基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统技术方案

本申请提供了一种基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统，其包括斯特林机、冷却塔、蓄热水箱、换热盘管和空气源热泵。其中，蓄热水箱和斯特林机首尾连接形成循环回路；冷却塔和斯特林机首尾连接形成循环回路，并且冷却塔和蓄热水箱并联设置；换热盘管设置在蓄热水箱中，换热盘管用于与供暖设备首尾连接成供暖循环回路；空气源热泵被设置在供暖循环回路中，并且空气源热泵被设置成能够在串联于和并联于供暖循环回路中切换，斯特林机和/或空气源热泵通过循环的水为供暖设备提供热量。本申请通过斯特林机实现光热光电联产，通过空气源热泵进行梯级能源补充，使得太阳能转化效率极高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统


[0001]本申请涉及建筑供暖领域，尤其涉及一种基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统。

技术介绍

[0002]冬季供暖主要以烧煤和天然气为主，能量消耗大，且燃烧过程中产生了大量的二氧化碳。若采用中央空调送暖风供暖，单位面积的耗电量较高。供暖在节能与低碳方向的努力主要是在系统优化和供暖设备改进上，从热量来源层面来看，仍然没有改变需要大量排放二氧化碳的事实。
[0003]现今少数别墅等住宅可通过光热系统供暖。大致工作原理为水为光伏板降温获得热量，然后将水储存在水箱中，供暖用水与水箱中的水经过热交换后在地暖盘管中流动以给室内供暖。或者，通过光电供暖系统，采用电加热或电驱动空气源热泵形式进行供暖。
[0004]然而此类利用可再生能源的供暖系统还在研究改进阶段，并未广泛投入实际使用中。能源形式的转换次数较多，供暖系统的工作效率较低。例如，光电效率通常为20％～30％。

