常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于制冷空調(diào)及熱泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國各類太陽能熱水器的生產(chǎn)已經(jīng)技術(shù)成熟，并且使用廣泛。作為熱水供應(yīng) 系統(tǒng)，是極其方便清潔的使用方式。但是此種太陽能利用系統(tǒng)方式的缺陷是：系統(tǒng)只能提 供熱水形式，不能充分利用太陽能的長時效多季節(jié)使用，即在無熱水需求的時段和季節(jié)，此 太陽能利用系統(tǒng)將處于閑置狀態(tài)；造成設(shè)備資源和太陽能量的極大浪費，且系統(tǒng)產(chǎn)能形式 單一。
[0003] 基于以上技術(shù)狀況可以看出，現(xiàn)有的太陽能熱水系統(tǒng)存在的一些問題，主要是在 使用時段和季節(jié)方面存在不充分性。由于系統(tǒng)產(chǎn)能的單一性缺陷，致使用戶再無熱水需求 時段和季節(jié)，系統(tǒng)將基本處于停滯運(yùn)行狀態(tài)；甚至受季節(jié)性影響，冬季時集熱器內(nèi)熱水溫度 較低時，系統(tǒng)的能量聚集時間長，產(chǎn)熱量急劇下降，嚴(yán)重地降低了系統(tǒng)的產(chǎn)能量，以至于達(dá) 到無法使用的結(jié)果。由此可以看出系統(tǒng)的年利用率和年產(chǎn)能率極低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)， 克服現(xiàn)有技術(shù)中太陽能熱水器不能充分利用太陽能資源的問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括太陽能集熱供熱系 統(tǒng)和太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)，所述太陽能集熱供熱系統(tǒng)和太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)共用一個 太陽能集熱器、主控機(jī)和內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器，所述太陽能集熱供熱系統(tǒng)還包括水泵和熱 水溫度計，主控機(jī)根據(jù)熱水溫度計信號指示啟動水泵將水輸送到太陽能集熱器，經(jīng)過太陽 能集熱器加熱的水進(jìn)入內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器，向用戶供應(yīng)熱水；所述太陽能集熱發(fā)電子系 統(tǒng)還包括有膨脹機(jī)，冷凝器，工質(zhì)泵，發(fā)電機(jī)，蒸發(fā)器和冷凝溫度計，主控機(jī)根據(jù)冷凝溫度計 的指示，啟動工質(zhì)泵和冷凝器開始運(yùn)行，工質(zhì)泵將發(fā)電介質(zhì)輸送到內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器中 的蒸發(fā)器中，發(fā)電介質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器中的熱水熱量，氣化為較高壓 力和溫度的氣體，之后進(jìn)入膨脹機(jī)，并在其內(nèi)膨脹轉(zhuǎn)化的機(jī)械功輸出給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將產(chǎn) 生電力輸出；膨脹后的較低溫壓氣態(tài)發(fā)電工質(zhì)進(jìn)入冷凝器被冷凝成為低溫液態(tài)，并由工質(zhì) 泵提升壓力后輸再送到內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器中繼續(xù)加熱，由此完成發(fā)電循環(huán)過程。
[0006] 所述內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器內(nèi)設(shè)有浮子閥維持水位平衡。
[0007] 所述熱水溫度計和冷凝溫度計設(shè)有上限值和下限值。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：本項發(fā)明提出的常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)，其特點 是可實現(xiàn)太陽能長時效多季節(jié)的使用，并具備熱能和電能兩種產(chǎn)能形式，極大地豐富了太 陽能利用系統(tǒng)效果和產(chǎn)能量，可同時達(dá)到供熱和供電的雙重效果，且保持了系統(tǒng)的清潔方 便的運(yùn)行方式；同時循環(huán)介質(zhì)的相變換熱，將極大地減少內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器和換熱器面 積，降低對集熱器溫度的要求；發(fā)電功能將可減輕碳排放量和環(huán)境污染。
[0009] 本發(fā)明的常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)可消除太陽能利用時段和季節(jié)的影響， 達(dá)到全年運(yùn)行的模式，這樣年利用率獲得極大提高；同時在冬季即使無法獲得需要的熱水 溫度，但是由于不同季節(jié)冷熱溫差的大致相當(dāng)，仍可利用系統(tǒng)的發(fā)電功能來運(yùn)行，由此會極 大地增加年產(chǎn)能率，使太陽能全年的利用率達(dá)到最大化。
