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专利名称：一种分布式能源中心应用系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111644951.9

专利申请（专利权）人：山西奥博能源电力有限公司
权利人地址：山西省忻州市繁峙县经济技术开发区装备制造园108号

专利发明（设计）人：李正勇,李英军

专利摘要：本发明公开一种分布式能源中心应用系统，该系统包括太阳能集热系统和空调换热系统；太阳能集热系统包括跟踪聚焦金属直通管集热器和光热光伏一体板，太阳能集热系统通过第一加热介质循环管道连接空调换热系统，在第一加热介质循环管道上设置有太阳能循环泵；所述空调换热系统包括高温发生器、低温发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、塌室储热室、热泵换热器和制冷储冰室。本发明实现了分布式可再生能源风能、光能、生物质能等与户式常规能源的高效利用。本发明通过吸收式空调系统双效吸收双效换热和两级解析的构造结构，并将吸收器、蒸发器、冷凝器等有机的结合在一起，不但大大减小了系统体积，提高了系统效率，又可实现小型化。

主权利要求：
1.一种分布式能源中心应用系统，其特征在于：包括太阳能集热系统和空调换热系统；
太阳能集热系统包括跟踪聚焦金属直通管集热器和光热光伏一体板，太阳能集热系统通过第一加热介质循环管道连接空调换热系统，在第一加热介质循环管道上设置有太阳能循环泵；
所述空调换热系统包括高温发生器、低温发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、塌室储热室、热泵换热器和制冷储冰室；
高温发生器中通过有第一加热介质循环管道，在高温发生器中设置有溴化锂稀溶液；
高温发生器通过第一蒸汽通道与低温发生器相连，低温发生器通过第二蒸汽通道与冷凝器相连，低温发生器设置在高温发生器的上方，冷凝器设置在低温发生器的上方，冷凝器中通过有散热水管道，散热水管道还与吸收器相连接；
高温发生器通过第一溴化锂溶液通道与吸收器相连接，吸收器的底部通过溴化锂溶液回流管道与高温发生器相连接，在溴化锂溶液回流管道上设置有溶液泵；
高温发生器通过第二溴化锂溶液通道与蒸发器相连接，蒸发器连接冷剂循环管道，在冷剂循环管道上设置有冷剂泵；
在蒸发器的内部设置有第一热泵循环管道，第一热泵循环管道连接热泵换热器、制冷储冰室，在第一热泵循环管道上设置有制冷泵和热泵制冷阀，制冷储冰室连接空调末端循环泵；
所述散热水管道通过第二热泵循环管道与空气换热器相连通，在第二热泵循环管道上设置有输热泵，空气换热器与热泵换热器相连通，热泵换热器通过热泵储热管道连接塌室储热室，在热泵储热管道上设置有热泵储热阀，塌室储热室连接暖风末端；
该分布式能源中心应用系统还包括磁悬浮风力发电机；
该分布式能源中心应用系统还包括有中央调度控制系统，在中央调度控制系统上设置有水控制端口、电控制端口、燃气控制端口、光伏发电控制端口、风力发电控制端口、执行器、传感器信号输入端口和执行器信号输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种分布式能源中心应用系统，其特征在于：在高温发生器的位置处还设置有高效燃烧室，高效燃烧室连接生物质进料机、燃气燃烧器、烟气处理器和灰烬处理器。
3.根据权利要求1所述的一种分布式能源中心应用系统，其特征在于：在高温发生器的位置处还设置有定向流加热器。
4.根据权利要求1所述的一种分布式能源中心应用系统，其特征在于：所述空调换热系统还包括地热换热器，地热换热器通过取热管道分别连接第一热泵循环管道、第二热泵循环管道和散热水管道。
