[發明專利]常壓型太陽能熱電聯產系統

在審

• 申請號: 201510051544.5
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104612918A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 張于峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F24J2/32;F24J2/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本發明屬于制冷空調及熱泵技術領域，尤其涉及一種太陽能熱電聯產系統。

背景技術

目前我國各類太陽能熱水器的生產已經技術成熟，并且使用廣泛。作為熱水供應系統，是極其方便清潔的使用方式。但是此種太陽能利用系統方式的缺陷是:系統只能提供熱水形式，不能充分利用太陽能的長時效多季節使用，即在無熱水需求的時段和季節，此太陽能利用系統將處于閑置狀態；造成設備資源和太陽能量的極大浪費,且系統產能形式單一。

基于以上技術狀況可以看出,現有的太陽能熱水系統存在的一些問題，主要是在使用時段和季節方面存在不充分性。由于系統產能的單一性缺陷，致使用戶再無熱水需求時段和季節，系統將基本處于停滯運行狀態；甚至受季節性影響，冬季時集熱器內熱水溫度較低時，系統的能量聚集時間長，產熱量急劇下降，嚴重地降低了系統的產能量，以至于達到無法使用的結果。由此可以看出系統的年利用率和年產能率極低。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種常壓型太陽能熱電聯產系統，克服現有技術中太陽能熱水器不能充分利用太陽能資源的問題。

本發明的技術方案是：一種常壓型太陽能熱電聯產系統，包括太陽能集熱供熱系統和太陽能集熱發電子系統，所述太陽能集熱供熱系統和太陽能集熱發電子系統共用一個太陽能集熱器、主控機和內裝蒸發器式熱水器，所述太陽能集熱供熱系統還包括水泵和熱水溫度計，主控機根據熱水溫度計信號指示啟動水泵將水輸送到太陽能集熱器，經過太陽能集熱器加熱的水進入內裝蒸發器式熱水器，向用戶供應熱水；所述太陽能集熱發電子系統還包括有膨脹機，冷凝器，工質泵，發電機，蒸發器和冷凝溫度計，主控機根據冷凝溫度計的指示，啟動工質泵和冷凝器開始運行，工質泵將發電介質輸送到內裝蒸發器式熱水器中的蒸發器中，發電介質在蒸發器中吸收內裝蒸發器式熱水器中的熱水熱量，氣化為較高壓力和溫度的氣體，之后進入膨脹機，并在其內膨脹轉化的機械功輸出給發電機，發電機將產生電力輸出；膨脹后的較低溫壓氣態發電工質進入冷凝器被冷凝成為低溫液態，并由工質泵提升壓力后輸再送到內裝蒸發器式熱水器中繼續加熱，由此完成發電循環過程。

所述內裝蒸發器式熱水器內設有浮子閥維持水位平衡。

所述熱水溫度計和冷凝溫度計設有上限值和下限值。

本發明的有益效果是：本項發明提出的常壓型太陽能熱電聯產運行系統，其特點是可實現太陽能長時效多季節的使用，并具備熱能和電能兩種產能形式，極大地豐富了太陽能利用系統效果和產能量，可同時達到供熱和供電的雙重效果，且保持了系統的清潔方便的運行方式；同時循環介質的相變換熱，將極大地減少內裝蒸發器式熱水器和換熱器面積，降低對集熱器溫度的要求；發電功能將可減輕碳排放量和環境污染。

本發明的常壓型太陽能熱電聯產運行系統可消除太陽能利用時段和季節的影響，達到全年運行的模式，這樣年利用率獲得極大提高；同時在冬季即使無法獲得需要的熱水溫度，但是由于不同季節冷熱溫差的大致相當，仍可利用系統的發電功能來運行，由此會極大地增加年產能率，使太陽能全年的利用率達到最大化。

本發明系統中的內裝蒸發器式熱水器系一種承壓型設備，其內部的蒸發器的循環熱載體為一種低沸點介質。由此可實現循環介質的相變蒸發，可產生較高壓力和溫度的氣態流體。利用此種熱/壓流體的膨脹特性，可利用膨脹機實現機械能的轉換，并帶動發電機產生發電效果，電量碳排放得以消除，實現清潔供電的效果。在需要供熱時，可轉化循環介質的膨脹過程為換熱過程，通過換熱能輸出熱能，實現清潔供熱的效果。本發明可使原有單一供熱型功能的太陽能系統變更為供熱/供電型雙功能型系統，增加了全時段全季節使用的效果，可充分利用太陽能資源，同時實現節省礦物能源和保護環境的功效。

附圖說明

圖1是本發明常壓型太陽能熱電聯產系統示意圖；

其中：1、太陽能集熱器；2、氣體膨脹機；3、冷凝器；4、工質泵；5、發電機；6、熱水泵；7、內裝蒸發器式熱水器；8、蒸發器；9、浮子閥；10、冷凝溫度計；11、主控機；12、熱水溫度計。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

本發明常壓型太陽能熱電聯產系統系在常用的太陽能熱水器系統中增設了冷凝器。因此系統承擔供熱和發電的運行功能，在用戶需要熱水時，系統將自動切斷發電循環子系統，全力確保用戶供熱量；當用戶供熱量滿足或者停止需求時，系統將自動啟動發電系統，實施發電模式運行。具體的技術方案如下：