CN102588009B - 空气能源节能空调发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种空气能源节能空调发电系统包含一个空调单元及一个发电单元，该空调单元的回路依序包括一个膨胀阀、一个蒸发器、一个压缩机及一个冷凝器，该空调单元还包括一个设置于该蒸发器的风扇，该发电单元的回路依序包括一个热电元件、一个位于该蒸发器的散热部、一个动力泵、一个位于该冷凝器的吸热部及一个涡轮机，该发电单元还包括一个连接该涡轮机的发电机，利用该发电单元的热电元件、散热部与吸热部，于该空调单元的回路与该发电单元的回路进行热交换，确实提取该空调单元回路中的热能，以增加该发电单元的电能产出。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电系统，特别是涉及一种空气能源节能空调发电系统。
背景技术
参阅图1，以往的空调机100包含一膨胀阀101、一蒸发器102、一压缩机103，及一冷凝器104，在该蒸发器102处与该冷凝器104处分别设有一风扇105，冷煤吸取空气中的热能，再将热能带到该冷凝器104处，透过风扇105将热能逸散在空气中，造成大气暖化，因此以往的空调机100产生许多的热能排放，衍生暖化问题，随着节能观念盛行，如何来运用热能为相关业者的发展目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更加有效率地提取热能的空气能源节能空调发电系统。
本发明空气能源节能空调发电系统，包含一个空调单元，该空调单元的回路依序包括一个膨胀阀、一个蒸发器、一个压缩机，及一个冷凝器，该空调单元还包括一个设置于该蒸发器的风扇，该空调单元的空调冷煤在该膨胀阀中压力降低，接着在该蒸发器中蒸发为气态，接着在该压缩机中压力升高，最后在该冷凝器中凝结为液态；其特征在于：该空气能源节能空调发电系统还包含一个发电单元，该发电单元的回路依序包括一个位于该蒸发器的散热部、一个位于该冷凝器的吸热部，及一个涡轮机，该发电单元还包括一个连接该涡轮机的发电机，该发电单元的发电冷煤在该散热部中凝结为液态，而在吸热部中蒸发为气态，驱动该涡轮机产生动能至该发电机。
本发明空气能源节能空调发电系统，该发电单元还包括一个热电元件，该热电元件设置于回路中的该涡轮机与该散热部间，该热电元件具有一个热端及一个冷端，该热端连接于该发电单元涡轮机与散热部间的回路上，该冷端连接于该空调单元蒸发器与压缩机间的回路上。
本发明空气能源节能空调发电系统，该发电单元还包括一个动力泵，该动力泵设置于回路中的该散热部与该吸热部间。
本发明空气能源节能空调发电系统，还包含一个连接该压缩机与动力泵的控制器，该控制器包括一个电池组。
本发明空气能源节能空调发电系统，该涡轮机、该压缩机与该发电机共轴。
本发明空气能源节能空调发电系统，该发电单元还包含一个位于该涡轮机与该压缩机间的单向轴承。
本发明空气能源节能空调发电系统，该空调单元的空调冷煤沸点低于该发电单元的发电冷煤。
本发明空气能源节能空调发电系统，该空调单元的空调冷煤为二氧化碳。
本发明空气能源节能空调发电系统，该发电单元的冷煤为水或氨。
本发明空气能源节能空调发电系统，该热电元件与该发电机连接于该控制器。
本发明空气能源节能空调发电系统，该发电单元还包括一个史特林引擎，该史特林引擎设置于回路中的该涡轮机与该散热部间，该史特林引擎具有一个冷端及一个热端，该冷端连接于该空调单元蒸发器与压缩机间的回路上，该热端连接于该发电单元涡轮机与散热部间的回路上。
本发明空气能源节能空调发电系统，该空调单元回路于该冷端处还包括一个S型管路，该发电单元回路于该热端还包括一个S型管路。
本发明的有益效果在于：该发电单元的热电元件、散热部与吸热部，于该空调单元回路中的三处与该空调单元进行热交换，确实提取该空调单元回路中的热能，增加该发电单元的电能产出。