5.根据权利要求1所述的一种分布式能源中心应用系统，其特征在于：所述空调换热系统还包括储热水箱，储热水箱通过集热循环管道分别连接第二热泵循环管道和空调换热器，在集热循环管道上设置有热水集热阀，所述空调换热器还通过换热循环管道连接制冷储冰室。
6.根据权利要求5所述的一种分布式能源中心应用系统，其特征在于：所述塌室储热室的一端换热口连接集热循环管道和热泵换热器，塌室储热室的另一端连接集热循环管道。
7.根据权利要求1所述的一种分布式能源中心应用系统，其特征在于：所述空气换热器的一端换热口连接散热水管道，空气换热器的另一端换热口连接第一热泵循环管道。 说明书 : 一种分布式能源中心应用系统技术领域[0001] 本发明涉及新能源领域，具体地说是涉及一种分布式能源中心应用系统。背景技术[0002] 太阳能制冷空调就是将太阳能系统与制冷机组相结合，利用太阳能集热器产生的热量驱动制冷机组制冷。这种太阳能制冷空调系统的基本原理是：首先用数面聚光镜片将太阳光集中在管道上，使管道中流动的介质变热，然后用这些介质产生的能量对溴化锂溶液进行换热，实现空调机组制冷。[0003] 然而，现有太阳能制冷空调系统基本都是大型机组，占地面积大，效率较低，使得分散的分布式太阳能资源不能有效的利用。随着村庄中各户都有安装空调的需求，以及各家各户房屋楼顶等分布区域的太阳能资源，利用新能源的小型太阳能空调系统越来越受到用户的喜爱。[0004] 另外，除了夏季制冷，在冬季也有供暖制热需求，目前分布式能源中心综合应用系统基本处于空白状态，像家庭、别墅、独立式楼房、园区等新能源的应用和能源的综合管理比较单一分散，造成新能源资源浪费和常规能源的浪费。发明内容[0005] 基于上述技术问题，本发明提出一种分布式能源中心应用系统。[0006] 本发明所采用的技术解决方案是：[0007] 一种分布式能源中心应用系统，包括太阳能集热系统和空调换热系统；[0008] 太阳能集热系统包括跟踪聚焦金属直通管集热器和光热光伏一体板，太阳能集热系统通过第一加热介质循环管道连接空调换热系统，在第一加热介质循环管道上设置有太阳能循环泵；[0009] 所述空调换热系统包括高温发生器、低温发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、塌室储热室、热泵换热器和制冷储冰室；[0010] 高温发生器中通过有第一加热介质循环管道，在高温发生器中设置有溴化锂稀溶液；[0011] 高温发生器通过第一蒸汽通道与低温发生器相连，低温发生器通过第二蒸汽通道与冷凝器相连，低温发生器设置在高温发生器的上方，冷凝器设置在低温发生器的上方，冷凝器中通过有散热水管道，散热水管道还与吸收器相连接；[0012] 高温发生器通过第一溴化锂溶液通道与吸收器相连接，吸收器的底部通过溴化锂溶液回流管道与高温发生器相连接，在溴化锂溶液回流管道上设置有溶液泵；[0013] 高温发生器通过第二溴化锂溶液通道与蒸发器相连接，蒸发器连接冷剂循环管道，在冷剂循环管道上设置有冷剂泵；[0014] 在蒸发器的内部设置有第一热泵循环管道，第一热泵循环管道连接热泵换热器、制冷储冰室，在第一热泵循环管道上设置有制冷泵和热泵制冷阀，制冷储冰室连接空调末端循环泵；[0015] 所述散热水管道通过第二热泵循环管道与空气换热器相连通，在第二热泵循环管道上设置有输热泵，空气换热器与热泵换热器相连通，热泵换热器通过热泵储热管道连接塌室储热室，在热泵储热管道上设置有热泵储热阀，塌室储热室连接暖风末端。[0016] 优选的，在高温发生器的位置处还设置有高效燃烧室，高效燃烧室连接生物质进料机、燃气燃烧器、烟气处理器和灰烬处理器。