CN105705869A - 冷热电三联产能量供应系统 - Google Patents

冷热电三联产能量供应系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105705869A
CN105705869A CN201480060383.XA CN201480060383A CN105705869A CN 105705869 A CN105705869 A CN 105705869A CN 201480060383 A CN201480060383 A CN 201480060383A CN 105705869 A CN105705869 A CN 105705869A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vacuum chamber
cooling
power generation
water
condensate draining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480060383.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105705869B (zh
Inventor
林勇勋
李在镛
李东玹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Institute of Energy Research KIER
Watt Fuel Cell Corp
Original Assignee
Korea Institute of Energy Research KIER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Institute of Energy Research KIER filed Critical Korea Institute of Energy Research KIER
Publication of CN105705869A publication Critical patent/CN105705869A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105705869B publication Critical patent/CN105705869B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0221—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system combined with solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00—District heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/005—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for by means of hydraulic motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D1/00—Steam central heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/10—Gas turbines; Steam engines or steam turbines; Water turbines, e.g. located in water pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/20—Wind turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/40—Photovoltaic [PV] modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/17—Storage tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/26—Internal combustion engine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17—District heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems
    • Y02B30/625—Absorption based systems combined with heat or power generation [CHP], e.g. trigeneration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/14—District level solutions, i.e. local energy networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Abstract

