CN103174481A - 废热发电型地源热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种废热发电型地源热泵，其特征在于所述地源热泵包括制冷循环系统和膨胀机系统，所述膨胀机系统的动力输出轴与一发电系统相连接；所述制冷循环系统的冷凝盘管位于所述膨胀机系统的发生器内。该废热发电型地源热泵设计合理，能够有效利用建筑物排放的低品位热能，其利用膨胀机系统来实现废热资源的发电利用，可以减少空调机组的能源消耗，并可以减少排放到外部环境中的废热资源，降低室外环境温度以及制冷循环系统的使用成本，减少二氧化碳的排放。
Description
技术领域
本发明属于地源热泵的废热再利用装置，具体的涉及一种利用建筑物所产生的低品位废热进行发电的废热发电型地源热泵。
背景技术
现有技术中，制冷系统主要以电力为能源，可以分为离心式空调机组，风冷空调机组，活塞式空调机组，螺杆式空调机组等压缩式空调机组；还有的中央空调以石化燃料为能源，其根据工质类型不同可分为溴化锂吸收式空调机组，氨—水吸收式空调机组等。以电力为能源的压缩式制冷机组能效比相对于吸收式空调机组较高，但消耗高品位的电能；吸收式空调机组消耗石化燃料或工业废热资源，但能效比低，一般小于1。目前空调制冷技术的运行过程均为制冷空调机组通过消耗高品位的电能或石化燃料，把建筑物内过多的热能排到建筑物外，从而达到建筑物内温度减低的效果。各类建筑使用上述中央空调均会存在如下缺陷，例如夏季供电紧张；城市局部空气温度大幅度升高，出现热岛效应；以及过量空调制冷剂含氟化合物排放到大气中，破坏臭氧层的问题。同时上述制冷空调还消耗大量能源，直接或间接增加了CO2的排放。
发明内容
本发明提供了一种设计合理，能够有效利用建筑物排放的低品位热能的废热发电型地源热泵，其利用膨胀机系统来实现废热资源的发电利用，可以减少空调机组的能源消耗，并可以减少排放到外部环境中的废热资源，降低室外环境温度以及制冷循环系统的使用成本，减少二氧化碳的排放。
本发明所采用的技术方案如下：
一种废热发电型地源热泵，其特征在于所述地源热泵包括制冷循环系统和膨胀机系统，所述膨胀机系统的动力输出轴与一发电系统相连接；所述制冷循环系统的冷凝盘管位于所述膨胀机系统的发生器内。
具体实施中 ，所述制冷循环系统包括一蒸发器，该蒸发器内设置有与风冷盘管系统相连接的冷却盘管，该蒸汽器还连接设置低温制冷剂管路，该低温制冷剂管路的另一端连通位于所述发生器内的冷凝盘管的出口。
一实施方式中，所述低温制冷剂管路经由所述蒸发器引出后，串联一二次冷凝器内的盘管的出口，该盘管的入口连接所述发生器内的冷凝盘管的出口；该二次冷凝器连接一室外埋地管路系统。
一实施方式中，所述蒸发器还连通设置一制冷压缩机，该制冷压缩机通过一高温制冷剂蒸汽管道连接所述冷凝器盘管的入口。
一实施方式中，所述制冷压缩机由一变频电机驱动连接，该驱动电机配备设置变频控制系统。
另一实施方式中，所述膨胀机系统包括发生器、双效热能转移器、二次换热器、膨胀机和吸收器，所述发生器、双效热能转移器、二次换热器和吸收器之间设置有工质输送管路和循环泵。
一实施方式中，所述发生器上部设置有常温高浓度工质喷淋装置，下部设置有中温工质集液箱，该中温工质集液箱通过一工质输送管路连接二次发生器顶部的工质喷淋装置。
一实施方式中，所述发生器的顶部通过一工质蒸汽管路连接一位于双效热能转移器内的工质蒸汽喷嘴，该工质喷嘴经由一定压膨胀器连通膨胀机的进气口，定压膨胀器连接一中温介质蒸汽通道，该中温介质蒸汽通道连接二次发生器的顶部。
另一实施方式中，所述膨胀机的动力输出轴驱动连接一发电机，该发电机配置设置蓄电装置或电源自动切换装置；所述膨胀机的排气口连接吸收器的顶部，该吸收器的顶部设置一低温低浓度工质喷淋装置，该低温低浓度喷淋装置通过一低温工质管路连接一位于二次发生器底部的低浓度工质集液箱。
再一实施方式中，所述吸收器的底部设置有高浓度工质集液箱，该高浓度工质集液箱连接一高浓度工质输送管，该高浓度工质输送管的另一端位于发生器的顶部并连接一常温高浓度工质喷淋装置。
该废热发电型地源热泵采用膨胀机系统和由其驱动的发电系统作为废热发电装置，通过膨胀机系统和制冷循环系统利用从建筑物内向外排放的低品位热能或者其他低品位热能转化为机械能，然后由该机械能驱动发电系统实现发电。利用该发电系统所配备的蓄电装置或者通过在空调系统建筑物内其他用电设备或上安装电源自动切换装置，当机组发电机电流满足一些用电设备要求时自动切换，实现废热的电能转化再利用，并降低地源热泵的室外埋管系统的环境温度影响。
本发明的有益效果在于，该废热发电型地源热泵设计合理，能够有效利用建筑物排放的低品位热能，其利用膨胀机系统来实现废热资源的发电利用，可以减少空调机组的能源消耗，并可以减少排放到外部环境中的废热资源，降低室外环境温度以及制冷循环系统的使用成本，减少二氧化碳的排放。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
该废热发电型地源热泵为应用于暖通空调领域的新型制冷循环系统，其利用室外埋管系统作为冷源的制冷系统，以膨胀机系统吸收从建筑物内向外排放的低品位热能，使其转化成机械能后再转化为电能。该电能可以作为制冷循环系统驱动能源或者其他设备驱动电能，从而降低整个制冷剂循环系统的电能消耗，实现低品位热能的利用。
如图1所示，该废热发电型地源热泵主要由制冷循环系统和膨胀机系统组成，制冷循环系统的冷凝盘管位于膨胀机系统的发生器内。制冷循环系统具有一蒸发器60，该蒸发器内设置有与风冷盘管系统相连接的冷却盘管62，冷却盘管内的冷媒在该蒸发器内进行热交换而被循环冷却。该蒸汽器60还连接设置低温制冷剂管路61，低温制冷剂管路61经由蒸发器引出后，串联一二次冷凝器80内的盘管81的出口，该盘管81的入口连接发生器10内的冷凝盘管12的出口；该二次冷凝器连接一室外埋地管路系统82。蒸发器60还连通设置一制冷压缩机70，该制冷压缩机70通过一高温制冷剂蒸汽管道73连接冷凝器盘管12的入口。制冷压缩机70由一变频电机71驱动连接，该驱动电机配备设置变频控制系统72。
