CN112503793A - 建筑内的微燃机冷热电联供系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑内的微燃机冷热电联供系统，包括微型燃气轮机，所述微型燃气轮机包括空压机、透平、燃烧室，气体通过微型燃气轮机的空压机出口通入燃烧室燃烧后推动透平做功，排出的气体与溴化锂机组连接以制冷，或/和与自来水加热装置连接以加热自来水，或/和与介质供暖装置连接以加热介质供暖，或/和与空气净化器连接以将净化后的气体作为暖气输送至用户。使用本发明的冷热电联供系统，可降低建筑建设及使用成本，减少用户负担，具有良好的经济效益，具有较好的季节适应性。本发明适用于医院、学校、居民楼、办公楼、工厂等建筑。

Description

建筑内的微燃机冷热电联供系统

技术领域

本发明涉及一种建筑内的微燃机冷热电联供系统，属于建筑供能技术领域。

背景技术

目前的建筑内一般要设置中央空调、生活热水管道、直饮水管道、燃气管道、电网等，以便为用户提供冷气、暖气、生活用热水、自来水、直饮水、燃气、电等。但是管道网铺设完之后，提供的一切资源都需要支付一定的费用，用户使用成本较高。而对于低密度的分布式建筑而言，敷设新的暖气管路、水管路、冷气管路等工程，耗资极大，比如对没有暖气网的南方地区，建设新的暖气网十分耗费人力物力，因此目前为止南方的供暖问题尚没有好的解决方案。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种建筑内的微燃机冷热电联供系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种建筑内的微燃机冷热电联供系统，包括微型燃气轮机，所述微型燃气轮机包括空压机、透平和燃烧室，气体通过微型燃气轮机的空压机出口通入燃烧室、与燃料或可燃废料混合混合并燃烧后推动透平做功，排出的气体与溴化锂机组连接以制冷，或/和与自来水加热装置连接以加热自来水，或/和与介质供暖装置连接以加热介质供暖，或/和与空气净化器连接以将净化后的气体作为暖气输送至用户。

进一步的，所述微型燃气轮机还包括启发一体式电机，启发一体式电机先作为电动机带动空压机启动，待加速到能独立运行后，则作为发电机发电，气体经燃烧室燃烧后推动透平做功的同时带动启发一体式电机发电。

进一步的，所述微型燃气轮机还包括回热器，回热器设有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口；空压机的出口与回热器的第一进口连接，回热器的第一出口与燃烧室的入口连接，燃烧室出口与透平的入口连接，透平的出口与回热器的第二进口连接；回热器的第二出口与溴化锂机组连接以制冷，或/和与自来水加热装置连接以加热自来水，或/和与介质供暖装置连接以加热介质供暖，或/和与空气净化器连接以将净化后的气体作为暖气输送至用户。

进一步的，所述介质供暖装置为地暖管道或暖气片。

进一步的，所述溴化锂机组制冷后冷气通过地冷或墙冷管道通入用户。

进一步的，为充分利用自然能源，本发明还可以引入太阳能，包括太阳能反射镜、太阳能收集装置，太阳能收集装置设在微型燃气轮机上，微型燃气轮机位于太阳能反射镜上方或下方，并使太阳能收集装置位于太阳能反射镜(比如碟式反光镜)聚点上。

进一步的，所述太阳能收集装置为吸热板，吸热板包覆在回热器外壳上，或作为回热器的部分或全部外壳。

进一步的，所述回热器为多腔体式换热装置，多腔体式换热装置的结构为：包括至少两个换热单元，所述换热单元包括输入板和输出板，所述输入板和输出板的侧面通过扣合装置密封连接，一对相邻的所述输入板和输出板之间围成换热腔体。

进一步的，换热腔体内，位于输入板和输出板的内壁上均设有翅片。

进一步的，所述翅片与输入板或输出板一体成型；或者，所述翅片与输入板或输出板固定。

进一步的，所述翅片为波浪形板或直板。

进一步的，所述扣合装置包括相互平行的围挡一、围挡二和与之垂直的侧围，所述围挡一、围挡二和侧围的截面构成“凹”字型，所述输入板和输出板边缘嵌入围挡一、围挡二和侧围之间构成的卡槽里。