附图说明
图1是以往的一种空调机的回路示意图；
图2是本发明空气能源节能空调发电系统的第一较佳实施例的回路示意图；
图3是本发明空气能源节能空调发电系统的第二较佳实施例的回路示意图；
图4是本第二较佳实施例的一个史特林引擎的局部回路示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
参阅图2，本发明空气能源节能空调发电系统的第一较佳实施例包含一个空调单元1、一个发电单元2，及一个控制器3。
该空调单元1使用低沸点空调冷煤，例如二氧化碳，该空调单元1的回路依序包括一个膨胀阀11、一个蒸发器12、一个压缩机13，及一个冷凝器14，该空调单元1还包括一个设置于该蒸发器12的风扇15，及一个设置于该冷凝器14与该膨胀阀11间的储液槽16。
该发电单元2使用中高沸点发电冷煤，例如水或氨，也就是发电冷煤的沸点高于空调冷煤，该发电单元2的回路依序包括一个热电元件(thermoelectric)21、一个位于该蒸发器12的散热部22、一个动力泵23、一个位于该冷凝器14的吸热部24，及一个涡轮机25，该发电单元2还包括一个连接该涡轮机25的发电机26，该热电元件具有一个冷端211及一个热端212，该热端212连接于该发电单元2涡轮机25与散热部22间的回路上，该冷端211连接于该空调单元1蒸发器12与压缩机间13的回路上，该热电元件21利用热端212与冷端211的温差来发电。
该控制器3连接该压缩机13与动力泵23间，该控制器3包括一个电池组31，开机之后，先将电能供应至该压缩机间13，待发电机26发电后，减少对该压缩机间13的供电量。
在本较佳实施例中，首先叙述该空调单元1的回路，该空调单元1的空调冷煤在经过该膨胀阀11前温度为35℃，且空调冷煤呈高压中温液态状，而经过该膨胀阀11后降温为－10℃的半液半气态雾状，接续地到达该蒸发器12，透过该风扇15，将空气中的热能与该蒸发器12中的空调冷煤进行热交换，而后空调冷煤温度升高至－5℃，且在该蒸发器12由低压低温半液半气态雾状蒸发为低压低温气态状，该蒸发器12与该风扇15位于该空调单元1的出风口，而后空调冷煤接至该热电元件21的冷端211，通过该热电元件21后为5℃，接着空调冷煤透过该压缩机温度升高至125℃，呈高压高温气态状，最后，将空气中的热能带至该冷凝器14散出后，降温至35℃，并且空调冷煤凝结为高压中温液态状，此即为该空调单元1的回路。
而该发电单元2的回路叙述如后，该发电单元2的发电冷煤在经过该热电元件21的热端212前为60℃，且发电冷煤呈中压中温半液态半气态雾状，而后降温为50℃，接着发电冷煤通入位于该蒸发器12的该散热部22中，与该空调单元1的蒸发器12进行热交换，发电冷煤于该散热部22降温至30℃，且在该散热部22由中压中温半液态半气态雾状凝结为中压低温液态状，接着通过该动力泵23后，呈高压中温液态状，接着发电冷煤通入位于该冷凝器14的该吸热部24，吸收热能后升温为120℃，并且发电冷煤蒸发为高压高温气态状，最后通入该涡轮机25，使该涡轮机25产生动能，供给该发电机26发电，通过该涡轮机25后温度降为60℃，此即为该发电单元2的回路。
更进一步说明的是，该冷凝器14与该吸热部24之间的热交换，是直接空调冷煤对发电冷煤热交换，并不透过其他物质作为媒介，因此热交换效率较高。
在本较佳实施例中，该空调单元1的COP值在环境温度越高时，COP值越高，而透过该发电单元2的散热部22位于该空调单元1的蒸发器12处，确实提高了该空调单元1的COP值。
