端与工质输入端之间通过两个三通阀设有第二工质逆流回路10。
[0039]通过上述改进方案可实现冬季制热工况:通过压缩机2四通阀8的转换，冷水机组反向运作，进行逆卡诺循环。同时通过第一工质逆流回路9、第二工质逆流回路10的转化，逆卡诺循环绕过双螺杆膨胀机3和工质栗6，从而实现将储存在地下土壤和地下水中的热能做为热源，对室内空气加温的过程。
[0040]本实施例方案中，所述工质为R245fa(五氟丙烷)。R245fa是一种低沸点有机物，在压力101.3KPa时，沸点为58.8°C，适合60_80°C的热源，从而可以实现低温蒸发。
[0041]本实施例方案中，所述储能单元200为地源蓄热系统，所述地源蓄热系统包括地下竖埋管11以及冷却水循环栗12。
[0042]理论能量转换分析:
[0043]假设上述附图1正循环为绝热状态的孤立系统，即不对外界进行热传导、不对外进行能量的输入输出，且不考虑机械损失的理想循环。膨胀机做功发的电可以完全用于压缩机2的电能耗。
[0044]按照热力学第一定律，机械能、电能、内能之间的转化满足守恒原则Q = AU+W。此理想循环的膨胀机做功发的电，应该刚好等于压缩机2所消耗的电能，系统可以不间断的一直运转下去。
[0045]上述正循环告诉我们2个结论:
[0046](1)、在此理想循环中，压缩机2对工质做的功，刚好等于工质对膨胀机做的功。膨胀机做功发的电，应该刚好等于压缩机2所消耗的电能，系统可以不需要外部能量不间断的一直运转下去。
[0047](2)、在此理想循环中，如果有外部能量输入，通过循环转换，系统将输出大小相同的能量。
[0048]实际系统能量转换情况:
[0049]现在中央空调冷水机组的能效比(能效比指冷水机组的制冷量与输入电功率的比值)最高已经能达到7，也就是输入1个单位的电能，就能取得7个单位的制冷量。一般螺杆式中央空调冷水机组的能效比为5。采用地源蓄热系统时，地下土壤或水体温度夏季为18-25 °C，温度比夏天环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高。已有数据显示平均可提高30%。地源热栗中央空调冷水机组的能效比一般可为6.5。也就是，在夏天制冷工况，制取1个单位的制冷量，或者说有效吸收1个单位的室内热量，需要0.15个单位的电能。
[0050]有机朗肯循环低温余热发电系统，对于60°C?100°C热源的转换效率，最高已经达到18%。我们取常规值16%。也就是有效吸收1个单位的室内热量，能产生0.16个单位的电能。
[0051]从以上2个数据表明，本发明的低温余热发电系统所发产生的电能，在夏季制冷工况，是足够中央空调冷水机组的运行所需电能的。也就是本发明的系统运转过程，不需要再外供电源，也就是不耗电。
[0052]因此本实施例方案中，所述发电机4与所述压缩机2及/或工质栗6电连接，以向所述压缩机2及/或工质栗6供电。
[0053]系统的总体能量差分析:
[0054]分别以广州地区和武汉地区为例，计算夏季冷负荷、冬季热负荷、及机组本身消耗电能平衡。
[0055](1)、广州的冬季热负荷一般为夏季冷负荷的1/3?1/4，我们取中间值30%。也就是，夏季冷负荷为1个单位的话，冬季热负荷为0.3个单位。
[0056]本发明系统电转换效率为16%，也就是吸收1个单位夏季空气中的热量(相当于夏季冷负荷)，用于发电时，可以产生0.16个单位的电量。
[0057]系统机械损失一般为30%。
[0058]系统夏季储存到地源的热量为:吸收室内空气的热量-产生的电能-机械损失=1-0.16-0.3 = 0.54。地源蓄热系统向外散热损失率约为20.4%。也就是，地源向外散热损失为 0.54X0.204 = 0.11。
[0059]则系统的总体能量差为:吸收室内空气的热量-冬季热负荷-产生的电能-机械损失-地源散热损失=1-0.3-0.16-0.3-0.11=0.13。总体能量略有富余。
[0060](2)、系统对于武汉地区，冬季热负荷一般为夏季冷负荷的1/2.2?1/2.5，我们取中间值43 %。也就是，夏天冷负荷为1个单位的话，冬季热负荷为0.43个单位。
