CN207501486U - 一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供*** - Google Patents

一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供*** Download PDF

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冼静江
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詹宁华
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Abstract

本实用新型提供了一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，包括内燃机、第一发电装置、空气回热***、内燃机余热回收***、第二水泵、太阳能集热器、第三水泵和储热罐，所述内燃机与第一发电装置相连产生电能，内燃机的余热通过内燃机余热回收***将余热转化为冷能和热水，所述热水的出口与储热罐相连，所述太阳能集热器的热水出口经第三水泵和储热罐相连。本实用新型以天然气为一次能源，通过内燃机和内燃机余热回收***对燃气的能量进行充分的梯级利用，且引入了太阳能单元作为辅助热水***，实现了天然气冷热电三联供与可再生能源的结合，同时解决了家庭采暖，制冷，用电需求和生活热水需求问题，提高了天然气利用率的优点。

Description

一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***
技术领域
本实用新型涉及节能装置技术领域，具体是一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***。
背景技术
随着全球经济飞速发展所带来的能源需求量与消耗量的不断增加，能源供应紧张、能源利用率较低与污染排放造成的环保压力等问题日益严峻。寻求高效清洁的能源利用方式以及尽量提高能源的利用率是全球范围的焦点之一。冷热电联供***作为一种建立在能量梯级利用的概念基础上，同时产生电能、冷能和热能的多联供总能***，因其高能源的综合利用率而具有广泛的发展前景。
三联供通过其***规模的大小可以在不同的场合中推广，如区域型三联供***和楼宇型三联供***，而近年，家用型的三联供***逐渐得到了关注。如授权公告号为CN204478580 U的中国专利公开了一种家用小型太阳能电冷热三联供***，以太阳能为一次能源，通过三联供***对进行梯度利用为家庭用户提供制冷、采暖、用电和生活热水需求，其不足之处在于上述***只能应用于太阳能资源较为丰富的地区，且受天气影响较大，可靠性较低，除此之外，太阳能发电装置的成本过于昂贵。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种可靠性高，应用范围广，且实现天然气三联供与可再生能源相结合的内燃机驱动的家用小型冷热电三联供***及其太阳能辅助热水***。
本实用新型采用的技术方案具体为：
一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，包括内燃机、第一发电装置、空气回热***、内燃机余热回收***、第二水泵、太阳能集热器、第三水泵和储热罐，所述内燃机与第一发电装置相连产生电能，内燃机的余热通过内燃机余热回收***将余热转化为冷能和热水，所述热水的出口与储热罐相连，所述太阳能集热器的热水出口经第三水泵和储热罐相连。
进一步地，所述内燃机余热回收***包括第一水泵、第二换热器、吸收式制冷装置、蒸汽透平、第二发电装置，所述第二换热器与内燃机的高温废气出口相连，所述第一水泵连接所述第二换热器的进水口，所述第二换热器的蒸汽出口分别与吸收式制冷装置和蒸汽透平相连，所述蒸汽透平与第二发电装置相连二次发电，所述蒸汽透平的热水出口经第二水泵与储热罐相连。
进一步地，所述的第二换热器采用板式换热器。
进一步地，所述的空气回热***包括第一换热器，所述的第一换热器分别与内燃机进气口和第二换热器的中高温废气出口相连，空气通过第一换热器与第二换热器排出的中高温废气换热后进入内燃机。
进一步地，所述的第一换热器采用板式换热器。
进一步地，所述吸收式制冷装置生产的冷能与用户的冷负荷相连，所述第一发电装置和第二发电装置产生的电能与用户的用电负荷相连，所述储热罐的热水出口通过阀门与用户的热负荷相连。
进一步地，吸收式制冷装置选用溴化锂吸收式制冷机。
进一步地，所述太阳能集热器选用低倍聚光线性菲涅尔太阳能集热器，传热工质采用导热油。
进一步地，所述的内燃机选用天然气内燃机。
本实用新型的有益效果是：本实用新型以天然气为主要一次能源，并且引入了可再生能源太阳能，解决了家庭用户的建筑发电、夏季制冷、冬季采暖及日常生活热水需求的问题。通过三联供***实现了能源的梯级利用，提高能源综合利用率，同时，还实现了天然气三联供与可再生能源的结合，实现多种能源种类与转换技术的结合，很大程度地节省天然气的消耗量；此外该***选用了造价较低的内燃机为原动机，降低***的经济性，提高***的可靠性。
附图说明
当结合附图考虑时,能够更完整更好地理解本实用新型。此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型实施例的一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***的结构示意图。
图中所示：1-内燃机；2-第一发电装置；3-第一换热器；4-第一水泵；5-第二换热器；6-吸收式制冷装置；7-蒸汽透平；8-第二发电装置；9-第二水泵；10-太阳能集热器；11-第三水泵；12-储热罐；13-阀门；14-热负荷；15-冷负荷；16-用电负荷。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如下图1所示，一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，包括内燃机1、第一发电装置2、空气回热***、内燃机余热回收***、第二水泵9、太阳能集热器10、第三水泵11和储热罐12，所述内燃机1与第一发电装置2相连产生电能，内燃机1的余热通过内燃机余热回收***将余热转化为冷能和热水，所述热水的出口与储热罐12相连，所述太阳能集热器10的热水出口经第三水泵11和储热罐12相连，其中：
