一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)，包括沼氣供應(yīng)系統(tǒng)、熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能利用系統(tǒng)和尾氣熱回收凈化系統(tǒng)。沼氣供應(yīng)系統(tǒng)包括沼氣池、儲(chǔ)氣罐和加熱器，加熱器安裝于沼氣池內(nèi)，熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝盤(pán)管、節(jié)流閥、中間換熱器、沼氣內(nèi)燃機(jī)、水箱、空氣源換熱器、四通換向閥、第一三通閥和第二三通閥，沼氣內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，太陽(yáng)能利用系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器、水泵、第三三通閥和第四三通閥,尾氣熱回收凈化系統(tǒng)包括所述加熱器和尾氣凈化裝置。該系統(tǒng)利用沼氣驅(qū)動(dòng)將夏季制冷、冬季供暖以及提供熱水結(jié)合起來(lái)，利用沼氣燃燒的尾氣加熱沼氣池，促進(jìn)微生物的發(fā)酵，從而保證了沼氣的產(chǎn)量，保證系統(tǒng)的可靠持續(xù)運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益緊張，國(guó)家大力提倡開(kāi)發(fā)新能源，鼓勵(lì)使用二次能源。
[0003]農(nóng)村資源較為豐富，如人畜糞便和大量的秸桿等均是生產(chǎn)沼氣的原材料，因此能進(jìn)行大量的生產(chǎn)沼氣，這種“自產(chǎn)自消”型生產(chǎn)沼氣方式能保證沼氣的供應(yīng)。
[0004]太陽(yáng)能是一種巨大的可再生清潔能源，具有取之不盡、廉價(jià)、安全和清潔無(wú)污染等特點(diǎn)，目前越來(lái)越受到人們的重視，太陽(yáng)能利用技術(shù)得到迅速的發(fā)展。
[0005]然而太陽(yáng)能不穩(wěn)定，沼氣的制取極大的受到溫度的制約，因此如何解決太陽(yáng)不穩(wěn)定、如何提高沼氣池內(nèi)的溫度，提高沼氣的產(chǎn)量，保證沼氣的可靠持續(xù)供應(yīng)，同時(shí)如何為用戶(hù)提供更多的所需熱量是目前所面臨的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能提供的能量作為低位熱源為用戶(hù)提供熱量，在利用沼氣燃燒驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的同時(shí)，利用尾氣加熱沼氣池，提高沼氣產(chǎn)量。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)，包括沼氣供應(yīng)系統(tǒng)、熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能利用系統(tǒng)和尾氣熱回收凈化系統(tǒng)，所述沼氣供應(yīng)系統(tǒng)包括沼氣池、儲(chǔ)氣罐和加熱器，所述加熱器安裝于所述沼氣池內(nèi)，所述沼氣池產(chǎn)生的沼氣存儲(chǔ)于所述儲(chǔ)氣罐中；所述熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝盤(pán)管、節(jié)流閥、中間換熱器、沼氣內(nèi)燃機(jī)、水箱、空氣源換熱器、四通換向閥、第一三通閥和第二三通閥，所述沼氣內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)，所述儲(chǔ)氣罐與所述沼氣內(nèi)燃機(jī)的供氣端連接；所述壓縮機(jī)的出口與所述四通換向閥的第一接口連接，所述四通換向閥的第二接口與所述冷凝盤(pán)管的入口連接，所述冷凝盤(pán)管的出口通過(guò)所述節(jié)流閥與所述第一三通閥的第一接口連接，所述第一三通閥的第二接口與所述空氣源換熱器的入口連接，所述第一三通閥的第三接口與所述中間換熱器制冷工質(zhì)入口連接，所述中間換熱器的制冷工質(zhì)出口與所述第二三通閥的第一接口連接，所述空氣換熱器的出口與所述第二三通閥的第二接口連接，所述第二三通閥的第三接口與所述四通換向閥的第三接口連接，所述四通換向閥的第四接口與所述壓縮機(jī)的入口連接，形成制冷工質(zhì)的循環(huán)；所述太陽(yáng)能利用系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器、水泵、第三三通閥和第四三通閥，所述太陽(yáng)能集熱器的出口與所述第三三通閥的第一接口連接，所述第三三通閥的第二接口與所述中間換熱器的水入口連接，所述第三三通閥的第三接口與所述水箱的入口連接，所述中間換熱器的水出口與所述第四三通閥的第一接