[發明專利]一種基于可逆膨脹機的綜合能源系統及運行方法

有效

• 申請號: 201911045504.4
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110645732B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 藺新星;尹立坤
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B27/00;F25B30/06;F25B41/20;F24S20/40;F24T10/13;F03G6/06;F01K25/10;F01K27/00;F01K17/02;F01K13/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

1.一種基于可逆膨脹機的綜合能源系統，其特征其在于：它包括太陽能集熱器（8）和燃氣輔熱器（10）構成的熱源系統；所述熱源系統與內部帶有多組換熱器的儲冷、儲熱一體化裝置（6）并聯，所述儲冷、儲熱一體化裝置（6）同時與第一換熱器（2）并聯，所述第一換熱器（2）通過可逆膨脹機（1）與第二換熱器（3）相串聯，在第一換熱器（2）和第二換熱器（3）串聯回路上安裝有膨脹閥（4）和工質泵（5），并共同構成的有機朗肯循環發電-熱泵一體化機組；所述第二換熱器（3）與地埋管換熱器（9）和輻射換熱器（7）相連；還包括控制系統（14）。

2.根據權利要求1所述的一種基于可逆膨脹機的綜合能源系統，其特征在于：所述儲冷、儲熱一體化裝置（6）內部設置有第一內部換熱器（11）、第二內部換熱器（12）和第三內部換熱器（13）；所述第一內部換熱器（11）與熱源系統構成串聯系統；所述第二內部換熱器（12）與輻射換熱器（7）相連并向建筑供冷或熱，所述第三內部換熱器（13）與第一換熱器（2）相連用于儲冷或熱。

3.根據權利要求1所述的一種基于可逆膨脹機的綜合能源系統，其特征在于：所述太陽能集熱器（8）采用槽式或者碟式，太陽能集熱器（8）及其旁通與燃氣輔熱器（10）及其旁通相串連，與儲冷、儲熱一體化裝置（6）的第一內部換熱器（11）、第一換熱器（2）、第二換熱器（3）、地埋管換熱器（9）和輻射換熱器（7）構成的并聯系統串聯，具體連通方式根據運行模式而定。

4.根據權利要求1所述的一種基于可逆膨脹機的綜合能源系統，其特征在于：所述可逆膨脹機（1）可實現膨脹輸出功，也可在動力輸入時完成對工質壓縮，可逆膨脹機（1）在熱泵工況下其兩端的四通換向系統可以另所需蒸發器、冷凝器換向，以實現制冷、制熱工況的切換。

5.根據權利要求1所述的一種基于可逆膨脹機的綜合能源系統，其特征在于：所述地埋管換熱器（9）可以在供熱周期內為系統提供低品位熱，當進入非供熱季或供熱季太陽能富余則作為可再生能源的儲熱容器。

6.采用權利要求1-5任意一項所述基于可逆膨脹機的綜合能源系統的運行方法，其特征在于，當太陽資源良好，或建筑冷負荷較低時，為工作模式一：

此時太陽能集熱器（8）可同時滿足輻射換熱器（7）對建筑采暖的需求以及儲冷、儲熱一體化裝置（6）的儲熱需求；剩余部分通過地埋管換熱器（9）向土壤中儲存熱量；根據以上所述，太陽能集熱器（8）作為工作模式一的全部熱源，其出口分別接至一體化儲熱、儲冷裝置（6）中第一內部換熱器（11）進口，以及第一換熱器（2）外部循環的進口處；太陽能集熱器（8）進口分別接至儲冷、儲熱一體化裝置（6）中第一內部換熱器（11）出口，以第一換熱器（2）外部循環的出口處；此時太陽能集熱器（8）為第一內部換熱器（11）的儲熱過程，和由第一換熱器（2）、可逆膨脹機（1）、第二換熱器（3）和工質泵（5）內部循環構成的動力循環進行供熱，并實現發電并網；此時第二換熱器（3）外循環帶走的余熱，進行輻射換熱器（7）的建筑供熱過程和地埋管換熱器（9）土壤儲熱過程；此時，第二換熱器（3）外循環出口分別接于輻射換熱器（7）和地埋管換熱器（9）進口；第二換熱器（3）外循環進口分別與輻射換熱器（7）和地埋管換熱器（9）進口的出口相連；此模式是由控制系統（14）判斷并控制閥門、管路的連接，并以建筑采暖先于儲冷、儲熱一體化裝置（6）儲熱，先于土壤儲熱這一優先級進行實施。