CN101929445A - 一种分布式太阳能热/冷-电联供系统 - Google Patents

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邓文义
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Abstract

本发明涉及一种分布式太阳能热/冷-电联供系统，包括聚能器、位于聚能器焦点的吸热器、换热器和蓄热水箱。换热器和蓄热水箱循环连接，两者之间设有循环水泵；蓄热水箱还与余热制冷装置循环连接，该联供系统还包括发电系统、电力转换设备和回热器；发电系统通过闭式布雷登循环发电，包括依次连接的涡轮机、发电机和压缩机；发电机与电力转换设备相连；吸热器中的气体工质依次经过涡轮机、回热器、换热器和压缩机，最后经回热器返回到吸热器中，构成循环回路。本发明利用太阳能，通过闭式布雷登循环发电，循环的余热直接供暖或通过溴化锂余热制冷方式制冷，从而实现热/冷-电联供，提高了太阳能的利用效率。

Description

一种分布式太阳能热/冷-电联供系统
技术领域
本发明涉及太阳能利用领域和建筑暖通空调领域，特别是涉及一种分布式太阳能热/冷-电联供系统。
背景技术
目前电力主要通过化石能源(煤，石油和天然气)产生，但存在以下两方面的问题。一方面化石能源不可再生，面临逐渐枯竭的问题，另一方面，化石能源的使用过程会产生大量的污染排放。现代公共建筑以及许多家庭都采用空调系统，以达到一个舒适的生活、工作环境。通常，中央空调系统是以电力或燃油、燃气锅炉来驱动，而且，难以同时实现热/冷-电的联供。有些小型热/冷-电的联供系统是通过使用燃油、燃气锅炉和小型燃气轮机机组以及余热制冷来实现，它消耗的是化石能源，因此会有污染气体排放。
太阳能等新能源的使用正在开始推广。常规的太阳能光热利用可以实现建筑的供暖或制冷，但难以同时实现供电。太阳能电池可以发电，但难以满足同时供暖或制冷的需要，而且太阳能电池的太阳能利用效率很低，并需要很大的面积铺设以满足一定的电力需要。
太阳能热动力系统是利用太阳能加热工质量，达到一定高的温度和压力后，通过热动力循环的方式发电，其发电效率要高于太阳能电池的发电效率。发达国家对太阳能热动力循环发电开展过相关研究工作以及在沙漠地区的大型实验，但还没有把它与制冷/供暖等结合起来，用于城市建筑的热/冷-电联供。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式太阳能热/冷-电联供系统，实现热/冷-电联供，提高太阳能的利用效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种分布式太阳能热/冷-电联供系统，包括聚能器、位于聚能器焦点的吸热器、换热器和蓄热水箱，所述的换热器和蓄热水箱循环连接，两者之间设有循环水泵；所述的蓄热水箱还与余热制冷装置循环连接，所述的联供系统还包括发电系统、电力转换设备和回热器；所述的发电系统通过闭式布雷登循环发电，包括依次连接的涡轮机、发电机和压缩机；所述的发电机与所述的电力转换设备相连；所述的吸热器中的气体工质依次经过所述的涡轮机、回热器、换热器和压缩机，最后经回热器返回到所述的吸热器中，构成循环回路。
所述的聚能器为抛物镜聚能器，表面镀有反射率为0.8-0.95的涂层。
所述的吸热器一端开有圆形开口，内部沿圆周排列有一组吸热管；所述的吸热管由外层的相变材料层和中心圆管构成。
所述的涡轮机、发电机和压缩机同轴连接。
所述的气体工质为惰性气体、或空气、或二氧化碳。
所述的余热制冷装置以所述的蓄热水箱中的热能为热源，通过溴化锂余热制冷方式进行制冷。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明利用太阳能，通过闭式布雷登循环发电，循环的余热直接供暖或通过溴化锂余热制冷方式制冷，从而实现热/冷-电联供，提高太阳能的利用效率。本发明不消耗化石能源，不消耗水资源，无污染排放，太阳能利用效率高，功率大小可调，适用于城市的独立建筑、小型单位、无电力输送边远地区的居民、小型公共设施以及野外作业等的供电、供暖或制冷，实现节能减排的目标。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种分布式太阳能热/冷-电联供系统，如图1所示，包括聚能器1、位于聚能器1焦点的吸热器2、换热器7和蓄热水箱8，所述的换热器7和蓄热水箱8循环连接，两者之间设有循环水泵11；所述的蓄热水箱8还与余热制冷装置9循环连接，所述的联供系统还包括发电系统、电力转换设备6和回热器10；所述的发电系统通过闭式布雷登循环发电，包括依次连接的涡轮机3、发电机4和压缩机5；所述的发电机4与所述的电力转换设备6相连；所述的吸热器2中的气体工质依次经过所述的涡轮机3、回热器10、换热器7和压缩机5，最后经回热器10返回到所述的吸热器2中，构成循环回路。
聚能器1采用抛物镜聚能器，其表面镀有反射率为0.8-0.95的涂层，以便更好地聚集太阳光，从而将太阳光反射到吸热器2。吸热器2位于聚能器1的焦点上，高强度的太阳光束通过吸热器2一端的圆形开口进入吸热器2内部，吸热器2内部沿圆周排列有一组吸热管，吸热管由外层的相变材料层和中心圆管构成，气体工质经压缩机5压缩后进入吸热器2并从吸热管的中心圆管流过。太阳光把相变材料加热到融化，气体工质流经中心圆管被加热。加热后的气体工质离开吸热器2进入涡轮机3进行膨胀做功，从而带动发电机4发电。离开涡轮机3的乏气经过回热器10后流入换热器7，换热器7把其余热交换给流经换热器7的水，然后冷却后的气体工质进入压缩机5压缩，提高压力后，再经回热器10进入吸热器2加热，继续下一个循环。整个发电系统通过闭式布雷登循环发电，涡轮机3、发电机4和压缩机5同轴连接，使得整个系统的结构更为紧凑。经发电机4产生的电力由电力转换设备6进行输配电管理和输出。经过换热器7后被加热的水储存在蓄热水箱8中，并提供热源给余热制冷装置9，通过溴化锂余热制冷方式进行制冷，从而实现制冷输出。当冬天需要供暖的时候，则关闭余热制冷装置9，直接由热水供暖，实现供热。其中，气体工质可以采用惰性气体，也可以采用空气，还可以采用二氧化碳。
不难发现，本发明利用太阳能，通过闭式布雷登循环发电，循环的余热直接供暖或通过溴化锂余热制冷方式制冷，从而实现热/冷-电联供，提高太阳能的利用效率。本发明不消耗化石能源，不消耗水资源，无污染排放，太阳能利用效率高，功率大小可调，适用于城市的独立建筑、小型单位、无电力输送边远地区的居民、小型公共设施以及野外作业等的供电、供暖或制冷，实现节能减排的目标。

