一种空间节约型分布式能源系统的制作方法

本实用新型涉及分布式能源系统技术领域，特别涉及一种空间节约型分布式能源系统。

背景技术：

在酒店、数据中心和写字楼等用户场合中，需要通过能源系统提供热、电、冷等能源的供给，而在酒店、数据中心和写字楼等建筑中，由于需要大量空间安置计算机或人等，留给能源系统的空间往往有限。

以数据中心为例，其耗能比一般的商业大楼更大，主要是其机房设备需要全年每天24小时不间断的恒温冷却，并且要求制冷设备有非常可靠的稳定性以保证冷量的持续供应，一般的电力系统和制冷机组占地面积大，经常受限于安装场地的空间问题。

普通的能源系统需要占用较大的地面空间，以整合一套发电设备、制冷设备、冷却设备以及复杂的管路和坚实的地基。对于数据中心等楼宇式场合，一套燃气轮机和发电机进驻后，剩余空间就十分有限了，很难有多余的空间用来安装制冷系统和冷却系统。除非提早规划，否则数据中心安装能源系统十分困难。因此需要设计一种空间节约型分布式能源系统，以降低空间限制，以满足使用需求。

技术实现要素：

鉴于现有技术能源系统占地面积大，空间易受限的问题，提出了本实用新型的一种空间节约型分布式能源系统，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

依据本实用新型的一个方面，提供了一种空间节约型分布式能源系统，包括：至少三层的多层建筑以及安放在所述多层建筑中的动力发生设备、制冷设备和冷却设备；所述动力发生设备、制冷设备和冷却设备自下而上依次分层安放在所述多层建筑中，且所述动力发生设备位于所述多层建筑的首层；所述动力发生设备与所述制冷设备连接提供动力源；所述冷却设备与所述制冷设备连接提供冷却；所述多层建筑还设置有贯通的烟囱，所述动力发生设备和所述制冷设备分别经废气管道与所述烟囱连接，经所述烟囱排出废气。

可选地，所述动力发生装置包括燃气轮机和发电机；所述制冷设备为吸收式制冷设备；所述动力发生设备产生的烟气经烟气管道输送到所述吸收式制冷设备，为所述吸收式制冷设备提供热源。

可选地，所述废气管道和/或所述烟气管道上还安装有用于调节气体流量的阀门。

可选地，所述发电机与用电网络并网连接，以提供电力输出；和/或，所述燃气轮机还与供热管道连接，以提供热力输出。

可选地，所述动力发生设备和所述制冷设备之间留有空置的隔音夹层；和/或，所述动力发生设备套设有隔音套装。

可选地，所述制冷设备和所述冷却设备之间留有夹层，所述夹层内设置有配合所述制冷设备和所述冷却设备的配电装置。

可选地，所述动力发生设备为双燃料混合驱动设备。

可选地，所述制冷设备带有自身直燃供热装置。

可选地，所述动力发生设备和所述制冷设备均设置有多个，且所述动力发生设备和所述制冷设备的工作负荷不低于50％。

可选地，该系统还包括一套备用的动力发生设备和一套备用的制冷设备。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

通过设置至少三层的多层建筑，来自下而上依次分层安放动力发生设备、制冷设备和冷却设备，形成空间节约型分布式能源系统，节省了能源系统的占地面积，并且同时设置贯通多层建筑的烟囱，从而便利实现废气的排放，特别适用于楼宇或者空间有限的用户场合。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的一种空间节约型分布式能源系统结构示意图；

图2为本实用新型另一个实施例提供的一种空间节约型分布式能源系统结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例提供的一种空间节约型分布式能源系统动力发生设备与制冷设备的功率配套示意图；

图中：1、动力发生设备；2、制冷设备；3、冷却设备；4、烟囱；5、第一管道；6、第二管道；7、第三管道；8、阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型的技术构思是，将动力发生设备、制冷设备和冷却设备，按照自下而上的顺序，依次分层设置在至少三层的多层建筑中，并通过贯通多层建筑的烟囱实现动力发生设备和制冷设备的废气排放，从而实现该能源系统的垂直合理排布，降低了本分布式能源系统的占地面积。

