CN204404602U - 一种太阳能与天然气相结合的冷热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能与天然气相结合的冷热系统。该系统包括太阳能集热器、储热油箱、油-汽换热器、油-水换热器、吸收式制冷机、冷却塔，其特点在于，利用太阳能集热器加热导热油使温度升高，产生高温的导热油可进入油-汽换热器或油-水换热器产生的蒸汽或热水进入吸收式制冷机，作为制冷机驱动热源，且天然气作为吸收式制冷机的补充热源共同承担用户冷量和热量。本实用新型实现了太阳能与天然气的综合利用，提高了太阳能的能源利用效率，提高了太阳能集成系统的经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及暖通空调技术领域，是一种集成了太阳能集热系统、吸收式制冷机系统的能源利用技术，是一种太阳能与天然气互补的冷热系统。
背景技术
太阳能是可再生能源，太阳能空调系统具有无污染、节能、环保、安全等显著特点，因此，建筑热水和空调采暖系统的配置和选择中，用太阳能替代常规能源驱动制冷装置，可以充分利用自然条件，对节能和环保都具有十分重要的意义。但太阳能资源的特点是不稳定、不连续，能流密度低，因此单独利用太阳能供暖、制冷或发电都存在一些问题。当采用常规的太阳能利用方式来供暖或制冷时，能量供应不稳定，与采暖、制冷需求相对稳定的矛盾。
当天然气与太阳能互补的冷热供能系统中太阳能作为辅助能源，在输送冷热量中，太阳能对系统的贡献率不高，因此太阳能的不稳定对整个供能系统影响不大，在保证末端需求的前提下，尽可能多利用太阳能制冷制热。借助天然气和太阳能的互补，小规模的太阳能集热装置产生蒸汽提高制冷效率，提高太阳能利用经济性。
目前太阳能集热器主要用于热水系统，通常集热温度在90℃以下，研究应用重点在集热器与热水型或热水补燃型吸收式制冷机组相结合。但这种系统存在一些问题，一是由于热源温度低，其相结合吸收式制冷机制冷效率低。二是为保证供能连续性，一般采用燃气或燃油锅炉作为辅助热源。
目前的中温太阳能集热器，主要分非跟踪类和跟踪类两种。非跟踪类太阳能中温集热器，目前一般是采用全玻璃真空集热管加低倍聚光CPC反射镜来实现的，最高可以满130℃左右集热温度的要求。还需要解决管子过热爆裂的问题、如何防止冰雹袭击的问题、如何清洗的问题。另外，此技术路线下继续提高集热温度非常困难。跟踪类太阳能中温集热器的集热温度可以达到300℃以上，目前一般是采用小型槽式和线性菲涅尔式两类。在传统的槽式聚光集热系统中，太阳光通过抛物面反光镜集中到太阳能集热管上。管内流动着的介质被汇聚的太阳光加热达到中温，由通过热交换器向用户系统提供热能；线性菲涅尔其实是将抛物槽的曲面镜改变成多条窄条平面反射镜，再安装在同一水平面内。窄条反射镜由驱动系统驱动，跟踪太阳旋转，将太阳光反射到集热管位置。不同于槽式系统的是，在线性菲涅尓系统中集热管是固定不动的。线性菲涅尓的太阳能集热器具有土地利用率高、抗风能力强，适合利用屋顶面积等优点。
通过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请公布号：001093363、专利号：012314692、专利号：201410174343X、专利号：2005100233869、专利号：2008200560997、专利号：2011101972859、专利号：2013101615598均提出采用太阳能集热器作为集热装置，产生热水驱动吸收式制冷机，与本实用新型区别在于其太阳能集热产生热水，驱动吸收式制冷机的效率比蒸汽驱动的吸收式制冷机效率低。
