CN209214149U - 一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统 - Google Patents

Abstract

一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，包括发电设备、余热利用设备、电驱动制冷热设备、地热循环水系统，所述发电设备包括内燃机和与内燃机连接的发电机，所述余热利用设备包括烟气热水型吸热式热泵，所述电驱动制冷热设备包括电制冷机和土壤热源泵，所述地热循环水系统包括地埋管设备；所述内燃机的烟气和缸套水进入到烟气热水型吸热式热泵作为驱动热源。本实用新型不需要冷却塔，减少了能源站冷却塔的噪音污染和“视觉污染”，地埋管可布置于能源站底下，能源站结构布置紧凑。通过清洁化石能源和可再生能源的多能互补耦合，可灵活调节浅层地热能源的利用量，既能保证用户的用能需求，又能维持土壤中的能量平衡，实现可再生能源的持续利用。

Description

一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，特别是涉及一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，是一种集成了余热梯级利用技术和土壤源热泵技术等关键单元技术的化石燃料与地热相结合的冷热电三联供系统及方法。

背景技术

分布式能源系统是直接面向用户，按用户需求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。分布式冷热电联产技术符合“温度对口、梯级利用”的科学用能原则，是实现节能减排的重要途径。内燃机型冷热电联产系统以其良好的节能性、经济性和部分负荷特性而在建筑供能领域受到广泛的重视，现主要应用于医院、学校、机场、大型商场、高级写字楼等建筑场所。

楼宇式分布式能源站经常坐落于人员密集的商业中心区或者对环保、能源站形象等要求较高的场所，冷却塔——能源站的“庞然大物”，其合理、美观的布置一直是楼宇式分布式能源站布置的重要课题之一，如何减少冷却塔对周边的影响或减少冷却塔的使用成为本领域技术人员亟待解决的实际技术问题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：

提供一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，能够充分利用地热资源，实现了清洁化石能源与可再生能源的多能互补耦合，无需冷却塔，能源站布置紧凑，供能可靠性和灵活性高。

采用的技术方案：

一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，包括发电设备、余热利用设备、电驱动制冷热设备、地热循环水系统，

所述发电设备包括内燃机1和与内燃机1连接的发电机2，所述余热利用设备包括烟气热水型吸热式热泵3，所述电驱动制冷热设备包括电制冷机5和土壤热源泵6，所述地热循环水系统包括地埋管设备9；

所述内燃机1的烟气和缸套水进入到烟气热水型吸热式热泵3作为驱动热源；所述发电机2分别为电制冷机5和土壤热源泵6提供电能；

所述烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6均分别与地埋管设备9形成换热循环。

烟气热水型吸热式热泵3换热后的缸套水重新进入到内燃机1中。

所述地埋管设备9的供水管路上设置供水分流装置7，回水管路上设置回水收集装置8，从供水分流装置7引出不同的供水管路与烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6各自的供水管路连接，而烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6各自的回水管路通过回水收集装置8汇入地埋管设备的回水管路中。

所述烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上均设置阀门。

当处于供冷状态时，烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上设置的阀门全部打开；当处于供热状态时，电制冷机5与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上设置的阀门均关闭，其余阀门均打开。

所述烟气热水型吸热式热泵3为烟气热水型溴化锂吸收式热泵。

烟气热水型吸热式热泵3换热后的烟气进入到烟气冷凝换热器4换热后排出，烟气冷凝换热器4用于加热生活热水。

所述电制冷机5为离心式电制冷机或螺杆式电制冷机。

所述土壤源热泵6为电压缩式热泵。

本实用新型达到的有益效果：

（1）集成燃气冷热电三联供技术、电制冷和土壤源热泵技术，在燃气供应中断时，可以用电能技术保证供应冷或热，在电力供应中断时，可以用燃气发电、供应冷热，提高了楼宇式分布式能源系统的供能可靠性和灵活性；

