一种耦合地热能和太阳能的冷热电三联供系统的制作方法

本实用新型涉及能源技术领域，特别是涉及一种耦合地热能和太阳能的冷热电三联供系统，是一种集成了余热梯级利用技术、土壤源热泵技术、太阳能光热技术等关键单元技术的化石燃料与可再生能源相结合的冷热电三联供系统及方法。

背景技术：

分布式能源系统是直接面向用户，按用户需求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。分布式冷热电联产技术符合“温度对口、梯级利用”的科学用能原则，是实现节能减排的重要途径。多能互补分布式能源系统是对传统分布式能源应用的拓展，尤其是化石能源与可再生能源的集成优化互补，具有更为广阔的前景。

在实际应用过程中，内燃机型冷热电联供系统可直接实现供能温度（采暖供回水温度60/40℃，制冷供回水温度7/12℃），土壤源热泵的制冷温度能达到，而供暖温度偏低（供回水温度一般为48/40℃），当内燃机型冷热电联产系统与土壤源热泵系统联合供能时，为了保证供能温度一致，两种品质的供暖水需要经集水装置混合后再供出，混合过程造成了不必要的热能浪费。如何实现传统分布式能源与可再生能源的高效耦合成为本领域技术人员亟待解决的实际技术问题。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种耦合地热能和太阳能的冷热电三联供系统。

（二）采用的技术方案

一种耦合地热能和太阳能的冷热电三联供系统，包括发电装置、余热利用装置、烟板换热装置、土壤源热泵装置、太阳能集热装置、集分水装置；

所述发电设备包括内燃机和与内燃机连接的发电机；

所述余热利用设备包括与内燃机连接的烟气热水型吸热式热泵；

所述烟板换热装置包括与烟气热水型吸热式热泵连接的加热生活热水的烟板换热器ⅰ3和加热土壤热源泵装置的采暖水的烟板换热器ⅱ；

内燃机的烟气和缸套水进入到烟气热水型吸热式热泵作为驱动热源，烟气热水型吸收式热泵的排烟一部分进入烟板换热器加热生活热水，另一部分进入烟板换热器加热来自土壤源热泵装置的采暖水；

所述集分水装置包括集水装置和分水装置；供冷/供热回水经分水装置分水后，分别进入烟气热水型吸收式热泵和土壤源热泵装置进行换热，然后返回集水装置进行供冷/供热；

所述太阳能集热装置加热土壤源热泵装置的采暖水后同样送入集水装置。

所述土壤源热泵装置为电压缩式热泵，包括蒸发器、冷凝器、膨胀阀、压缩机，蒸发器、冷凝器、膨胀阀、压缩机之间通过换热管道构成循环；

制热模式下，冷凝器与供热回水连接加热供热回水，蒸发器通过管道从土壤中吸热；制冷模式下，蒸发器从供冷回水连接吸收供冷回水的热量，冷凝器通过管道向土壤中放热。

所述烟气热水型吸收式热泵与烟板换热器ⅰ和烟板换热器ⅱ连接的排烟官道上分别设置有阀门ⅰ、阀门ⅱ；土壤源热泵装置与太阳能集热装置连接的管道上设置有阀门ⅲ，土壤源热泵装置与烟板换热器ⅱ连接的管道入口处设置有阀门ⅴ；烟板换热器ⅱ与土壤源热泵装置连接的入水管道和与集水装置连接的出水管道之间设置阀门ⅳ；

制热模式下，阀门ⅰ、阀门ⅱ、阀门ⅲ、阀门ⅴ开启，阀门ⅳ关闭，供热回水经土壤源热泵装置加热后，又经烟板换热器或太阳能集热装置二次加热，然后进入集水装置；

制冷模式下，阀门ⅰ、阀门ⅳ开启，阀门ⅱ、阀门ⅲ、阀门ⅴ关闭，供冷回水经土壤源热泵降温后，直接进入集水装置。

所述烟气热水型吸热式热泵换热后的缸套水重新进入到内燃机中。

所述烟气热水型吸热式热泵为烟气热水型溴化锂吸收式热泵。

（三）本实用新型的有益效果：

（1）通过烟气余热二次提高土壤源热泵的供热温度，实现了低品位余热的回收利用，提高了可再生能源的供能品质，实现了传统冷热电三联供系统与土壤源热泵系统的高效耦合，减少了余热浪费和热损失；