本发明涉及一种具有改善的制冷效率及系统利用效率的冷热电三联产能量供应系统。根据本发明的一实施例的冷热电三联产能量供应系统可包括：真空泵；真空室，通过所述真空泵在所述真空室中形成真空；冷凝水槽，其位于所述真空室的上方，并用于储存冷凝水，其中，流入所述真空室中的水蒸发所形成的蒸汽由所述真空泵输送到所述冷凝水槽的内部而形成所述冷凝水；制冷管，其被配置成穿过随着水的蒸发而被冷却的所述真空室的内部，并用于将通过热交换产生的冷能输送到制冷负荷；以及小型水力发电系统，其通过使储存在所述冷凝水槽中的冷凝水至少从所述冷凝水槽的高度降落而生成电力。

Description

冷热电三联产能量供应系统
技术领域
本发明涉及一种冷热电三联产能量供应系统，能够同时向建筑物供电、供热和供冷。
背景技术
通常，冷热电三联产能量供应系统是指同时为建筑物供电、供热和供冷的系统。在传统的冷热电三联产能量供应系统中，除了热电联产系统以外，还使用吸收式制冷机、吸附式制冷机、涡轮式制冷机、除湿式制冷机，等等。使用热电联产系统同时进行发电和供热，并通过用热电联产过程所生成的废热和剩余电力启动吸收式制冷机、吸附式制冷机、涡轮式制冷机、或除湿式制冷机来进行制冷。尤其，由于在夏季时供热需求通常会减小且供冷需求显著增大，因而从能源生产设施的利用效率层面来讲，在热电联产过程中利用废热的效率有多高是很重要的。
韩国专利公开号10-2013-0034909(2013年4月8日)公开一种由进行发电和供热的热电联产系统与利用热电联产过程中产生的废热进行制冷的吸附式制冷系统组合而成的结构。上述的传统技术的问题在于：与涡轮式制冷系统相比，吸附式(或吸收式)制冷系统的性能系数(COP)较低。涡轮式制冷系统的COP为3.5至4.5，而利用废热的吸附式制冷系统的COP仅为1.0至1.5。相应地，由于通常仅使用吸附式(或吸收式)制冷机难以应付整个建筑物的制冷负荷，因而吸附式(或吸收式)制冷机可以与涡轮式制冷机相结合使用。
同时，在化石能源耗尽和温室气体减排等方面，新能源和可再生能源(例如太阳光、风力等)的高效利用越来越受重视。不过，太阳光或风力发电方式的发电量并不稳定，根据天气、季节条件等而可变。由于太阳光和风力发电方式具有间歇性发电的缺点，导致利用新能源和可再生能源的能源(电力、热量等)生产时间点与用户的能源需求时间点不一致，因而这种新能源和可再生能源的利用率在系统的运营和经济性方面显著降低。相应地，需要一种用于合理利用间歇性生产的新能源和可再生能源的分布式电源的方案。尤其是，考虑到夏季的能源产能较高的太阳能的利用率，则需要提出有效利用太阳能进行制冷的方案。
发明内容
技术问题：
本发明要解决的技术问题在于提供一种高效的冷热电三联产能量供应系统，其提供采用新方式的制冷系统并与现有热电联产系统相结合，其中，该新方式利用高层建筑物结构的势能和水的性质，以代替现有的具有较低制冷性能的吸收式(或者吸附式)制冷方式。尤其是，旨在提供一种能够有效储存和利用生产的新能源和可再生能源以解决间歇性产生的新能源和可再生能源的根本缺陷的冷热电三联产能量供应系统。
技术方案：
根据本发明的一实施例，可提供一种冷热电三联产能量供应系统，包括：
真空泵；
真空室，通过所述真空泵在所述真空室中形成真空；
冷凝水槽，其位于所述真空室的上方，并用于储存冷凝水，其中，流入所述真空室中的水蒸发所形成的蒸汽由所述真空泵输送到所述冷凝水槽的内部而形成所述冷凝水；
制冷管，其被配置成穿过随着水的蒸发而被冷却的所述真空室的内部，并用于将通过热交换产生的冷能输送到制冷负荷；和
小型水力发电系统，其通过使储存在所述冷凝水槽中的冷凝水至少从所述冷凝水槽的高度降落而生成电力。
所述小型水力发电系统可以包括：位于建筑物的顶层的小型水力发电水槽，所述小型水力发电水槽中可储存所述冷凝水。
所述冷热电三联产能量供应系统可进一步包括：热电联产系统，其中，被供应到所述真空室的水可以是在所述热电联产系统的热电联产过程中生成的热水。
所述冷热电三联产能量供应系统可进一步包括：新能源和可再生能源发电系统，其使用太阳光和风力中的一种生成电力，其中，所述真空泵可利用由所述新能源和可再生能源发电系统生成的电力来驱动。
在所述制冷管中流动的制冷剂可以是水、空气、制冷用制冷剂中的一种。
所述冷热电三联产能量供应系统可以进一步包括：制冷剂存储槽，其储存流过所述制冷管时被冷却的制冷剂。
根据本发明的另一实施例，可提供一种冷热电三联产能量供应系统，包括：
真空泵；
真空室，通过所述真空泵在所述真空室中形成真空；
冷凝水槽，其位于所述真空室的上方，并用于储存冷凝水，其中，流入所述真空室中的水蒸发所形成的蒸汽由所述真空泵输送到所述冷凝水槽的内部而形成所述冷凝水；
制冷管，其被配置成穿过随着水的蒸发而被冷却的所述真空室的内部，并用于将通过热交换产生的冷能输送到制冷负荷；
不同于所述真空泵的第二真空泵；
