直接蒸发式太阳能热电冷联产系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种直接蒸发式太阳能热电冷联产系统，包括通过连接管路连接的直接蒸发式太阳能集热器、压缩膨胀双功能机头、永磁电动发电一体化电机、冷凝器、膨胀阀、工质泵、双效溴化锂吸收式制冷机组、热泵单向阀、发电单向阀和12个截止阀；通过控制阀体的通断状态可以实现太阳能采暖、太阳能低温发电和太阳能制冷。将太阳能采暖、低温发电与制冷空调技术有机的耦合在一起，结合建筑用能需求，与建筑一体化太阳能采暖系统相匹配，解决夏季部分建筑空间制冷的需求，并在过渡季产生绿色电能供建筑使用，提高了设备利用率和系统运行效率，在建筑能源结构中发挥更加重要的作用，是太阳能规模化、低成本、高产出应用的理想途径。

【技术实现步骤摘要】
直接蒸发式太阳能热电冷联产系统
本技术属于太阳能利用
，尤其涉及一种直接蒸发式太阳能热电冷联产系统。
技术介绍
随着常规能源的日益短缺和环境质量的不断恶化，作为可再生能源主力的太阳能在全球能源供应中扮演的角色越来越重要。我国地域广阔，是太阳能资源丰富的国家之一，三分之二的地区年辐射总量大于5020MJ/m2，年日照时数在2200h以上，具有有效利用开发的潜力。太阳能光热利用是太阳能利用的一种基本形式。根据功能不同可以分为太阳能热水系统、太阳能采暖、太阳能制冷空调、太阳能热发电、太阳能干燥、太阳能工业用热、太阳灶等。太阳辐射热流密度低，在利用太阳能时为了获取足够的能量，或者为了提高温度，需要采用太阳能集热器进行采集，并将产生的热能传递到传热工质进行利用。根据太阳能集热器能够提供的温度，太阳能热利用分为低温利用(<80℃)、中温利用(80～250℃)和高温利用(>250℃)。从我国太阳能热利用行业的现状看，太阳能中高温应用目前正处在研发与示范推广阶段，而在太阳能的中低温应用领域，太阳能热水系统，因其与人民的日常生活密切相关，迅速成为我国太阳能热利用的“主力军”，是目前太阳能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已经商品化的一项技术。截止到2016年底，中国太阳能热利用保有量达到约4.6亿平方米，占到全球的近70％，成为全球太阳能热利用持续发展的主要力量，但我国光热产品主要是单一家庭住房家用热水系统和大型家用热水系统两类。因此，大力发展太阳能在采暖、制冷空调、低温发电等方面的中低温应用技术将具有良好的市场前景。目前太阳能热水系统集热器主要有玻璃真空管式、热管真空管式、平板式和少量闷晒式，其中玻璃真空管式占80％以上。对于同一太阳能集热器，集热效率会随着温度的增加而降低，但大面积的采集，又必然会造成利用成本的增加，不利于推广使用。因此太阳能集热器的高效性和经济性成为人们研究的重点方向。
技术实现思路
针对现有技术中太阳能采暖系统规模化应用中带来的非采暖期热量浪费、设备闲置的问题，本技术将太阳能采暖、低温发电与制冷空调技术有机的耦合在一起，构成太阳能综合利用系统，实现太阳能利用与季节变化的最佳匹配，在全年范围内按需供能，即利用一套太阳能利用装置做到冬季采暖、过渡季发电和夏季制冷。因而该系统是太阳能规模化、低成本、高产出应用的理想途径。结合建筑用能需求，与建筑一体化太阳能采暖系统相匹配，解决夏季部分建筑空间制冷的需求，并在过渡季产生绿色电能供建筑使用，同时进一步提高设备利用率，系统运行效率、降低成本、减小尺寸，以便在建筑能源结构中发挥更加重要的作用。为了解决上述技术问题，本技术提出的一种直接蒸发式太阳能热电冷联产系统，包括直接蒸发式太阳能集热器、压缩膨胀双功能机头、永磁电动发电一体化电机、冷凝器、膨胀阀、工质泵、双效溴化锂吸收式制冷机组、热泵单向阀、发电单向阀和12个截止阀；其中，12个截止阀记作第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀、第十截止阀、第十一截止阀和第十二截止阀；上述各设备和阀体之间通过连接管路连接，连接关系如下：所述直接蒸发式太阳能集热器的出口依次连接有压缩膨胀双功能机头、冷凝器、膨胀阀；所述压缩膨胀双功能机头连接有永磁电动发电一体化电机，所述冷凝器的高温侧的两个端口与所述双效溴化锂吸收式制冷机