（2）通过太阳能光热技术二次提高土壤源热泵的供热温度，并与烟气余热回收技术配合应用，提高了可再生能源供能稳定性；

（3）该耦合系统优于传统的叠加的应用，提高了多能互补系统综合能源利用率。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

其中，1-内燃机；2-余热利用装置；3-烟板换热器；4-烟板换热器；5-蒸发器/冷凝器；6-蒸发器/冷凝器；7-太阳能集热装置；8-集水装置；9-分水装置；10-发电机；11-压缩机；12-膨胀阀；

s1、s2、s3-烟气；

w1、w2-内燃机缸套水；

l1、l2、l3、l4、l5、l6-供冷/供热循环水；

v1、v2、v3、v4、v5-阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型公开了一种耦合地热能和太阳能的冷热电三联供系统，能够通过烟气余热和太阳能光热技术二次提高土壤源热泵的供热温度，实现传统冷热电三联供系统与土壤源热泵系统的高效耦合，减少余热浪费和热损失，提高可再生能源供能稳定性。

如图1所示，本实用新型包括发电装置、余热利用装置、烟板换热装置、土壤源热泵装置、太阳能集热装置7、集分水装置。

发电设备包括内燃机1和与内燃机1连接的发电机10，发电机10用来进行供电。

余热利用设备包括与内燃机1连接的烟气热水型吸热式热泵2。

烟板换热装置包括与烟气热水型吸热式热泵2连接的加热生活热水的烟板换热器ⅰ3和加热土壤热源泵装置的采暖水的烟板换热器ⅱ4；内燃机1的烟气s1和缸套水w1进入到烟气热水型吸热式热泵2中作为驱动热源，烟气热水型吸收式热泵2的排烟s2分为两部分，一部分进入烟板换热器ⅰ3加热生活热水，另一部分进入烟板换热器ⅱ4加热来自土壤源热泵装置的采暖水。烟气热水型吸热式热泵2换热后的缸套水w2重新进入到内燃机1中。

上述烟气热水型吸热式热泵2可选择烟气热水型溴化锂吸收式热泵。

集分水装置包括集水装置8和分水装置9；供冷/供热回水经分水装置9分水后，一路供冷/供热循环水l2进入烟气热水型吸收式热泵2进行换热，换热后的供冷/供热循环水l3进入集水装置8，另一路供冷/供热循环水l1进入土壤源热泵装置进行换热，换热后的供冷/供热循环水l4进入到烟板换热器ⅱ4进行再次换热，换热后的供冷/供热循环水l5返回集水装置8。

本实用新型还设置太阳能集热装置7，用于加热土壤源热泵装置的采暖水，即供冷/供热循环水l4，供冷/供热循环水l4经太阳能集热装置7加热后成为供冷/供热循环水l6，同样送入集水装置8，集水装置8将收集的热水作为供冷/供热给水进行供冷/供热。

本实用新型的土壤源热泵装置为电压缩式热泵，包括蒸发器、冷凝器、膨胀阀12、压缩机11，蒸发器5、冷凝器6、膨胀阀12、压缩机11之间通过换热管道构成循环；制热模式下，装置6为冷凝器，装置5为蒸发器，冷凝器与供热回水连接加热供热回水，蒸发器通过管道从土壤中吸热；制冷模式下，装置6为蒸发器，装置5为冷凝器，蒸发器从供冷回水连接吸收供冷回水的热量，冷凝器通过管道向土壤中放热。

烟气热水型吸收式热泵2与烟板换热器ⅰ3和烟板换热器ⅱ4连接的排烟官道上分别设置有阀门ⅰv1、阀门ⅱv2；土壤源热泵装置与太阳能集热装置7连接的管道上设置有阀门ⅲv3，土壤源热泵装置与烟板换热器ⅱ4连接的管道入口处设置有阀门ⅴv5；烟板换热器ⅱ4与土壤源热泵装置连接的入水管道和与集水装置8连接的出水管道之间设置阀门ⅳv4；制热模式下，阀门ⅰv1、阀门ⅱv2、阀门ⅲv3、阀门ⅴv5开启，阀门ⅳv4关闭，供热回水经土壤源热泵装置加热后，又经烟板换热器4或太阳能集热装置7二次加热，然后进入集水装置8，可根据生活热水的需求量或天气情况，调整各个阀门的开度；制冷模式下，阀门ⅰv1、阀门ⅳv4开启，阀门ⅱv2、阀门ⅲv3、阀门ⅴv5关闭，供冷回水经土壤源热泵降温后，直接进入集水装置8。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。