口連接，所述第四三通閥的第二接口與所述水泵入口連接，所述水泵出口與所述太陽(yáng)能集熱器的入口連接，所述第四三通閥的第三接口與所述水箱的出口連接，形成水循環(huán)；所述尾氣熱回收凈化系統(tǒng)包括所述加熱器和尾氣凈化裝置，所述沼氣內(nèi)燃機(jī)的尾氣出口與所述加熱器的入口連接，所述加熱器的出口與所述尾氣凈化裝置連接；制熱時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)，使太陽(yáng)能集熱器、第三三通閥、水箱、第四三通閥和水泵形成水循環(huán)，直接利用太陽(yáng)能為用戶(hù)供熱；當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度很小以致水溫很低時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第二三通閥與第一三通閥使工質(zhì)依次流過(guò)壓縮機(jī)、冷凝盤(pán)管、節(jié)流閥、空氣源換熱器回到壓縮機(jī)，所述空氣源換熱器吸收空氣中的熱量以供用戶(hù)使用；當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不足時(shí)，調(diào)節(jié)所述第三三通閥和第四三通閥，使太陽(yáng)能集熱器、第三三通閥、中間換熱器、第四三通閥和水泵形成水循環(huán)，吸收太陽(yáng)能集熱器中的熱量以供用戶(hù)使用，在太陽(yáng)能供熱的同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第二三通閥與第一三通閥使工質(zhì)依次流過(guò)壓縮機(jī)、冷凝盤(pán)管、節(jié)流閥、中間換熱器、四通換向閥回到所述壓縮機(jī)，補(bǔ)充太陽(yáng)能供熱的不足；制冷時(shí)，利用四通換向閥改變制冷工質(zhì)在管道中的流動(dòng)方向，通過(guò)調(diào)節(jié)第二三通閥與第一三通閥使工質(zhì)依次流過(guò)壓縮機(jī)、空氣源換熱器、節(jié)流閥、冷凝盤(pán)管回到所述壓縮機(jī)，為用戶(hù)側(cè)提供冷量。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0010]本發(fā)明的太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)利用沼氣這一二次能源驅(qū)動(dòng)將夏季制冷、冬季供暖以及提供熱水結(jié)合起來(lái)，提高了太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的利用率和減少了一次能源的利用；并且，利用沼氣燃燒的尾氣加熱沼氣池，促進(jìn)微生物的發(fā)酵，從而保證了沼氣的產(chǎn)量，保證系統(tǒng)的可靠持續(xù)運(yùn)行，具有能量利用率高以及穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，利用尾氣凈化裝置對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1所示為本發(fā)明一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)的原理圖；
[0012]圖2所示為利用太陽(yáng)能直接供熱部分的示意圖；
[0013]圖3所示為空氣源熱泵供熱部分示意圖；
[0014]圖4所示為太陽(yáng)能熱泵供熱部分示意圖；
[0015]圖5所示為太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)制冷示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]本發(fā)明太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)的示意圖如圖1-圖5所示，包括沼氣供應(yīng)系統(tǒng)、熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能利用系統(tǒng)和尾氣熱回收凈化系統(tǒng)。所述沼氣供應(yīng)系統(tǒng)包括沼氣池8、儲(chǔ)氣罐6和加熱器7，所述加熱器7安裝于所述沼氣池8內(nèi)，所述沼氣池8內(nèi)產(chǎn)生的沼氣存儲(chǔ)于所述儲(chǔ)氣罐6中。所述熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)1、冷凝盤(pán)管15、節(jié)流閥3、中間換熱器12、沼氣內(nèi)燃機(jī)5、水箱2、空氣源換熱器4、四通換向閥10、第一三通閥11和第二三通閥16，所述沼氣內(nèi)燃機(jī)5驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)I，所述儲(chǔ)氣罐6與所述沼氣內(nèi)燃機(jī)5的供氣端連接。