进一步的，所述围挡一和围挡二顶部设置螺孔，输入板和输出板外侧设置压头，压头一端贴合所述输入板或输出板，另一头固定横梁，所述横梁的两头均设置调节螺栓。

进一步的，所述多个换热单元叠摞设置，相邻的换热单元之间在所述扣合装置之间设置密封板密封。

进一步的，换热装置横截面为长方形、扇形或圆柱形。

所述多腔体式换热装置的加工方法，包括如下步骤：

S100)将输入板或输出板固定在3D打印机工作台上，启动已载入翅片模型的3D打印机，调节打印方向及位置，逐个打印翅片；

或者，

工作台上，启动已载入带翅片的输入板或输出板模型的3D打印机，调节打印方向及位置，打印带翅片的输入板和输出板；

或者，

对原始板材通过电火花切割或化学刻蚀或线切割加工出带有翅片的输入板和输出板；

S200)将输入板与输出板相对、使翅片位于换热腔体内，将输入板和输出板的边缘卡入卡槽内，将相邻的一对输入板和输出板连为一体；

S300)将压头抵在一对输入板和输出板的外壁，将横梁上的螺栓拧入螺孔内，施加预定预紧力；

S400)重复步骤S200)-S300，安装其他换热单元，直至将各个换热单元叠摞设置。

进一步的，所述换热装置横截面为长方形或扇形时，在相邻扣合装置之间设置密封板密封。

本发明的建筑内的微燃机冷热电联供系统，工作流程为：工质(比如空气)从空压机入口进入，经空压机压缩后，从其出口进入回热器的第一进口，并从第一出口流出、进入燃烧室，燃烧后进入透平入口，推动透平转动做功并带动电机发电；工质经透平做功后，从透平出口进入回热器的第二进口，在回热器内换热后从其第二出口流出；从第二出口流出的工质可以分为四路：第一路用于在建筑入口端加热自来水，加热后的水可存储于水箱中，供给用户，用于饮用、做饭等；第二路用于在建筑入口端通过介质供暖，如供给地暖管道或暖气片内的水，并输送至用户；第三路在建筑入口端通入溴化锂机组后制冷，输送至用户为用户提供冷气；第四路经过空气净化器净化后作为暖气直接向用户输送。从回热器第二出口流出的工质所经历的四路管路上，均设置有电控阀门，在换季时，根据需要调节各阀门的流量，在春秋、夏季、冬季按照不同比例输出，具有较好的季节适应性(在冬季，可通过调节各管路阀门，使系统提供较多的电、蒸馏水/生活热水、暖气；在夏季，可通过调节各管路阀门，使系统提供较多的电、冷气、蒸馏水/生活热水；在春秋两季，可通过调节各管路阀门，使系统提供较多的电、蒸馏水/生活热水)。空压机启动时由启发一体式电机带动，启发一体式电机先作为电动机带动空压机旋转，待加速到能独立运行后则作为发电机发电，发出的电可用于建筑公共用电，多余的电也可以供给用户。

本发明的建筑内的微燃机冷热电联供系统，具有以下有益效果：

1、目前建筑建设成本较高，使用时分摊至用户的费用也高。使用本发明的冷热电联供系统，可降低建筑建设及使用成本，减少用户负担，具有良好的经济效益。本发明适用于医院、学校、居民楼、办公楼、工厂等建筑。

2、使用本发明的冷热电联供系统，可使市政投入从数千万级降低到数十万，具有良好的经济效益。

3、本发明的回热器第二出口输出工质的各路通过调节电控阀门控制流量，在春秋、夏季、冬季按照不同比例输出，具有较好的季节适应性；同时，可根据气温的具体变化进行调节，比如冬初及初春温度较低，就可以提前开启供暖模式，不受政府供暖时间影响，提高用户生活质量。

4、本发明的燃气轮机冷热电联供系统针对不同地理位置、不同需求的建筑均适用，使用灵活，采用一套本发明的冷热电联供系统即可解决一个小区的暖气和冷气供应问题。

本发明的回热器为多腔体式换热装置，具有以下优点：

1、本发明的多腔体式换热装置，是将一个较大的换热腔体做成多个(至少2个)较小的换热腔体，将较小的换热腔体连接起来，两片大板之间的变形转化为多片小板的小变形，并在板的中部加了预紧力，减少变形，确保长寿命、高可靠性。需要说明的是，本发明换热板并不是简单地减小尺寸，而是对于任意的传统换热板，本发明换热板大小均在其原有的、应有的设计尺寸基础上减为几分之一或几十分之一。