（2）该系统不需要冷却塔，减少了能源站冷却塔的噪音污染和“视觉污染”，地埋管可布置于能源站底下，能源站结构布置紧凑，节能、节地、美观。

（3）通过清洁化石能源和可再生能源的多能互补耦合，可灵活调节浅层地热能源的利用量，既能保证用户的用能需求，又能维持土壤中的能量平衡，实现可再生能源的持续利用。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

1-内燃机；2-发电机；3-烟气热水型吸收式热泵；4-烟气冷凝换热器；5-电制冷机；6-土壤源热泵；7-供水分流装置；8-回水收集装置；9-U型地埋管；

S1、S2、S3-烟气；

W1、W2-内燃机缸套水；

L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8-地热循环水；

VG1、VG2、VG3、VH1、VH2、VH3-阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，包括发电设备、余热利用设备、电驱动制冷热设备、地热循环水系统。

上述的发电设备包括内燃机1和发电机2，内燃机1将燃料的化学能转化为烟气的热能，然后一部分热能通过发电机2转化为电能，另一部分热能作为烟气S1和缸套水W1带出。

上述的余热利用设备包括烟气热水型吸收式热泵3和烟气冷凝换热器4，烟气热水型吸收式热泵3用于接受内燃机1的烟气S1和缸套水W1，实现了烟气的深度梯级利用和低品位缸套水的余热回收。烟气热水型吸收式热泵3可以为烟气热水型溴化锂吸收式热泵，以内燃机排烟S1和内燃机缸套水W1为驱动热源进行工作。

烟气热水型吸热式热泵3换热后的缸套水重新进入到内燃机1中进行加热。

电驱动制冷热设备包括电制冷机5和土壤源热泵6，以发电机2输出的电能为驱动，实现供冷或供热。

地热循环水系统包括地埋管设备9；该地埋设备9为U型地埋管。

上述的烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6均分别与地埋管设备9形成换热循环。

烟气热水型吸热式热泵3与地埋管设备9连接形成热循环，实现供冷或供热。此时，当烟气热水型吸收式热泵3供暖时，地热循环水的供水L2充当低温热源，放热后变为地热循环水的回水L5重回地埋管设备9，构成供热循环；当烟气热水型吸收式热泵3供冷时，地热循环水的供水L2充当冷却水，吸热后变为地热循环水的回水L5重回地埋管设备9，构成供冷循环。烟气冷凝换热器4利用烟气热水型吸收式热泵3的低品位排烟余热供应生活热水，其采用抗腐蚀材料可将排烟温度降低到烟气酸露点温度以下，充分回收烟气S2中的冷凝潜热，然后将降温冷凝后的烟气S3排出。

电制冷机5可为离心式电制冷机或螺杆式电制冷机，以地热循环水供水L3充当冷却水，吸热后变为L6重回地埋管，构成循环。土壤源热泵6为电压缩式热泵，可实现供冷或供热。当土壤源热泵6供暖时，地热循环水的供水L4充当低温热源，放热后变为地热循环水的回水L7重回地埋管设备9，构成循环；当土壤源热泵6供冷时，地热循环水的供水L4充当冷却水，吸热后变为地热循环水的回水L7重回地埋管，构成循环。

地埋管设备9的供水管路上设置供水分流装置7，回水管路上设置回水收集装置8，从供水分流装置7引出不同的供水管路与烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6各自的供水管路连接，而烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6各自的回水管路通过回水收集装置8汇入地埋管设备的回水管路中。

即上述中，地热循环水系统通过地热循环水实现地热能的利用，地热循环水回水L8在地埋管中换热后产生地热循环水供水L1，然后经供水分流装置7分为地热循环水供水L2、地热循环水供水L3、地热循环水供水L4，经换热后分别变为地热循环水回水L5、地热循环水回水L6、地热循环水回水L7，然后经回水收集装机8汇为L8，重回地埋管设备9，构成循环。

如图1所示的上述的系统中，烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上均设置阀门。当处于供冷状态时，烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上设置的阀门全部打开；当处于供热状态时，电制冷机5与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上设置的阀门均关闭，其余阀门打开。