所述壓縮機(jī)I的出口與所述四通換向閥10的第一接口連接，所述四通換向閥10的第二接口與所述冷凝盤(pán)管15的入口連接，所述冷凝盤(pán)管15的出口通過(guò)節(jié)流閥3與所述第一三通閥11的第一接口連接，所述第一三通閥11的第二接口與空氣源換熱器4的入口連接，所述第一三通閥11的第三接口與所述中間換熱器12制冷工質(zhì)入口連接，所述中間換熱器12的制冷工質(zhì)出口與所述第二三通閥16的第一接口連接，所述空氣換熱器4的出口與所述第二三通閥16的第二接口連接，所述第二三通閥16的第三接口與所述四通換向閥10的第三接口連接，所述四通換向閥10的第四接口與所述壓縮機(jī)I的入口連接，形成制冷工質(zhì)的循環(huán)。所述太陽(yáng)能利用系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器13、水泵14、第三三通閥17和第四三通閥18，所述太陽(yáng)能集熱器13的出口與所述第三三通閥17的第一接口連接，所述第三三通閥17的第二接口與中間換熱器12的水入口連接，所述第三三通閥17的第三接口與所述水箱2的入口連接，所述中間換熱器12的水出口與所述第四三通閥18的第一接口連接，所述第四三通閥18的第二接口與所述水泵14入口連接，所述水泵14出口與所述太陽(yáng)能集熱器13的入口連接，所述第四三通閥18的第三接口與所述水箱2的出口連接，形成水循環(huán)。所述尾氣熱回收凈化系統(tǒng)包括所述加熱器7和尾氣凈化裝置9，所述沼氣內(nèi)燃機(jī)5的尾氣出口與所述加熱器7的入口連接，所述加熱器7的出口與所述尾氣凈化裝置9連接。
[0018]本發(fā)明的太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)供熱時(shí)，有三種工作方式:①太陽(yáng)輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第三三通閥17與第四三通閥18，使太陽(yáng)能集熱器13、第三三通閥17、水箱
2、第四三通閥18和水泵14組成水循環(huán)，太陽(yáng)能集熱器13產(chǎn)生的熱水直接進(jìn)入水箱2內(nèi)，直接利用太陽(yáng)能為用戶(hù)供熱，其內(nèi)部介質(zhì)循環(huán)過(guò)程如圖2所示；②太陽(yáng)輻射強(qiáng)度很小以致水溫很低時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第二三通閥16與第一三通閥11使熱泵系統(tǒng)中的工質(zhì)依次流過(guò)壓縮機(jī)1、冷凝盤(pán)管15、節(jié)流閥3、空氣源換熱器4回到壓縮機(jī)1，空氣源換熱器4吸收空氣中的熱量以供用戶(hù)使用，其內(nèi)部介質(zhì)循環(huán)過(guò)程如圖3所示；③外界條件介于兩者溫度之間時(shí)(即單獨(dú)利用太陽(yáng)能供熱不足時(shí))，調(diào)節(jié)第三三通閥17和第四三通閥18，使太陽(yáng)能集熱器13、第三三通閥17、中間換熱器12、第四三通閥18和水泵14形成水循環(huán)，吸收太陽(yáng)能集熱器13中的熱量以供用戶(hù)使用，在太陽(yáng)能供熱的同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第二三通閥16與第一三通閥11使熱泵系統(tǒng)中的工質(zhì)依次流過(guò)壓縮機(jī)1、冷凝盤(pán)管15、節(jié)流閥3、中間換熱器12、四通換向閥10回到壓縮機(jī)1，利用熱泵系統(tǒng)補(bǔ)充太陽(yáng)能供熱的不足，其內(nèi)部介質(zhì)循環(huán)過(guò)程如圖4所示。
[0019]本發(fā)明的太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)制冷時(shí)，利用四通換向閥10改變制冷工質(zhì)在管道中的流動(dòng)方向，通過(guò)調(diào)節(jié)第二三通閥16與第一三通閥11使熱泵系統(tǒng)中的工質(zhì)依次流過(guò)壓縮機(jī)1、空氣源換熱器4、節(jié)流閥3、冷凝盤(pán)管15回到壓縮機(jī)1，為用戶(hù)側(cè)提供冷量，其工作原理如圖5所示。
[0020]沼氣內(nèi)燃機(jī)5燃燒后的尾氣通過(guò)沼氣池8中加熱器7回收其中的熱量，提高發(fā)酵溫度，以提高沼氣產(chǎn)氣量，保障系統(tǒng)可靠持續(xù)的運(yùn)行，采用尾氣凈化裝置9吸收尾氣中的有害氣體，最終排向大氣。
