CN212054969U

CN212054969U - 一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统

Info

Publication number: CN212054969U
Application number: CN202020388928.2U
Authority: CN
Inventors: 韦可壮; 卢树帮; 黄业勇
Original assignee: Guangxi Nanning Hengxin New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Guangxi Nanning Hengxin New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2030-03-24

Abstract

本实用新型公开了一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，包括空调主机，还包括与空调主机相连接的冷凝器端冷却水循环发电单元和蒸发器端冷冻水循环发电单元、冷却塔排风风口端风力发电单元；冷凝器端冷却水循环发电单元包括顺次连接的冷凝器、冷却水循环泵、冷却塔、冷却水混流式水轮动力发电机组；蒸发器端冷冻水循环发电单元包括顺次连接的蒸发器、蒸发器冷冻循环水泵、风机冷冻盘管、蒸发器端混流式水轮机组。利用高层建筑中央空调闭环的循环水系统管道回水落差势能做功发电和利用冷却塔排风风口端风力动能发电；系统混流式水轮动力发电机组和冷却塔排风风口端风力发电机组均采用立式放置，设备紧凑，节省安装空间。

Description

一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统

技术领域

本实用新型涉及发电领域，特别涉及一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统。

背景技术

目前国内兴建的采用中央空调的商用建筑普遍存在着高能耗的问题，针对商业建筑的特点，商业高层建筑空调节能的技术措施一般都从七个方面抓好节能改造：即减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制等方式。目前，中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能总耗能要高达60％以上，而在中央空调总能耗中，冷凝器冷却水和蒸发器冷冻水循环水泵以及冷却塔冷却风机的耗电量占建筑总耗电量的10％～20％，占空调系统耗电量的15％～35％，因此，如何节约用电，采用何种节能模式是商业高层建筑中央空调为降低能耗刻不容缓的措施，为此，本实用新型提出利用中央空调循环水的抽水蓄能原理，通过冷凝器端冷却水和蒸发器端冷冻水的高位落差重力势能来做功发电，并利用冷却塔排风风口风力发电等多种方式进行发电的节能技术创新思路。

实用新型内容

针对上述现有的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统存在的问题，本实用新型提供一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，利用中央空调循环水系统高位落差重力势能和冷却塔排风来做功，通过永磁逆变发电。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，包括空调主机，其中：还包括与空调主机相连接的冷凝器端冷却水循环发电单元、蒸发器端冷冻水循环发电单元、冷却塔排风风口端风力发电单元。