中国专利申请公布号专利号：2011201665803、专利号：2012202771166、专利号：2014100071219均提出利用槽式太阳能聚光集热器产生蒸汽驱动吸收式制冷机工作，与本实用新型区别一在于采用线性菲涅尔太阳能聚光集热器，适用范围受集热器场地限制，适应性差，与本实用新型区别二在于只产生蒸汽，无法同时产生蒸汽和热水，实现同时制冷制热功能。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种集成了太阳能集热系统、吸收式制冷机系统的能源利用技术的太阳能与天然气相结合的冷热系统，达到高效地利用太阳能和合理利用天然气的目的。
为了实现上述目的，本实用新型在采用以下技术方案：
一种太阳能与天然气相结合的冷热系统，该系统包括太阳能集热器(1)、储热油箱(2)、油‐汽换热器(4)、油‐水换热器(3)、吸收式制冷机(5)、冷却塔(6)；其特征在于：
太阳能集热器(1)与储热油箱(2)和热油循环泵(7)相连组成集热环路，油‐汽换热器(4)与油‐水换热器(3)、吸收式制冷机(5)、冷却塔(6)、冷却水泵(9)、热水泵(8)、蒸汽泵(10)相连组成制冷环路；
太阳能集热器(1)的供油管线(101)与储热油箱(2)的输入端连接，储热油箱(2)的供油管线(201)分别与油‐水换热器(3)一侧的供油管线(301)和油‐汽换热器(4)一侧的供油管线(402)连接，在油‐水换热器(3)一侧的供油管线(301)上设有阀门(202)，在油‐汽换热器(4)一侧的供油管线(402)上设有阀门(203)；该油‐汽换热器(4)一侧的回油管线(401)与油‐水换热器(3)一侧的供油管线(301)连接，该油‐水换热器(3)一侧的回油管线(302)与太阳能集热器(1)回油管线(102)连接，在太阳能集热器(1)的回油管线(102)上设有热油循环泵(7)；
在油‐水换热器(3)另一侧连接有热水供水管线(304)和热水回水管线(303)；
在油‐汽换热器(4)另一侧连接有蒸汽供汽管线(403)和蒸汽回汽管线(404)，该油‐汽换热器(4)的蒸汽供汽管线(403)和蒸汽回汽管线(404)分别与吸收式制冷机(5)的高温发生器端(505)连接，在油‐汽换热器(4)的蒸汽回汽管线(404)上连接有蒸汽泵(10)；
在吸收式制冷机(5)上连接有冷却塔(6)，在冷却塔(6)的供水管线(601)与吸收式制冷机(5)连接，在冷却塔(6)的供水管线(601)上连接有冷却水泵(9)；
在吸收式制冷机(5)的蒸发器上连接有热水或冷水供水管线(501)和冷水或热水回水管线(502)；
在吸收式制冷机(5)上连接有热水供水管线(503)，该热水供水管线(503)一端与吸收式制冷机(5)的低温发生器(506)连接，另一端与油‐水换热器(3)的热水供水管线(304)并联，在吸收式制冷机(5)上连接有热水回水管线(504)，该热水回水管线(504)一端与吸收式制冷机(5)的低温发生器端(506)连接，另一端与油‐水换热器(3)的热水回水管线(303)并联，在热水供水管线(503)上连接有阀门(306)，在热水回水管线(504)上连接有热水泵(8)，在油‐水换热器(3)的热水供水管线(304)的热水供水管线(503)的阀门(306)外侧连接有阀门(305)。
本实用新型所述的太阳能集热器是跟踪类太阳能中温集热器。采用线性菲涅尔式聚光集热系统，将太阳能聚光投射到沿聚光镜焦线布置的导热油管上，将管线中导热油加热升温。
本实用新型所述的导热油箱下设有燃烧装置(200)。当太阳辐照不足或没有太阳辐照时，可以启动燃烧装置(200)对导热油箱内的导热油进行加热。
本实用新型所述的吸收式制冷机是双效蒸汽型吸收式制冷机或是双效蒸汽补然型吸收式制冷机。
实用新型本实用新型采用两组换热器，一组为油-汽换热器(4)，用于产生蒸汽，连接吸收式制冷机(5)的高温发生器；另一组为油-水换热器(3)，用于产生高温水或采暖水或生活热水，即可连接吸收式制冷机的低温发生器，也可连接用户末端。
