CN201141666Y - 可再生能源空调系统 - Google Patents

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    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Abstract

本实用新型提供了可再生能源空调系统，由建筑污水处理系统，沼气发电及余热回收系统，太阳能集热系统和热水驱动制冷系统组成，所述建筑污水处理系统通过管道与沼气发电及余热回收系统连接，然后所述沼气发电及余热回收系统通过管道与太阳能集热系统连接，最后所述太阳能集热系统通过管道与热水驱动制冷系统连接。本实用新型解决了建筑空调系统巨大的耗能问题，提供了一种通过夏季丰富的太阳能资源和对建筑产生的生活污水处理生成的生物质能提供稳定的驱动热水驱动制冷机为建筑提供制冷空调系统，可以实现建筑空调系统零电网电力消耗，并为建筑提供生活热水，减少建筑污水排放量，实现中水回用。

Description

可再生能源空调系统
技术领域
本实用新型涉及空调系统领域，尤其涉及一种可再生能源空调系统。
背景技术
建筑空调耗能占整个建筑耗能的40％以上，而且这个比例还不断增加。建筑节能成为国家及各个地方政府关心的重要议题。除此以外，随着能源越来越紧张，夏季建筑空调的巨大能耗经常造成城市供电不足，严重影响工业生产和人们的生活。同时由于建筑空调产生大量的余热未能回收利用，还经常形成城市“热岛”效应，即“热”污染问题。对于中国南方地区，每年需要使用空调的时间在8个月以上，消耗的电能更是十分巨大。目前解决建筑空调能耗的主要包括外墙保温技术，降低制冷温度等措施，节能性空调包括各种热泵空调系统，如水源热泵空调系统、地源热泵空调系统、太阳能热泵空调系统等。这些手段要么降低了人们的舒适程度、要么降低的能耗有限、要么系统的稳定性不高、要么运营成本较高。
目前，热水驱动的制冷机技术已经很成熟，但其应用于建筑空调系统的还存在以下问题：如何提供稳定的热水供应，怎样提高“热”利用效率，降低运营成本和不产生二次污染等。
因此，寻求一种既能不消耗市政电网电力、将夏季的热能进行利用，又能稳定经济运行，不影响人们生活的舒适度的建筑空调系统就变得非常重要了。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可再生能源的空调系统。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：
可再生能源空调系统，由建筑污水处理系统，沼气发电及余热回收系统，太阳能集热系统和热水驱动制冷系统组成，所述建筑污水处理系统通过管道与沼气发电及余热回收系统连接，然后所述沼气发电及余热回收系统通过管道与太阳能集热系统连接，最后所述太阳能集热系统通过管道与热水驱动制冷系统连接。
所述建筑污水处理系统包括：油脂过滤器、有氧反应器、沉淀器、灌溉水罐、厌氧发酵器、除湿器和干土收集器，油脂过滤器通过管道分别与厌氧发酵器和有氧反应器相连接，然后有氧反应器通过管道与沉淀器相连接，最后沉淀器通过管道与灌溉水罐相连接；厌氧发酵器通过管道与除湿器相连接，然后除湿器通过管道与干土收集器相连接。
所述沼气发电系统包括：沼气储罐和发电机；所述沼气储罐通过管道与发电机相连接，所述发电机与余热回收系统电连接。
所述太阳能集热系统包括：太阳能集热器、高温水箱、低温水箱，所述高温水箱通过管道分别与太阳能集热器和低温水箱相连接。
所述热水驱动制冷系统包括：热水型制冷机、冷却塔、冷冻水箱和风机盘管，所述热水型制冷机通过管道分别与冷却塔和冷冻水箱相连接，然后所述冷冻水箱通过管道与风机盘管相连接。
所述厌氧发酵器与发电机电连接，厌氧发酵器与沼气储罐通过管道连接。
所述高温水箱通过管道与余热回收系统相连接。
所述发电机与热水型制冷机电连接。
所述低温水箱与热水型制冷机通过管道连接。
所述油脂过滤器与厌氧发酵器间设有泵，厌氧发酵器与除湿器间设有泵。
本实用新型具有如下优点：
1)可以将建筑产生的污水全部进行处理，节约排污费用，节省水资源。
2)通过利用污水处理产生的电力为整个系统提供所需电力。多余电力还可作为公共设施的电力供应。采用高效的发电机，电力成本小于0.1元/KWH，因此，如地方电力价格较高，可以通过煤气管道直接送入发电机通过增加发电容量产生所需电力，满足建筑各种电力需求。
3)通过太阳能集热器吸收太阳辐射能产生高温热水驱动吸收式制冷机，利用发电机产生的余热作为晚上或阴雨天太阳能不足的情况下，稳定蓄热水箱热水温度的热源，使空调系统全天候稳定运行。
4)整个空调系统不需要消耗电网电力，对于占整个建筑50％左右耗能的空调系统具有十分重要的意义。
5)不产生二次污染(如污水、噪音、废气等)，不使用对臭氧曾具有破坏作用制冷剂；将对臭氧层具有严重破坏作用的CH4气体充分燃烧，变成水和CO2，大大减轻了对环境的影响程度。
附图说明
图1是建筑污水处理系统结构示意图；
图2是沼气发电及余热回收系统结构示意图；
图3是太阳能集热系统结构示意图；
图4是热水驱动制冷系统结构示意图；
图5是可再生能源空调系统工艺流程图。
主要组件符号说明