第二真空室，其位于所述真空室的上方；
第二冷凝水槽，其位于所述第二真空室的上方；
第二制冷管，其被配置成穿过随着水的蒸发而被冷却的所述第二真空室的内部，并用于将通过热交换产生的冷能输送到所述制冷负荷；
蒸发管，其将所述冷凝水槽与所述第二真空室连接；和
小型水力发电系统，其通过使储存在所述第二冷凝水槽中的冷凝水至少从所述第二冷凝水槽的高度降落而生成电力。
所述小型水力发电系统可以包括：位于建筑物的顶层的小型水力发电水槽，所述小型水力发电水槽可以储存所述冷凝水。
所述小型水力发电系统可进一步包括：循环泵，所述循环泵用于将位于所述小型水力发电水槽下方的所述第二冷凝水槽的冷凝水输送到所述小型水力发电水槽。
在所述蒸发管处可以不安装额外的泵，由于所述冷凝水槽与所述第二真空室之间的压力差，所述冷凝水可以从所述冷凝水槽被输送到所述第二真空室。
所述小型水力发电系统可以包括：循环泵和小型水力发电水槽，其中，储存在所述第二冷凝水槽中的冷凝水通过所述循环泵被输送到所述小型水力发电水槽的内部，所述小型水力发电水槽位于所述第二冷凝水槽上方。
有利效果：
根据本发明的实施例，通过储存被冷却后的制冷剂和被输送到上层部分的水而实现如下效果：提供制冷及电能储存功能。由于通过能量储存功能可取回在能量需求和供应的时间点不一致时储存的能量以在出现需求的时间点能够准确地提供制冷，因而能量效率和可操作性得以提高。特别地，不仅提供高效利用夏季时热电联产所产生热水的效果，而且还提供将间歇产生的新能源和可再生能源(例如太阳光、风力等)通过能量储存功能而应用于冷热电三联产能量供应系统进行高效使用的效果，由此进一步提高冷热电三联产能量供应系统的能量效率。
另外，利用通过积累所述制冷过程中生成的水的势能变化而在最终阶段收集的势能，通过小型水力发电，进一步生产电能，从而提供通过利用由新能源和可再生能源生产并供应的电力能够同时实现制冷和电能生产的效果。
附图说明
图1为示意性例示出根据本发明一个实施例的能量供应系统的整体结构的概念图。
图2为示意性例示出根据本发明一个实施例的能量供应系统付诸应用的建筑物的侧视剖面图。
图3为例示出根据本发明一个实施例的真空冷却过程的视图。
图4为例示出发生水蒸发的大气压力与温度之间的相关关系的图表。
图5为例示出水的压力与蒸发潜热之间的关系的图表。
图6为例示出水的绝对压力、饱和温度和潜热之间的关系的图表。
具体实施方式
由于本发明可具有各种修改方案和多种实施例，因而将参照附图详细描述本发明的各示例性实施例。不过，本发明将不限于这些示例性实施例，而是应被理解为包括所有在本发明的精神和技术范围内包含的修改方案、等同方案和替代方案。
应理解，虽然用语“第一”、“第二”等在本文中可用于描述各种部件，不过这些部件应不限于这些用语。这些用语仅用于使一个元件区别于另一元件。例如，在不背离本发明的范围的情况下，第二部件可被命名为第一部件，类似地，第一部件可被命名为第二部件。用词“和/或”包括多个相关列举项中的一个或任意及所有组合。
应理解，当一个部件被提到“连接到”另一部件时，它可直接或间接地连接到另一部件。也就是说，例如，可存在中介部件。相反地，当一个部件被提到“直接连接到”另一部件时，应被理解为不存在中介部件。
应理解，当一个部件、例如层、膜、区域、板、或部分被提到“形成在”另一部件上时，它可以直接或间接地形成在另一部件上。也就是说，例如，可存在中介部件。相反地，当一个部件被提到“直接形成在”另一部件上时，应被理解为不存在中介部件。
各用语在本文中仅用于描述示例性实施例，而不是用于限制本发明。单数的表述包括多数的表述，除非在上下文中另有限定。在本专利文件中，用词“包括”或“具有”等用于指定本专利文件中公开的特征、数字、步骤、操作、元件、部件、或它们的组合的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、部件、或它们的组合的可能性。
除非另有限定，否则包括技术或科学用词在内的所有用词具有本领域普通技术人员通常理解的相同含义。应理解，在通常使用字典中限定的用词被解释为包括与相关技术的上下文含义相同的含义(除非在本申请文件中另有明确限定)，而不是被解释为理想的或极端形式的含义。
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。在本专利文件的全文中，相同/相似的附图标记标示相同/相似的元件，并将省略对其的重复性描述。
图1为示意性例示出根据本发明一个实施例的能量供应系统的整体结构的概念图。图2为示意性例示出根据本发明一个实施例的能量供应系统付诸应用的建筑物的侧视剖面图。图3为例示出根据本发明一个实施例的真空冷却过程的视图。
参见图1，根据本发明一个实施例的能量供应系统包括：制冷系统10、发电系统20、和新能源和可再生能源发电系统30。
参见图2和3，制冷系统10是利用来自热电联产过程的废热和用新能源和可再生能源生成的电力而生成冷能的系统，并包括：真空室11、真空泵12、冷凝水槽、蒸发管14、制冷管15、制冷剂存储槽16、和蓄热槽17。为便于说明，在图2中，所述实施例付诸应用的建筑物的层数是四层，但并不限于此。
