱水進(jìn)入ORC系統(tǒng)蒸發(fā)器5，與工質(zhì)R245fa進(jìn)行換熱，設(shè) 計(jì)蒸發(fā)壓力為9bar，此時(shí)蒸發(fā)溫度為85. 3°C。工質(zhì)在蒸發(fā)器5中蒸發(fā)并且過(guò)熱，出口溫度 可達(dá)到90°C左右；2壓力9bar、溫度90°C的R245fa蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)6膨脹做功，出口蒸汽壓力設(shè)計(jì) 2bar，膨脹機(jī)6出口溫度約為59. 0°C ；B2-B3 膨脹機(jī)6出口蒸汽經(jīng)冷凝器9和冷卻器8冷卻，從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)；冷源取室 溫下的水，約為20°C，出口溫度設(shè)計(jì)約為40. 40C ；B3-B4 液態(tài)工質(zhì)由循環(huán)泵11加壓，從壓力2bar升至9bar，重新進(jìn)入蒸發(fā)器5，完 成循環(huán)。上述過(guò)程理論上可實(shí)現(xiàn)的效率9. 33%，考慮到各種損失，保守估計(jì)效率可達(dá) 5-7 %，考慮到系統(tǒng)不使用化石能源，故在這種效率下系統(tǒng)具有一定的價(jià)值。當(dāng)用戶端有制冷的需求時(shí)，熱水分配與控制系統(tǒng)4將熱水輸送至吸附式制冷系統(tǒng) 13，機(jī)組利用熱水的能量制冷。通過(guò)吸附床16后的熱水仍舊進(jìn)入太陽(yáng)能真空管熱水器陣列 1。吸附式機(jī)組可采用商業(yè)化的余熱利用吸附式機(jī)組。簡(jiǎn)單的吸附式制冷工作過(guò)程如下1當(dāng)吸附床16通過(guò)高溫?zé)崴畷r(shí)，吸附床16發(fā)生解吸，床內(nèi)壓力升高至飽和壓力時(shí)，水在冷凝器15中冷凝放熱；2反之，吸附床16發(fā)生吸附作用時(shí)，床內(nèi)壓力減小，此時(shí)蒸發(fā)器14內(nèi)工質(zhì)蒸發(fā)吸 熱，實(shí)現(xiàn)制冷效果；3為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷，一般吸附式機(jī)組都有兩個(gè)吸附床16，兩個(gè)吸附床16交替工 作，并且通過(guò)控制相關(guān)的閥門(mén)開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)制冷效果。兩個(gè)吸附床16相當(dāng)于蒸汽壓縮式制冷 中的 壓縮機(jī)的作用。當(dāng)用戶端有采暖或熱水需求時(shí)，熱水分配與控制系統(tǒng)4直接將熱水輸送至用戶 端。當(dāng)因消耗導(dǎo)致集熱水箱2水量減少時(shí)，集熱水箱2的外接自來(lái)水閥門(mén)打開(kāi)，將外接的水 補(bǔ)充至集熱水箱2內(nèi)。當(dāng)用戶需求量較大或氣象條件不適合時(shí)，可以采用補(bǔ)燃裝置3對(duì)熱水 進(jìn)行加熱。系統(tǒng)工作過(guò)程中，熱水輸送的過(guò)程是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，只需要克服管道的阻力， 因而可以最大限度的減少電力消耗。
權(quán)利要求一種小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、有機(jī)物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)、供暖和熱水系統(tǒng)、熱水分配及控制系統(tǒng)、補(bǔ)燃裝置，其特征在于，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)通過(guò)補(bǔ)燃裝置與熱水分配及控制系統(tǒng)管道連接，有機(jī)物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)以及供暖和熱水系統(tǒng)通過(guò)管道并聯(lián)在熱水分配及控制系統(tǒng)下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征是，所述太陽(yáng)能 集熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能真空管熱水器陣列、集熱水箱，兩者通過(guò)管道互相連接，形成循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征是，所述有機(jī)物 朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻器、膨脹機(jī)、循環(huán)泵、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)液罐； 蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器、冷卻器、儲(chǔ)液罐、循環(huán)泵的依次通過(guò)連接管道連接形成朗肯循環(huán)， 