11 油脂过滤器            31 太阳能集热器
12 有氧反应器            32 高温蓄热水箱
13 沉淀器                33 低温蓄热水箱
14 灌溉水罐              41 热水型制冷机
15 厌氧发酵器            42 冷却塔
16 除湿器                43 冷冻水箱
17 干土收集器            44 风机盘管
21 沼气储罐
22 发电机
23 余热回收系统
具体实施方式
参见图1-5，可再生能源空调系统，由建筑污水处理系统，沼气发电及余热回收系统，太阳能集热系统和热水驱动制冷系统组成，所述建筑污水处理系统通过管道与沼气发电及余热回收系统连接，然后所述沼气发电及余热回收系统通过管道与太阳能集热系统连接，最后所述太阳能集热系统通过管道与热水驱动制冷系统连接。
建筑污水处理系统，参见图1所示，包括：油脂过滤器11、有氧反应器12、沉淀器13、灌溉水罐14、厌氧发酵器15、除湿器16和干土收集器17，油脂过滤器11通过管道分别与厌氧发酵器15和有氧反应器12相连接，然后有氧反应器12通过管道与沉淀器13相连接，最后沉淀器13通过管道与灌溉水罐14相连接；厌氧发酵器15通过管道与除湿器16相连接，然后除湿器16通过管道与干土收集器17相连接。
沼气发电系统，参见图2所示，包括：沼气储罐21和发电机22；所述沼气储罐21通过管道与发电机22相连接，所述发电机与余热回收系统23电连接。
太阳能集热系统，参见图3所示，包括：太阳能集热器31、高温水箱32、低温水箱33，所述低温水箱33通过管道分别与太阳能集热器31和高温水箱32相连接。
所述热水驱动制冷系统，参见图4所示，包括：热水型制冷机41、冷却塔42、冷冻水箱43和风机盘管44，所述热水型制冷机通过管道分别与冷却塔和冷冻水箱相连接，然后所述冷冻水箱通过管道与风机盘管相连接。
厌氧发酵器15与发电机22电连接，高温水箱32通过管道与余热回收系统23相连接，发电机22与热水型制冷机41电连接，低温水箱33与热水型制冷机41通过管道连接。油脂过滤器11与厌氧发酵器15通过管道连接，并且其间设有泵，厌氧发酵器与除湿器间设有泵。
本实施例所述的可再生能源空调工艺流程，参见图5：
第一步：将建筑产生的污水进行分流管理，即来自厕所的污水单独一路管道，用泵输入厌养发酵罐；来自厨房、洗衣机、浴室等杂排水通过另一路管道，用泵输入油脂过滤器，将生活垃圾如蔬菜、肉类等有机物质粉碎后泵入厌氧发酵罐，通过培养的生物种群控制生物种群的环境条件，温度(55-61℃)、PH值6.0-7.4、氧化还原电位(-500--600mV)、营养物质COD∶N∶P接近200∶5∶1。由于建筑污水成分比较简单，没有难以降解的有机物质，代谢时间控制在5-8小时之间。由产甲烷菌产生甲烷浓度为50％左右的沼气。
经过发酵的污水泵入除湿器，将污泥和污水进行分离，污水泵入有氧生物反应器、污泥经过干燥作为植物栽培的培养基土，含有氮、磷等营养物质。
杂排水经过过滤后与来自除湿器的污水一起进入有氧反应器进行脱氮处理，经脱氮后的污水进入沉淀器分离出达到绿化水水质的灌溉水进入灌溉水罐。沉淀污泥泵入除湿器循环处理。
第二步：来自厌氧发酵器产生的沼气经过加压后储存到沼气储罐中，供沼气发电机发电使用，沼气的电能、热能转换效率要求＞75％，其中30％左右的沼气转化为电能，45％的沼气转变为热能通过余热回收系统变成130℃左右的高压热水，与太阳能产生的热水一起储存到蓄热水箱中，用来驱动热水驱动型制冷机。发电机产生的电能3％左右供给发酵罐，27％供给热水驱动型制冷机。
第三步：太阳能集热器采用集热效率较高的真空管太阳能集热器，太阳能集热器将来自制冷机出口温度为80℃的热水，升温到95℃，送到制冷机热水进口，作为制冷机的驱动热源。
蓄热水箱采用两个温度不同的水箱串联起来，低温水箱储存温度为95℃的热水，直接连接制冷进口水管，高温水箱储存温度接近130度的加压热水，高温水箱储存来自发电机余热回收装置和太阳能真空管集热器的高温热水，通过减压阀与低温(95℃)水箱连接。高温水箱用于夜晚、早晨或阴雨天太阳能不足时提供维持低温水箱内热水温度所需的热量。
第四步：热水型制冷机采用吸收式冷水机组，热水进口温度为95℃，出口温度为80℃，标准温度差为15℃；冷却塔的进口温度为31℃，出口温度为36.5℃，标准温度差为5.5℃；制冷机产生的冷水出口温度为7℃，进入冷冻水箱储存，进入风机盘管，风机盘管的回水(进口)温度为12℃，经冷冻水箱直接进入制冷机循环制冷，标准温差为5℃。从蓄热水箱进入生活热水供给系统的出口的出口温度为95℃，进口温度为80℃，标准温差为15℃。
从制冷机至冷冻水箱至风机盘管的管道最高使用压力为5kg/m2G，从制冷机至冷却塔的管道最高压力为8kg/m2G；热水循环系统的管道最高压力为16kg/m2G。
要求来自沼气发电机的电力为380V，50Hz。
风机盘管加新风系统属于半集中式空调系统，风机盘管直接设置在空调房间内，对室内回风进行处理，新风通常是由新风机组集中处理后通过新风管道送入室内，系统的冷量由空气和水共同承担，属于空气-水系统。

