[發(fā)明專利]一種太陽能集成朗肯-朗肯系統(tǒng)地板采暖裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310022609.4
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103032912A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王令寶;卜憲標;李華山
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F24D3/14
• 分類號: F24D3/14;F24D19/00;F25B41/06
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光熱利用、動力循環(huán)和暖通空調(diào)利用領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能集成朗肯-朗肯系統(tǒng)地板采暖裝置。

背景技術(shù)

多項統(tǒng)計數(shù)字表明，建筑物的能耗占當今世界全部總能耗的30%左右，是能源消耗的一個主要形式，而用于暖通空調(diào)的能耗又占建筑能耗的85%左右。隨著能源危機的加劇和環(huán)境問題的日益凸顯，最大限度地減少能量消耗，減少有害物質(zhì)的排放，并充分利用可再生能源進行供暖與制冷已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑技術(shù)發(fā)展的基本趨勢。隨著人民生活水平的不斷提高，人們對建筑采暖方式的舒適性提出了更好的要求。地板采暖不僅具有節(jié)能、舒適、健康等優(yōu)點，而且可以充分利用各種低品位能源，是比較先進的采暖方式。

太陽能是一種巨大且用之不盡的能源，是人類可以利用的最豐富的資源，相對于其他能源來說，可謂取之不盡，用之不竭。隨著太陽能行業(yè)的不斷發(fā)展以及市場需求的不斷增多，需要利用太陽能集熱系統(tǒng)產(chǎn)生中低溫熱水的領(lǐng)域不斷拓寬。利用太陽能集熱系統(tǒng)進行采暖，市場需求大，技術(shù)可行，是太陽能行業(yè)拓展應(yīng)用的一個典型方向。

然而，利用太陽能集熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水直接進行地板采暖存在效率偏低的缺點。有機朗肯循環(huán)（ORC）利用低沸點的有機工質(zhì)作為循環(huán)工質(zhì)，在低溫條件下可以獲得較高的蒸汽壓力，推動膨脹機轉(zhuǎn)化為機械能，直接用來發(fā)電或者驅(qū)動壓縮機等耗能機械，可以充分利用低品位熱源。同時，熱泵技術(shù)可以提高能源利用效率，節(jié)約能源。

發(fā)明內(nèi)容

為了充分利用低品位能源及建筑地板采暖系統(tǒng)節(jié)能改造，本發(fā)明提出了一種新型地板采暖裝置，該裝置集成了太陽能集熱系統(tǒng)和朗肯-朗肯循環(huán)系統(tǒng)進行地板采暖，并利用鍋爐進行輔助加熱。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案：一種太陽能集成朗肯-朗肯系統(tǒng)地板采暖裝置，包括太陽能加熱和采暖系統(tǒng)，依次連接并構(gòu)成有機朗肯循環(huán)的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生器、膨脹機、膨脹機側(cè)冷凝器、循環(huán)工質(zhì)泵、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生器；依次連接并構(gòu)成回路的壓縮機、壓縮機側(cè)冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、壓縮機，所述膨脹機還與壓縮機連接，所述蒸發(fā)器的輸出端通過冷卻塔與膨脹機側(cè)冷凝器的輸入端連接，蒸發(fā)器的輸入端與膨脹機側(cè)冷凝器的輸出端連接；還包括有地暖盤管，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生器輸出端通過循環(huán)水泵與地暖盤管的進口連接，壓縮機側(cè)冷凝器的輸出端也與地暖盤管的進口連接，

所述太陽能加熱和采暖系統(tǒng)輸出端與有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生器輸入端連接，輸入端與地暖盤管的出口連接，地暖盤管的出口還與壓縮機側(cè)冷凝器的輸入端連接。根據(jù)各地能源價格分布，進行輔助加熱的鍋爐可以采用電加熱鍋爐、燃氣鍋爐或者生物質(zhì)鍋爐等各種形式的鍋爐。壓縮機側(cè)冷凝器和地暖盤管聯(lián)接，使熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水提供給用戶；膨脹機側(cè)冷凝器和蒸發(fā)器通過冷卻塔聯(lián)接，冷卻塔的作用是為了調(diào)節(jié)膨脹機側(cè)冷凝器和蒸發(fā)器的熱平衡。膨脹機側(cè)冷凝器和蒸發(fā)器聯(lián)接，以此來回收膨脹機側(cè)冷凝器中的熱量，提高了能源利用效率。

本發(fā)明引入了熱量回收的概念，把膨脹機側(cè)冷凝器和蒸發(fā)器聯(lián)接，而且膨脹機側(cè)冷凝器和蒸發(fā)器之間設(shè)置了冷卻塔來調(diào)節(jié)兩側(cè)的熱平衡，利用熱泵系統(tǒng)來回收膨脹機側(cè)冷凝器中的熱量，提高了能源利用效率。

所述太陽能加熱和采暖系統(tǒng)包括構(gòu)成連接回路的太陽能集熱器、太陽能集熱器循環(huán)水閥門、蓄熱水箱和太陽能集熱器，與蓄熱水箱并聯(lián)連接有鍋爐和鍋爐循環(huán)水閥門，在蓄熱水箱內(nèi)設(shè)有熱電偶，所述蓄熱水箱的輸出口與有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生器連接，蓄熱水箱的輸入口與地暖盤管的出口連接。蓄熱水箱依次聯(lián)接發(fā)生器和地暖盤管，即蓄熱水箱中的熱水先提供發(fā)生器所需要的熱量，然后再進入地暖盤管滿足用戶采暖需求，實現(xiàn)能源的梯級利用。

所述膨脹機采用聯(lián)軸與壓縮機連接。膨脹機和壓縮機單元是同軸結(jié)構(gòu)，減少了機械能轉(zhuǎn)化成電能的環(huán)節(jié)，有效地提高了機械能的轉(zhuǎn)化效率。

在地暖盤管的出口設(shè)有分水器，地暖盤管的進口設(shè)有集水器。

在所述發(fā)生器中采用環(huán)保有機工質(zhì)R245fa作為循環(huán)工質(zhì)。在發(fā)生器中，利用有機工質(zhì)的低沸點特性，蓄熱水箱提供的熱量使有機工質(zhì)變成高壓蒸汽，推動膨脹機做功，從膨脹機出來的有機工質(zhì)變成低壓蒸汽，然后進入膨脹機側(cè)冷凝器變成低壓液體，經(jīng)循環(huán)工質(zhì)泵的提升進入發(fā)生器中完成有機朗肯循環(huán)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明利用太陽能集熱系統(tǒng)驅(qū)動有機朗肯循環(huán)產(chǎn)生機械能，再利用有機朗肯循環(huán)產(chǎn)生的機械能驅(qū)動熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生熱水，進行地板采暖。蓄熱水箱依次聯(lián)接有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)和地暖盤管，實現(xiàn)了能源的梯級利用，并利用回熱循環(huán)提高了能源的利用效率，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能效果顯著、控制方便等優(yōu)點。