2、本发明的多腔体式换热装置，换热腔体的增加，使相邻板之间温度梯度降低，参见图4，减小单个腔体内的气压，防止胀裂。

3、本发明的多腔体式换热装置，采用多腔体式换热板，会使焊缝变短，工艺简单且不易漏气。

4、本发明的多腔体式换热装置，压头在垂直于换热板的方向上施加压力，防止换热板因受气压作用凸起变形，防止胀裂，提高装置使用寿命，减少维护成本。

本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表述的含义为准。

附图说明

图1为本发明的实施例1的冷热电联供系统实施方式示意图。

图2为本发明的多腔体式换热装置中，翅片为波浪形板的换热单元结构示意图。

图3为本发明的多腔体式换热装置中，翅片为直板的换热单元结构示意图。

图4为本发明的多腔体式换热装置一种实施方式的端面位置结构示意图。

图5为本发明的多腔体式换热装置一种实施方式的横截面结构示意图。

图6为本发明的多腔体式换热装置另一种实施方式的端面位置结构示意图。

图7为本发明的多腔体式换热装置另一种实施方式的横截面结构示意图。

图8为本发明的实施例2的冷热电联供系统实施方式示意图。

图9为本发明的实施例3的冷热电联供系统实施方式示意图(不含回热器)。

其中，101-回热器，1011-第一进口，1012-第一出口，1013-第二进口，1014-第二出口，102-空压机，103-启发一体式电机，104-透平，105-燃烧室，2-太阳能反射镜，21-太阳能收集装置，3-溴化锂机组，4-水箱，5-介质供暖装置，6-空气净化器，10-输入板，11-翅片，20-输出板，30-扣合装置，31-围挡一，32-围挡二，33-侧围，34-卡槽，35-密封板，40-压头，41-横梁，50-换热腔体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。

实施例1建筑内的微燃机冷热电联供系统

如图1所示，包括微型燃气轮机，所述微型燃气轮机，包括回热器101、空压机102、透平104、燃烧室105和启发一体式电机103，其中，回热器101设有第一进口1011、第一出口1012、第二进口1013和第二出口1014；空压机102的出口与回热器101的第一进口1011连接，回热器101的第一出口1012与燃烧室105入口连接，燃烧室105出口与透平104的入口连接，透平104的出口与回热器101的第二进口1013连接；回热器101的第二出口1014分别与溴化锂机组3连接以制冷(溴化锂机组3制冷后冷气通过地冷或墙冷管道通入用户)，与自来水加热装置连接以加热自来水(加热后的自来水可暂存于水箱4中)，与介质供暖装置5(比如地暖管道或暖气片)连接以加热介质供暖，与空气净化器6连接以将净化后的气体作为暖气输送至用户。

工作流程为：工质(比如空气)从空压机102入口进入，经空压机102压缩后，从其出口进入回热器101的第一进口1011，并从第一出口1012流出、进入燃烧室105、与燃料或可燃废料混合混合并燃烧后进入透平104入口，推动透平104转动做功并带动电机发电；工质经透平104做功后，从透平104出口进入回热器101的第二进口1013，在回热器101内换热后从其第二出口1014流出；从第二出口1014流出的工质(500～600℃)分为四路：第一路用于在建筑入口端加热自来水，加热后的水可存储于水箱4中，供给用户，用于饮用、做饭等；第二路用于在建筑入口端通过介质供暖，如供给介质供暖装置5内的水，并输送至用户；第三路在建筑入口端通入溴化锂机组3后制冷，输送至用户为用户提供冷气；第四路经过空气净化器6净化后作为暖气直接向用户输送。

从回热器101第二出口流出的工质所经历的四路管路上，均设置有电控阀门，在换季时，根据需要调节各阀门的流量，在春秋、夏季、冬季按照不同比例输出，具有较好的季节适应性：

在冬季，可通过调节各管路阀门，使系统提供较多的电、蒸馏水/生活热水、暖气；

在夏季，可通过调节各管路阀门，使系统提供较多的电、冷气、蒸馏水/生活热水；

在春秋两季，可通过调节各管路阀门，使系统提供较多的电、蒸馏水/生活热水。

空压机102启动时由启发一体式电机103带动。启发一体式电机103先作为电动机带动空压机102旋转，待加速到能独立运行后则作为发电机发电。发出的电可用于建筑公共用电，多余的电也可以供给用户。