[0017] 优选的，在高温发生器的位置处还设置有定向流加热器。[0018] 优选的，该分布式能源中心应用系统还包括磁悬浮风力发电机。[0019] 优选的，该分布式能源中心应用系统还包括有中央调度控制系统，在中央调度控制系统上设置有水控制端口、电控制端口、燃气控制端口、光伏发电控制端口、风力发电控制端口、执行器、传感器信号输入端口和执行器信号输出端口。[0020] 优选的，所述空调换热系统还包括地热换热器，地热换热器通过取热管道分别连接第一热泵循环管道、第二热泵循环管道和散热水管道。[0021] 优选的，所述空调换热系统还包括储热水箱，储热水箱通过集热循环管道分别连接第二热泵循环管道和空调换热器，在集热循环管道上设置有热水集热阀，所述空调换热器还通过换热循环管道连接制冷储冰室。[0022] 优选的，所述塌室储热室的一端换热口连接集热循环管道和热泵换热器，塌室储热室的另一端连接集热循环管道。[0023] 优选的，所述空气换热器的一端换热口连接散热水管道，空气换热器的另一端换热口连接第一热泵循环管道。[0024] 本发明的有益技术效果是：[0025] 本发明分布式能源中心应用系统实现了分布式可再生能源风能、光能、生物质能等与户式常规能源的高效利用。[0026] 本发明通过吸收式空调系统双效吸收双效换热和两级解析的构造结构，并将吸收器、蒸发器、冷凝器等有机的结合在一起，不但大大减小了系统体积，提高了系统效率，又可实现小型化。太阳能制冷效率可达1.5以上，制冷功率可满足10kW?100kW以上需求。冬季采暖时太阳能及其他辅助能源的利用效率都可达到2以上。[0027] 太阳能集热系统采用了光伏光热一体化太阳能板，实现了太阳能与建筑的完美结合。与跟踪聚焦金属直通集热器联合既可发电同时又可产生300℃以上的高温，大大提高了太阳能资源利用效率。[0028] 冬季的采暖：通过吸收式热泵机组吸收地热能产生热量通过塌式储热室，空调风机末端进行热传导，辐射，和对流风暖。将有限的可再生能源和常规能源实现了倍增效果。[0029] 生活热水的制备：可通过太阳能系统或辅助热源系统和地热热能进行制。梢越裟芎透ㄖ仍吹娜饶芾眯侍岣2倍以上。可以通过热泵系统吸收冷却水热量，将热量转化到蓄热水箱，生成高品质生活热水。既达到了冷却水降温，同时满足热水热源的需求。热泵COP可达到3以上。[0030] 塌式储热室，在冬季可通过利用太阳能和吸收式热泵利用地热制取高品质的热能储存到塌式储热室，可利用热泵机组吸收吸收式热泵的热量进一步提升热能品质进行储热。塌式储热室采用模块化制作，即可自身储热缓慢放热，便捷卧居，又可通过换热取热进行送风采暖。[0031] 制冰蓄冷：在夏季当能量多余的时候或调峰需要，系统可以通过热泵系统进行制冰蓄冷。[0032] 生物质燃烧系统可与燃气相结合实现了生物质高效完全燃烧和燃烧零排放。[0033] 风力发电机采用磁悬浮垂直轴风力发电机，噪音。矢。风力发电与太阳能发电都可以就地消纳，余电上网，或进行能源转化进行储存。[0034] 电辅助加热系统采用定向流加热器，可定向环流循环提高系统和电加热效率。[0035] 中央调度控制系统：实现了户式能源的综合调度管理，从用水、用电、用气、产热、储热、储冷、用热，制冷，发电等全方位地进行调度分配管理，实现了对户式能源和可再生资源的节约，上网，优化，环：透咝Ю。附图说明[0036] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：[0037] 图1为本发明的整体结构原理示意图；[0038] 图2为本发明中高温发生器等部分的结构原理示意图；[0039] 图3为本发明中热泵等部分的结构原理示意图。