所述冷凝器端冷却水循环发电单元包括顺次连接的冷凝器、冷却水循环泵、冷却塔、冷却水混流式水轮动力发电机组；

所述蒸发器端冷冻水循环发电单元包括顺次连接的蒸发器、蒸发器冷冻循环水泵、风机冷冻盘管、蒸发器端混流式水轮机组；

所述冷却塔排风风口端风力发电单元包括顺次连接的冷却塔、冷却塔排风发电风叶、风力发电机。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环系量回收发电的节能系统，其中：所述冷凝器的介质出口通过冷凝器冷却水出水管道和冷却水循环泵入口连通；所述冷却水循环泵出口通过冷却塔进水管道和冷却塔入口连通；所述冷却塔出口通过冷却塔排水管道和冷凝器端混流式水轮机组入口连通；所述冷凝器端混流式水轮机组出口通过冷凝器冷却水回水管道和冷凝器入口连通。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其中：所述冷凝器端冷却水循环发电单元还包括第一支管，所述第一支管上设有冷凝器端水轮机组旁通阀，所述第一支管的一端与冷却塔排水管道连通，所述第一支管的另一端与冷凝器冷却水回水管道连通。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环系统能量回收发电的节能系统置，其中：所述冷凝器冷却水出水管道上设有冷凝器循环水泵进水阀门；所述冷却塔进水管道上设有冷凝器循环水泵出水阀门；所述冷却塔排水管道上设有冷凝器端水轮机进水截止阀；所述冷凝器冷却水回水管道上设有冷凝器端水轮机组出水截止阀。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其中：所述蒸发器的介质出口通过蒸发器冷冻水出水管道和蒸发器冷冻循环水泵入口连通；所述蒸发器冷冻循环水泵出口通过风机冷冻盘管进水管道和风机冷冻盘管入口连通；所述风机冷冻盘管出口通过蒸发器冷冻水回水管道和蒸发器端混流式水轮机组入口连通；所述蒸发器端混流式水轮机组出口通过蒸发器冷冻水回水管道和蒸发器入口连通。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其中：所述蒸发器端冷冻水循环发电单元还包括第二支管，所述第二支管上设有蒸发器端水轮机组旁通阀，所述第二支管的一端与蒸发器冷冻水回水管道连通，所述第二支管的另一端与蒸发器冷冻水回水管道连通。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其中：所述蒸发器冷冻水出水管道上设有蒸发器循环水泵进水截止阀；所述蒸发器冷冻水回水管道上依次设有风机冷冻盘管排水阀和蒸发器端水轮机组进水截止阀；所述蒸发器冷冻水回水管道上设有蒸发器端水轮机排水截止阀。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其中：所述蒸发器端冷冻水循环发电单元还包括第三支管，所述第三支管上设有膨胀水箱排水阀，所述第三支管的一端与膨胀水箱连通，所述第三支管的另一端与蒸发器冷冻水回水管道连通。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其中：所述冷凝器端混流式水轮机组还连接有冷凝器端永磁发电机，所述冷凝器端永磁发电机通过电缆线路连接蒸发器端永磁发电机线路整流逆变并网柜与400V电网母线并网连接。

优选的是，所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其中：所述蒸发器端混流式水轮机组还连接有蒸发器端永磁发电机，所述蒸发器端永磁发电机通过电缆线路连接冷凝器端永磁发电机线路整流逆变并网柜与400V电网母线并网连接；所述冷却塔排风风口端风力发电机组还连接有冷却塔排风风口端永磁发电机，所述冷却塔排风风口端永磁发电机通过电缆线路连接冷却塔排风风口端永磁发电机线路、整流逆变并网柜与400V电网母线并网连接。

有益效果：

(1)利用高层建筑中央空调闭环的循环水(冷却水和冷冻水)系统管道回水落差势能做功特点发电；利用冷却塔排风风口端风力动能发电；系统混流式水轮动力发电机组和冷却塔排风风口端风力发电机组均采用立式放置，设备紧凑，节省安装空间。

(2)高层建筑中央空调利用高效混流式水动机和永磁发电机组成发电节电的创新思路，实现能源“梯级利用”，无论是冷却水循环系统单元发电还是冷冻水循环系统单元发电，还是冷却塔排风风口端风力单元发电；对循环泵而言，系统发电节能装置节电率在50％以上。

(3)发电机组采用稀土永磁同步发电机，使发电质量更加稳定、安全、高效，可直接通过智能控制与循环泵系统用电并网组成局部微网运行。

(4)利用微电子智能控制和自动并网的微网控制器组成一个微型并网运行系统，实现系统减少外电使用量，从而形成良好的、高效的节能效果，对循环泵用电而言节电在50％以上。

附图说明

图1为本实用新型中改造前中央空调循环水系统原理图；

图2为本实用新型中利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，本实用新型提供一种利用中央空调冷却水循环系统能量回收发电的节能装置，包括空调主机1，其中：还包括与空调主机1相连接的冷凝器端冷却水循环发电单元和蒸发器端冷冻水循环发电单元；冷却塔排风风口端风力发电单元。

