CN103884135A - 太阳能辅助式空气源热泵发电装置 - Google Patents

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王颖
杨奕
王天舒
王玉军
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Abstract

本发明涉及一种太阳能辅助式空气源热泵发电装置，包括有蒸发器、气体辅助加热容器、太阳能集热器、冷凝器、涡轮发电机组及压缩机，蒸发器内储装有液体制冷工质并形成有气室，蒸发器的出气口通过安装有密封阀的管道与气体辅助加热容器的进气口连接，气体辅助加热容器的喷气口与涡轮发电机组的涡轮进气口连接，太阳能集热器具有盘绕于气体辅助加热容器外壁的循环介质管，涡轮发电机组的涡轮排气口通过压缩机与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口通过安装有单向节流阀的管道与蒸发器的进液口连接，压缩机的电源线与涡轮发电机组的电源输出线电连接。该热泵发电装置利用大气能量及太阳光热进行发电，能量转换效率较高，无任何污染。

Description

太阳能辅助式空气源热泵发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其是涉及一种太阳能辅助式空气源热泵发电装置。
背景技术
随着世界环境污染的日益严重和能源危机的不断加剧，人们对新能源（清洁能源）的开发和应用也加快了脚步，如今虽然已取得了较为长足的进步，但是依旧存在着许多难以完美解决的各种问题，如系统的能量转换效率低下、所使用的燃料或工质易燃易爆或有毒等等，在此不作一一叙述，这些问题都困扰、阻碍着人们对新能源的研究与应用的步伐。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了缓减目前环境污染日益严重以及能源危机加剧的局势，而提供一种太阳能辅助式空气源热泵发电装置，该发电装置无需消耗有限的燃料资源（煤、石油、天然气等），利用大气能量及太阳光热即可进行发电，且能量转换效率较高，无任何污染。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能辅助式空气源热泵发电装置，包括有蒸发器、气体辅助加热容器、太阳能集热器、冷凝器、涡轮发电机组及压缩机，蒸发器内储装有液体制冷工质并形成有气室，蒸发器的出气口通过安装有密封阀的管道与气体辅助加热容器的进气口连接，气体辅助加热容器的喷气口与涡轮发电机组的涡轮进气口连接，太阳能集热器具有盘绕于气体辅助加热容器外壁的循环介质管，涡轮发电机组的涡轮排气口通过压缩机与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口通过安装有单向节流阀的管道与蒸发器的进液口连接，压缩机的电源线与涡轮发电机组的电源输出线电连接。该热泵发电装置的工作过程及发电原理如下：蒸发器内储装的液体制冷工质不断吸收外界大气中的热量而汽化形成气态制冷工质，在密封阀打开之后，蒸发器气室内积聚的高压气态制冷工质沿管道进入气体辅助加热容器中并通过气体辅助加热容器进一步吸收外界热量（大气中的热量以及太阳光热），从而增加动能，而后气态制冷工质高速冲入涡轮发电机组的涡轮进气口中推动涡轮旋转，从而发电机组生成电能，而从涡轮排气口中排出的气态制冷工质则由压缩机压入冷凝器中从而又逐渐冷凝成略高于常压的液体制冷工质并回到蒸发器中，至此，该发电装置完成一次工作循环，在此循环中，涡轮发电机组所生成的电能除了供给装置自身（压缩机）消耗外，仍有多余的电能输出。
进一步地说，所述的太阳能集热器还具有盘绕于蒸发器外壁的第二循环介质管，如此以加强蒸发器内制冷工质的热吸收，使蒸发器内的制冷工质能够吸收更多的热能（太阳光热）并转换成气体动能。
优选地，所述的太阳能集热器为平板型太阳能集热器。
再进一步地说，所述的气体辅助加热容器的内腔呈流体型，此设计方案的目的在于使气体辅助加热容器进气口处的气压降低而提升气体辅助加热容器出气口处的气体流速，从而提高气态制冷工质对涡轮的冲力，提高发电效率。
作为一种优选方案，所述的冷凝器为翅片管式冷凝器。
作为一种优选方案，所述的冷凝器为螺旋管式冷凝器。