[0040] 图中：1?冷凝器，2?低温发生器，3?高温发生器，4?定向流加热器，5?生物质进料机，6?燃气燃烧器，7?烟气处理器，8?灰烬处理器，9?吸收器，10?蒸发器，11?输热泵，12?溶液泵，13?制冷泵，14?冷剂泵，15?跟踪聚焦金属直通管集热器，16?光热光伏一体板，17?太阳能循环泵，18?磁悬浮风力发电机，19?储热水箱，20?热水集热阀，21?储热室阀，22?热泵储热阀，23?热泵制冷阀，24?塌室储热室，25?热泵换热器，26?热泵，27?空气换热器，28?制冷调节阀，29?制冷储冰室，30?空调制冷阀，31?空调制热阀，32?取热管道，33?空调末端循环泵，34?空调换热器，35?储热转换阀，36?取热转换阀，37?热泵热回收阀，38?地热换热器，39?采暖转换阀，40?高效燃烧室，41?储热室换热泵，42?暖风末端，43?热泵采暖转换阀，44?中央调度控制系统，45?水控制端口，46?电控制端口，47?燃气控制端口，48?光伏发电控制端口，49?风力发电控制端口，50?传感器信号输入端口，51?执行器信号输出端口，52?执行器，53?第一加热介质循环管道，54?散热水管道，55?溴化锂溶液回流管道，56?冷剂循环管道，57?第一热泵循环管道，58?第二热泵循环管道，59?热泵储热管道。具体实施方式[0041] 本发明主要是对村庄住户、别墅、独栋楼房、园区等分布区域的能源进行统一调度管理和新能源综合高效利用。充分利用了太阳能、风能、生物质能等可再生能源，并可对水、电、气等利用时段和利用效率进行调度分配，达到环保、节能，开源节流增效和提高舒适度的目的。通过综合调度利用电能、热能、冷气、热水、储能、储冷等更好地挖掘可再生能源潜力，减少污染，提高人们生活质量。[0042] 结合附图，一种分布式能源中心应用系统，包括太阳能集热系统和空调换热系统。太阳能集热系统包括跟踪聚焦金属直通管集热器15和光热光伏一体板16，太阳能集热系统通过第一加热介质循环管道53连接空调换热系统，在第一加热介质循环管道53上设置有太阳能循环泵17。[0043] 所述空调换热系统包括高温发生器3、低温发生器2、冷凝器1、吸收器9、蒸发器10、塌室储热室24、热泵换热器25和制冷储冰室29。高温发生器中通过有第一加热介质循环管道53，在高温发生器中设置有溴化锂稀溶液。高温发生器3通过第一蒸汽通道与低温发生器2相连，低温发生器2通过第二蒸汽通道与冷凝器1相连，低温发生器2设置在高温发生器3的上方，冷凝器1设置在低温发生器2的上方。冷凝器1中通过有散热水管道54，散热水管道54还与吸收器9相连接。高温发生器3通过第一溴化锂溶液通道与吸收器9相连接，吸收器9的底部通过溴化锂溶液回流管道55与高温发生器相连接，在溴化锂溶液回流管道55上设置有溶液泵12。[0044] 高温发生器3通过第二溴化锂溶液通道与蒸发器10相连接，蒸发器10连接冷剂循环管道56，在冷剂循环管道56上设置有冷剂泵14。在蒸发器10的内部设置有第一热泵循环管道57，第一热泵循环管道57连接热泵换热器25、制冷储冰室29，在第一热泵循环管道57上设置有制冷泵13和热泵制冷阀23，制冷储冰室29连接空调末端循环泵33。所述散热水管道54通过第二热泵循环管道58与空气换热器27相连通，在第二热泵循环管道58上设置有输热泵11，空气换热器27与热泵换热器25相连通，热泵换热器25通过热泵储热管道59连接塌室储热室24，在热泵储热管道上设置有热泵储热阀22，塌室储热室连接暖风末端42。[0045] 作为对本发明的进一步设计，在高温发生器的位置处还设置有高效燃烧室40，高效燃烧室40连接生物质进料机5、燃气燃烧器6、烟气处理器7和灰烬处理器8。