真空室11是在其中发生水蒸发的部件。水的蒸发在较低压力和较高温度下进行得更好。
图4为例示出发生水蒸发的压力与温度之间的相关关系的图表。图5为例示出水的压力与蒸发潜热之间的关系的图表。图6为例示出水的绝对压力、饱和温度和潜热之间的关系的图表。
参见图4可知，在相同温度下，压力越低，则蒸发得越好，且在相同压力下，温度越高，则蒸发得越好。
真空室11可通过泵而在特定或更小压力下保持高真空状态，所述泵通过接收利用新能源和可再生能源生成的电力或者来自热电联产单元的剩余电力而被驱动。当实现充分的真空状态且需要制冷负荷时，蒸发管14开放，以允许通过夏季热电联产产生的在蓄热槽17中的热水、或者在冷凝水槽13中的冷凝水流入到真空室11中，通过流入的热水的蒸发而冷却在制冷管15中流动的制冷剂，由此生成冷能以满足制冷负荷18的需要。
在实验科学中，由于低于大气压力的条件称为真空，因此用语“真空”将在下文中用于表示：低于大气压力的压力条件，而不是什么都没有的状态。如前所述，当使用通过热电联产产生的在蓄热槽中的热水时，被喷洒的热水的温度高且其压力变低，因而形成易于在真空室11中发生水蒸发的条件。也就是说，即使真空室11中的真空状态不是高真空状态，被喷洒的水的温度也较高而且饱和蒸气压变高(参见图4)，由此易于发生蒸发。或者，即使当水的蒸发速度过大因而使真空室11中的压力略微增大时，由于对应温度的高饱和蒸气压较高，因此，在满足饱和蒸气压内的条件的范围内，被喷洒的热水的温度仍满足可蒸发条件，因而可持续产生冷能。
随着水蒸发，由于消耗相当于蒸发潜热的热量，因而真空室的内部被冷却。由于在此过程中使用作为夏季热电联产过程的副产品的热水，因而即使在相对较低的真空条件中热水蒸发也会发生。相应地，由于获得或保持高真空条件所需的电力(新能源和可再生能源发电电力或剩余发电电力)可以减少且水蒸发高效进行，因而用于产生冷能的能量消耗相应地减少。此外，当新能源和可再生能源(例如太阳光、风力等)用作真空泵12的动力源时，可以更多地减少用于产生冷能的化石能源消耗。
真空室11可在建筑物的每层安装，或者可每几层安装。
真空泵12在真空室11中形成真空，并使蒸汽或冷凝水输送到冷凝水槽13。真空泵12的一侧连接到真空室11，且其另一侧连接到在其上方的冷凝水槽13。随着真空泵12排放真空室11中的空气和蒸汽，真空室11中形成真空，在水蒸发时生成的蒸汽随空气一起被排放并输送到冷凝水槽13。建筑物的一般商用电源(电网电源)、或者由小型水力发电系统21、热电联产系统22、或新能源和可再生能源发电系统30生成的电力可以用作真空泵12的动力源。作为示例，当电力由太阳光或风力发电系统生成时，可控制将由新能源和可再生能源发电系统30生成的电力优选地用作真空泵12的动力源。
冷凝水槽13是供蒸汽或冷凝水从真空室11输入其中的部件。由真空泵12从真空室11抽取的蒸汽被注入冷凝水槽13中。
同时，在如前所述输送到冷凝水槽13的过程中，一些蒸汽可能冷凝并以冷凝水形式输送。
由于冷凝水槽13利用真空泵12达到高压力，因而提供易于将蒸汽冷凝为水的条件。也就是说，为了进行冷凝，由于需要使压力变高或使温度变低以满足饱和蒸气压(露点)的条件，因而冷凝水槽13内部利用真空泵12保持高压力条件。此外，当冷凝水槽13的结构或位置有利于冷却时，可更好地进行冷凝。
蒸发管14是将位于下方的冷凝水槽13与位于上方的真空室11连接或者将位于下方的蓄热槽17与位于上方的真空室11连接的管。蒸发管14的一侧位于冷凝水槽13或蓄热槽17中，其另一侧连接到位于上方的真空室11。阀14a可安装在蒸发管14与位于上方的真空室11之间。当阀14a由控制单元(未示出)开启时，冷凝水槽13中的冷凝水由于压力差而经由蒸发管14流动到位于上方的真空室11中，并在被吸入真空室11中时蒸发。也就是说，由于上方的真空室11的内部由位于上方的真空泵12变为真空，因而使得冷凝水槽13中的冷凝水被吸入真空室11中。控制单元在需要制冷的时间点将阀14a开启以进行蒸发冷却。相应地，在不使用额外泵的情况下，可利用压力差向上输送冷凝水。
制冷管15是通过热交换提取真空室11中的冷能并将冷却后的制冷剂输送到制冷负荷18的部件。制冷剂在制冷管15中流动。水、空气或通用制冷机中常用的各种制冷剂可用作所述制冷剂。由于通过蒸发冷却使真空室11内的温度降低，因而制冷管15中的制冷剂被冷却并向外排放。
制冷剂存储槽16是储存被冷却后从真空室11排放的制冷剂的部件。制冷剂存储槽16的一侧可连接到真空室11，其另一侧可连接到制冷负荷18。制冷剂通过泵进行循环，并依次经过真空室11、制冷剂存储槽16、和制冷负荷18。在此，虽然制冷负荷18在图中显示为一个部件，不过这仅为从制冷剂存储槽16排放的制冷负荷的示意性例示。制冷负荷18可以是制冷负荷的物理储存空间，或者可以是从制冷剂存储槽16输送到真空室11的制冷负荷自身。
当水用作制冷剂时，制冷剂存储槽16用作储存穿过真空室11时所形成的冷水的箱。制冷剂存储槽16用作缓存装置以储存制冷剂并在需要时进行制冷。也就是说，制冷剂存储槽16可以是一种类型的冷能储存装置。
同时，制冷剂存储槽16可安装在建筑物的每层上，或者安装在建筑物的特定层上。
