CN203223255U - 热泵发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵发电系统，包括热机（1）、汽轮发电机（2）和至少四级隔热封闭厂房（3），每级隔热封闭厂房均配备有热泵（4），热泵包括压缩机（4a）、室内冷凝器（4b）、室外蒸发器（4c）和节流阀（4d），每一级热泵通过抽取同级隔热封闭厂房的室外空气热量，为同级隔热封闭厂房的室内空气加热，下一级隔热封闭厂房设置在上一级隔热封闭厂房内，使上一级隔热封闭厂房的室内空气作为下一级隔热封闭厂房的室外空气，最终实现隔热封闭厂房的室内空气温度逐级提升，所述热机和汽轮发电机设置在最后一级隔热封闭厂房内，热机产生高温高压的水蒸气推动汽轮发电机发电。利用空气中蕴藏着的清洁能源，来缓解日益严重的电力紧张问题和全球气候变暖的趋势。

Description

热泵发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种新型发电技术，属于新能源利用及环保技术领域。

背景技术

资源短缺和全球变暖是人类可持续发展面临的最大威胁，已经引起了各国政府和国际组织的高度重视，因此，寻找新的可再生的清洁能源已经成为各个国家的核心战略。

电能是当前人类文明发展的重要物质基础，广泛地应用于各个领域，但是，为了获得这一清洁能源要么需要付出环境的污染和生态的灾难（比如燃煤、燃气的发电厂），要么由于风险极大而不能够大力发展（如核电厂），电力紧张依然是制约我国经济发展的最大障碍。

太阳用发光和发热的形式向地球源源不断地输送着能源，具体的表现就是阳光会让空气的温度上升，空气中蕴藏着太阳输送的无穷无尽的清洁能源，即太阳能。为了合理的利用太阳能，相继出现了太阳能热水器和太阳能发电厂。但是受地理环境的限制和天气变化的影响，还不能够大规模的发展。到目前为止，人类对太阳能的利用还不到一成，不但造成大量的资源浪费，还会让地球的表面温度慢慢升高，不利于人类的居住。

同时，随着工业技术的飞速发展，二氧化碳的排放量逐年增加，地球表面温度也随之升高，当地球的表面温度上升到人类生存的上限值时，灾难就会降临。

热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术，人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。热泵包括室内冷凝器、室外蒸发器、压缩机和节流阀，其工作过程为：由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经管路流入室内冷凝器，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，从而提高室内温度，冷凝后的液态制冷剂，经管路进入室外蒸发器，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽再次被压缩机吸入，完成制热循环，从而将外界空气中的热量“泵”入温度较高的室内。热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。热泵技术已经广泛地用于调节空气的温度，其工作原理与空调器制热系统相同。

实用新型内容

本实用新型的旨在于提供一种热泵发电系统，利用空气中蕴藏着的无穷无尽的清洁能源，来缓解日益严重的电力紧张问题，同时不会对环境造成污染，热泵工作时释放的低温空气还会降低大气环境的温度，从而缓解全球气候变暖的趋势。

为此，本实用新型所采用的技术方案是：一种热泵发电系统，包括热机（1）、汽轮发电机（2）和至少四级隔热封闭厂房（3），每级隔热封闭厂房（3）均配备有热泵（4），所述热泵（4）包括压缩机（4a）、室内冷凝器（4b）、室外蒸发器（4c）和节流阀（4d），每一级热泵（4）通过抽取同级隔热封闭厂房（3）的室外空气热量，为同级隔热封闭厂房（3）的室内空气加热，下一级隔热封闭厂房（3）设置在上一级隔热封闭厂房（3）内，使上一级隔热封闭厂房（3）的室内空气作为下一级隔热封闭厂房（3）的室外空气，最终实现隔热封闭厂房（3）的室内空气温度逐级提升，所述热机（1）和汽轮发电机（2）设置在最后一级隔热封闭厂房（3）内，通过热机（1）产生高温高压的水蒸气推动汽轮发电机（2）发电。

隔热封闭厂房的空间容量按从大到小的顺序建造，首先在方圆数平方公里或数十平方公里的区域建造第一级隔热封闭厂房，然后再建造第二、第三、第四级等隔热封闭厂房，每级隔热封闭厂房具有内外两个独立的空间环境，有一定的空间容量，还保温隔热。每级隔热封闭厂房配备有热泵，其中室内冷凝器安装在相应隔热封闭厂房的室内空间，室外蒸发器安装在相应隔热封闭厂房的室外空间，热泵通过压缩机做功，可以从室外空间中提取到高品质的热源。每级隔热封闭厂房可将温度提升约40～60℃,经过四级提升后，温度可提升至200℃以上，以替代传统的煤、气作为热机的热源。热机（又称热交换器）可将水变成高温高压的蒸汽，再由蒸汽推动汽轮发电机发电，热机和汽轮发电机是燃煤、燃气发电设备中重要的组成部分。

