[發(fā)明專利]基于熱機(jī)的冷熱聯(lián)供系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310656878.6
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103673389A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王加龍;吳靜怡;鄭春元
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F02G5/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑供能領(lǐng)域，尤其涉及一種基于熱機(jī)的冷熱聯(lián)供系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在發(fā)達(dá)國家，50%的建筑能耗來源于暖通空調(diào)設(shè)備。隨著我國城鎮(zhèn)化率的快速推進(jìn)和居民生活水平的提高，建筑耗能也在明顯提升。尤其是在冬季和夏季，建筑供暖和供冷帶來了巨大的能耗，一方面引起了區(qū)域性供電的季節(jié)性波動，為電廠生產(chǎn)和電網(wǎng)調(diào)度增添了壓力，另一方面增加了煤炭消耗，引起環(huán)境污染。另外，近些年我國各地電荒以及拉匣限電時有發(fā)生，其中一個重要的因素就是冬季或夏季用電負(fù)荷較高。如果能夠?qū)⒍疽约跋募镜目照{(diào)負(fù)荷從電網(wǎng)分離，則能有效地緩解電力需求的季節(jié)性波動、減少燃煤電廠的污染。

將空調(diào)負(fù)荷從電網(wǎng)分離的有效思路是推廣分布式供能。其中以基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用最廣、技術(shù)最為成熟。一般分布式供能都是基于天然氣等相對潔凈的燃料。通過分布式供能來解決區(qū)域用戶的供能問題，可以緩解電網(wǎng)壓力，減少煤炭消耗。通過對現(xiàn)有專利技術(shù)進(jìn)行檢索，發(fā)現(xiàn)有兩類技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)將空調(diào)負(fù)荷從電網(wǎng)分離。

申請?zhí)枮镃N201120012538.6的中國發(fā)明專利申請公開了一種小型內(nèi)燃機(jī)冷熱電聯(lián)供模塊化集成系統(tǒng)為代表的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。該類冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)至少包括熱機(jī)、余熱回收換熱器、溴化鋰吸收機(jī)。一般思路是熱機(jī)的余熱被回收后，用以在夏季驅(qū)動吸收式制冷熱備或者在冬季直接供暖；熱機(jī)產(chǎn)生的功用以驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，用以滿足用戶電力需求。該類系統(tǒng)效率高、功能全，但其高效性需要通過優(yōu)化集成和優(yōu)化運(yùn)行予以保障。而電負(fù)荷和熱（冷）負(fù)荷往往各自具有一定波動性，這使得系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)熱電兩全方面面臨著比較復(fù)雜的優(yōu)化控制問題。并且，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)電效率并不高，系統(tǒng)整體的高效性在于有效地回收利用了系統(tǒng)余熱。在過渡季節(jié)，當(dāng)用戶沒有熱（冷）需求時，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行將失去經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性。

申請?zhí)枮镃N200610155965.3的中國發(fā)明專利申請公開了一種燃?xì)鉄岜每照{(diào)裝置及其運(yùn)行控制方法為代表的燃?xì)饪照{(diào)熱泵系統(tǒng)。該類系統(tǒng)至少包括燃?xì)獍l(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)等設(shè)備，其一般特征是燃?xì)獍l(fā)動機(jī)做功直接驅(qū)動壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)熱泵工質(zhì)的壓縮循環(huán)。這類系統(tǒng)消耗燃料，完全只輸出熱量和冷量。發(fā)動機(jī)余熱也可以同時回收加以利用以提高系統(tǒng)效率。但此種系統(tǒng)的壓縮機(jī)直接由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，與現(xiàn)有的電驅(qū)動HVAC設(shè)備不兼容，在應(yīng)用推廣時必須撤掉建筑原有的HVAC系統(tǒng)。這使得此種技術(shù)在優(yōu)勢不太明顯的情況下難以得到推廣。

另外，傳統(tǒng)建筑聯(lián)供系統(tǒng)主要是熱電聯(lián)供或者冷熱電聯(lián)供，其旨在滿足用戶的電力需求和熱量（冷量）需求；但因?yàn)殡娏ω?fù)荷和熱（冷）負(fù)荷往往不是同步變化的，致使系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中的控制問題復(fù)雜化。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種基于熱機(jī)的以冷量輸出和熱量輸出為目的的冷熱聯(lián)供系統(tǒng)，系統(tǒng)的能量輸出僅僅面向用戶的熱量或冷量需求，系統(tǒng)簡單、兼容性高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于熱機(jī)的以冷量輸出和熱量輸出為目的的冷熱聯(lián)供系統(tǒng)，能夠在簡化系統(tǒng)控制的同時，更具針對性地解決季節(jié)性空調(diào)負(fù)荷對電網(wǎng)造成的負(fù)擔(dān)，減少燃煤電廠的污染。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于熱機(jī)的冷熱聯(lián)供系統(tǒng)，包括熱機(jī)、發(fā)電機(jī)組、余熱回收換熱器、工況切換閥、熱水換熱器、吸收式制冷機(jī)組、HVAC設(shè)備；熱機(jī)的軸功輸出端與發(fā)電機(jī)組相連接，發(fā)電機(jī)組的電力輸出端與HVAC設(shè)備的輸入端相連接；熱機(jī)的余熱輸出端與余熱回收換熱器相連接，余熱回收換熱器與工況切換閥的一端相連接；工況切換閥的另一端選擇性地與吸收式制冷機(jī)組和熱水換熱器中的一個相連接；吸收式制冷機(jī)組和HVAC設(shè)備與用戶相連接，用于滿足用戶的冷負(fù)荷；熱水換熱器和HVAC設(shè)備與用戶相連接，用于滿足用戶的熱負(fù)荷。

其中，HVAC（Heating，Ventilation，Air-conditioning?and?Cooling）是指空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是包含溫度、濕度、空氣清凈度以及空氣循環(huán)的控制系統(tǒng)。

其中，軸功是指系統(tǒng)通過機(jī)器軸與外界傳遞的功。

進(jìn)一步地，工況切換閥為三通閥，工況切換閥的第一端口與余熱回收換熱器相連接，工況切換閥的第二端口與吸收式制冷機(jī)組相連接，工況切換閥的第三端口與熱水換熱器相連接。

進(jìn)一步地，熱機(jī)是燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)或斯特林機(jī)中的任一種。

進(jìn)一步地，HVAC設(shè)備是暖通制冷空調(diào)、通風(fēng)除濕設(shè)備或電驅(qū)動熱泵中的任一種，HVAC設(shè)備用于選擇性地實(shí)現(xiàn)冷量輸出或熱量輸出。