蓄热槽17是储存热电联产过程中所产生热水的部件。蓄热槽17一侧可连接到热电联产系统22，其另一侧可连接到真空室11。通过热电联产系统22产生的热水储存在蓄热槽17中。当需要制冷时，蒸发管14的阀14a开启，然后热水由于压力差而输送到真空室11中。如前所述，由于使用作为夏季热电联产过程副产品的热水而高效进行水蒸发，因而用于产生冷能的能量消耗得以减少。
发电系统20是生成电力的部件，并包括：小型水力发电系统21和热电联产系统22。作为示例，发电系统20可位于建筑物基底/地下室(basement)中、或者位于建筑物较低层附近。
小型水力发电系统21是使用水的势能驱动涡轮以生成电力的部件，并包括：小型水力发电水槽21a、循环泵21b、小型水力管21c、和小型水力发电涡轮21d。
小型水力发电水槽21a是将在制冷系统10工作过程中向上输送的水储存以进行小型水力发电的部件。在较低层上的冷凝水槽13中储存的水通过循环泵21b输送到小型水力发电水槽21a。小型水力发电水槽21a是一种类型的能量储存设施，将在制冷系统10工作过程中势能增加的水临时储存并在需要生成电力时使用水的势能进行小型水力发电，由此生成电力。作为示例，小型水力发电水槽21a可以位于建筑物的顶层或高层附近。
循环泵21b是将储存在冷凝水槽13中的水输送到小型水力发电水槽21a的部件，并可以采用通用泵或在一些情况下也可以采用真空泵。
小型水力管21c是通过水降落来输送小型水力发电水槽21a中所储存的水的部件。
小型水力发电涡轮21d是将通过小型水力管21c从小型水力发电水槽21a降落的水的势能转化为电力的部件。
新能源和可再生能源发电系统30是不仅使用新能源和可再生能源(例如太阳光、风力等)生成电力而且还将电力供应到真空泵12的部件，并且可包括太阳光发电系统31、风力发电系统32、和电力供应部33。
太阳光发电系统31是使用太阳光生成电力的部件，风力发电系统32是使用风力生成电力的部件。虽然图2中显示出同时使用这两种系统，不过也可仅使用其中一种。电力供应部33是将太阳光发电系统31或风力发电系统32生成的电力供应到真空泵12的部件。虽然由新能源和可再生能源发电系统30进行的发电是根据天气状况可变的和间歇的，不过可通过驱动逆变器类型的真空泵形成真空室初始真空状态。另外，当由于对新能源和可再生能源发电而言有利的户外条件使得可进行连续发电时，它可在生成制冷负荷时用作驱动真空泵的电力源。
在下文中，将描述根据本发明一个实施例的操作过程。
第一，由热电联产系统22产生的热水储存在蓄热槽17中。储存的热水由于压力差而流过蒸发管14并被输送到真空室11。由于通过真空泵12在真空室11中形成的低压力(真空)和通过热电联产废热回收获得的供应热水的高温状态，被供应到真空室11中的热水易于蒸发为蒸汽。由于相当于水的蒸发潜热的热量在蒸发为蒸汽的过程中被去除，因而真空室11的内部被冷却，在制冷管15中流动的制冷剂在穿过真空室11时通过热交换被冷却。冷却后的制冷剂被输送到需要制冷之处进行制冷。当多于制冷所需量的制冷剂生成时，冷却后的制冷剂可储存在制冷剂存储槽16中，并可在需要制冷时被供应到制冷负荷18。
通过真空泵12吸入的蒸汽被输送到上层的冷凝水槽13。冷凝水槽13可保持在大气压力下(或加压状态下)，从而可易于进行冷凝。由于通过真空泵12使蒸汽连续流入，因而在其中形成相对较高的压力。相应地，蒸汽易于冷凝并相变为水，冷凝水储存在冷凝水槽13中。当蒸发管14的阀14a在上层另一真空室11中形成真空的状态下受控被开启时，冷凝水经由没入冷凝水中的蒸发管14的端部被吸入并被输送到上层另一真空室11中。也就是说，由于在高压力冷凝水槽与低压力真空室之间的压力差，水被自然输送。按照此方式通过多级，水被输送到建筑物的高层，由此增大水的势能，以将水输送到小型水力发电水槽21a并将水储存在其中。结果，在通过前述制冷系统对每层生成制冷负荷的过程中所输入的电力(新能源和可再生能源发电电力或剩余电力)无法通过通用系统回收。不过，在所述实施例中，可以在进行制冷时回收一些输入电能作为势能，由此提高整个冷热电三联产能量供应系统的效率。
当需要电力时，小型水力发电水槽21a中储存的水经由小型水力管21c排放，并允许下落。在此过程中，小型水力发电涡轮21d工作，由此生成电力。
可使用商用电源作为真空泵12的动力，不过也可使用通过新能源和可再生能源发电系统30生成的电力增大能量效率。
虽然以上说明参照本发明的较佳的实施例，但应当理解，本领域普通技术人员在不脱离所附的权利要求书中记载的本发明的精神以及领域的范围的前提下能够对本发明作出多种变更或变型。

Claims (11)

1.一种冷热电三联产能量供应系统，包括：
真空泵；
真空室，通过所述真空泵在所述真空室中形成真空；
冷凝水槽，其位于所述真空室的上方，并用于储存冷凝水，其中，流入所述真空室中的水蒸发所形成的蒸汽由所述真空泵输送到所述冷凝水槽的内部而形成所述冷凝水；
制冷管，其被配置成穿过随着水的蒸发而被冷却的所述真空室的内部，并用于将通过热交换产生的冷能输送到制冷负荷；和
小型水力发电系统，其通过使储存在所述冷凝水槽中的冷凝水至少从所述冷凝水槽的高度降落而生成电力。