组相连；所述热泵单向阀设置在所述压缩膨胀双功能机头压缩模式的出口端与所述冷凝器工质侧进口端之间的连接管段上；所述发电单向阀设置在所述工质泵出口端与所述直接蒸发式太阳能集热器进口端之间的连接管段上；所述第一截止阀设置在所述直接蒸发式太阳能集热器出口端与所述压缩膨胀双功能机头膨胀模式的进口端之间的连接管段上；所述第二截止阀设置在所述直接蒸发式太阳能集热器出口端与所述压缩膨胀双功能机头压缩模式的进口端之间的连接管段上；所述第三截止阀设置在所述压缩膨胀双功能机头膨胀模式的出口端与所述冷凝器工质侧进口端口之间的连接管段上；所述第四截止阀设置在所述冷凝器工质侧出口端与所述膨胀阀进口端之间的连接管段上；所述第六截止阀设置在所述膨胀阀出口端与所述直接蒸发式太阳能集热器进口端之间的连接管段上；所述第五截止阀设置在所述冷凝器工质侧出口端与所述工质泵进口端之间的连接管段上；所述冷凝器水侧出口端分别连接出冷却水出口支路和采暖供水支路，所述第七截止阀设置在所述冷却水出口支路上；所述第九截止阀设置在所述采暖供水支路上；所述冷凝器水侧进口端分别连接出冷却水进口支路和采暖回水支路，所述第八截止阀设置在所述冷却水进口支路上；所述第十二截止阀设置在所述采暖供水支路上；所述第十截止阀设置在所述冷凝器水侧出口端与所述双效溴化锂吸收式制冷机组相连的管路上；所述第十一截止阀设置在所述冷凝器的水侧进口端与所述双效溴化锂吸收式制冷机组相连的管路上。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术提出的直接蒸发式太阳能热电冷联产系统利用压缩膨胀双功能机头与永磁电动发电一体化电机将高温热泵与有机朗肯循环低温发电机组有机的耦合在一起，构成太阳能综合利用系统，实现太阳能全年内按需采暖、发电与制冷的功能。其主要有益效果如下：(1)太阳能热电冷联产系统具有优越的季节匹配性，利用一套太阳能利用装置做到冬季采暖、过渡季发电和夏季制冷，在全年范围内按需供能，最大幅度的提高太阳能全年利用率和运行经济性。解决目前各种独立的太阳能中低温应用技术中设备闲置时间长、热量浪费多、系统效率低，造价成本高，回收周期长等主要问题。此外，太阳能冷热电三联产系统与建筑的结合，将会为建筑用能系统发挥一定的作用。(2)在采暖期与供冷期，利用高温热泵技术提升了太阳能的热能品位，扩展了应用领域，同时也提高了系统效率。例如，普通的太阳能集热器供应的热水温度很难满足采暖期供热系统对高温热水的需求，而采用高温热泵技术提高热水温度，使其达到供暖的设计标准，就可以采用价格低廉的末端散热装置(如铸铁散热器)，比普通的太阳能采暖系统中使用风机盘管或地板辐射供暖成本要低的多，甚至在既有建筑中还可以保留原有的散热装置，大大降低了应用投资；在供冷期，利用高温热泵产生高温热水，可以达到双效溴化锂吸收式制冷空调的热源工作温度，将极大的提高制冷系统的热力系数，解决低品位太阳能热驱动单效溴化锂吸收式制冷空调或双级溴化锂吸收式制冷空调热力系数低、所需集热面积大，经济性能差等问题。(3)系统中采用直接蒸发式太阳能集热器省掉了二级换热设备，减少了不可逆热损失，结构简单、性能良好。此外，太阳能集热器与高温热泵(采暖期与供冷期)与低温发电(过渡期)的蒸发器在结构与功能上合二为一，使得太阳能集热温度与系统蒸发温度比较接近，相对于间接蒸发式系统，太阳能集热温度降低，而系统蒸发温度升高，这就使得集热器效率升高、投入面积减少，系统成本降低；同时，随着蒸发温度的升高，高温热泵与低温发电机组的性能也都将得到很大的改善。附图说明图1是本技术直接蒸发式太阳能热电冷联产系统示意图。图中：1-直接蒸发式太阳能集热器2-压缩膨胀双功能机头3-永磁电动发电一体化电机4-冷凝器5-膨胀阀6-工质泵7-双效溴化锂吸收式制冷机组V1～V12均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接蒸发式太阳能热电冷联产系统，包括直接蒸发式太阳能集热器(1)、压缩膨胀双功能机头(2)、永磁电动发电一体化电机(3)、冷凝器(4)、膨胀阀(5)、工质泵(6)、双效溴化锂吸收式制冷机组(7)、热泵单向阀(C1)、发电单向阀(C2)和12个截止阀；其中，12个截止阀记作第一截止阀(V1)、第二截止阀(V2)、第