CN204027074U - 一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能耦合*** - Google Patents

一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能耦合*** Download PDF

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白一
刘蕾
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许伟明
高学飞
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Abstract

一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能耦合***，它包括燃气三联供***和地源热泵***，还包括分水器、集水器；地源热泵机组的出水管与电动三通阀的输入端连接，该电动三通阀的输出端分别与供热管的一端连接和供冷管的一端连接，该供热管的另一端与集水器连接，该供冷管的另一端与分水器连接；地源热泵机组的回水管与集水器连接。本实用新型的有益效果是：采用燃气三联供***与地源热泵***的耦合方式，使两种供能***相互补充，提高项目的经济性，运行稳定可靠、安全性高。在两种***供暖温度不同的情况下，既满足末端的设计要求，同时使两套***完美结合，可用于商场、酒店、医院、办公楼等建筑物的发电、制冷和供暖。

Description

一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能耦合***
技术领域
本实用新型涉及一种燃气三联供***、地源热泵***，尤指一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能温度不同的情况下，两种***的耦合方式。
背景技术
燃气三联供***：燃气内燃机与溴化锂直燃机组成的冷热电联供装置是一种建立在能量梯级利用的热力学原理基础上，将一次能源按照能源的品质能量进行梯级利用的供电、供热、供冷联合供给装置，其遵循热力学第一、第二定律。在冷热电联供装置中，燃气发电机组的余热直接供给溴化锂机组，这种直接对接的方式不仅具有结构简单、能源利用率高、工艺简单的突出优点，还具有减少换热环节、热效率高的特点。
地源热泵***：地源热泵***是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术的环保能源利用***。地源热泵***通常是转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方，还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环***，实现节能减排的功能。
燃气三联供***为地源热泵***提供驱动能源：电力，同时增加燃气内燃机的发电小时数。地源热泵***还可以承担低谷电阶段的冷热负荷。两种供能方式相互补充，供能形式更加灵活、经济性更佳，清洁能源的高效利用和可再生能源可以减少污染物的排放。
在实际实施时，由于燃气三联供***的供热温度55/45摄氏度，地源热泵***的供热温度为50/40摄氏度，末端(风机盘管)的设计温度为55/45摄氏度且该部分的采购施工工作都已完成。如果采用两种***的供水直接混合后提供将不能满足末端的供热设计要求。目前对该方面的研究尚在空白阶段。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***在不同的供回水温度下，完成两种供水***的完美结合的***连接方式，使供水温度达到末端的设计要求，并能满足设计的负荷需求。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能耦合***，它包括燃气三联供***：燃气发电机组(S-1)、溴化锂直燃机(S-2)；包括地源热泵***：地源热泵机组(S-3)、室外地埋管；还包括分水器(S-4)、集水器(S-5)，其特征在于：
地源热泵机组(S-3)的出水管(S-9)与电动三通阀(S-10)的输入端连接，该电动三通阀的输出端分别与供热管(S-14)的一端连接和供冷管(S-15)的一端连接，该供热管(S-14)的另一端与集水器(S-5)连接，该供冷管(S-15)的另一端与分水器(S-4)连接；地源热泵机组(S-3)的回水管(S-8)与集水器(S-5)连接。
本燃气冷热电三联供***的供热供回水温度为55/45摄氏度，地源热泵***供热供回水***温度为50/45摄氏度。末端(风机盘管)的设计温度为55/45摄氏度。地源热泵机组S-3出水通过管道S-9进入集水器S-5，地源热泵回水通过管道S-8回到机组。地源热泵加热三联供***的回水。
燃气冷热电三联供***供热与末端设计温度相同，与地源热泵供热供回水温度不相同。
所述地源热泵机组的供回水同时接到集水器，在集水器内完成热交换。
在供热工况下关闭管道上的电动三通阀门，使地源热泵机供回水在集水器内完成换热循环。
燃气冷热电三联供***供冷与末端设计温度相同，与地源热泵供冷供回水温度相同。
在供冷工况下打开管道上的电动三通阀门，使地源热泵出水进入分水器与燃气三联供***供水混合后，为末端提供冷负荷。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用燃气冷热电三联供***与地源热泵***的耦合方式，使两种供能***相互补充，提高项目的经济性，运行稳定可靠、安全性高。在两种***供暖温度不同的情况下，既满足末端的设计要求，同时使两套***完美结合，可用于商场、酒店、医院、办公楼等建筑物的发电、制冷和供暖。