Claims (10)

1、可再生能源空调系统，其特征在于：由建筑污水处理系统，沼气发电及余热回收系统，太阳能集热系统和热水驱动制冷系统组成，所述建筑污水处理系统通过管道与沼气发电及余热回收系统连接，然后所述沼气发电及余热回收系统通过管道与太阳能集热系统连接，最后所述太阳能集热系统通过管道与热水驱动制冷系统连接。
2、根据权利要求1所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述建筑污水处理系统包括：油脂过滤器、有氧反应器、沉淀器、灌溉水罐、厌氧发酵器、除湿器和干土收集器，油脂过滤器通过管道分别与厌氧发酵器和有氧反应器相连接，然后有氧反应器通过管道与沉淀器相连接，最后沉淀器通过管道与灌溉水罐相连接；厌氧发酵器通过管道与除湿器相连接，然后除湿器通过管道与干土收集器相连接。
3、根据权利要求1所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述沼气发电系统包括：沼气储罐和发电机；所述沼气储罐通过管道与发电机相连接，所述发电机与余热回收系统电连接。
4、根据权利要求1所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述太阳能集热系统包括：太阳能集热器、高温水箱、低温水箱，所述高温水箱通过管道分别与太阳能集热器和低温水箱相连接。
5、根据权利要求1所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述热水驱动制冷系统包括：热水型制冷机、冷却塔、冷冻水箱和风机盘管，所述热水型制冷机通过管道分别与冷却塔和冷冻水箱相连接，然后所述冷冻水箱通过管道与风机盘管相连接。
6、根据权利要求2或3所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述厌氧发酵器与发电机电连接，厌氧发酵器与沼气储罐通过管道连接。
7、根据权利要求3或4所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述高温水箱通过管道与余热回收系统相连接。
8、根据权利要求3或5所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述发电机与热水型制冷机电连接。
9、根据权利要求4或5所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述低温水箱与热水型制冷机通过管道连接。
10、根据权利要求2所述的可再生能源空调系统，其特征在于：所述油脂过滤器与厌氧发酵器间设有泵，厌氧发酵器与除湿器间设有泵。
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