一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统，包括太阳能聚光集热子系统、有机朗肯循环子系统、风力机组子系统、地热机组子系统和用户侧供热子系统，所述太阳能聚光集热子系统与有机朗肯循环子系统换热连接，所述有机朗肯循环子系统与地热机组子系统换热连接，所述地热机组子系统与风力机组子系统电连接，所述有机朗肯循环子系统和地热机组子系统均与用户侧供热子系统换热连接，具有环保节能的有益效果。保节能的有益效果。保节能的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统


[0001]本专利技术属于建筑供热采暖与供热水
，具体涉及一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统。

技术介绍

[0002]我国冬季采暖量非常之巨大，仍是消耗煤炭为主，这不可避免地会对环境造成污染。结合“双碳”目标，加速能源行业的清洁低碳转型，如何采取多种能源互补联合供暖是急需解决的一个问题。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统。
[0004]具体方案如下：一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统，包括太阳能聚光集热子系统、有机朗肯循环子系统、风力机组子系统、地热机组子系统和用户侧供热子系统，所述太阳能聚光集热子系统与有机朗肯循环子系统换热连接，所述有机朗肯循环子系统与地热机组子系统换热连接，所述地热机组子系统与风力机组子系统电连接 ，所述有机朗肯循环子系统和地热机组子系统均与用户侧供热子系统换热连接。
[0005]太阳能聚光集热子系统包括太阳能集热器、高温罐、低温罐、第一工质泵和换热器所述太阳能集热器、高温罐、低温罐和第一工质泵之间通过导热油进行热量传递，实现光向热能转换，高温罐和低温罐与所述换热器管道连接，所述换热器与有机朗肯循环子系统换热连接。
[0006]所述有机朗肯循环子系统包括第一蒸发器、第二工质泵、膨胀机、第一冷凝器和发电机，所述太阳能聚光集热子系统与第一蒸发器换热连接，所述第一蒸发器依次与第二工质泵、第一冷凝器和膨胀机管道连接，所述膨胀机与发电机连接，所述机朗肯循环子系统通过第一冷凝器分别与地热机组子系统和用户侧供热子系统换热连接。
[0007]所述地热机组子系统包括压缩机、第二冷凝器、膨胀阀、第二蒸发器和地热水，所述地热水与第二蒸发器换热连接，所述第二蒸发器依次与压缩机、第二冷凝器和膨胀阀和管道连接，所述第二冷凝器与用户侧供热子系统换热连接，所述压缩机与风力机组子系统电连接。
[0008]所述风力机组子系统包括电动机和风力涡轮机，所述风力涡轮机驱动电动机转动，所述电动机与地热机组子系统电连接。
[0009]本专利技术公开了一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统，包括太阳能聚光集热子系统、有机朗肯循环子系统、风力机组子系统、地热机组子系统和用户侧供热子系统，通过各子系统之间的耦合换热满足用户侧热需求，还能输出一定的电力，具有环保节能的有益效果。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施，而不是全部的实施，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0012]如图1所示，一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统，包括太阳能聚光集热子系统22、有机朗肯循环子系统21、风力机组子系统20、地热机组子系统19和用户侧供热子系统11，所述太阳能聚光集热子系统22与有机朗肯循环子系统21换热连接，所述有机朗肯循环子系统21与地热机组子系统19换热连接，所述地热机组子系统19与风力机组子系统20电连接 ，所述有机朗肯循环子系统21和地热机组子系统19均与用户侧供热子系统11换热连接。
[0013]太阳能聚光集热子系统22包括太阳能集热器1、高温罐2、低温罐3、第一工质泵4和换热器5所述太阳能集热器1、高温罐2、低温罐3和第一工质泵4之间通过导热油进行热量传递，实现光向热能转换，高温罐2和低温罐3与所述换热器5管道连接，所述换热器5与有机朗肯循环子系统21换热连接。
[0014]太阳能集热器1采取槽式聚光集热装置，并，配备有相应尺寸的真空集热管核心部件及自动化逐日跟踪系统，利用聚光器能将热能传递给导热流体完成能量的传递与转换，传热介质 如，导热油 可以循环进出太阳能集热场和热交换器中，储存热能的部分包含高温罐2和低温罐3两个装置，由导热介质传递的热量经过换热器5传递给流体工质。
