一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统，系统包括生物质能驱动的ORC做功子系统，ORC驱动的压缩式制冷子系统，太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷子系统。整个系统有两处能量输入分别为生物质能Q

【技术实现步骤摘要】
一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统


[0001]本专利技术属于可再生能源供能领域，涉及一种复合式供冷系统，具体涉及一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统。

技术介绍

[0002]我国西北地区夏季炎热，随着全球气候的变化以及人们对热舒适性的不断追求，建筑耗能中的空调用电不断攀升；因传统化石能源利用而日益增长的能源危机问题、环境污染问题亟需解决。新疆、甘肃等西北地区太阳能资源丰富，此外这些地区农作物以小麦、玉米等为主，生物质总量丰富。太阳能吸收式制冷能够利用较低温度的太阳能进行空调制冷，但其存在效率低、且受限于高温环境的弊端，而压缩式制冷具有较高的制冷系数，即COP，因此迫切需要设计一种充分利用太阳能、生物质等清洁可再生能源互补的供冷系统，用来夏季空调制冷。
[0003]本专利技术的思路是：通本过生物质锅炉将生物质能转化为较高温度的热能，这部分热能用来驱动有机朗肯循环(ORC)做功，ORC产生的机械功用以驱动压缩式制冷循环来进行制冷，压缩式制冷循环产生的一部分冷量用来空调制冷，另一部分部分冷量用来冷却太阳能吸收式制冷循环；如上的设计，一方面解决了单一可再生能源利用出现的随机性、间歇性、波动性等问题，另一方面解决了太阳能吸收式制冷在高温环境中的失效问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：克服现有技术的缺点和不足，提供一种太阳能和生物质能互补的复合供冷系统，以节约传统化石能源的消耗量，提高传统吸收式制冷系统COP低的问题，突破太阳能吸收式空调受限于高温环境的瓶颈，节约能源、保护环境。
[0005]本专利技术是一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统。系统包括生物质能驱动的ORC做功子系统，ORC驱动的压缩式制冷子系统，太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷子系统。整个系统在生物质锅炉和太阳能集热器处有两份能量输入分别为生物质能Q
s1
和太阳能Q
s2
，分别在ORC循环和压缩式制冷循环中通过冷却塔向环境放热为Q
a1
和太阳能Q
a2
，在两个蒸发器中分别吸收Q
01
和Q
02
的热量进行制冷。
[0006]所述生物质能驱动的ORC做功子系统包括生物质锅炉导热油回路，有机工质ORC回路，一号冷却塔冷却水回路；生物质锅炉导热油回路包括生物质锅炉、一号循环泵、一号蒸发器；有机工质ORC回路包括透平、一号凝汽器、二号循环泵、一号蒸发器；一号冷却塔冷却水回路包括三号循环泵、一号冷却塔、一号凝汽器。
[0007]所述的ORC驱动的压缩式制冷子系统包括制冷剂主回路、制冷剂副流程、二号冷却塔冷却水回路；制冷剂主回路包括压缩机、二号凝汽器、一号减压阀、二号蒸发器；制冷剂副流程包括二号减压阀、蒸发/冷凝器、吸收器冷却盘管；二号冷却塔冷却水回路包括四号循环泵、二号冷却塔、二号凝汽器。
[0008]所述的太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷子系统包括太阳能集热储热回路、溴化
锂/水溶液制冷回路；太阳能集热储热回路包括太阳能集热器、储热水箱、五号循环泵；溴化锂/水溶液制冷回路包括六号循环泵、发生器、蒸发/冷凝器、吸收器、七号循环泵、三号减压阀、三号蒸发器。
[0009]生物质锅炉出口通过管道与一号循环泵进口连接，一号循环泵出口通过管道与一号蒸发器冷却一侧进口连接，一号蒸发器冷却一侧出口通过管道与生物质锅炉进口连接，整体形成生物质锅炉导热油回路，其回路内部载热工质为导热油；一号蒸发器将导热油回路与有机工质ORC回路联系起来，有机工质在一号蒸发器加热一侧被导热油加热而蒸发，一号蒸发器加热一侧出口通过管道与透平进口连接，透平出口通过管道连接到一号凝汽器进口，一号凝汽器出口通过管道与二号循环泵连接，二号循环泵出口与一号蒸发器加热一侧进口通过管道连接，本回路工质为ORC工质；凝汽器通过冷却塔冷却水回路向环境放热，一号凝汽器冷却盘管出口与一号冷却塔进口连接，一号冷却塔出口与一号凝汽器冷却盘管进口连接，本回路以水为工质；压缩机与透平通过联轴器连接，压缩机出口通过管道与二号凝汽器进口连接，二号凝汽器出口分两路，分别与一号减压阀进口和二号减压阀进口连接，一号减压阀出口与二号蒸发器进口相连，二号蒸发器出口与压缩机进口相连，二号减压阀出口与蒸发/冷凝器加热一侧进口相连，蒸发/冷凝器加热一侧出口与吸收器冷却盘管进口连接，吸收器冷却盘管出口连接到一号减压阀进口，压缩式制冷子系统以制冷剂为工质；太阳能集热器出口通过管道与储热水箱一号进口连接，储热水箱一号出口与五号循环泵进口相连，五号循环泵出口连接集热器进口，储热水箱二号出口连接发生器加热盘管进口，发生器加热盘管出口与六号循环泵进口相连，六号循环泵出口与储热水箱二号进口连接，发生器一号出口与吸收器一号进口相连，发生器二号出口与蒸发/冷凝器冷却侧进口连接，蒸发/冷凝器冷却侧出口与三号减压阀相连，三号减压阀出口与三号蒸发器进口连接，三号蒸发器出口与吸收器二号进口相连，吸收器出口连接七号循环泵，七号循环泵出口连接发生器进口，该系统以溴化锂/水溶液为工质。