所述内燃机余热回收***包括第一水泵4、第二换热器5、吸收式制冷装置6、蒸汽透平7、第二发电装置8，所述第二换热器5与内燃机1的高温废气出口相连，所述第一水泵4连接所述第二换热器5的进水口，所述第二换热器5的蒸汽出口分别与吸收式制冷装置6和蒸汽透平7相连，所述蒸汽透平7与第二发电装置8相连二次发电，所述蒸汽透平7的热水出口经第二水泵9与储热罐12相连，向储热罐12输出热水。
所述的空气回热***包括第一换热器3，所述的第一换热器3分别与内燃机1进气口和第二换热器5的中高温废气出口相连，空气通过第一换热器3与第二换热器5排出的中高温废气换热后进入内燃机1。空气通过第一换热器3与中高温废气换热后进入内燃机1，通过换热，空气被废气预热从而提高天然气的利用率。
所述吸收式制冷装置6生产的冷能与用户的冷负荷15相连，所述第一发电装置2和第二发电装置8产生的电能与用户的用电负荷16相连，所述储热罐12的热水出口通过阀门13与用户的热负荷14相连。
作为一种优选，作为空气预热的第一换热器3选用板式换热器，作为原动机的内燃机1为了使用清洁高效的天然气，选用天然气内燃机，作为预热回收的第二换热器5选用板式换热器，作为制冷器的吸收式制冷装置6选用溴化锂吸收式制冷机，作为集热器的太阳能集热器10选用低倍聚光线性菲涅尔太阳能集热器,传热工质采用导热油。
上述实施例的工作原理及过程如下：
冬季供暖时，内燃机1与第一发电机2发电用于建筑需电设备，内燃机1排除的高温废气通过第二换热器5回收产生高温蒸汽输送到蒸汽透平7和第二发电机8进行二次发电用于建筑需电设备，蒸汽透平7产生的热水通过第二水泵9与太阳能集热器10产生的热水通过第三水泵11输送到储热罐12，然后通过阀门13的调节为用户提供采暖和生活热水的需求。
夏季制冷时，内燃机1与第一发电机2发电用于建筑需电设备，内燃机排除的高温废气通过第二换热器5回收产生高温蒸汽主要输送到吸收式制冷装置6产生冷能满足用户冷负荷需求，另一部分高温蒸汽输送到蒸汽透平7和第二发电机8进行二次发电用于建筑需电设备，蒸汽透平7产生的热水通过第二水泵9与太阳能集热器10产生的热水通过第三水泵11输送到储热罐12，通过阀门13的调节解决用户生活热水的需求。
以上结合附图对本实用新型的实施例进行了详细地说明，此处的附图是用来提供对本实用新型的进一步理解。显然,以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何对本领域的技术人员来说是可轻易想到的、实质上没有脱离本实用新型的变化或替换，也均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，包括内燃机（1）、第一发电装置（2）、空气回热***、内燃机余热回收***、第二水泵（9）、太阳能集热器（10）、第三水泵（11）和储热罐（12），所述内燃机（1）与第一发电装置（2）相连产生电能，内燃机（1）的余热通过内燃机余热回收***将余热转化为冷能和热水，所述热水的出口与储热罐（12）相连，所述太阳能集热器（10）的热水出口经第三水泵（11）和储热罐（12）相连。
2.根据权利要求1所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，所述内燃机余热回收***包括第一水泵（4）、第二换热器（5）、吸收式制冷装置（6）、蒸汽透平（7）、第二发电装置（8），所述第二换热器（5）与内燃机（1）的高温废气出口相连，所述第一水泵（4）连接所述第二换热器（5）的进水口，所述第二换热器（5）的蒸汽出口分别与吸收式制冷装置（6）和蒸汽透平（7）相连，所述蒸汽透平（7）与第二发电装置（8）相连二次发电，所述蒸汽透平（7）的热水出口经第二水泵（9）与储热罐（12）相连。
3.根据权利要求2所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，所述的第二换热器（5）采用板式换热器。
4.根据权利要求2所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，所述的空气回热***包括第一换热器（3），所述的第一换热器（3）分别与内燃机（1）进气口和第二换热器（5）的中高温废气出口相连，空气通过第一换热器（3）与第二换热器（5）排出的中高温废气换热后进入内燃机（1）。
5.根据权利要求4所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，所述的第一换热器（3）采用板式换热器。
6.根据权利要求2所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，所述吸收式制冷装置（6）生产的冷能与用户的冷负荷（15）相连，所述第一发电装置（2）和第二发电装置（8）产生的电能与用户的用电负荷（16）相连，所述储热罐（12）的热水出口通过阀门（13）与用户的热负荷（14）相连。
7.根据权利要求2所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，吸收式制冷装置（6）选用溴化锂吸收式制冷机。
8.根据权利要求1所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，所述太阳能集热器（10）选用低倍聚光线性菲涅尔太阳能集热器，传热工质采用导热油。
9.根据权利要求1所述的实现天然气和太阳能相结合的家用冷热电三联供***，其特征在于，所述的内燃机（1）选用天然气内燃机。
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CN113720040A (zh) * 2021-09-14 2021-11-30 哈尔滨工程大学 一种带余热分级回收和吸收式制冷装置的冷热电联产***

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