本实用新型可根据太阳辐照热量来调节导热油箱进入油-汽换热器(4)或油-水换热器(3)的导热油量。
本实用新型采用储热油箱(2)即可不带燃烧装置(200)，也可带燃烧装置(200)。
本实用新型采用油-汽换热器是将高温导热油通过换热器换取高温蒸汽。
本实用新型采用油-水换热器是将高温导热油通过换热器换取高温水或采暖水或生活热水。
本实用新型根据太阳能辐照热量和用户侧冷量或热量需求调节吸收式制冷机(5)补燃出力；没有冷热量需求时，系统停止工作；有冷热量需求时，优先利用油‐汽换热器(4)或油‐水换热器(3)产生的蒸汽或热水进入吸收式制冷机(5)制冷制热，满足用户侧需求，不足的负荷由吸收式制冷机(5)补燃提供；当没有太阳辐照时，可关闭热油循环泵(7)，单独运行吸收式制冷机(5)补然制冷或制热。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型提供的太阳能与天然气相结合的冷热系统，通过采用线性菲涅尔聚光集热器具有土地利用率高、抗风能力强，适合利用屋顶面积，适用范围广，受场地面积限制小等优点。
2、本实用新型提供的太阳能与天然气相结合的冷热系统，通过油-汽换热器、油-水换热器实现了吸收式制冷机的单双效工况运行，提高了能源利用率，达到了太阳能与天然气互补的目的。
3、本实用新型提供的太阳能与天然气相结合的冷热系统，该系统根据太阳能辐照热量和用户侧冷量或热量需求调节吸收式制冷机补燃出力。没有冷热量需求时，系统停止工作。有冷热量需求时，优先利用油‐汽换热器或油‐水换热器产生的蒸汽或热水进入吸收式制冷机制冷制热，满足用户侧需求，不足的负荷由吸收式制冷机补燃提供。当没有太阳辐照时，可关闭热油循环泵，单独运行吸收式制冷机补然制冷或制热。
4、本实用新型提供的太阳能与天然气相结合的冷热系统，该系统通过增设储热油箱，可实现稳定的、连续的供油。
附图说明
图1是本实用新型的太阳能与天然气相结合的冷热系统的示意图。
具体实施方式
参见图1所示：
一种太阳能与天然气相结合的冷热系统，该系统包括太阳能集热器1、储热油箱2、油‐汽换热器4、油‐水换热器3、吸收式制冷机5、冷却塔6；太阳能集热器1与储热油箱2和热油循环泵7相连组成集热环路，油‐汽换热器4与油‐水换热器3、吸收式制冷机5、冷却塔6、冷却水泵9、热水泵8、蒸汽泵10相连组成制冷环路；
太阳能集热器1的供油管线101与储热油箱2的输入端连接，储热油箱2的供油管线201分别与油‐水换热器3一侧的供油管线301和油‐汽换热器4一侧的供油管线402连接，在油‐水换热器3一侧的供油管线301上设有阀门202，在油‐汽换热器4一侧的供油管线402上设有阀门203；该油‐汽换热器4一侧的回油管线401与油‐水换热器3一侧的供油管线301连接，该油‐水换热器3一侧的回油管线302与太阳能集热器1回油管线102连接，在太阳能集热器1的回油管线102上设有热油循环泵7；
在油‐水换热器3另一侧连接有热水供水管线304和热水回水管线303；
在油‐汽换热器4另一侧连接有蒸汽供汽管线403和蒸汽回汽管线404，该油‐汽换热器4的蒸汽供汽管线403和蒸汽回汽管线404分别与吸收式制冷机5的高温发生器端505连接，在油‐汽换热器4的蒸汽回汽管线404上连接有蒸汽泵10；
在吸收式制冷机5上连接有冷却塔6，在冷却塔6的供水管线601与吸收式制冷机5连接，在冷却塔6的供水管线601上连接有冷却水泵9；
在吸收式制冷机5的蒸发器上连接有热水或冷水供水管线501和冷水或热水回水管线502；