膨胀机系统主要包括发生器10、双效热能转移器20、二次换热器50、膨胀机30和吸收器40，发生器10、双效热能转移器20、二次换热器50和吸收器40之间设置有工质输送管路和循环泵。发生器10上部设置有常温高浓度工质喷淋装置，下部设置有中温工质集液箱13，该中温工质集液箱13通过一工质输送管路14连接二次发生器50顶部的工质喷淋装置。发生器10的顶部通过一工质蒸汽管路连接一位于双效热能转移器20内的工质蒸汽喷嘴11，该工质喷嘴11经由一定压膨胀器21连通膨胀机30的进气口34，定压膨胀器21还连接一中温介质蒸汽通道22，该中温介质蒸汽通道22连接二次发生器50的顶部。膨胀机30的动力输出轴31驱动连接一发电机32，该发电机32配置设置蓄电装置33或者电源自动切换装置；膨胀机的排气口连接吸收器40的顶部，该吸收器40的顶部设置一低温低浓度工质喷淋装置，该低温低浓度喷淋装置通过一低温工质管路52连接一位于二次发生器50底部的低浓度工质集液箱51。吸收器40的底部设置有高浓度工质集液箱41，该高浓度工质集液箱41连接一高浓度工质输送管42，该高浓度工质输送管42的另一端位于发生器10的顶部并连接常温高浓度工质喷淋装置。
Claims (10)
1.一种废热发电型地源热泵，其特征在于所述地源热泵包括制冷循环系统和膨胀机系统，所述膨胀机系统的动力输出轴与一发电系统相连接；所述制冷循环系统的冷凝盘管位于所述膨胀机系统的发生器内。
2.根据权利要求1所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述制冷循环系统包括一蒸发器，该蒸发器内设置有与风冷盘管系统相连接的冷却盘管，该蒸汽器还连接设置低温制冷剂管路，该低温制冷剂管路的另一端连通位于所述发生器内的冷凝盘管的出口。
3.根据权利要求2所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述低温制冷剂管路经由所述蒸发器引出后，串联一二次冷凝器内的盘管的出口，该盘管的入口连接所述发生器内的冷凝盘管的出口；该二次冷凝器连接一室外埋地管路系统。
4.根据权利要求2所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述蒸发器还连通设置一制冷压缩机，该制冷压缩机通过一高温制冷剂蒸汽管道连接所述冷凝器盘管的入口。
5.根据权利要求1所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述制冷压缩机由一变频电机驱动连接，该驱动电机配备设置变频控制系统。
6.根据权利要求1所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述膨胀机系统包括发生器、双效热能转移器、二次换热器、膨胀机和吸收器，所述发生器、双效热能转移器、二次换热器和吸收器之间设置有工质输送管路和循环泵。
7.根据权利要求6所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述发生器上部设置有常温高浓度工质喷淋装置，下部设置有中温工质集液箱，该中温工质集液箱通过一工质输送管路连接二次发生器顶部的工质喷淋装置。
8.根据权利要求7所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述发生器的顶部通过一工质蒸汽管路连接一位于双效热能转移器内的工质蒸汽喷嘴，该工质喷嘴经由一定压膨胀器连通膨胀机的进气口，定压膨胀器连接一中温介质蒸汽通道，该中温介质蒸汽通道连接二次发生器的顶部。
9.根据权利要求6所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述膨胀机的动力输出轴驱动连接一发电机，该发电机配置设置蓄电装置或电源自动切换装置；所述膨胀机的排气口连接吸收器的顶部，该吸收器的顶部设置一低温低浓度工质喷淋装置，该低温低浓度喷淋装置通过一低温工质管路连接一位于二次发生器底部的低浓度工质集液箱。
10.根据权利要求6所述的废热发电型地源热泵，其特征在于所述吸收器的底部设置有高浓度工质集液箱，该高浓度工质集液箱连接一高浓度工质输送管，该高浓度工质输送管的另一端位于发生器的顶部并连接一常温高浓度工质喷淋装置。
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| CN 201110435030 CN103174481A (zh) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | 废热发电型地源热泵 |
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| CN 201110435030 CN103174481A (zh) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | 废热发电型地源热泵 |
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| CN103174481A true CN103174481A (zh) | 2013-06-26 |
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| CN (1) | CN103174481A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103398456A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-11-20 | 吉林澳奇机电集团有限公司 | 一种利用地源热泵的节能装置及节能方法 |
| CN107165689A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-15 | 中国科学院力学研究所 | 一种吸收式co2动力循环系统 |
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2011
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