所述溴化锂机组、自来水加热装置(如锅炉)、介质供暖装置(如地暖管道或暖气片)、空气净化器，均为市售机组。

所述回热器为多腔体式换热装置，其结构为：包括至少两个换热单元，所述换热单元包括输入板10和输出板20，所述输入板10和输出板20的侧面通过扣合装置30密封连接，一对相邻的所述输入板10和输出板20之间围成换热腔体50，如图2～7所示。

所述换热腔体50内，位于输入板10和输出板20的内壁上均设有翅片11；所述翅片11与输入板10或输出板20一体成型；或者，所述翅片11与输入板10或输出板20固定。优选的，所述翅片11为波浪形板或直板。

如图2、3所示，所述扣合装置30包括相互平行的围挡一31、围挡二32和与之垂直的侧围33，所述围挡一31、围挡二32和侧围33的截面构成“凹”字型，所述输入板10和输出板20边缘嵌入围挡一31、围挡二32和侧围33之间构成的卡槽34里。所述围挡一31和围挡二32顶部设置螺孔，输入板10和输出板20外侧设置压头40，压头40一端贴合所述输入板10或输出板20，另一头固定横梁41，所述横梁41的两头均设置调节螺栓。调节螺栓与螺孔螺纹连接，用于调节压头对输入板和输出板的预紧力。

优选的，所述多个换热单元叠摞设置，相邻的换热单元之间在所述扣合装置30之间设置密封板35密封。

优选的，换热装置横截面为长方形、扇形或圆柱形。当所述输入板10和输出板20横截面为圆形时，扣合装置30为圆盘形法兰，参见图6、7，所述围挡一31和围挡二32为法兰端面上凸起的相互平行的圆形壳体，相邻的两个圆形壳体及法兰端面之间围成所述卡槽34，此时由于法兰端面是连续、密实的，可起到密封作用，不需要再额外设置密封板35。安装换热板时由轴线逐渐向外安装，本发明中的输入板10、输出板20都属于换热板。

优选的，当所述换热装置设置为接收太阳能加热时，换热装置外表面不接收反射光的部分覆有水箱，以减缓热量损失。

优选的，所述多腔体式换热装置适用于光热、核能等换热场合。

所述多腔体式换热装置的加工方法，包括如下步骤：

S100)将输入板10或输出板20固定在3D打印机工作台上，启动已载入翅片模型的3D打印机，调节打印方向及位置，逐个打印翅片11；

或者，

工作台上，启动已载入带翅片11的输入板10或输出板20模型的3D打印机，调节打印方向及位置，打印带翅片11的输入板10和输出板20；

或者，

对原始板材通过电火花切割或化学刻蚀或线切割加工出带有翅片11的输入板10和输出板20；

S200)将输入板10与输出板20相对、使翅片11位于换热腔体50内，将输入板10和输出板20的边缘卡入卡槽34内，将相邻的一对输入板10和输出板20连为一体；

S300)将压头40抵在一对输入板10和输出板20的外壁，将横梁41上的螺栓拧入螺孔内，施加预定预紧力；

S400)重复步骤S200)-S300，安装其他换热单元，直至将各个换热单元叠摞设置。

优选的，所述换热装置横截面为长方形或扇形时，在相邻扣合装置30之间设置密封板35密封。

实施例2建筑内的微燃机冷热电联供系统

如图8所示，包括微型燃气轮机；所述微型燃气轮机，包括回热器101、空压机102、透平104和启发一体式电机103，其中，回热器101设有第一进口1011、第一出口1012、第二进口1013和第二出口1014；空压机102的出口与回热器101的第一进口1011连接，回热器101的第一出口1012与燃烧室105入口连接，燃烧室105出口透平104的入口连接，透平104的出口与回热器101的第二进口1013连接；回热器101的第二出口1014分别与溴化锂机组3、自来水加热装置、介质供暖装置5(比如地暖管道或暖气片)、空气净化器6连接。

还包括太阳能反射镜2、太阳能收集装置21，太阳能收集装置21设在微型燃气轮机上；微型燃气轮机位于太阳能反射镜2上方，并使太阳能收集装置21位于太阳能反射镜2(比如碟式反光镜)聚点上。

