专利汇可以提供基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统及实现方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统及实现方法。该系统包括高温 热 泵 供热/制冷子系统和跨临界 朗肯循环 发 电子 系统,所述膨胀机(3)的一侧与所述发 电机 (4)同轴连接,另一侧通过可调 联轴器 (9) 啮合 驱动所述高温热泵供热/制冷子系统的 压缩机 (10)。本发明膨胀机与压缩机联动,实现朗肯正循环和热泵逆循环耦合和灵活切换,满足不同季节建筑冷热电负荷,同时有效的保持了浅层 地 热能 的全年 温度 场的平衡。省略热泵系统的 电动机 及逆变器等设备,提高了系统的转化效率。,下面是基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统及实现方法专利的具体信息内容。
1.基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统,包括高温热泵供热/制冷子系统和跨临界朗肯循环发电子系统,所述高温热泵供热/制冷子系统包括依次串接的换向阀(24)、压缩机(10)、冷凝器/蒸发器(11)、节流阀(12)、热泵用地埋管(13)和换热器Ⅰ(5);所述跨临界朗肯循环发电子系统包括依次串接的膨胀机(3)、换热器Ⅰ(5)、发电用地埋管(6)、工质泵(8)、储液罐(7)和换热器Ⅱ(2),还包括发电机(4),
其特征在于:所述膨胀机(3)的一侧与所述发电机(4)同轴连接,另一侧通过可调联轴器(9)啮合驱动所述高温热泵供热/制冷子系统的压缩机(10);
所述热泵用地埋管(13)与发电用地埋管(6)组成浅层地埋管阵列,保证冷热的平衡交换;
所述浅层地埋管阵列和换热器Ⅱ(2)组成地热能获取系统;
所述换热器Ⅰ(5)的第一连接管(16)和第二连接管(17)分别与所述膨胀机(3)和发电用地埋管(6)连接;所述换热器Ⅰ(5)的第三连接管(18)和第四连接管(19)分别与所述热泵用地埋管(13)和换向阀(24)连接;
所述冷凝器/蒸发器(11)的第Ⅰ连接管(20)和第Ⅱ连接管(21)分别与所述换向阀(24)和节流阀(12)连接;所述冷凝器/蒸发器(11)的第Ⅲ连接管(22)和第Ⅳ连接管(23)分别与用户(15)和热/冷水泵(14)连接。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述换热器Ⅱ(2)位于地热井(1)内。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:根据异常区地热梯度,所述换热器Ⅱ(2)利用深层地热资源,设置于地下200-3000米。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述发电用地埋管(6)利用浅层地热资源,设置于地下0-200米。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述浅层地埋陈列为U型套管换热器结构,发电用介质和热泵用介质逆流布置,垂直或水平放置。
6.一种根据权利要求1所述系统的实现方法,其特征在于:包括发电和供暖模式;
其中,发电模式采用朗肯循环,具体如下:
(a)、跨临界朗肯循环发电系统以如二氧化碳低沸点类的工质为工质,由换热器Ⅱ(2)向80℃以上的水热型深层地热热储取热,使液体二氧化碳吸热变为温度和压力均大于临界点31℃和7.4Mpa的高温高压二氧化碳气体;
(b)、高温高压的二氧化碳气体进入膨胀机(3),推动膨胀机(3)转动,带动发电机(4)发电;
(c)、膨胀后的二氧化碳乏汽,经过换热器Ⅰ(5)热交换获得冷量,再通过发电用地埋管(6)向浅层土壤储层放热,冷凝为15~20℃的低温液体二氧化碳;
(d)、低温液体二氧化碳通过工质泵(8)泵入储液罐(7);
(e)、再次进入换热器Ⅱ(2),实现循环做功发电;
其中,供暖模式采用热泵循环,具体如下:
(a)、换向阀(24)转向供暖模式,热泵系统进入制热工况,跨临界朗肯循环发电系统的膨胀机(3)与高温热泵供热子系统的压缩机(10)之间经可调联轴器(9)啮合连接,膨胀机(3)直接驱动压缩机(10),吸入热泵用地埋管(13)中的二氧化碳气体;
(b)、热泵用地埋管(13)中的二氧化碳气体经过换热器Ⅰ(5)热交换获得热量提高干度至过热,并保证3~10℃的过热度后,经过换向阀(24)后被压缩机(10)吸入,提高压力至
7.4Mpa以上和提高温度至55℃以上;
(c)、二氧化碳气体进入冷凝器(11)向建筑热源(15)的热水放热,提高热水的温度大于
50℃的同时,二氧化碳气体冷凝为二氧化碳液体;
(d)、经节流阀(12)降压后,再次进入热泵用地埋管(13)吸热,蒸发为二氧化碳气体,再次被压缩机(10)吸入,实现制热循环。
7.根据权利要求6所述的实现方法,其特征在于:所述膨胀机(3)乏汽与所述热泵用地埋管(13)乏汽在所述换热器Ⅰ(5)为逆向热交换。
8.一种根据权利要求1所述系统的实现方法,其特征在于:包括发电和制冷模式;
其中,发电模式采用朗肯循环,具体如下:
(a)、跨临界朗肯循环发电系统以如二氧化碳低沸点类的工质为工质,由换热器Ⅱ(2)向80℃以上的水热型深层地热热储取热,使液体二氧化碳吸热变为温度和压力均大于临界点31℃和7.4Mpa的高温高压二氧化碳气体;
(b)、高温高压的二氧化碳气体进入膨胀机(3),推动膨胀机(3)转动,带动发电机(4)发电;
(c)、膨胀后的二氧化碳乏汽,经过换热器Ⅰ(5)热交换获得冷量,再通过发电用地埋管(6)向浅层土壤储层放热,冷凝为15~20℃的低温液体二氧化碳;
(d)、低温液体二氧化碳通过工质泵(8)泵入储液罐(7);
(e)、再次进入换热器Ⅱ(2),实现循环做功发电;
其中,制冷模式采用热泵循环,具体如下:
(a)、换向阀(24)转向制冷模式,热泵系统进入制冷工况,跨临界朗肯循环发电系统的膨胀机(3)与高温热泵制冷子系统的压缩机(10)之间经可调联轴器(9)啮合连接,膨胀机(3)直接驱动压缩机(10),蒸发器(11)中的二氧化碳气体经过换向阀(24)后被压缩机(10)提高压力至7.4Mpa以上和提高温度至55℃以上;
(b)、压缩机(10)中的高温高压二氧化碳气体经过换热器Ⅰ(5)后直接进入热泵用地埋管(13),经放热后变为高温高压二氧化碳液体;
(c)、二氧化碳液体经节流阀(12)降压后,再次进入蒸发器(11)向建筑冷源(15)的冷水吸热,降低冷水的温度小于10℃的同时,二氧化碳液体蒸发为二氧化碳气体,再次被压缩机(10)吸入,实现制冷循环。
9.根据权利要求8所述的实现方法,其特征在于:所述膨胀机(3)乏汽与所述热泵用地埋管(13)乏汽在所述换热器Ⅰ(5)为同向热交换。
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