[0010] 本發(fā)明系統(tǒng)中的內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器系一種承壓型設(shè)備，其內(nèi)部的蒸發(fā)器的循環(huán) 熱載體為一種低沸點介質(zhì)。由此可實現(xiàn)循環(huán)介質(zhì)的相變蒸發(fā)，可產(chǎn)生較高壓力和溫度的氣 態(tài)流體。利用此種熱/壓流體的膨脹特性，可利用膨脹機(jī)實現(xiàn)機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，并帶動發(fā)電機(jī) 產(chǎn)生發(fā)電效果，電量碳排放得以消除，實現(xiàn)清潔供電的效果。在需要供熱時，可轉(zhuǎn)化循環(huán)介 質(zhì)的膨脹過程為換熱過程，通過換熱能輸出熱能，實現(xiàn)清潔供熱的效果。本發(fā)明可使原有單 一供熱型功能的太陽能系統(tǒng)變更為供熱/供電型雙功能型系統(tǒng)，增加了全時段全季節(jié)使用 的效果，可充分利用太陽能資源，同時實現(xiàn)節(jié)省礦物能源和保護(hù)環(huán)境的功效。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示意圖；
[0012] 其中：1、太陽能集熱器；2、氣體膨脹機(jī)；3、冷凝器；4、工質(zhì)泵；5、發(fā)電機(jī)；6、熱水 泵；7、內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器；8、蒸發(fā)器；9、浮子閥；10、冷凝溫度計；11、主控機(jī)；12、熱水溫 度計。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014] 本發(fā)明常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)系在常用的太陽能熱水器系統(tǒng)中增設(shè)了冷凝 器。因此系統(tǒng)承擔(dān)供熱和發(fā)電的運(yùn)行功能，在用戶需要熱水時，系統(tǒng)將自動切斷發(fā)電循環(huán) 子系統(tǒng)，全力確保用戶供熱量；當(dāng)用戶供熱量滿足或者停止需求時，系統(tǒng)將自動啟動發(fā)電系 統(tǒng)，實施發(fā)電模式運(yùn)行。具體的技術(shù)方案如下：
[0015] 太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)設(shè)備組成有：太陽能集熱器1 (共用），氣體膨脹機(jī)2,冷凝 器3,工質(zhì)泵4,發(fā)電機(jī)5,內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器7 (共用），蒸發(fā)器8,主控機(jī)11 (共用），熱水 溫度計12 ;
[0016] 太陽能集熱供熱系統(tǒng)設(shè)備組成有：太陽能集熱器1 (共用），內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器 7 (共用），浮子閥9,熱水泵6,冷凝溫度計10,主控機(jī)11 (共用）。
[0017] 當(dāng)太陽能達(dá)到可使用的強(qiáng)度后，供熱模式首先開始運(yùn)行。系統(tǒng)主控機(jī)11將根據(jù)熱 水溫度計12的上限達(dá)標(biāo)指示信號啟動熱水泵6,將水輸送到太陽能集熱器1，經(jīng)過太陽能集 熱器1加熱的水進(jìn)入內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器7,直至達(dá)到冷凝溫度計10的設(shè)定上限值后，系統(tǒng) 達(dá)到并保持向用戶供應(yīng)熱水的狀態(tài)，并由浮子閥9確保內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器7的水位達(dá)到 平衡。當(dāng)用戶停止供熱需求時，系統(tǒng)仍將維持供熱模式運(yùn)行，系統(tǒng)主控機(jī)11將根據(jù)冷凝溫 度計10的上限達(dá)標(biāo)指示，同時啟動工質(zhì)泵4和冷凝器3開始運(yùn)行，工質(zhì)泵4將發(fā)電介質(zhì)輸 送到內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器7中的蒸發(fā)器8中，發(fā)電介質(zhì)在蒸發(fā)器8中吸收內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱 水器7中的熱水熱量，氣化為較高壓力和溫度的氣體，之后進(jìn)入膨脹機(jī)2,并在其內(nèi)膨脹轉(zhuǎn) 化的機(jī)械功輸出給發(fā)電機(jī)5,發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生電力輸出；膨脹后的較低溫壓氣態(tài)發(fā)電工質(zhì)進(jìn) 入冷凝器3被冷凝成為低溫液態(tài)，并由工質(zhì)泵4提升壓力后輸再送到內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器 7中繼續(xù)加熱，由此完成發(fā)電循環(huán)過程；系統(tǒng)主控機(jī)11在接收到冷凝溫度計10的下限達(dá)標(biāo) 指示信號后，停止工質(zhì)泵4和冷凝器3,發(fā)電系統(tǒng)停止工作；當(dāng)系統(tǒng)主控機(jī)11接收到熱水溫 度計12的下限達(dá)標(biāo)指示信號后，停止熱水泵6,供熱系統(tǒng)停止工作。