所述冷凝器端冷却水循环发电单元包括顺次连接的冷凝器2、冷却水循环泵6、冷却塔9、冷却水混流式水轮动力发电机组12；

所述蒸发器端冷冻水循环发电单元包括顺次连接的蒸发器3、蒸发器冷冻循环水泵26、风机冷冻盘管29、蒸发器端混流式水轮机组19。

其中：所述冷凝器2的介质出口通过冷凝器冷却水出水管道4和冷却水循环泵6入口连通；所述冷却水循环泵6出口通过冷却塔进水管道8和冷却塔9入口连通；所述冷却塔9出口通过冷却塔排水管道10和冷凝器端混流式水轮机组12入口连通；所述冷凝器端混流式水轮机组12出口通过冷凝器冷却水回水管道16和冷凝器2入口连通。

其中：所述冷凝器端冷却水循环发电单元还包括第一支管39，所述第一支管39上设有冷凝器端水轮机组旁通阀15，所述第一支管39的一端与冷却塔排水管道10连通，所述第一支管39的另一端与冷凝器冷却水回水管道16连通。

其中：所述冷凝器冷却水出水管道4上设有冷凝器循环水泵进水阀门5；所述冷却塔进水管道8上设有冷凝器循环水泵出水阀门7；所述冷却塔排水管道10上设有冷凝器端水轮机进水截止阀11；所述冷凝器冷却水回水管道12上设有冷凝器端水轮机组出水截止阀14。

其中：所述蒸发器3的介质出口通过蒸发器冷冻水出水管道24和蒸发器冷冻循环水泵26入口连通；所述蒸发器冷冻循环水泵26出口通过风机冷冻盘管进水管道28和风机冷冻盘管29入口连通；所述风机冷冻盘管29出口通过蒸发器冷冻水回水管道23和蒸发器端混流式水轮机组19入口连通；所述蒸发器端混流式水轮机组19出口通过蒸发器冷冻水回水管道17和蒸发器3入口连通。

其中：所述蒸发器端冷冻水循环发电单元还包括第二支管40，所述第二支管40上设有蒸发器端水轮机组旁通阀22，所述第二支管40的一端与蒸发器冷冻水回水管道17连通，所述第二支管40的另一端与蒸发器冷冻水回水管道23连通。

其中：所述蒸发器冷冻水出水管道24上设有蒸发器循环水泵进水截止阀25；风机冷冻盘管进水管道28上设有蒸发器循环水泵出水截止阀27；所述蒸发器冷冻水回水管道23上依次设有风机冷冻盘管排水阀30和蒸发器端水轮机组进水截止阀21；所述蒸发器冷冻水回水管道17上设有蒸发器端水轮机排水截止阀18。

其中：所述蒸发器端冷冻水循环发电单元还包括第三支管41，所述第三支管41上设有膨胀水箱排水阀32，所述第三支管41的一端与膨胀水箱31连通，所述第三支管41的另一端与蒸发器冷冻水回水管道23连通。

其中：所述冷凝器端混流式水轮机组还连接有冷凝器端永磁发电机13，所述冷凝器端永磁发电机13通过电缆线路连接蒸发器端永磁发电机线路整流逆变并网柜36与400V电网母线并网连接。

其中：所述蒸发器端混流式水轮机组还连接有蒸发器端永磁发电机20，所述蒸发器端永磁发电机20通过电缆线路连接冷凝器端永磁发电机线路整流逆变并网柜35与400V电网母线并网连接。

其中：所述冷却塔排风风口端风力发电机风力发电机组还连接有还包括冷却塔排风风口端永磁发电机34，所述冷却塔排风风口端风力发电机34永磁发电机线路整流逆变并网柜37与400V电网母线并网连接。

本实用新型的工作原理如下：

使用冷凝器端冷却水循环发电时，关闭阀门15，打开阀门5、阀门7、阀门11、阀门14、开启冷却泵6，冷凝器2内的水通过组冷凝器出水管道4进入冷却泵6，经上水管8进入冷却塔9冷却后通过下水管10进入冷却水混流式水轮动力发电机12，通过冷却水回水落差水动力势能连续做功，从而实现冷却水落差水能动力发电；所发电电力通过电缆线路连接开关K3、K4、逆变并网柜36与400V电网母线38并网连接，从而混流式水轮动力发电机组发电后与循环泵供电和用电系统通过能源智能微网并网运行，替代原有动力系统的部分用电，帮助系统起到了节电和节能减排作用。当不需要冷凝器端冷却水混流式水轮动力发电机组12发电时，打开阀门15，关闭阀门11和阀门14即可。