在吸收式制冷机5上连接有热水供水管线503，该热水供水管线503一端与吸收式制冷机5的低温发生器506连接，另一端与油‐水换热器3的热水供水管线304并联，在吸收式制冷机5上连接有热水回水管线504，该热水回水管线504一端与吸收式制冷机5的低温发生器端506连接，另一端与油‐水换热器3的热水回水管线303并联，在热水供水管线503上连接有阀门306，在热水回水管线504上连接有热水泵8，在油‐水换热器3的热水供水管线304的热水供水管线503的阀门306外侧连接有阀门305。
本实用新型所述的太阳能集热器是跟踪类太阳能中温集热器。采用线性菲涅尔式聚光集热系统，将太阳能聚光投射到沿聚光镜焦线布置的导热油管上，将管线中导热油加热升温。
本实用新型所述的导热油箱下设有燃烧装置200。当太阳辐照不足或没有太阳辐照时，可以启动燃烧装置200对导热油箱内的导热油进行加热。
本实用新型所述的吸收式制冷机是双效蒸汽型吸收式制冷机或是双效蒸汽补然型吸收式制冷机。
本实用新型采用两组换热器，一组为油-汽换热器4，用于产生蒸汽，连接吸收式制冷机5的高温发生器；另一组为油-水换热器3，用于产生高温水或采暖水或生活热水，即可连接吸收式制冷机的低温发生器，也可连接用户末端。
本实用新型可根据太阳辐照热量来调节导热油箱进入油-汽换热器4或油-水换热器3的导热油量。
本实用新型采用导热油箱即可不带燃烧装置200，也可带燃烧装置200。
本实用新型采用油-汽换热器是将高温导热油通过换热器换取高温蒸汽。
本实用新型采用油-水换热器是将高温导热油通过换热器换取高温水或采暖水或生活热水。
本实用新型根据太阳能辐照热量和用户侧冷量或热量需求调节吸收式制冷机5补燃出力。没有冷热量需求时，系统停止工作。有冷热量需求时，优先利用油‐汽换热器4或油‐水换热器3产生的蒸汽或热水进入吸收式制冷机5制冷制热，满足用户侧需求，不足的负荷由吸收式制冷机5补燃提供。当没有太阳辐照时，可关闭热油循环泵7，单独运行吸收式制冷机5补然制冷或制热。
实用新型实用新型实用新型实用新型实用新型实用新型实用新型实用新型
实用新型实用新型具体工作过程如下：
(一)、夏季制冷工况下，由线性菲涅尔聚光镜将太阳能聚光投射到沿聚光镜焦线布置的导热油管上，将管线中导热油加热升温至300℃左右。高温导热油沿管路101流入储热油箱2中，储存导热油。
当用户侧有冷量需求时，且无生活热水需求时，打开阀门203，关闭阀门202，储热油箱2中的导热油通过油‐汽换热器4交换热量，产生高温蒸汽。打开306阀门，关闭305阀门，油‐汽换热器4出口的导热油通过管路流入油‐水换热器3交换热量，产生热水。由导热油循环泵7将油‐水换热器3换热后的导热油输送至太阳能集热器1的导热油管中进行加热。高温蒸汽进入吸收式制冷机5中的高温发生器，热水进入吸收式制冷机5中的低温发生器，作为制冷机驱动热源，制取冷量满足用户冷量需求。冷却塔6作为吸收式制冷机5的冷却装置。若高温蒸汽和热水制取冷量不足时，吸收式制冷机5采用补燃方式制取冷量，来满足用户需求。
当用户侧有冷量需求和生活热水需求时，打开阀门203，关闭阀门202，则储热油箱2中的导热油一部分通过油‐汽换热器4交换热量，产生高温蒸汽。高温蒸汽进入吸收式制冷机5中的高温发生器，作为制冷机驱动热源，制取冷量满足用户冷量需求。冷却塔6作为吸收式制冷机5的冷却装置。打开305阀门，关闭306阀门，油‐汽换热器4出口的导热油通过油‐水换热器3交换热量，产生生活热水，用于末端用户生活热水负荷需求。由导热油循环泵7将油‐水换热器3换热后的导热油输送至太阳能集热器1的导热油管中进行加热。
当用户侧只有生活热水需求时，关闭阀门203，打开阀门202，打开305阀门，关闭306阀门，储热油箱2中的导热油通过油‐水换热器3交换热量，产生生活热水，用于末端用户生活热水负荷需求。
当太阳能辐照不足或夜间时，由吸收式制冷机5采用补燃方式制取冷量，满足用户侧冷量需求。
