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

一种分布式太阳能热/冷-电联供系统 Download PDF

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苏亚欣
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
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 所述的涡轮机、发电机和压缩机同轴连接。
[0010] 所述的气体工质为惰性气体、或空气、或二氧化碳。
[0011] 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。
[0012] 有益效果
[0013] 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
[0014] 图1是本发明的系统框图。 具体实施方式
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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—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。
[0018] 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. 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. 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) —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. 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⑷和压缩机（5)同轴连接。
  5. 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. 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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