技术实现思路

[0005]为了提高可再生能源的利用效率，本申请提供了一种基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统。
[0006]该基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统包括：
[0007]斯特林机、蓄热水箱，所述蓄热水箱和所述斯特林机首尾连接形成循环回路；
[0008]冷却塔，所述冷却塔和所述斯特林机首尾连接形成循环回路，并且所述冷却塔和所述蓄热水箱并联设置；
[0009]换热盘管，其设置在所述蓄热水箱中，所述换热盘管用于与供暖设备首尾连接成供暖循环回路；以及
[0010]空气源热泵，所述空气源热泵被设置在所述供暖循环回路中，并且所述空气源热泵被设置成能够在串联于和并联于所述供暖循环回路中切换，
[0011]所述斯特林机和/或所述空气源热泵通过循环的水为所述供暖设备提供热量。
[0012]在至少一个实施方式中，所述蓄热水箱与所述斯特林机形成的循环回路和所述冷却塔与所述斯特林机形成的循环回路被设置成能够根据参与循环的水温度来调节通断状态。
[0013]在至少一个实施方式中，所述蓄热水箱的用于连接于所述斯特林机的开口处设置有温度传感器，所述蓄热水箱和所述冷却塔的回水连接点上游或供水连接点下游设置有温度传感器。
[0014]在至少一个实施方式中，所述基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统包括所述供暖设备，
[0015]所述供暖设备包括地暖，所述地暖包括地暖盘管，所述地暖盘管与所述换热盘管首尾连接成循环回路；并且/或者
[0016]所述供暖设备包括空调，所述空调包括风机盘管，所述风机盘管与所述换热盘管首尾连接成循环回路，
[0017]在所述供暖设备同时包括所述地暖盘管和所述风机盘管的状态下，所述地暖盘管和所述风机盘管并联设置。
[0018]在至少一个实施方式中，所述地暖盘管和/或所述风机盘管的上游连接点处设置有温度传感器。
[0019]在至少一个实施方式中，所述供暖循环回路中设置有阀门，所述空气源热泵并联于所述阀门，通过控制所述阀门的通断，使得所述空气源热泵在串联于和并联于所述供暖循环回路中切换。
[0020]在至少一个实施方式中，所述供暖循环回路包括供水管路、回水管路和混水管路，所述换热盘管、所述供水管路、所述供暖设备、所述回水管路首尾连接，所述混水管路连接于所述供水管路和所述回水管路，使得所述回水管路中的水能够不经过所述换热盘管而回到所述供水管路。
[0021]在至少一个实施方式中，所述混水管路与所述供水管路的连接点设置有混水中心，所述混水中心用于控制所述混水管路的开闭程度。
[0022]在至少一个实施方式中，所述供暖循环回路包括隔离管路，所述隔离管路连接于所述供水管路和所述回水管路，使得所述回水管路中的水能够不经过所述换热盘管而回到所述供水管路，
[0023]所述混水管路和所述隔离管路之间的所述供水管路和所述回水管路能够被控制通断。
[0024]在至少一个实施方式中，所述供暖循环回路中设置有膨胀罐，所述膨胀罐用于维持所述供暖循环回路中的水压。
[0025]本申请通过斯特林机实现光热光电联产，通过空气源热泵进行梯级能源补充，使得太阳能转化效率极高。
附图说明
[0026]图1示出了根据本申请实施方式的基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统的结构示意图。
[0027]附图标记说明
[0028]1斯特林机；2冷却塔；3第一循环泵；4蓄热水箱；41换热盘管；5混水中心；6膨胀罐；7第二循环泵；8空气源热泵；9地暖盘管；10风机盘管；
[0029]P1、P2、P3、P4、P5、P6、P9、P12、P13、P14、P15、P16水管；P7供水管路；P8回水管路；P10混水管路；P11隔离管路；
[0030]V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12阀门；
[0031]T1、T2、T3、T4、T5、T6温度传感器。
具体实施方式
[0032]下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。
[0033]参照图1，本申请提供了一种基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统(后面，简称“供暖系统”)。
[0034]示例性地，该供暖系统包括斯特林机1、冷却塔2、第一循环泵3、蓄热水箱4、混水中心5、膨胀罐6、第二循环泵7、空气源热泵8、供暖设备(地暖盘管9、风机盘管10)、多个水管、阀门和温度传感器等。
[0035]斯特林机1是一种外部加热的闭式循环发动机，可以汇聚太阳光，推动自身的发电机发电做功。冷水经过斯特林机1，为斯特林机1降温的同时能够获得热量。
[0036]冷却塔2用于冷却流经的水。
[0037]空气源热泵8可以加热流经的水。
[0038]供暖设备可以包括地暖，地暖包括地暖盘管9，地暖盘管9可以设置在建筑的地板以下，通过承载具有一定热量的水，为建筑供暖。
[0039]供暖设备可以包括空调，空调包括风机盘管10，风机盘管10可以设置在建筑的空调系统中，通过具有一定热量的水加热管壁，以送风供暖。
[0040]供暖系统中包括多个循环过程，例如循环1
‑
8。
[0041]下面参照附图，首先介绍循环1、2。以斯特林机1为供水对象，循环1、2中的实线表示供水，虚线表示回水，其中的循环用水又被称为“一次水”。
[0042](循环1)
[0043]蓄热水箱4与斯特林机1可以首尾连接形成循环1。更具体地，蓄热水箱4与斯特林机1中的一次水通过的冷却室连接，通过循环1实现斯特林机1的光热转化过程。
[0044]示例性地，斯特林机1的出水口通过水管P1连接于蓄热水箱4的进水口，蓄热水箱4的出水口通过水管P2连接于斯特林机1的进水口。进、出水口作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统，其特征在于，包括：斯特林机(1)、蓄热水箱(4)，所述蓄热水箱(4)和所述斯特林机(1)首尾连接形成循环回路；冷却塔(2)，所述冷却塔(2)和所述斯特林机(1)首尾连接形成循环回路，并且所述冷却塔(2)和所述蓄热水箱(4)并联设置；换热盘管(41)，其设置在所述蓄热水箱(4)中，所述换热盘管(41)用于与供暖设备首尾连接成供暖循环回路；以及空气源热泵(8)，所述空气源热泵(8)被设置在所述供暖循环回路中，并且所述空气源热泵(8)被设置成能够在串联于和并联于所述供暖循环回路中切换，所述斯特林机(1)和/或所述空气源热泵(8)通过循环的水为所述供暖设备提供热量。2.根据权利要求1所述的基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统，其特征在于，所述蓄热水箱(4)与所述斯特林机(1)形成的循环回路和所述冷却塔(2)与所述斯特林机(1)形成的循环回路被设置成能够根据参与循环的水温度来调节通断状态。3.根据权利要求2所述的基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统，其特征在于，所述蓄热水箱(4)的用于连接于所述斯特林机(1)的开口处设置有温度传感器(T2)，所述蓄热水箱(4)和所述冷却塔(2)的回水连接点上游或供水连接点下游设置有温度传感器(T1)。4.根据权利要求1所述的基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统，其特征在于，所述基于斯特林机的光热光电联产能源梯级供暖系统包括所述供暖设备，所述供暖设备包括地暖，所述地暖包括地暖盘管(9)，所述地暖盘管(9)与所述换热盘管(41)首尾连接成循环回路；并且/或者所述供暖设备包括空调，所述空调包括风机盘管(10)，所述风机盘管(10)与所述换热盘管(41)首尾连接成循环回路，在所述供暖设备同时包括所述地暖盘管(9)和所述风机盘管(10)的状态下，所述地暖盘管(9)和所述风机盘管(10)并联设置。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周政翰，刘实，赵海湉，林波荣，官名昊，朱宁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：