使用蒸发器端冷冻水循环发电时，关闭阀门22，打开阀门25、阀门27、阀门30、阀门32、阀门21、阀门18，开启冷冻泵26，蒸发器3内的水通过进入冷冻泵26，通过上水管28进入风机盘管29内，打开阀门30，风机盘管29和膨胀水箱31内的水经下水管23进入冷冻水混流式水轮动力发电机组19内，通过冷冻水回水落差水动力势能连续做功，从而实现冷冻水落差水能动力发电，所发电电力通过电缆线路连接开关K1、K2、逆变并网柜35与400V电网母线38并网连接；从而混流式水轮动力发电机组发电后与循环泵供电和用电系统通过能源智能微网并网运行，替代原有动力系统的部分用电，帮助系统起到了节电和节能减排作用。当不需要蒸发器冷冻水混流式水轮动力发电机组19发电时，打开阀门22，关闭阀门18和阀门21即可。

使用冷却塔排风风口端风力发电，冷却塔9循环冷却过程，将其冷却塔排风风机33的冷却风向冷却塔风筒外界排放、安装在冷却塔排风风力发电机34接纳排风动力通过永磁发电机进行发电，所发电电力通过电缆线路连接开关K5、K6、逆变并网柜37与400V电网母线38并网连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

相对于中央空调节能现有技术，本实用新型发节能装置优势在于：

(2)高层建筑中央空调利用高效混流式水动机和永磁发电机组成发电节电的创新思路，实现能源“梯级利用”，发电功率节能量计算为：P＝9.81×Q×H×η(其中：P--水轮机发电功率KW；9.81—水轮机水能重力系数；Q—通过水轮机流量，米/秒；H—水轮机水头落差加上循环泵抽力折算落差之和，米；η--水轮效率，％；)无论是冷却水循环系统单元发电还是冷冻水循环系统单元发电，对循环泵而言，系统发电节能装置节电率在50％以上。

(3)利用却塔排风风力发电单元发电是将冷却塔排风动力能量回收利用，风力发电能量回收功率计算公式：P＝1/2A×V³×Cp×D×η

其中：P：功率，A：扫风面积，即A＝1/2π×R²(π＝3.14159，R为半径，即风叶长度)，V：风速，Cp：一种风能转化率值，根据贝兹极限，Cp值最高59％，但目前厂家无法达到这个理论值，根据厂家技术的不同，这个值不同，一般都做到20-30,40以上的很少。所以这个值也比较重要，D：空气密度，随海拔升高而降低η：系数。

(4)发电机组采用稀土永磁同步发电机，使发电质量更加稳定、安全、高效，可直接通过智能控制与循环泵系统用电并网组成局部微网运行。

(5)利用微电子智能控制和自动并网的微网控制器组成一个微型并网运行系统，实现系统减少外电使用量，从而形成良好的、高效的节能效果，对循环泵用电而言节电在50％以上。

目前国内兴建的采用中央空调的商用建筑普遍存在着高能耗的问题，针对商业建筑的特点，商业建筑空调节能的技术措施一般都从七个方面抓好节能改造：即减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制系统。目前，中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，而在中央空调总能耗中，冷却水和冷冻水循环水泵的耗电量占建筑总耗电量的10％～20％，占空调系统耗电量的15％～35％，采用“一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统”的实用新型节能技术，可以使中央空调系统电耗下降50％以上，因此，如何节约用电，采用何种节能模式是商业建筑空调降低能耗刻不容缓的措施，特别是对循环水泵的节电措施主要是利用变频控制水泵电机外，我们在利用中央空调循环水落差发电和冷却塔排风风力发电的节能系统，为中央空调节能措施提供创新思路和最佳的节能技术方案，假如所有的中央空调都推广使用本实用新型发电节能系统，其节能减排对中央空调节能将产生巨大的经济效益和社会效益，本实用实用新型设计科学、结构合理、思路清晰，成本较低，可以广泛推广应用。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，包括空调主机，其特征在于：还包括与空调主机相连接的冷凝器端冷却水循环发电单元、蒸发器端冷冻水循环发电单元和冷却塔排风风口端风力发电单元；