在高温发生器的位置处还设置有定向流加热器4。[0046] 更进一步的，该分布式能源中心应用系统还包括磁悬浮风力发电机18。[0047] 进一步的，该分布式能源中心应用系统还包括有中央调度控制系统44，在中央调度控制系统44上设置有水控制端口45、电控制端口46、燃气控制端口47、光伏发电控制端口18、风力发电控制端口49、执行器52、传感器信号输入端口50和执行器信号输出端口51。[0048] 更进一步的，所述空调换热系统还包括地热换热器38，地热换热器通过取热管道32分别连接第一热泵循环管道、第二热泵循环管道和散热水管道，在取热管道上设置有取热转换阀36。更为具体地，取热管道包括第一、第二、第三和第四取热管道，分别与第一热泵循环管道、第二热泵循环管道等相连接，这可从附图中的管道连接结构明显看出。[0049] 进一步的，所述空调换热系统还包括储热水箱19，储热水箱19通过集热循环管道分别连接第二热泵循环管道和空调换热器，在集热循环管道上设置有热水集热阀20，所述空调换热器还通过换热循环管道连接制冷储冰室。更为具体地，所述集热循环管道共设置2条，分别为第一集热循环管道和第二集热循环管道，也就是说其中一个是进水口，另一个是出水口，这也可从附图中的管道连接结构明显看出，在此不做详细说明。[0050] 进一步的，所述塌室储热室24的一端换热口连接集热循环管道和热泵换热器，塌室储热室的另一端连接集热循环管道。也就是说塌室储热室的一端换热进口与其中一个集热循环管道连接，另一端换热出口与另一个集热循环管道连接。在塌室储热室进行热交换，塌室储热室还通过一热交换循环管道连接暖风末端42。[0051] 更进一步的，所述空气换热器的一端换热口连接散热水管道，空气换热器的另一端换热口连接第一热泵循环管道。空气换热器27还与热泵26相连接。[0052] 本发明的工作过程大致如下：[0053] 集热系统：采用光伏光热一体板16和跟踪聚焦金属直通管集热器15通过吸收太阳的光能转换成电能和热能，电能可直接并网发电，高温热能进入吸收式太阳能空调机组进行采暖或制冷。[0054] 吸收式空调系统：太阳能吸收热能通过太阳能循环泵送入高温发生器3，对高温发生器里的溴化锂稀溶液进行解析，产生高温蒸气和较浓的溴化锂溶液，蒸汽进入低温发生器2进一步解析，形成浓溴化锂溶液并产生蒸气，该蒸气与之前产生的蒸气同时进入冷凝器1进行冷却，形成冷凝水。[0055] 溴化锂浓溶液通过换热器降温，然后进入吸收器9，吸收水蒸气，形成溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液回流后通过溶液泵12送入高温发生器3。[0056] 冷冻水的产生：冷剂水通过冷剂泵14送入蒸发器10，通过闪发与溴化锂浓溶液结合，产生低温冷冻水。[0057] 冷却水由输热泵11送入吸收器9，带走部分热量后进入冷凝器1，继续吸热升温，然后进入热泵系统降温放热或进入热水箱换热或进入地热换热器进行降温储热，降温后形成低温冷却水，然后进入吸收器往复循环。[0058] 该吸收式空调系统通过双效吸收双效换热和两级解析的构造结构，并将吸收器、蒸发器、冷凝器等有机的结合在一起，不但大大减小了系统体积，提高了系统效率，又可实现小型化。太阳能制冷效率COP可达到1.5以上，制冷功率可满足10kW?100kW以上需求。夏季制冷时可将冷却热量存入地下进行冬季取用。冬季采暖时太阳能及其他辅助能源的利用效率都可达到2以上，实现了能源及新能源资源利用的倍增。[0059] 冬季采暖的模式，通过吸收式热泵机组吸收地热能产生热量通过塌式储热室24，空调风机末端进行热传导、辐射和对流风暖。[0060] 生活热水的制备：可通过太阳能系统或辅助热源系统和地热热能进行制。