附图说明
图1是本实用新型的***示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括的主要设备有燃气发电机组S-1、溴化锂直燃机组S-2、地源热泵机组S-3，分水器S-4、集水器S-5。
本实用新型为保证提供与末端相对应的供水温度、且完成地源热泵***与三联供***的耦合，具体实施方式如下：
一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能耦合***，它包括燃气三联供***：燃气发电机组S-1、溴化锂直燃机S-2；包括地源热泵***：地源热泵机组S-3、室外地埋管；还包括分水器S-4、集水器S-5，其特征在于：
地源热泵机组S-3的出水管S-9与电动三通阀S-10的输入端连接，该电动三通阀的输出端分别与供热管S-14的一端连接和供冷管S-15的一端连接，该供热管S-14的另一端与集水器S-5连接，该供冷管S-15的另一端与分水器S-4连接；地源热泵机组S-3的回水管S-8与集水器S-5连接。
燃气发电机组S-1通过燃烧天然气，产生电能、高温烟气(400摄氏度)高温缸套水(95摄氏度)。高温烟气、高温缸套水进入溴化锂直燃机组S-2，以发电机组S-1产生的高温热源为驱动能源充分利用余热，分别可以产生冷水(7摄氏度)、热水(55摄氏度)。溴化锂直燃机组S-2通过管道S-6进入分水器，通过末端换热后回到集水器S-5冷回水(12摄氏度)、热回水(45摄氏度)。
地源热泵机组S-3以发电机组S-1产生的电能作为驱动能源，充分发挥燃气三联供***的能源梯级利用的优势，增加燃气发电机组S-1的运行时间。地源热泵机组S-3以土壤为冷热源，利用地下的低品位能源。同时土壤自身具有冷热平衡的能力，合理的规划地源热泵冬季、夏季运行时间，最大程度的使冬夏季吸、放热平衡。地源热泵机组利用可再生能源既节能、环保，同时提高了项目的经济性。
地源热泵机组S-3产生冷水(7摄氏度)、热水(50摄氏度)，冷、热水通过管道S-9进入集水器S-5，冷水通过管道S-14进入分水器，该部分的热水进入集水器后加热，该部分的冷水进入分水器与三联供***产生的冷水混合后统一制冷。
本实用新型在制热工况下的工作方式：
燃气发电机组S-1通过燃烧天然气做工，产生电能、高温烟气(400摄氏度)高温缸套水(95摄氏度)。高温烟气、高温缸套水分别进入溴化锂直燃机组S-2的高温发生器、低温发生器，以发电机组S-1产生的高温热源为驱动能源，可以产热水(55摄氏度)。溴化锂直燃机组S-2通过管道S-6进入分水器S-4，通过末端(办公区负荷)换热后回到集水器S-5供热回水(45摄氏度)。地源热泵机组S-3从大地提取低品味能源，在电能的驱动下产生50摄氏度的热水，通过管道S-9进如集水器S-5，由于地源热泵机组S-3产生的热水与末端的回水存在温差，集水器S-5内部发生热传递内部水温升高。集水器S-5的水通过管道S-7回到溴化锂机组S-2完成循环。
本实用新型在制冷工况下的工作方式：
燃气发电机组S-1通过燃烧天然气做工，产生电能、高温烟气(400摄氏度)高温缸套水(95摄氏度)。高温烟气、高温缸套水分别进入溴化锂直燃机组S-2的高温发生器、低温发生器，以发电机组S-1产生的高温热源为驱动能源，可以产冷水(7摄氏度)。溴化锂直燃机组S-2通过管道S-6进入分水器，通过末端换热后回到集水器S-5供冷回水(12摄氏度)。地源热泵机组S-3以大地作为冷却塔将热量释放到大地中，在电能的驱动下产生7摄氏度的冷水，通过管道S-14进如分水器S-5，与三联供***产生的冷水混合后统一向用户供冷。
本实用新型的具体优点是：
1.本实用新型采用两种供能***为燃气冷热电三联供***、地源热泵***。燃气三联供***是一种清洁能源天然气的梯级利用的供能方式。地源热泵***是一种利用可再生能源的供能方式。两种***都为节能、环保的的供能***。
2.三联供采用并网不上网运行模式，电负荷冬季往往消纳不了，导致发电机组开机时数下降，经济性下降的同时能源利用效率也有所下降，增加一次能源消耗。与热泵耦合，一方面提高发电机稳定开启时数，充分利用余热供热，另一方面热泵冬季供热工况效率远高于常规锅炉供热，整体提高了对一次能源的利用效率。充分发挥两种供能***的优势。
3.由于夜间电价相对较低，夜间利用燃气三联供***供能经济性不佳，可采取地源热泵***进行调峰运行，充分利用低谷电，增加项目的经济性。
4.由于地源热泵***与末端的设计的供能温度存在差异，提高地源热泵的出水温度会降低机组的效率，降低项目的经济性。通过上述的连接方式能有效的解决该问题。
5.两种节能、环保的供能***相互补充，使各自的优势得到了最大的发挥。项目的经济性达到最佳。

Claims (1)

1.一种燃气冷热电三联供***与地源热泵***供能耦合***，它包括燃气三联供***：燃气发电机组(S-1)、溴化锂直燃机(S-2)；包括地源热泵***：地源热泵机组(S-3)、室外地埋管；还包括分水器(S-4)、集水器(S-5)，其特征在于：
地源热泵机组(S-3)的出水管(S-9)与电动三通阀(S-10)的输入端连接，该电动三通阀的输出端分别与供热管(S-14)的一端连接和供冷管(S-15)的一端连接，该供热管(S-14)的另一端与集水器(S-5)连接，该供冷管(S-15)的另一端与分水器(S-4)连接；地源热泵机组(S-3)的回水管(S-8)与集水器(S-5)连接。
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