2.根据权利要求1所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述冷凝器的介质出口通过冷凝器冷却水出水管道和冷却水循环泵入口连通；所述冷却水循环泵出口通过冷却塔进水管道和冷却塔入口连通；所述冷却塔出口通过冷却塔排水管道和冷凝器端混流式水轮机组入口连通；所述冷凝器端混流式水轮机组出口通过冷凝器冷却水回水管道和冷凝器入口连通；所述冷却塔排风风口端通过冷却塔排风口和冷却塔排风风机连通。

3.根据权利要求2所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述冷凝器端冷却水循环发电单元还包括第一支管，所述第一支管上设有冷凝器端水轮机组旁通阀，所述第一支管的一端与冷却塔排水管道连通，所述第一支管的另一端与冷凝器冷却水回水管道连通。

4.根据权利要求2所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述冷凝器冷却水出水管道上设有冷凝器循环水泵进水阀门；所述冷却塔进水管道上设有冷凝器循环水泵出水阀门；所述冷却塔排水管道上设有冷凝器端水轮机进水截止阀；所述冷凝器冷却水回水管道上设有冷凝器端水轮机组出水截止阀。

5.根据权利要求1所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述蒸发器的介质出口通过蒸发器冷冻水出水管道和蒸发器冷冻循环水泵入口连通；所述蒸发器冷冻循环水泵出口通过风机冷冻盘管进水管道和风机冷冻盘管入口连通；所述风机冷冻盘管出口通过蒸发器冷冻水回水管道和蒸发器端混流式水轮机组入口连通；所述蒸发器端混流式水轮机组出口通过蒸发器冷冻水回水管道和蒸发器入口连通。

6.根据权利要求5所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述蒸发器端冷冻水循环发电单元还包括第二支管，所述第二支管上设有蒸发器端水轮机组旁通阀，所述第二支管的一端与蒸发器冷冻水回水管道连通，所述第二支管的另一端与蒸发器冷冻水回水管道连通。

7.根据权利要求5所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述蒸发器冷冻水出水管道上设有蒸发器循环水泵进水截止阀；所述蒸发器冷冻水回水管道上依次设有风机冷冻盘管排水阀和蒸发器端水轮机组进水截止阀；所述蒸发器冷冻水回水管道上设有蒸发器端水轮机排水截止阀。

8.根据权利要求5所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述蒸发器端冷冻水循环发电单元还包括第三支管，所述第三支管上设有膨胀水箱排水阀，所述第三支管的一端与膨胀水箱连通，所述第三支管的另一端与蒸发器冷冻水回水管道连通。

9.根据权利要求1所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述冷凝器端混流式水轮机组还连接有冷凝器端永磁发电机，所述冷凝器端永磁发电机通过电缆线路连接蒸发器端永磁发电机线路整流逆变并网柜与400V电网母线并网连接。

10.根据权利要求1所述的利用中央空调冷却水循环能量回收发电的节能系统，其特征在于：所述蒸发器端混流式水轮机组还连接有蒸发器端永磁发电机，所述蒸发器端永磁发电机通过电缆线路连接冷凝器端永磁发电机线路整流逆变并网柜与400V电网母线并网连接；所述冷却塔排风风口端风力发电机组还连接有冷却塔排风风口端永磁发电机，所述冷却塔排风风口端永磁发电机通过冷却塔排风风口端的永磁发电机线路、整流逆变并网柜与400V电网母线并网连接。