作为一种具体的实施方式，该系统可根据用户负荷情况灵活调节浅层地热能源的利用量，既能保证用户的用能需求，又能维持土壤中的能量平衡，实现可再生能源的持续利用。

如图1所示，夏季供冷时，烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5、土壤热源泵6与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上的阀门VG1、阀门VG2、阀门VG3、阀门VH1、阀门VH2、阀门VH3均打开，地热循环水为冷却水，吸收烟气热水型吸热式热泵3、电制冷机5和土壤源热泵6的放热后升温，并经U型地埋管9与土壤换热后降温，重回循环。

冬季供暖时，烟气热水型吸热式热泵3、土壤热源泵6与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上的阀门VG1、阀门VG3、阀门VH1、阀门VH3打开，电制冷机5与地埋管设备9形成的换热循环的供水管路和回水管路上的阀门VG2、阀门VH2关闭，地暖循环水为低温热源水，经烟气热水型吸收式热泵3、土壤源热泵的蒸发器放热降温后，回到U型地埋管与土壤源换热后升温，重回循环。

系统夏季向土壤放热，冬季从土壤吸热，一般情况下，用户的冷负荷要大于热负荷，为了保持土壤中的能量平衡，可通过控制阀门灵活调节地热能的利用量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (9)

1.一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：包括发电设备、余热利用设备、电驱动制冷热设备、地热循环水系统，

所述发电设备包括内燃机（1）和与内燃机（1）连接的发电机（2），所述余热利用设备包括烟气热水型吸热式热泵（3），所述电驱动制冷热设备包括电制冷机（5）和土壤热源泵（6），所述地热循环水系统包括地埋管设备（9）；

所述内燃机（1）的烟气和缸套水进入到烟气热水型吸热式热泵（3）作为驱动热源；所述发电机（2）分别为电制冷机（5）和土壤热源泵（6）提供电能；

所述烟气热水型吸热式热泵（3）、电制冷机（5）、土壤热源泵（6）均分别与地埋管设备（9）形成换热循环。

2.根据权利要求1所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：烟气热水型吸热式热泵（3）换热后的缸套水重新进入到内燃机（1）中。

3.根据权利要求1所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：所述地埋管设备（9）的供水管路上设置供水分流装置（7），回水管路上设置回水收集装置（8），从供水分流装置（7）引出不同的供水管路与烟气热水型吸热式热泵（3）、电制冷机（5）、土壤热源泵（6）各自的供水管路连接，而烟气热水型吸热式热泵（3）、电制冷机（5）、土壤热源泵（6）各自的回水管路通过回水收集装置（8）汇入地埋管设备的回水管路中。

4.根据权利要求3所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：所述烟气热水型吸热式热泵（3）、电制冷机（5）、土壤热源泵（6）与地埋管设备（9）形成的换热循环的供水管路和回水管路上均设置阀门。

5.根据权利要求1所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：当处于供冷状态时，烟气热水型吸热式热泵（3）、电制冷机（5）、土壤热源泵（6）与地埋管设备（9）形成的换热循环的供水管路和回水管路上设置的阀门全部打开；当处于供热状态时，电制冷机（5）与地埋管设备（9）形成的换热循环的供水管路和回水管路上设置的阀门均关闭。

6.根据权利要求1所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：所述烟气热水型吸热式热泵（3）为烟气热水型溴化锂吸收式热泵。

7.根据权利要求1所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：烟气热水型吸热式热泵（3）换热后的烟气进入到烟气冷凝换热器（4）换热后排出，烟气冷凝换热器（4）用于加热生活热水。

8.根据权利要求4所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：所述电制冷机（5）为离心式电制冷机或螺杆式电制冷机。

9.根据权利要求1所述的一种无冷却塔的楼宇式分布式能源系统，其特征在于：所述土壤热源泵（6）为电压缩式热泵。