(二)、冬季制热工况下，由线性菲涅尔聚光镜将太阳能聚光投射到沿聚光镜焦线布置的导热油管上，将管线中导热油加热升温至300℃左右。高温导热油沿管路101流入储热油箱2中，储存导热油。
当用户侧有热量需求时，且无生活热水需求时，打开阀门203，关闭阀门202，储热油箱2中的导热油通过油‐汽换热器4交换热量，产生高温蒸汽。打开306阀门，关闭305阀门，油‐汽换热器4出口的导热油通过管路流入油‐水换热器3交换热量，产生热水。由导热油循环泵7将油‐水换热器3换热后的导热油输送至太阳能集热器1的导热油管中进行加热。高温蒸汽进入吸收式制冷机5中的高温发生器，热水进入吸收式制冷机5中的低温发生器，作为制冷机驱动热源，制取热量满足用户热量需求。若高温蒸汽和热水制取热量不足时，吸收式制冷机5采用补燃方式制取热量，来满足用户需求。
当用户侧有热量需求和生活热水需求时，打开阀门203，关闭阀门202，则储热油箱2中的导热油一部分通过油‐汽换热器4交换热量，产生高温蒸汽。高温蒸汽进入吸收式制冷机5中的高温发生器，作为制冷机驱动热源，制取热量满足用户热量需求。打开305阀门，关闭306阀门，油‐汽换热器4出口的导热油通过油‐水换热器3交换热量，产生生活热水，用于末端用户生活热水负荷需求。由导热油循环泵7将油‐水换热器3换热后的导热油输送至太阳能集热器1的导热油管中进行加热。
当用户侧只有生活热水需求时，关闭阀门203，打开阀门202，打开305阀门，关闭306阀门，储热油箱2中的导热油通过油‐水换热器3交换热量，产生生活热水，用于末端用户生活热水负荷需求。
当太阳能辐照不足或夜间时，由吸收式制冷机5采用补燃方式制取热量，满足用户侧热量需求。
(三)、春秋季工况下，由线性菲涅尔聚光镜将太阳能聚光投射到沿聚光镜焦线布置的导热油管上，将管线中导热油加热升温至300℃左右。高温导热油沿管路101流入储热油箱2中，储存导热油。
当用户侧只有生活热水需求时，关闭阀门203，打开阀门202，打开305阀门，关闭306阀门，储热油箱2中的导热油通过油‐水换热器3交换热量，产生生活热水，用于末端用户生活热水负荷需求。
当太阳能辐照不足或夜间时，由燃烧装置200加热导热油，将储热油箱2中导热油加热升温至300℃左右，关闭阀门203，打开阀门202，打开305阀门，关闭306阀门，储热油箱2中的导热油通过油‐水换热器3交换热量，产生生活热水，用于末端用户生活热水负荷需求。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种太阳能与天然气相结合的冷热系统，该系统包括太阳能集热器(1)、储热油箱(2)、油‐汽换热器(4)、油‐水换热器(3)、吸收式制冷机(5)、冷却塔(6)；其特征在于：
太阳能集热器(1)与储热油箱(2)和热油循环泵(7)相连组成集热环路，油‐汽换热器(4)与油‐水换热器(3)、吸收式制冷机(5)、冷却塔(6)、冷却水泵(9)、热水泵(8)、蒸汽泵(10)相连组成制冷环路；
太阳能集热器(1)的供油管线(101)与储热油箱(2)的输入端连接，储热油箱(2)的供油管线(201)分别与油‐水换热器(3)一侧的供油管线(301)和油‐汽换热器(4)一侧的供油管线(402)连接，在油‐水换热器(3)一侧的供油管线(301)上设有阀门(202)，在油‐汽换热器(4)一侧的供油管线(402)上设有阀门(203)；该油‐汽换热器(4)一侧的回油管线(401)与油‐水换热器(3)一侧的供油管线(301)连接，该油‐水换热器(3)一侧的回油管线(302)与太阳能集热器(1)回油管线(102)连接，在太阳能集热器(1)的回油管线(102)上设有热油循环泵(7)；
在油‐水换热器(3)另一侧连接有热水供水管线(304)和热水回水管线(303)；