图1为本实用新型一个实施例提供的一种空间节约型分布式能源系统结构示意图。

如图1所示，该空间节约型分布式能源系统包括：至少三层的多层建筑以及安放在多层建筑中的动力发生设备1、制冷设备2和冷却设备3；动力发生设备1、制冷设备2和冷却设备3自下而上依次分层安放在多层建筑中，且动力发生设备1位于多层建筑的首层，由于动力发生设备1的体积、重量较大，置于首层以便于更方便地安装，同时将动力发生设备1设置在首层也能降低其工作震动对建筑物造成的影响。动力发生设备1与制冷设备2连接提供动力源，以使制冷设备2能够提供用户场所所需的冷源。冷却设备3与制冷设备2连接，以提供对制冷设备2的冷却。该多层建筑还设置有贯通的烟囱4，动力发生设备1和制冷设备2分别经废气管道与烟囱4连接，经烟囱4排出废气。

通过将动力发生设备、制冷设备和冷却设备，按照自下而上的顺序，依次分层设置在至少三层的多层建筑中，借助贯通多层建筑的烟囱实现动力发生设备和制冷设备的废气排放，从而实现了该能源系统的垂直合理排布，降低了本分布式能源系统的占地面积，尤其适用于楼宇式或空间有限场合的能源供应。

在本实用新型的一些实施例中，动力发生装置包括燃气轮机和发电机；制冷设备2为吸收式制冷设备；动力发生设备1产生的烟气经烟气管道输送到吸收式制冷设备2，为吸收式制冷设备2提供热源。

如图1所示，烟气管道包括第一管道5，第二管道6和第三管道7，按下列方式排列，烟气管道的一部分构成废气管道：

第一管道5始端连接动力发生设备1，第一管道5包含两个末端。一端连接第二管道6，用于传输热蒸汽给制冷设备2，另一端连接烟囱4，用于排除多余废气。

第二管道6可转移来自动力发生设备1的烟气，用以驱动制冷设备2。第二管道6包含两个部分，第一部分从第一管道5的一部分延伸到制冷设备2的机械入口。第二部分和第一部分焊接在一起，连接到烟囱4。动力发生设备1工作时，烟气通过第一管道5——第二管道6通入制冷机设备2中，多余的尾气不进入制冷设备2，而是通过第二管道6通入烟囱4排放。

第三管道7连接制冷设备2的尾气到烟囱4以排放。

在本实用新型的一些实施例中，废气管道和/或烟气管道上还安装有用于调节气体流量的阀门8。

阀门8用于引导或限制第一、二、三管道的烟气流量。阀门8装在第一管道5处调节动力发生设备1去往烟囱4的烟气流量，或调节从动力发生设备1到制冷设备2的烟气流量。阀门8也可以安装在第二管道6处引导或限制去往制冷设备2的烟气。

在本实用新型的一些实施例中，发电机与用电网络并网连接，以提供电力输出，输出的电力可以供用户场合自用，或者接入电网供其他用户使用；和/或，燃气轮机还与供热管道连接，以提供热力输出。因此，本分布式能源系统为能同时产生冷、热、电其中至少两种能源的能源转换系统，从而实现热电联产或热电冷三联产或冷电联产。

图2为本实用新型另一个实施例提供的一种空间节约型分布式能源系统结构示意图。分布式能源系统有七层结构，包含一个安放动力发生设备1的首层，第二层为空心层，第三、四安放制冷机设备2；第六、七层用来安放包含冷却塔的冷却设备3；烟囱4贯穿整个建筑。

如图2所示，在本实用新型的一些实施例中，动力发生设备1和制冷设备2之间留有空置的隔音夹层(图2中第二层)；和/或，动力发生设备1套设有隔音套装。动力发生设备1工作时会产生较大噪声，因此在其上层留有控制的隔音夹层，能够有效降低噪声干扰。更优选地，还可以为动力发生设备1加装隔音套装，进一步降低隔音效果的同时，也保护动力发生设备1免受天气影响。