[0010]进一步的，ORC循环是生物质能驱动的，具体能量转换设备是生物质锅炉。
[0011]进一步的，压缩式制冷循环是生物质能做功子系统中ORC循环驱动的，具体部件是透平。
[0012]进一步的，吸收式制冷循环是太阳能驱动的，具体集热部件是太阳能集热器。
[0013]进一步的，生物质ORC循环和压缩式制冷循环向环境的放热是通过冷却塔冷却水回路实现的。
[0014]特别的，该系统的输入能量部件为太阳能集热器和生物质锅炉，该系统向自然环境放热的部件为冷却塔，该系统在二号蒸发器和三号蒸发器处吸热制冷，除此六个部件外，当忽略损失时，系统其余部件与外界均无能量交换。
[0015]特别的，太阳能吸收式制冷循环冷凝器和吸收器向环境的放热是通过压缩式制冷循环间接放热的。
[0016]特别的，一号蒸发器将生物质锅炉回路与ORC回路连接起来，一号蒸发器冷却一侧以导热油为工质，一号蒸发器加热一侧以ORC工质为工质。
[0017]特别的，生物质锅炉驱动的ORC循环与压缩式制冷循环通过联轴器连接，具体连接部件是生物质锅炉驱动的ORC循环的透平和压缩式制冷循环的压缩机。
[0018]特别的，压缩式制冷循环包括两个减压阀，是双压蒸发压缩式制冷循环，且通过二
号减压阀的制冷剂工质支路将压缩式制冷循环及吸收式制冷循环连接起来。
[0019]特别的，与传统太阳能吸收式制冷循环相比，该太阳能吸收式制冷循环包括一个蒸发/冷凝器。
[0020]本专利技术的有益之处在于：
[0021]①
本专利技术提供的一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统通过空间和时间上的互补性，有效地利用了储量丰富的太阳能、生物质能等清洁能源，减少了电能等高品位能源的使用，符合绿色环保要求；
[0022]②
本专利技术提供的一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统，克服了太阳能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统，其特征在于，所述复合式供冷系统包括：生物质能驱动的ORC做功子系统、ORC驱动的压缩式制冷子系统、太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷子系统；所述生物质能驱动的ORC做功子系统包括：生物质锅炉导热油回路、有机工质ORC回路、一号冷却塔冷却水回路；生物质锅炉导热油回路包括：生物质锅炉(1)、一号循环泵(2)、一号蒸发器(3)；有机工质ORC回路包括：透平(4)、一号凝汽器(5)、二号循环泵(6)、一号蒸发器(3)；一号冷却塔冷却水回路包括：三号循环泵(7)、一号冷却塔(8)、一号凝汽器(5)；所述的ORC驱动的压缩式制冷子系统包括：制冷剂主流程、制冷剂副流程、二号冷却塔冷却水回路；制冷剂主流程包括：压缩机(9)、二号凝汽器(10)、一号减压阀(11)、二号蒸发器(12)；制冷剂副流程包括：二号减压阀(13)、蒸发/冷凝器(21)、吸收器(22)冷却盘管；二号冷却塔冷却水回路包括：四号循环泵(14)、二号冷却塔(15)、二号凝汽器(10)；所述的太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷子系统包括：太阳能集热储热回路、溴化锂/水溶液制冷回路；太阳能集热储热回路包括：太阳能集热器(18)、储热水箱(16)、五号循环泵(17)；溴化锂/水溶液制冷回路包括：六号循环泵(20)、发生器(19)、蒸发/冷凝器(21)、吸收器(22)、七号循环泵(25)、三号减压阀(23)、三号蒸发器(24)。2.根据权利要求1所述的一种可再生能源驱动的基于ORC的复合式供冷系统，其特征在于：所述的生物质锅炉(1)出口通过管道与一号循环泵(2)进口连接，一号循环泵(2)出口通过管道与一号蒸发器(3)冷却一侧进口连接，一号蒸发器(3)冷却一侧出口通过管道与生物质锅炉(1)进口连接，形成生物质锅炉导热油回路，回路内部载热工质为导热油；所述的一号蒸发器(1)加热一侧出口通过管道与透平(4)进口连接，透平(4)出口通过管道连接到一号凝汽器(5)进口，一号凝汽器(5)出口通过管道与二号循环泵(6)连接，二号循环泵(6)出口与一号蒸发器(3)加热一侧进口通过管道连接，形成有机工质ORC循环，本循环工质为ORC工质；所述的一号凝汽器(5)冷却盘管出口与一号冷却塔(8)进口连接，一号冷却塔(8)出口与一号凝汽器(5)冷却盘管进口连接，本回路以水为工质；所述的压缩机(9)与透平(4)通过联轴器连接，压缩机(9)出口通过管道与二号凝汽器(10)进...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪秋刚，任玉成，额热艾汗，李靖，杜可清，曲文颖，陈翠忠，李俊峰，王健康，刘生宝，吴心蓉，江煜，蓝明菊，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
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