更进一步说明的是，该热电元件21与该发电机26连接于该控制器3，让本发明在运作时相当省电，若有产出多余的电能，亦可输出供外界使用。此外该涡轮机25、该压缩机13与该发电机26共轴，且该涡轮机25与该压缩机13间为单向轴承27，开机时，外界先提供电能给该压缩机13，而该涡轮机25产生的动能则用于供给该压缩机13与该发电机26。
参阅图3与图4，本发明空气能源节能空调发电系统的第二较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同，不同处在于该第二较佳实施例还包含一个史特林引擎28，该史特林引擎28设置于回路中的该涡轮机25与该散热部22间，该史特林引擎28具有一个冷端281及一个热端282，该冷端281连接于该空调单元1蒸发器12与压缩机13间的回路上，该热端282连接于该发电单元2涡轮机25与散热部间22的回路上，该空调单元1回路于该冷端281处还包括一个S型管路17，该发电单元2回路于该热端282还包括一个S型管路29。
综上所述，本发明空气能源节能空调发电系统的优点如下所述：
一、由于该空调单元1的COP值在环境温度越高时，COP值越高，而透过该发电单元2的散热部22位于该空调单元1的蒸发器12处，确实提高了该空调单元1的COP值，让本发明的能量损耗极少。此外，该热电元件21与该发电机26连接于该控制器3，让本发明在运作时相当省电。
二、该发电单元2的回路与该空调单元1的回路总共进行三次的热交换，分别是该热电元件21的冷端211与热端212、该蒸发器12与该散热部22，以及该冷凝器14与吸热部24，透过该发电单元2与该空调单元1回路中的空调冷煤与发电冷煤温差，使该热电元件21将温差转变为电能，而透过该散热部22与该吸热部24，吸收该空调单元1中的热能，透过该涡轮机25转变为动能，进而供给该发电机26进行发电，因此，透过该发电单元2达到有效地提取该空调单元1中的热能，确实能达成本发明目的。
Claims (7)
1.一种空气能源节能空调发电系统，包含：一个空调单元，该空调单元的回路依序包括一个膨胀阀、一个蒸发器、一个压缩机，及一个冷凝器，该空调单元还包括一个设置于该蒸发器的风扇，该蒸发器与该风扇位于该空调单元的出风口，该空调单元的空调冷煤在该膨胀阀中压力降低，接着在该蒸发器中蒸发为气态，接着在该压缩机中压力升高，最后在该冷凝器中凝结为液态；其特征在于：该空气能源节能空调发电系统还包含一个发电单元，该发电单元的回路依序包括一个位于该蒸发器的散热部、一个位于该冷凝器的吸热部，及一个涡轮机，该发电单元还包括一个连接该涡轮机的发电机，该发电单元的发电冷煤在该散热部中凝结为液态，而在吸热部中蒸发为气态，驱动该涡轮机产生动能至该发电机，该发电单元还包括一个热电元件，该热电元件设置于回路中的该涡轮机与该散热部间，该热电元件具有一个热端及一个冷端，该热端连接于该发电单元涡轮机与散热部间的回路上，该冷端连接于该空调单元蒸发器与压缩机间的回路上。
2.根据权利要求1所述的空气能源节能空调发电系统，其特征在于：该发电单元还包括一个动力泵，该动力泵设置于回路中的该散热部与该吸热部间。
3.根据权利要求2所述的空气能源节能空调发电系统，其特征在于：还包含一个连接该压缩机与动力泵的控制器，该控制器包括一个电池组。
4.根据权利要求1所述的空气能源节能空调发电系统，其特征在于：该涡轮机、该压缩机与该发电机共轴，该发电单元还包含一个位于该涡轮机与该压缩机间的单向轴承。
5.根据权利要求1所述的空气能源节能空调发电系统，其特征在于：该空调单元的空调冷煤沸点低于该发电单元的发电冷煤沸点。
6.根据权利要求5所述的空气能源节能空调发电系统，其特征在于：该空调单元的空调冷煤为二氧化碳，该发电单元的发电冷煤为水或氨。
7.根据权利要求3所述的空气能源节能空调发电系统，其特征在于：该热电元件与该发电机连接于该控制器。
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