2.如权利要求1所述的冷热电三联产能量供应系统，其中，
所述小型水力发电系统包括：位于建筑物的顶层的小型水力发电水槽，所述小型水力发电水槽储存所述冷凝水。
3.如权利要求1所述的冷热电三联产能量供应系统，进一步包括：
热电联产系统，
其中，被供应到所述真空室的水是在所述热电联产系统的热电联产处理过程中生成的热水。
4.如权利要求1所述的冷热电三联产能量供应系统，进一步包括：
新能源和可再生能源发电系统，其利用太阳光和风力中的一种生成电力，
其中，所述真空泵利用由所述新能源和可再生能源发电系统生成的电力来工作。
5.如权利要求1所述的冷热电三联产能量供应系统，其中
在所述制冷管中流动的制冷剂是水、空气、制冷用制冷剂中的一种。
6.如权利要求1所述的冷热电三联产能量供应系统，进一步包括：
制冷剂存储槽，其储存流过所述制冷管时被冷却的制冷剂。
7.一种冷热电三联产能量供应系统，包括：
真空泵；
真空室，通过所述真空泵在所述真空室中形成真空；
冷凝水槽，其位于所述真空室的上方，并用于储存冷凝水，其中，流入所述真空室中的水蒸发所形成的蒸汽由所述真空泵输送到所述冷凝水槽的内部而形成所述冷凝水；
制冷管，其被配置成穿过随着水的蒸发而被冷却的所述真空室的内部，并用于将通过热交换产生的冷能输送到制冷负荷；
不同于所述真空泵的第二真空泵；
第二真空室，其位于所述真空室的上方；
第二冷凝水槽，其位于所述第二真空室的上方；
第二制冷管，其被配置成穿过随着水的蒸发而被冷却的所述第二真空室的内部，并用于将通过热交换产生的冷能输送到所述制冷负荷；
蒸发管，其将所述冷凝水槽与所述第二真空室连接；和
小型水力发电系统，其通过使储存在所述第二冷凝水槽中的冷凝水至少从所述第二冷凝水槽的高度降落而生成电力。
8.如权利要求7所述的冷热电三联产能量供应系统，其中
所述小型水力发电系统包括：位于建筑物顶层的小型水力发电水槽，
其中，所述小型水力发电水槽储存所述冷凝水。
9.如权利要求8所述的冷热电三联产能量供应系统，其中
所述小型水力发电系统进一步包括：循环泵，所述循环泵用于将位于所述小型水力发电水槽下方的所述第二冷凝水槽的冷凝水输送到所述小型水力发电水槽。
10.如权利要求7所述的冷热电三联产能量供应系统，其中
在所述蒸发管处不安装额外的泵，
由于所述冷凝水槽与所述第二真空室之间的压力差，使所述冷凝水从所述冷凝水槽输送到所述第二真空室。
11.如权利要求7所述的冷热电三联产能量供应系统，其中
所述小型水力发电系统包括：循环泵和小型水力发电水槽，其中，储存在所述第二冷凝水槽中的冷凝水通过所述循环泵被输送到所述小型水力发电水槽，所述小型水力发电水槽位于所述第二冷凝水槽的上方。
CN201480060383.XA 2013-09-10 2014-01-20 冷热电三联产能量供应系统 Active CN105705869B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0108659 2013-09-10
KR1020130108659A KR101453046B1 (ko) 2013-09-10 2013-09-10 삼중발전에 의한 에너지 공급 시스템
PCT/KR2014/000561 WO2015037791A1 (ko) 2013-09-10 2014-01-20 삼중발전에 의한 에너지 공급 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105705869A true CN105705869A (zh) 2016-06-22
CN105705869B CN105705869B (zh) 2018-11-09

Family

ID=51998324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480060383.XA Active CN105705869B (zh) 2013-09-10 2014-01-20 冷热电三联产能量供应系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9964314B2 (zh)
KR (1) KR101453046B1 (zh)
CN (1) CN105705869B (zh)
WO (1) WO2015037791A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109564438A (zh) * 2016-07-20 2019-04-02 威拓股份有限公司 区域制热中的返回温度的降低以及区域制冷中的返回温度的增加

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101453046B1 (ko) 2013-09-10 2014-10-23 한국에너지기술연구원 삼중발전에 의한 에너지 공급 시스템
US20170298895A1 (en) * 2016-04-17 2017-10-19 True Ten Industrial Co., Ltd. Green power generation system and method