Claims (6)

1.一种分布式太阳能热/冷-电联供系统，包括聚能器(1)、位于聚能器(1)焦点的吸热器(2)、换热器(7)和蓄热水箱(8)；所述的换热器(7)和蓄热水箱(8)循环连接，两者之间设有循环水泵(11)；所述的蓄热水箱(8)还与余热制冷装置(9)循环连接，其特征在于，所述的联供系统还包括发电系统、电力转换设备(6)和回热器(10)；所述的发电系统通过闭式布雷登循环发电，包括依次连接的涡轮机(3)、发电机(4)和压缩机(5)；所述的发电机(4)与所述的电力转换设备(6)相连；所述的吸热器(2)中的气体工质依次经过所述的涡轮机(3)、回热器(10)、换热器(7)和压缩机(5)，最后经回热器(10)返回到所述的吸热器(2)中，构成循环回路。
2.根据权利要求1所述的分布式太阳能热/冷-电联供系统，其特征在于，所述的聚能器(1)为抛物镜聚能器，表面镀有反射率为0.8-0.95的涂层。
3.根据权利要求1所述的分布式太阳能热/冷-电联供系统，其特征在于，所述的吸热器(2)一端开有圆形开口，内部沿圆周排列有一组吸热管；所述的吸热管由外层的相变材料层和中心圆管构成。
4.根据权利要求1所述的分布式太阳能热/冷-电联供系统，其特征在于，所述的涡轮机(3)、发电机(4)和压缩机(5)同轴连接。
5.根据权利要求1所述的分布式太阳能热/冷-电联供系统，其特征在于，所述的气体工质为惰性气体、或空气、或二氧化碳。
6.根据权利要求1所述的分布式太阳能热/冷-电联供系统，其特征在于，所述的余热制冷装置(9)以所述的蓄热水箱(8)中的热能为热源，通过溴化锂余热制冷方式进行制冷。
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