[0015]在白天日照资源 DNI 充足时，低温罐3中的熔盐通过管道流动获取热量温度升高，在高温罐2中储存起来；夜晚日照资源 DNI 为 0 或较小时刻，高温罐2中的熔盐通过换热器交换热量，产生的供热回水用于互补系统的传热供暖，满足热力学质量和能量平衡。
[0016]所述有机朗肯循环子系统21包括第一蒸发器6、第二工质泵7、膨胀机8、第一冷凝器9和发电机10，所述太阳能聚光集热子系统22与第一蒸发器6换热连接，所述第一蒸发器6依次与第二工质泵7、第一冷凝器9和膨胀机8管道连接，所述膨胀机8与发电机10连接，所述机朗肯循环子系统通过第一冷凝器9分别与地热机组子系统19和用户侧供热子系统11换热连接。
[0017]所述有机朗肯循环子系统21采用较低沸点的有机工质作为媒介，实现有机朗肯动力循环。有机工质在循环中流过第一蒸发器6换热获得热量，流动工质通过管道进入膨胀机8完成内能到机械能的转化，进而带动发电机10的涡轮旋转做工产生可利用的电能，膨胀机8后的蒸汽流过第一冷凝器9冷却产生部分热量，最后通过第二工质泵7再次被抽压进第一蒸发器6完成循环。
[0018]太阳能聚光集热子系统22中的传热介质通过第一蒸发器6与有机朗肯循环子系统进行换热，换热后，所述膨胀机将热量转化为轴功以带动发电机10工作，所述发电机10产生少部分电能，换热后的余热还可通过第一冷凝器9预加热流向地热机组子系统19的供暖预热水，而换热后太阳能聚光集热子系统22中的多余热量被储存在高温罐3里，在太阳能集热
效率较低时可以通过储热为回路释放热量。
[0019]本专利技术中的地热能热泵由蒸发器、膨胀阀、地热压缩机和冷凝器主要部件组成， 经朗肯循环发电系统的预热进入热泵系统在压缩机推动下对工质做功，使工质再次获得吸收热量所述地热机组子系统19包括压缩机12、第二冷凝器15、膨胀阀16、第二蒸发器17和地热水18，所述地热水18与第二蒸发器17换热连接，所述第二蒸发器17依次与压缩机12、第二冷凝器15和膨胀阀16和管道连接，所述第二冷凝器15与用户侧供热子系统11换热连接，所述压缩机12与风力机组子系统20电连接。
[0020]所述地热机组子系统19通过逆卡诺循环，在压缩机12作用下对低温媒介做功，实现供热能量向预加热过的回水转化，进一步提高供热水温度。
[0021]所述风力机组子系统20包括电动机13和风力涡轮机14，所述风力涡轮机14驱动电动机13转动，所述电动机13与地热机组子系统19电连接。
[0022]通过风力涡轮机14的旋转，实现风能向电能的转换，风力机组子系统20电力输出可满足压缩热泵中核心设备压缩机12的日常用能消耗。
[0023]热泵循环工质通过压缩式逆向循环，流经至第二冷凝器15处冷凝放热，从而实现来自乏汽余热一级加热之后的二级梯次热能品味提升。其中，风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统，其特征在于：包括太阳能聚光集热子系统（22）、有机朗肯循环子系统（21）、风力机组子系统（20）、地热机组子系统（19）和用户侧供热子系统（11），所述太阳能聚光集热子系统（22）与有机朗肯循环子系统（21）换热连接，所述有机朗肯循环子系统（21）与地热机组子系统（19）换热连接，所述地热机组子系统（19）与风力机组子系统（20）电连接 ，所述有机朗肯循环子系统（21）和地热机组子系统（19）均与用户侧供热子系统（11）换热连接。2.根据权利要求1所述的太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统，其特征在于：太阳能聚光集热子系统（22）包括太阳能集热器（1）、高温罐（2）、低温罐（3）、第一工质泵（4）和换热器（5）所述太阳能集热器（1）、高温罐（2）、低温罐（3）和第一工质泵（4）之间通过导热油进行热量传递，实现光向热能转换，高温罐（2）和低温罐（3）与所述换热器（5）管道连接，所述换热器（5）与有机朗肯循环子系统（21）换热连接。3.根据权利要求1所述的太阳能、风能和地热能的多能互补梯级供热系统，其特征在于：所述有机朗肯循环子系统（21）包括第一蒸发器（6）、第二工质泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿直，王剑利，石天庆，刘文山，刘媛媛，李芳，张斌，梁新磊，张金柱，商永强，
申请(专利权)人：华电郑州机械设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：