PL233183B1 (pl) 2017-01-20 2019-09-30 King Abdulaziz City Sci & Tech Skojarzony system produkcji energii elektrycznej, ciepła, chłodu i wody na potrzeby chłodzenia centralnego przy pomocy trójzłożowej chłodziarki adsorpcyjnej
CN106968794B (zh) * 2017-03-31 2018-07-20 上海电力学院 一种冷热电联产系统的两级调峰运行方法
KR101991076B1 (ko) * 2017-08-23 2019-06-21 한국에너지기술연구원 온실 흡착제습 시스템
RU2732943C1 (ru) * 2018-12-25 2020-09-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Тригенерационный энергетический комплекс

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU945599A1 (ru) * 1973-11-20 1982-07-23 Киевский Инженерно-Строительный Институт Система подогрева теплофикационной воды
JPH10100784A (ja) * 1996-09-25 1998-04-21 Nissan Diesel Motor Co Ltd 温度管理車両の荷室構造
CN2323336Y (zh) * 1997-07-29 1999-06-09 周方基 真空蒸发式制冷装置
KR20050115706A (ko) * 2004-06-04 2005-12-08 양성진 중력에 의한 동력생산 방법
JP2011112249A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Sasakura Engineering Co Ltd 冷却装置および空調システム
CN102620462A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 杭州三花研究院有限公司 热源驱动的真空制冷系统
CN103206276A (zh) * 2012-10-29 2013-07-17 黄世乐 一种促使发电或余热回收或吸收式制冷系统泵省能的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122356A (en) * 1976-07-13 1978-10-24 Decker Bert J Solar heat pipe feedback turbogenerator
US4173994A (en) * 1977-12-30 1979-11-13 Hiser Leland L Solar energy heating and cooling apparatus and method
US4441321A (en) * 1982-03-25 1984-04-10 R & D Associates Compact mist flow power generator
US4903503A (en) * 1987-05-12 1990-02-27 Camp Dresser & Mckee Air conditioning apparatus
US5488828A (en) * 1993-05-14 1996-02-06 Brossard; Pierre Energy generating apparatus
KR101130671B1 (ko) * 2010-05-27 2012-04-02 충남대학교산학협력단 수력터빈과 수소연료전지를 결합한 하이브리드발전시스템
EP2596299A1 (en) * 2010-07-24 2013-05-29 Matthew Rosenfeld Techniques for indirect cold temperature thermal energy storage
KR101328584B1 (ko) * 2011-09-29 2013-11-12 한국과학기술연구원 삼중열병합 발전시스템
KR101354905B1 (ko) * 2012-03-21 2014-01-24 한국에너지기술연구원 산소 흡착제를 이용한 연속 산소 생산 방법 및 연속 산소 흡탈착 장치
KR101418818B1 (ko) * 2013-07-23 2014-07-16 한국에너지기술연구원 소수력 복합 발전 시스템
KR101453046B1 (ko) 2013-09-10 2014-10-23 한국에너지기술연구원 삼중발전에 의한 에너지 공급 시스템