[0061]则系统的总体能量差为:1-0.43-0.16-0.3-0.11 = 0，总体能量恰好是平衡的。
[0062](3)、根据广州地区和武汉地区系统总体能量差的计算，我们可以得出:对于中国亚热带地区，本发明系统的冷热不平衡率取值均在0.8?1.15(取1为平衡)之间，无需增加冷却塔进行调节处理。
[0063]系统应用，唯一对于属于热带地区的海南地区来说，热量有富余。可增加一个小型冷却塔13进行散热调节，所述冷却塔通过换热器14与所述地源蓄热系统耦合，规格大小仅为一般中央空调冷水机组冷却塔的1/4左右。
[0064]以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在【具体实施方式】以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种超低温热源发电及热能转移系统，其特征在于: 包括蒸发器、压缩机、双螺杆膨胀机、发电机、冷凝器、储能单元、工质栗以及膨胀阀； 其中所述蒸发器用于与超低温热源耦合，以将工质吸收热量初次升温； 所述蒸发器的工质输出端与所述压缩机的工质输入端连接，以通过所述压缩机将工质压缩从而达到二次升温； 所述压缩机的工质输出端与所述双螺杆膨胀机的工质输入端连接，高温高压汽体进入所述双螺杆膨胀机膨胀做功，以通过所述双螺杆膨胀机驱动所述发电机发电； 所述双螺杆膨胀机的工质输出端与所述冷凝器的工质输入端连接，以通过所述冷凝器将工质与所述储能单元进行热交换； 所述冷凝器的工质输出端与所述工质栗的输入端连接，以通过所述工质栗将工质二次升压; 所述工质栗的输出端与所述膨胀阀的输入端连接，以通过所述膨胀阀将工质汽化降温; 所述膨胀阀的输出端与所述蒸发器的工质输入端连接，将所述蒸发器、压缩机、双螺杆膨胀机、冷凝器、工质栗以及膨胀阀连接成正循环。2.根据权利要求1所述的超低温热源发电及热能转移系统，其特征在于: 所述蒸发器的工质输出端通过四通阀与所述压缩机的工质输入端连接，所述压缩机的工质输出端通过所述四通阀与所述双螺杆膨胀机的工质输入端连接； 所述双螺杆膨胀机的工质输出端与工质输入端之间设有第一工质逆流回路； 所述工质栗的工质输出端与工质输入端之间设有第二工质逆流回路。3.根据权利要求1所述的超低温热源发电及热能转移系统，其特征在于: 所述工质为五氟丙烷。4.根据权利要求1所述的超低温热源发电及热能转移系统，其特征在于: 所述储能单元为地源蓄热系统，所述地源蓄热系统包括地下竖埋管以及冷却水循环栗O5.根据权利要求4所述的超低温热源发电及热能转移系统，其特征在于: 还包括冷却塔，所述冷却塔通过换热器与所述地源蓄热系统耦合，以进行散热调节。6.根据权利要求1所述的超低温热源发电及热能转移系统，其特征在于: 所述发电机与所述压缩机及/或工质栗电连接，以向所述压缩机及/或工质栗供电。
【专利摘要】本发明公开了一种超低温热源发电及热能转移系统，包括蒸发器、压缩机、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵以及膨胀阀连接成的正循环。本发明在空调领域应用的实质是：在夏天，通过室内风机盘管吸收空气的太阳能，经过本发明的循环，将一部分热能转化成电能，一部分热能转移储存在地下土壤和地下水中。在冬季再将储存在地下土壤和地下水中的热量取出，进行供暖。也就是把太阳能转化成夏季的电能和冬季的热能，属于可再生的环保能源利用方式。本发明将是中央空调系统的一次变革性产品。本发明总造价与地源热泵中央空调相当，总耗电量是地源热泵冷暖中央空调的23％，总耗电量是普通冷暖中央空调的14％，将为公共建筑节能做出巨大贡献。
【IPC分类】F01K11/00, F01K25/10, F25B30/06
【公开号】CN105332747
【申请号】CN201510882422
【发明人】陈栋
【申请人】陈栋
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月3日