梢越裟芎透ㄖ仍吹娜饶芾眯侍岣2倍以上。可以通过热泵系统吸收冷却水热量，将热量转化到储热水箱19，生成高品质生活热水。既达到了冷却水降温，同时满足热水热源的需求。[0061] 冷冻水进入末端空调机组即空调末端循环泵33进行循环，实现空调功能。[0062] 在冬季可通过利用太阳能和吸收式热泵利用地热制取高品质的热能储存到塌式蓄热室24，可利用热泵机组吸收吸收式热泵的热量进一步提升热能品质进行储热。塌式储热室即可自身储热缓慢放热，便捷卧居，又可通过换热取热进行送风采暖。[0063] 制冰蓄冷：在夏季当能量多余的时候或调峰需要，系统可以通过热泵系统进行制冰蓄冷。[0064] 风力发电机采用磁悬浮垂直轴风力发电机，噪音。矢。风力发电与太阳能发电都可以就地消纳，余电上网，或进行能源转化进行储存。[0065] 辅助加热系统：燃烧系统采用零排放结构和处理器，生物质能高效完全燃烧器与燃气相结合的互补型辅助加热系统。电辅助加热系统采用定向流加热器，可定向环流循环提高系统和电加热效率。[0066] 中央调度控制系统：实现了户式能源的综合调度管理，从用水、用电、用气、产热、储热、储冷、用热，制冷，发电等全方位地进行调度分配管理，实现了对户式能源和可再生资源的节约，上网、优化、环：透咝Ю。[0067] 总体来说，本发明具有以下优势：[0068] 1、中吸收式空调系统采用双效吸收双效换热和两级解析的构造结构，提高了系统效率。本发明将吸收器、蒸发器、冷凝器等有机的结合在一起，不但大大减小了系统体积，提高了系统效率，又可实现小型化。太阳能制冷效率可达1.5以上，制冷功率可满足10kW?100kW以上需求。[0069] 2、本发明夏季制冷时可将热量存入地下进行冬季取用。冬季采暖时将地下的热量取出同时存储冷量供夏季使用，太阳能及其他辅助能源的利用效率实现了倍增。本发明中太阳能集热系统采用了光伏光热一体化太阳能板实现了太阳能与建筑的完美结合。与跟踪聚焦金属直通集热器联合使用大大提高了太阳能资源的品位和高效利用。[0070] 3、本发明通过吸收式热泵机组吸收地热能产生热量通过塌式储热室，空调风机末端进行热传导、辐射和对流风暖。可通过太阳能系统或辅助热源系统和地热热能进行制取热水，可以将太阳能和辅助热源的热能利用效率提高2倍以上。可以通过热泵系统吸收冷却水热量，将热量转化到储热水箱，生成高品质生活热水。既达到了冷却水降温，同时满足热水热源的需求。[0071] 4、在冬季可通过利用太阳能和吸收式热泵利用地热制取高品质的热能储存到塌式蓄热室，可利用热泵机组吸收吸收式热泵的热量进一步提升热能品质进行储热。塌式储热室采用模块化制作，即可自身储热缓慢放热，便捷卧居，又可通过换热取热进行送风采暖。[0072] 5、在夏季当能量多余的时候或调峰需要，系统可以通过热泵系统进行制冰蓄冷。[0073] 6、生物质燃烧系统采用了热回收器和零排放处理器、生物质能燃烧器与燃气相结合实现了生物质高效完全燃烧和燃烧零排放。[0074] 7、电辅助加热系统采用定向流加热器，可定向环流循环提高系统和电加热效率。[0075] 8、中央调度控制系统：实现了户式能源的综合调度管理，从用水、用电、用气、产热、储热、储冷、用热，制冷，发电等全方位地进行调度分配管理，实现了对户式能源和可再生资源的节约，优化、环：透咝Ю。[0076] 上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。[0077] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：山西

专利申请日期：2021-12-30

专利公开日期：2024-11-05

专利公告号：CN114264000B