三截止阀(V3)、第四截止阀(V4)第五截止阀(V5)、第六截止阀(V6)、第七截止阀(V7)、第八截止阀(V8)、第九截止阀(V9)、第十截止阀(V10)、第十一截止阀(V11)和第十二截止阀(V12)；上述各设备和阀体之间通过连接管路连接，连接关系如下：所述直接蒸发式太阳能集热器(1)的出口端依次连接有压缩膨胀双功能机头(2)、冷凝器(4)、膨胀阀(5)；所述压缩膨胀双功能机头(2)连接有永磁电动发电一体化电机(3)，所述冷凝器(4)的高温侧的两个端口与所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)相连；所述热泵单向阀(C1)设置在所述压缩膨胀双功能机头(2)压缩模式的出口端与所述冷凝器(4)工质侧进口端之间的连接管段上；所述发电单向阀(C2)设置在所述工质泵(6)出口端与所述直接蒸发式太阳能集热器(1)进口端之间的连接管段上；所述第一截止阀(V1)设置在所述直接蒸发式太阳能集热器(1)出口端与所述压缩膨胀双功能机头(2)膨胀模式的进口端之间的连接管段上；所述第二截止阀(V2)设置在所述直接蒸发式太阳能集热器(1)出口端与所述压缩膨胀双功能机头(2)压缩模式的进口端之间的连接管段上；所述第三截止阀(V3)设置在所述压缩膨胀双功能机头(2)膨胀模式的出口端与所述冷凝器(4)工质侧进口端之间的连接管段上；所述第四截止阀(V4)设置在所述冷凝器(4)工质侧出口端与所述膨胀阀(5)进口端之间的连接管段上；所述第六截止阀(V6)设置在所述膨胀阀(5)出口端与所述直接蒸发式太阳能集热器(1)进口端之间的连接管段上；所述第五截止阀(V5)设置在所述冷凝器(4)工质侧出口端与所述工质泵(6)进口端之间的连接管段上；所述冷凝器(4)水侧出口端分别连接出冷却水出口支路和采暖供水支路，所述第七截止阀(V7)设置在所述冷却水出口支路上；所述第九截止阀(V9)设置在所述采暖供水支路上；所述冷凝器(4)水侧进口端分别连接出冷却水进口支路和采暖回水支路，所述第八截止阀(V8)设置在所述冷却水进口支路上；所述第十二截止阀(V12)设置在所述采暖供水支路上；所述第十截止阀(V10)设置在所述冷凝器(4)水侧出口端与所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)相连的管路上；所述第十一截止阀(V11)设置在所述冷凝器(4)水侧进口端与所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)相连的管路上。...

【技术特征摘要】
1.一种直接蒸发式太阳能热电冷联产系统，包括直接蒸发式太阳能集热器(1)、压缩膨胀双功能机头(2)、永磁电动发电一体化电机(3)、冷凝器(4)、膨胀阀(5)、工质泵(6)、双效溴化锂吸收式制冷机组(7)、热泵单向阀(C1)、发电单向阀(C2)和12个截止阀；其中，12个截止阀记作第一截止阀(V1)、第二截止阀(V2)、第三截止阀(V3)、第四截止阀(V4)第五截止阀(V5)、第六截止阀(V6)、第七截止阀(V7)、第八截止阀(V8)、第九截止阀(V9)、第十截止阀(V10)、第十一截止阀(V11)和第十二截止阀(V12)；上述各设备和阀体之间通过连接管路连接，连接关系如下：所述直接蒸发式太阳能集热器(1)的出口端依次连接有压缩膨胀双功能机头(2)、冷凝器(4)、膨胀阀(5)；所述压缩膨胀双功能机头(2)连接有永磁电动发电一体化电机(3)，所述冷凝器(4)的高温侧的两个端口与所述双效溴化锂吸收式制冷机组(7)相连；所述热泵单向阀(C1)设置在所述压缩膨胀双功能机头(2)压缩模式的出口端与所述冷凝器(4)工质侧进口端之间的连接管段上；所述发电单向阀(C2)设置在所述工质泵(6)出口端与所述直接蒸发式太阳能集热器(1)进口端之间的连接管段上；所述第一截止阀(V1)设置在所述直接蒸发式太阳能集热器(1)出口端与所述压缩膨胀双功能机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张于峰，姚胜，张彦，张高峰，吕梦一，孟艺伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12