其中蒸發(fā)器二次側(cè)進(jìn)口連接循環(huán)泵出口，蒸發(fā)器二次側(cè)出口連接膨脹機(jī)入口，膨脹機(jī)出 口連接冷凝器二次側(cè)入口，冷凝器二次側(cè)出口連接冷卻器二次側(cè)入口，冷卻器二次側(cè)出口 連接儲(chǔ)液罐入口，儲(chǔ)液罐出口連接循環(huán)泵入口，循環(huán)泵出口連接蒸發(fā)器二次側(cè)，最終形成循 環(huán)；蒸發(fā)器一次側(cè)入口連接熱水分配與控制系統(tǒng)，蒸發(fā)器一次側(cè)出口連接至太陽(yáng)能集熱系 統(tǒng)，冷凝器和冷卻器一次側(cè)入口與外界自來(lái)水管道連接，冷凝器和冷卻器出口直接排放，膨 脹機(jī)與發(fā)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器進(jìn)行連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征是，所述吸附式 制冷系統(tǒng)采用吸附式制冷機(jī)組，吸附式制冷機(jī)組吸附床入口端連接熱水分配系統(tǒng)，其出口 連接至太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)；吸附式制冷機(jī)組蒸發(fā)器入口、出口端與用戶空調(diào)末端連接，吸附式 制冷機(jī)組冷凝器與外界冷源相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征是，所述熱水分 配和控制系統(tǒng)由工控機(jī)、三個(gè)并聯(lián)的熱水分配電磁閥、用戶端溫度傳感器、集熱水箱水位傳 感器、集熱水箱溫度傳感器、水位執(zhí)行閥組成；熱水分配電磁閥入口與補(bǔ)燃裝置通過(guò)管道連 接，三個(gè)并聯(lián)的熱水分配電磁閥出口分別與有機(jī)物朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系 統(tǒng)和供暖和熱水系統(tǒng)連接，用于控制上述三個(gè)系統(tǒng)熱水供應(yīng)，熱水分配電磁閥的開(kāi)啟和關(guān) 閉通過(guò)工控機(jī)進(jìn)行控制，工控機(jī)與用戶端溫度傳感器、集熱水箱水位傳感器、集熱水箱溫度 傳感器通過(guò)信號(hào)線連接，接收上述傳感器信號(hào)；工控機(jī)與熱水分配電磁閥、水位執(zhí)行閥、補(bǔ) 燃裝置通過(guò)信號(hào)線連接，控制其工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征是，所述供暖和 熱水系統(tǒng)通過(guò)熱水分配閥與用戶端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征是，所述補(bǔ)燃裝 置連接于集熱水箱和熱水分配與控制系統(tǒng)之間。
專利摘要一種能源技術(shù)領(lǐng)域的小型分散式太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。本實(shí)用新型包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、有機(jī)物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)、供暖和熱水系統(tǒng)、熱水分配系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)、補(bǔ)燃裝置。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)通過(guò)補(bǔ)燃裝置與熱水分配及控制系統(tǒng)管道連接，有機(jī)物朗肯循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)、吸附式制冷系統(tǒng)以及供暖和熱水系統(tǒng)通過(guò)管道并聯(lián)在熱水分配及控制系統(tǒng)下游。本實(shí)用新型通過(guò)真空管太陽(yáng)能熱水器提供熱水，以O(shè)RC發(fā)電系統(tǒng)提供電力，吸附式制冷系統(tǒng)提供空調(diào)用冷水，生活熱水；熱水分配裝置進(jìn)行面向用戶的調(diào)節(jié)和控制，按用戶的需求確定系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電、制冷、采暖，并且系統(tǒng)預(yù)設(shè)補(bǔ)燃裝置，以備光照不足或用戶需求過(guò)大時(shí)的要求。
文檔編號(hào)F25B27/00GK201740312SQ20102028737
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者沙建軍 申請(qǐng)人:沙建軍