在本实用新型的一些实施例中，制冷设备2和冷却设备3之间留有夹层(图2中第五层)，夹层内设置有配合制冷设备2和冷却设备3的配电装置，如变电器、变压器等，将这些配电装置设置在制冷设备2和冷却设备3之间的夹层中，有利于削弱能源系统各设备工作震动对配电装置造成的影响，改善配电装置的工作环境，提供其使用寿命。

在本实用新型的一些实施例中，动力发生设备1为双燃料混合驱动设备。例如，动力发生设备1的燃气轮机选用双燃料燃机，既可以燃烧天然气，又可以燃烧混合燃气或柴油等。当然，优选为天然气或天然气含量90％以上的混合燃气，以具有良好的环保效益，最好是天然气，以利于制冷设备2的保养。

在本实用新型的一些实施例中，制冷设备2带有自身直燃供热装置。吸收式制冷机是用烟气启动，随后用烟气或热水驱动。其所需的烟气或热水均可通过动力发生设备1获取，当烟气或热水的供热不足时，为了保证可靠地制冷效果，可以通过制冷设备2的自身直燃获取热源，以保证制冷功能满足要求。例如，动力发生设备1如果是燃油驱动，烟气不通入制冷设备2，因为烟气成分不符合要求。此情况下烟气产生热水供制冷设备2使用，但制冷能力会有所下降，此时需要靠制冷设备2补燃以弥补制冷能力。

在本实用新型的一些实施例中，动力发生设备1和制冷设备2均设置有多个，以保证本分布式能源系统不会意外停机，且动力发生设备1的工作负荷不低于50％，优选为50％，此时既能保证效率较高，也留有足够的冗余负荷，可以在出现高负荷状态时临时提高动力发生设备1和制冷设备2的负荷，满足用户场合对能源的正常需求。

在本实用新型的一些实施例中，该系统还包括一套备用的动力发生设备和一套备用的制冷设备。备用的动力发生设备和制冷设备作为冗余，用于在投入使用设备发生停机时时开启，提供制冷保证。

图3为本实用新型的一个实施例提供的一种空间节约型分布式能源系统动力发生设备与制冷设备的功率配套示意图。正常工作的包括6个动力发生设备1和12个制冷设备2，每个动力发生设备1对应2个制冷设备2，共形成六组设备，并且本分布式能源系统还各设置有规模相同的一套动力发生设备1和制冷设备2，作为冗余备用。单台动力发生设备1的容量为5.3MW，50％负荷运行，单台实际输出2.65MW，单台制冷设备2的最大制冷量为600冷吨，50％负荷运行。

如前所述，动力发生设备1和制冷设备2的工作负荷不低于50％，这里优选设为50％。动力发生设备1的燃气轮机在50％负载时的效率比100％负载时下降1％。因此效率的下降可忽略。

吸收式制冷机的COP(Coefficient Of Performance，制冷系数)在50％负载时效率会提升4％，满负荷时效率是0.77，50％负荷时效率为0.8，因此效率相比满负荷有所上升。

如图3所示的分布式能源系统用来驱动和冷却数据中心。由于数据中心对制冷稳定性要求很高，因此对于停机时间的容忍度最小，分为四个等级，为数据中心供能的能源系统必须按照最高等级4级来设计。一台制冷设备2可以同时吸收烟气和热水的热量，24台制冷设备2中12台运行，剩余一半作为备用，以在发生意外或进行检修时切换使用。并且，制冷设备2的负载也为50％，当其中一台出现故障时，剩余11台正在运行的制冷设备2至少有一台能从50％跳升到100％负荷率，以保证满足制冷负荷要求。

每层建筑的高度和承重能力必须根据安放设备的重量和高度考虑，动力发生设备1如发电机组等比较重，还可设置独立的支撑结构，独立的支撑结构与其他建筑分开，因而动力发生设备1的震动也单独考虑。

图3所示的功率配套方案，由于平时是50％负荷运行，所以只要有三套设备满负荷运转就可以实现达到预设的负荷要求，即六组设备中同时有三组以上出现故障，才会导致系统崩溃，这个概率为是很低的，因此本实用新型的可靠性极高，可以满足数据中心等用户场合的使用需求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。