所述太阳能收集装置2为吸热板，吸热板包覆在回热器101外壳上，或作为回热器101的部分或全部外壳。

光照增加了日间回热器101上聚集的热量，可以使微燃机冷热电联供系统产生更多的电能和热，使用户受益。

其它同实施例1。

实施例3建筑内的微燃机冷热电联供系统

包括微型燃气轮机，所述微型燃气轮机包括空压机102、透平104、燃烧室105和启发一体式电机103，如图9所示，工作时，气体通过微型燃气轮机的空压机102出口通入燃烧室105燃烧后推动透平104做功，排出的气体与溴化锂机组3连接以制冷，或/和与自来水加热装置连接以加热自来水，或/和与介质供暖装置5连接以加热介质供暖，或/和与空气净化器6连接以将净化后的气体作为暖气输送至用户。

给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种建筑内的微燃机冷热电联供系统，包括微型燃气轮机，其特征在于：所述微型燃气轮机包括空压机、透平、燃烧室，气体通过微型燃气轮机的空压机出口通入燃烧室、与燃料或可燃废料混合混合并燃烧后推动透平做功，排出的气体与溴化锂机组连接以制冷，或/和与自来水加热装置连接以加热自来水，或/和与介质供暖装置连接以加热介质供暖，或/和与空气净化器连接以将净化后的气体作为暖气输送至用户。

2.根据权利要求1所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：所述微型燃气轮机还包括启发一体式电机，启发一体式电机先作为电动机带动空压机启动，待加速到能独立运行后，则作为发电机发电，气体经燃烧室燃烧后推动透平做功的同时带动启发一体式电机发电。

3.根据权利要求1所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：所述微型燃气轮机还包括回热器，所述回热器设有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口；空压机的出口与回热器的第一进口连接，回热器的第一出口与燃烧室的入口连接，燃烧室出口与透平的入口连接，透平的出口与回热器的第二进口连接；回热器的第二出口排出的气体与溴化锂机组连接以制冷，或/和与自来水加热装置连接以加热自来水，或/和与介质供暖装置连接以加热介质供暖，或/和与空气净化器连接以将净化后的气体作为暖气输送至用户。

4.根据权利要求1或2或3所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：所述介质供暖装置为地暖管道或暖气片；或/和：所述溴化锂机组制冷后冷气通过地冷或墙冷管道通入用户。

5.根据权利要求1或2或3所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：还包括太阳能反射镜、太阳能收集装置，太阳能收集装置设在微型燃气轮机上，微型燃气轮机位于太阳能反射镜上方或下方，并使太阳能收集装置位于太阳能反射镜聚点上。

6.根据权利要求5所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：所述太阳能收集装置为吸热板，吸热板包覆在回热器外壳上，或作为回热器的部分或全部外壳。

7.根据权利要求1或2或3所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：所述回热器为多腔体式换热装置，多腔体式换热装置的结构为：包括至少两个换热单元，所述换热单元包括输入板和输出板，所述输入板和输出板的侧面通过扣合装置密封连接，一对相邻的所述输入板和输出板之间围成换热腔体。

8.根据权利要求7所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：换热腔体内，位于输入板和输出板的内壁上均设有翅片。

9.根据权利要求8所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：所述翅片与输入板或输出板一体成型；或者，所述翅片与输入板或输出板固定；

或/和：所述翅片为波浪形板或直板。

10.根据权利要求7或8或9所述的建筑内的微燃机冷热电联供系统，其特征在于：所述多腔体式换热装置是通过以下方法制备得到的：

S100)将输入板或输出板固定在3D打印机工作台上，启动已载入翅片模型的3D打印机，调节打印方向及位置，逐个打印翅片；

或者，

工作台上，启动已载入带翅片的输入板或输出板模型的3D打印机，调节打印方向及位置，打印带翅片的输入板和输出板；

或者，

对原始板材通过电火花切割或化学刻蚀或线切割加工出带有翅片的输入板和输出板；

S200)将输入板与输出板相对、使翅片位于换热腔体内，将输入板和输出板的边缘卡入卡槽内，将相邻的一对输入板和输出板连为一体；

S300)将压头抵在一对输入板和输出板的外壁，将横梁上的螺栓拧入螺孔内，施加预定预紧力；

S400)重复步骤S200)-S300，安装其他换热单元，直至将各个换热单元叠摞设置。

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