本发明的有益效果是：该太阳能辅助式空气源热泵发电装置无需消耗有限的燃料资源（煤、石油、天然气等），利用大气能量及太阳光热即可进行发电，且能量转换效率较高，无任何污染，因此，该发电装置在大规模推广使用后可以大大缓减目前环境污染日益严重以及能源危机加剧的局势，并大幅降低工业生产成本。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中：1.蒸发器    2.气体辅助加热容器    3.太阳能集热器     3-1.循环介质管    3-2.第二循环介质管    4.冷凝器    5.涡轮发电机组     6.压缩机     7.液体制冷工质     8.密封阀     9.单向节流阀 。
具体实施方式
一种太阳能辅助式空气源热泵发电装置，如图1所示，其包括有蒸发器1、气体辅助加热容器2、太阳能集热器3、冷凝器4、涡轮发电机组5及压缩机6，蒸发器1内储装有液体制冷工质7并形成有气室，蒸发器1的出气口通过安装有密封阀8的管道与气体辅助加热容器2的进气口连接，气体辅助加热容器2的喷气口与涡轮发电机组5的涡轮进气口连接，太阳能集热器3具有盘绕于气体辅助加热容器2外壁的循环介质管3-1，涡轮发电机组5的涡轮排气口通过压缩机6与冷凝器4的进口连接，冷凝器4的出口通过安装有单向节流阀9的管道与蒸发器1的进液口连接，压缩机6的电源线与涡轮发电机组5的电源输出线电连接。太阳能集热器3还具有盘绕于蒸发器1外壁的第二循环介质管3-2。太阳能集热器3为平板型太阳能集热器。气体辅助加热容器2的内腔呈流体型。冷凝器2为翅片管式冷凝器或螺旋管式冷凝器。
该热泵发电装置的工作过程及发电原理如下：蒸发器1内储装的液体制冷工质7不断吸收外界热量（大气中的热量以及太阳光热）而汽化形成气态制冷工质，在密封阀8打开之后，蒸发器1气室内积聚的高压气态制冷工质沿管道进入气体辅助加热容器2中并通过气体辅助加热容器2进一步吸收外界热量（大气中的热量以及太阳光热），从而增加动能，而后气态制冷工质高速冲入涡轮发电机组5的涡轮进气口中推动涡轮旋转，从而发电机组生成电能，而从涡轮排气口中排出的气态制冷工质则由压缩机6压入冷凝器4中从而又逐渐冷凝成略高于常压的液体制冷工质并回到蒸发器1中，至此，该发电装置完成一次工作循环，在此循环中，涡轮发电机组5所生成的电能除了供给装置自身（压缩机6）消耗外，仍有多余的电能输出。
上述实施例仅用于解释说明本发明，而非对本发明权利保护的限定，凡是在本发明本质方案的基础上进行的任何非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能辅助式空气源热泵发电装置，其特征在于：包括有蒸发器（1）、气体辅助加热容器（2）、太阳能集热器（3）、冷凝器（4）、涡轮发电机组（5）及压缩机（6），蒸发器（1）内储装有液体制冷工质（7）并形成有气室，蒸发器（1）的出气口通过安装有密封阀（8）的管道与气体辅助加热容器（2）的进气口连接，气体辅助加热容器（2）的喷气口与涡轮发电机组（5）的涡轮进气口连接，太阳能集热器（3）具有盘绕于气体辅助加热容器（2）外壁的循环介质管（3-1），涡轮发电机组（5）的涡轮排气口通过压缩机（6）与冷凝器（4）的进口连接，冷凝器（4）的出口通过安装有单向节流阀（9）的管道与蒸发器（1）的进液口连接，压缩机（6）的电源线与涡轮发电机组（5）的电源输出线电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能辅助式空气源热泵发电装置，其特征在于：所述的太阳能集热器（3）还具有盘绕于蒸发器（1）外壁的第二循环介质管（3-2）。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能辅助式空气源热泵发电装置，其特征在于：所述的太阳能集热器（3）为平板型太阳能集热器。
4.根据权利要求1所述的太阳能辅助式空气源热泵发电装置，其特征在于：所述的气体辅助加热容器（2）的内腔呈流体型。
5.根据权利要求1所述的太阳能辅助式空气源热泵发电装置，其特征在于：所述的冷凝器（4）为螺旋管式冷凝器。
6.根据权利要求1所述的太阳能辅助式空气源热泵发电装置，其特征在于：所述的冷凝器（4）为翅片管式冷凝器。
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