[0021]本發(fā)明利用沼氣這一二次能源驅(qū)動(dòng)能進(jìn)行夏季制冷、冬季供暖，能提高能源利用率和減少一次能源利用；并且，通過(guò)尾氣熱回收促進(jìn)微生物的發(fā)酵，保證系統(tǒng)的可靠持續(xù)運(yùn)行。同時(shí)，利用尾氣凈化裝置對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能、沼氣聯(lián)合熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括沼氣供應(yīng)系統(tǒng)、熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能利用系統(tǒng)和尾氣熱回收凈化系統(tǒng)，所述沼氣供應(yīng)系統(tǒng)包括沼氣池、儲(chǔ)氣罐和加熱器，所述加熱器安裝于所述沼氣池內(nèi)，所述沼氣池產(chǎn)生的沼氣存儲(chǔ)于所述儲(chǔ)氣罐中；所述熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝盤(pán)管、節(jié)流閥、中間換熱器、沼氣內(nèi)燃機(jī)、水箱、空氣源換熱器、四通換向閥、第一三通閥和第二三通閥，所述沼氣內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)，所述儲(chǔ)氣罐與所述沼氣內(nèi)燃機(jī)的供氣端連接；所述壓縮機(jī)的出口與所述四通換向閥的第一接口連接，所述四通換向閥的第二接口與所述冷凝盤(pán)管的入口連接，所述冷凝盤(pán)管的出口通過(guò)所述節(jié)流閥與所述第一三通閥的第一接口連接，所述第一三通閥的第二接口與所述空氣源換熱器的入口連接，所述第一三通閥的第三接口與所述中間換熱器制冷工質(zhì)入口連接，所述中間換熱器的制冷工質(zhì)出口與所述第二三通閥的第一接口連接，所述空氣換熱器的出口與所述第二三通閥的第二接口連接，所述第二三通閥的第三接口與所述四通換向閥的第三接口連接，所述四通換向閥的第四接口與所述壓縮機(jī)的入口連接，形成制冷工質(zhì)的循環(huán)；所述太陽(yáng)能利用系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器、水泵、第三三通閥和第四三通閥，所述太陽(yáng)能集熱器的出口與所述第三三通閥的第一接口連接，所述第三三通閥的第二接口與所述中間換熱器的水入口連接，所述第三三通閥的第三接口與所述水箱的入口連接，所述中間換熱器的水出口與所述第四三通閥的第一接口連接，所述第四三通閥的第二接口與所述水泵入口連接，所述水泵出口與所述太陽(yáng)能集熱器的入口連接，所述第四三通閥的第三接口與所述水箱的出口連接，形成水循環(huán)；所述尾氣熱回收凈化系統(tǒng)包括所述加熱器和尾氣凈化裝置，所述沼氣內(nèi)燃機(jī)的尾氣出口與所述加熱器的入口連接，所述加熱器的出口與所述尾氣凈化裝置連接；制熱時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)，使所述太陽(yáng)能集熱器、第三三通閥、水箱、第四三通閥和水泵形成水循環(huán)，直接利用太陽(yáng)能為用戶(hù)供熱；當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度很小以致水溫很低時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第二三通閥與第一三通閥使工質(zhì)依次流過(guò)所述壓縮機(jī)、冷凝盤(pán)管、節(jié)流閥、空氣源換熱器回到所述壓縮機(jī)，所述空氣源換熱器吸收空氣中的熱量以供用戶(hù)使用；當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不足時(shí)，調(diào)節(jié)所述第三三通閥和第四三通閥，使所述太陽(yáng)能集熱器、第三三通閥、中間換熱器、第四三通閥和水泵形成水循環(huán)，吸收所述太陽(yáng)能集熱器中的熱量以供用戶(hù)使用，在太陽(yáng)能供熱的同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第二三通閥與第一三通閥使工質(zhì)依次流過(guò)壓縮機(jī)、冷凝盤(pán)管、節(jié)流閥、中間換熱器、四通換向閥回到所述壓縮機(jī)，補(bǔ)充太陽(yáng)能供熱的不足；制冷時(shí)，利用所述四通換向閥改變制冷工質(zhì)在管道中的流動(dòng)方向，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第二三通閥與第一三通閥使工質(zhì)依次流過(guò)所述壓縮機(jī)、空氣源換熱器、節(jié)流閥、冷凝盤(pán)管回到所述壓縮機(jī)，為用戶(hù)側(cè)提供冷量。
【文檔編號(hào)】F24J2/04GK104142036SQ201410388084
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】劉圣春, 劉兆偉, 寧?kù)o紅, 孫志利 申請(qǐng)人:天津商業(yè)大學(xué)