在油‐汽换热器(4)另一侧连接有蒸汽供汽管线(403)和蒸汽回汽管线(404)，该油‐汽换热器(4)的蒸汽供汽管线(403)和蒸汽回汽管线(404)分别与吸收式制冷机(5)的高温发生器端(505)连接，在油‐汽换热器(4)的蒸汽回汽管线(404)上连接有蒸汽泵(10)；
在吸收式制冷机(5)上连接有冷却塔(6)，在冷却塔(6)的供水管线(601)与吸收式制冷机(5)连接，在冷却塔(6)的供水管线(601)上连接有冷却水泵(9)；
在吸收式制冷机(5)的蒸发器上连接有热水或冷水供水管线(501)和冷水或热水回水管线(502)；
在吸收式制冷机(5)上连接有热水供水管线(503)，该热水供水管线(503)一端与吸收式制冷机(5)的低温发生器(506)连接，另一端与油‐水换热器(3)的热水供水管线(304)并联，在吸收式制冷机(5)上连接有热水回水管线(504)，该热水回水管线(504)一端与吸收式制冷机(5)的低温发生器端(506)连接，另一端与油‐水换热器(3)的热水回水管线(303)并联，在热水供水管线(503)上连接有阀门(306)，在热水回水管线(504)上连接有热水泵(8)，在油‐水换热器(3)的热水供水管线(304)的热水供水管线(503)的阀门(306)外侧连接有阀门(305)。
2.根据权利要求1所述的太阳能与天然气相结合的冷热系统，其特征在于，所述的太阳能集热器是跟踪类太阳能中温集热器，该跟踪类太阳能中温集热器即可采用小型槽式聚光集热系统，也可采用线性菲涅尔式聚光集热系统。
3.根据权利要求1所述的太阳能与天然气相结合的冷热系统，其特征在于，所述的储热油箱(2)下设有燃烧装置(200)。
4.根据权利要求1所述的太阳能与天然气相结合的冷热系统，其特征在于，所述的吸收式制冷机是双效蒸汽型吸收式制冷机或是双效蒸汽补然型吸收式制冷机。
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| CN201520026406.7U Withdrawn - After Issue CN204404602U (zh) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | 一种太阳能与天然气相结合的冷热系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN204404602U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105841392A (zh) * | 2015-01-14 | 2016-08-10 | 北京燃气能源发展有限公司 | 一种太阳能与天然气相结合的冷热系统 |
| CN109425146A (zh) * | 2017-07-19 | 2019-03-05 | 成都博昱新能源有限公司 | 一种槽式集热的吸收式太阳能空调 |
-
2015
- 2015-01-14 CN CN201520026406.7U patent/CN204404602U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105841392A (zh) * | 2015-01-14 | 2016-08-10 | 北京燃气能源发展有限公司 | 一种太阳能与天然气相结合的冷热系统 |
| CN105841392B (zh) * | 2015-01-14 | 2018-02-23 | 北京燃气能源发展有限公司 | 一种太阳能与天然气相结合的冷热系统 |
| CN109425146A (zh) * | 2017-07-19 | 2019-03-05 | 成都博昱新能源有限公司 | 一种槽式集热的吸收式太阳能空调 |
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