为方便建造，节约成本，所述隔热封闭厂房（3）共四级，每级隔热封闭厂房（3）均为矩形。

优选为，每级隔热封闭厂房（3）配备的热泵（4）为4～8个，以克服季节和昼夜温差变化对发电的影响，通过选择开停不同数量的热泵系统已保证发电系统的正常运行。

进一步，最后一级热泵（4）的室内冷凝器（4b）置于热机（1）内，提高热机产生高温高压蒸汽的效果。

有益效果：

（1）不会制造噪音，没有温室气体及二氧化碳的排放，非常环保；

（2）空气中的能源是不会枯竭的，可以循环利用，不用担心能源用尽和能源安全的问题；

（3）缓解了电力紧张的问题，减少对传统能源（如煤、气）的依赖，为新能源的利用提供了另一条途径；

（4）热泵在提升空气中热值的同时还会向周围的环境释放低温的冷气，从而降低地球的表面温度，有利于改善环境及全球气温变暖的趋势；

（5）四级隔热封闭厂房按照由外到内依次布置的形式，结构紧凑，节约占地面积；

（6）由于热泵与燃煤、燃气发电都是将水变成高温高压的蒸汽来推动汽轮发电机发电，因此，可以将全国数量众多的燃煤、燃气发电厂统一改造成热泵发电厂，节约投资，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1  为本实用新型的结构示意图。

图2  为热泵简易工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的热泵发电系统，由热机1、汽轮发电机2、四级隔热封闭厂房3等组成，每级隔热封闭厂房3均配备有热泵4。下一级隔热封闭厂房3设置在上一级隔热封闭厂房3内，下一级隔热封闭厂房3的室内空间小于上一级隔热封闭厂房3的室内空间。四级隔热封闭厂房3由外到内依次设置，每级隔热封闭厂房3均包括室外空间和室内空间，除第一级隔热封闭厂房3的室外空间为大气环境外，其余隔热封闭厂房3的室外空间和室内空间均为封闭空间。

如图2，热泵4由压缩机4a、室内冷凝器4b、室外蒸发器4c、节流阀4d以及连接管路等构成，节流阀4设置在室内冷凝器4b与室外蒸发器4c之间的连接管路上。其工作过程为：由压缩机4a排出的高压制冷剂蒸汽，经管路流入室内冷凝器4b，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，从而提高室内温度，冷凝后的液态制冷剂，经管路进入室外蒸发器4c，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽再次被压缩机4a吸入，完成制热循环，从而将外界空气中的热量“泵”入温度较高的室内。热泵技术为成熟技术，在此不再赘述。

结合图1、图2，室内冷凝器4b安装在对应隔热封闭厂房3内，室外蒸发器4c安装在对应隔热封闭厂房3外。每一级热泵4通过抽取同级隔热封闭厂房3的室外空气热量，为同级隔热封闭厂房3的室内空气加热，下一级隔热封闭厂房3设置在上一级隔热封闭厂房3内，使上一级隔热封闭厂房3的室内空气作为下一级隔热封闭厂房3的室外空气，最终实现隔热封闭厂房3的室内空气温度逐级提升。经过四级温度提升后，温度通常能上升到200℃以上。热机1和汽轮发电机2设置在最后一级隔热封闭厂房3内，通过热机1产生高温高压的水蒸气推动汽轮发电机2发电。热泵2所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，所得到的电力不但能维持整体发电系统的工作，还能向电网供电，以缓解电力紧张。

隔热封闭厂房3不限于四级，可以是五级或更多，但至少为四级，以保证提升后的温度能至少能达到200℃以上。另外,隔热封闭厂房3最好为矩形，每级隔热封闭厂房3配备的热泵4优选为4～8个。最后一级热泵4的室内冷凝器4b可以置于热机1外，最好是，将最后一级热泵4的室内冷凝器4b置于热机1内，提高热机1产生蒸汽的效果。

Claims (4)

1.一种热泵发电系统，其特征在于：包括热机（1）、汽轮发电机（2）和至少四级隔热封闭厂房（3），每级隔热封闭厂房（3）均配备有热泵（4），所述热泵（4）包括压缩机（4a）、室内冷凝器（4b）、室外蒸发器（4c）和节流阀（4d），每一级热泵（4）通过抽取同级隔热封闭厂房（3）的室外空气热量，为同级隔热封闭厂房（3）的室内空气加热，下一级隔热封闭厂房（3）设置在上一级隔热封闭厂房（3）内，使上一级隔热封闭厂房（3）的室内空气作为下一级隔热封闭厂房（3）的室外空气，最终实现隔热封闭厂房（3）的室内空气温度逐级提升，所述热机（1）和汽轮发电机（2）设置在最后一级隔热封闭厂房（3）内，热机（1）产生高温高压的水蒸气推动汽轮发电机（2）发电。

2.按照权利要求1所述的热泵发电系统，其特征在于：所述隔热封闭厂房（3）共四级，每级隔热封闭厂房（3）均为矩形。

3.按照权利要求1或2所述的热泵发电系统，其特征在于：每级隔热封闭厂房（3）配备的热泵（4）为4～8个。

4.按照权利要求1或2所述的热泵发电系统，其特征在于：最后一级热泵（4）的室内冷凝器（4b）置于热机（1）内。

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