[0018] 實施例
[0019] 某太陽能熱電系統(tǒng)在天津地區(qū)實施運(yùn)行，其太陽能強(qiáng)烈照射和弱照射時段數(shù)值及 其相應(yīng)的聚集量見表1 ;系統(tǒng)需產(chǎn)熱水量2001/d，溫度為50攝氏度；系統(tǒng)選用循環(huán)工質(zhì)為 R134a，其在內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器和冷凝器夏季、冬季和春秋季的工作溫度及其熱力參數(shù)見 表2。
[0020] 表1 :初始條件及計算表
【主權(quán)項】
1. 一種常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括太陽能集熱供熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括有 太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)，所述太陽能集熱供熱系統(tǒng)和太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)共用一個太陽 能集熱器、主控機(jī)和內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器，所述太陽能集熱供熱系統(tǒng)還包括水泵和熱水溫 度計，主控機(jī)根據(jù)熱水溫度計信號指示啟動水泵將水輸送到太陽能集熱器，經(jīng)過太陽能集 熱器加熱的水進(jìn)入內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器，向用戶供應(yīng)熱水；所述太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)還 包括有膨脹機(jī)，冷凝器，工質(zhì)泵，發(fā)電機(jī)，蒸發(fā)器和冷凝溫度計，主控機(jī)根據(jù)冷凝溫度計的指 示，啟動工質(zhì)泵和冷凝器開始運(yùn)行，工質(zhì)泵將發(fā)電介質(zhì)輸送到內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器中的蒸 發(fā)器中，發(fā)電介質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器中的熱水熱量，氣化為較高壓力和 溫度的氣體，之后進(jìn)入膨脹機(jī)，并在其內(nèi)膨脹轉(zhuǎn)化的機(jī)械功輸出給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生電 力輸出；膨脹后的較低溫壓氣態(tài)發(fā)電工質(zhì)進(jìn)入冷凝器被冷凝成為低溫液態(tài)，并由工質(zhì)泵提 升壓力后輸再送到內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器中繼續(xù)加熱，由此完成發(fā)電循環(huán)過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)裝蒸發(fā)器式 熱水器內(nèi)設(shè)有浮子閥維持水位平衡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱水溫度計和 冷凝溫度計設(shè)有上限值和下限值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括太陽能集熱供熱系統(tǒng)和太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)，所述太陽能集熱供熱系統(tǒng)和太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)共用一個太陽能集熱器、主控機(jī)和內(nèi)裝蒸發(fā)器式熱水器，所述太陽能集熱供熱系統(tǒng)還包括水泵和熱水溫度計，所述太陽能集熱發(fā)電子系統(tǒng)還包括有膨脹機(jī)，冷凝器，工質(zhì)泵，發(fā)電機(jī)，蒸發(fā)器和冷凝溫度計。本項發(fā)明提出的常壓型太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)，可消除太陽能利用時段和季節(jié)的影響，達(dá)到全年運(yùn)行的模式，這樣年利用率獲得極大提高；同時在冬季即使無法獲得需要的熱水溫度，但是由于季節(jié)冷熱溫差的大致相當(dāng)，仍可利用系統(tǒng)的發(fā)電功能來運(yùn)行，由此會極大地增加年產(chǎn)能率，使太陽能全年的利用率達(dá)到最大化。
【IPC分類】F24J2-40, F24J2-32, F03G6-06
【公開號】CN104612918
【申請?zhí)枴緾N201510051544
【發(fā)明人】張于峰
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月30日