[发明专利]基于热机的冷热联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及建筑供能领域，尤其涉及一种基于热机的冷热联供系统。

背景技术

在发达国家，50%的建筑能耗来源于暖通空调设备。随着我国城镇化率的快速推进和居民生活水平的提高，建筑耗能也在明显提升。尤其是在冬季和夏季，建筑供暖和供冷带来了巨大的能耗，一方面引起了区域性供电的季节性波动，为电厂生产和电网调度增添了压力，另一方面增加了煤炭消耗，引起环境污染。另外，近些年我国各地电荒以及拉匣限电时有发生，其中一个重要的因素就是冬季或夏季用电负荷较高。如果能够将冬季以及夏季的空调负荷从电网分离，则能有效地缓解电力需求的季节性波动、减少燃煤电厂的污染。

将空调负荷从电网分离的有效思路是推广分布式供能。其中以基于燃气内燃机的联产系统应用最广、技术最为成熟。一般分布式供能都是基于天然气等相对洁净的燃料。通过分布式供能来解决区域用户的供能问题，可以缓解电网压力，减少煤炭消耗。通过对现有专利技术进行检索，发现有两类技术能够实现将空调负荷从电网分离。

申请号为CN201120012538.6的中国发明专利申请公开了一种小型内燃机冷热电联供模块化集成系统为代表的冷热电联供系统。该类冷热电联供系统至少包括热机、余热回收换热器、溴化锂吸收机。一般思路是热机的余热被回收后，用以在夏季驱动吸收式制冷热备或者在冬季直接供暖；热机产生的功用以驱动发电机发电，用以满足用户电力需求。该类系统效率高、功能全，但其高效性需要通过优化集成和优化运行予以保障。而电负荷和热（冷）负荷往往各自具有一定波动性，这使得系统在实现热电两全方面面临着比较复杂的优化控制问题。并且，冷热电联产系统的发电效率并不高，系统整体的高效性在于有效地回收利用了系统余热。在过渡季节，当用户没有热（冷）需求时，冷热电联产系统的运行将失去经济性和节能性。

申请号为CN200610155965.3的中国发明专利申请公开了一种燃气热泵空调装置及其运行控制方法为代表的燃气空调热泵系统。该类系统至少包括燃气发动机、压缩机等设备，其一般特征是燃气发动机做功直接驱动压缩机运转，实现热泵工质的压缩循环。这类系统消耗燃料，完全只输出热量和冷量。发动机余热也可以同时回收加以利用以提高系统效率。但此种系统的压缩机直接由发动机驱动，与现有的电驱动HVAC设备不兼容，在应用推广时必须撤掉建筑原有的HVAC系统。这使得此种技术在优势不太明显的情况下难以得到推广。

另外，传统建筑联供系统主要是热电联供或者冷热电联供，其旨在满足用户的电力需求和热量（冷量）需求；但因为电力负荷和热（冷）负荷往往不是同步变化的，致使系统实际运行中的控制问题复杂化。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于热机的以冷量输出和热量输出为目的的冷热联供系统，系统的能量输出仅仅面向用户的热量或冷量需求，系统简单、兼容性高。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于热机的以冷量输出和热量输出为目的的冷热联供系统，能够在简化系统控制的同时，更具针对性地解决季节性空调负荷对电网造成的负担，减少燃煤电厂的污染。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于热机的冷热联供系统，包括热机、发电机组、余热回收换热器、工况切换阀、热水换热器、吸收式制冷机组、HVAC设备；热机的轴功输出端与发电机组相连接，发电机组的电力输出端与HVAC设备的输入端相连接；热机的余热输出端与余热回收换热器相连接，余热回收换热器与工况切换阀的一端相连接；工况切换阀的另一端选择性地与吸收式制冷机组和热水换热器中的一个相连接；吸收式制冷机组和HVAC设备与用户相连接，用于满足用户的冷负荷；热水换热器和HVAC设备与用户相连接，用于满足用户的热负荷。

其中，HVAC（Heating，Ventilation，Air-conditioning and Cooling）是指空气调节系统，是包含温度、湿度、空气清净度以及空气循环的控制系统。

其中，轴功是指系统通过机器轴与外界传递的功。

进一步地，工况切换阀为三通阀，工况切换阀的第一端口与余热回收换热器相连接，工况切换阀的第二端口与吸收式制冷机组相连接，工况切换阀的第三端口与热水换热器相连接。

进一步地，热机是燃气内燃机、燃气轮机、微型燃气轮机或斯特林机中的任一种。

进一步地，HVAC设备是暖通制冷空调、通风除湿设备或电驱动热泵中的任一种，HVAC设备用于选择性地实现冷量输出或热量输出。