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU945599A1 (ru) * 1973-11-20 1982-07-23 Киевский Инженерно-Строительный Институт Система подогрева теплофикационной воды
JPH10100784A (ja) * 1996-09-25 1998-04-21 Nissan Diesel Motor Co Ltd 温度管理車両の荷室構造
CN2323336Y (zh) * 1997-07-29 1999-06-09 周方基 真空蒸发式制冷装置
KR20050115706A (ko) * 2004-06-04 2005-12-08 양성진 중력에 의한 동력생산 방법
JP2011112249A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Sasakura Engineering Co Ltd 冷却装置および空調システム
CN102620462A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 杭州三花研究院有限公司 热源驱动的真空制冷系统
CN103206276A (zh) * 2012-10-29 2013-07-17 黄世乐 一种促使发电或余热回收或吸收式制冷系统泵省能的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109564438A (zh) * 2016-07-20 2019-04-02 威拓股份有限公司 区域制热中的返回温度的降低以及区域制冷中的返回温度的增加
CN109564438B (zh) * 2016-07-20 2022-02-22 威拓股份有限公司 区域制热中的返回温度的降低以及区域制冷中的返回温度的增加

Also Published As

Publication number Publication date
US20160223208A1 (en) 2016-08-04
WO2015037791A1 (ko) 2015-03-19
CN105705869B (zh) 2018-11-09
US9964314B2 (en) 2018-05-08
KR101453046B1 (ko) 2014-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105705869A (zh) 冷热电三联产能量供应系统
US7647774B2 (en) Cryogenic cogeneration system
CN101055121B (zh) 微型分布式太阳能驱动冷热电联供系统
US9458837B2 (en) Thermally driven solar power generating system
CN102563987A (zh) 有机朗肯循环驱动的蒸气压缩制冷装置及方法
KR101790294B1 (ko) 복수개의 축열조와 태양열 집열기를 구비한 히트 펌프 구동 지역난방 열공급 시스템
CN103821198A (zh) 一种太阳能驱动仿生冷表面空气凝结制水系统
CN205805818U (zh) 一种火电站尾水回收装置
CN109306963A (zh) 一种压缩空气储能方法及储能系统
CN109306879A (zh) 一种压缩空气储能系统
KR102109398B1 (ko) 냉온동시 히트펌프 시스템
CN104314782A (zh) 一种南北极地区海水大气温差热能动力装置
KR101500489B1 (ko) 해수 히트펌프 배출수를 이용한 해양 온도차 발전시스템
CN107200372B (zh) 一种海水淡化系统与方法
US20040140082A1 (en) Multifunctional thermal installation
KR20150094190A (ko) 소형 열병합 orc발전시스템
CN203547813U (zh) 一种以液化天然气冷能和太阳能为动力来源的发电装置
CN102191958A (zh) 低温空气能发电装置
KR20150096266A (ko) 소형 열병합 orc발전시스템
CN205048788U (zh) 高效原油加热用空气源热泵机组
CN102748894A (zh) 一种内置发电装置的吸收式制冷系统
CN102418838A (zh) 基于直膨式太阳能热泵的液化石油气气化系统及应用
Benelmir et al. Energy tri-generation: combined gas co-generation/solar cooling
KR20150037411A (ko) 복합화력발전 및 지역난방발전 시스템
CN101025293A (zh) 全天候太阳能动力利用方法及其装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant