專利名稱：以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，屬于能源類供熱供冷技術領域。
背景技術：
生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物體中的一種能量形式，是僅次于煤、油、天然氣而列第四位的能源。20世紀70年代以來，由于受能源、環(huán)境等問題的影響，世界各國在生物質熱解氣化技術的研究和應用方面都進行了大量的投資。在我國，近幾年隨著國民經濟的快速發(fā)展，城市和農村廢棄物數(shù)量迅速增加，為了治理并更好的利用這些廢棄物，我國已建成大、中型沼氣工程基地近千個，形成年產沼氣數(shù)億立方米的能力。由于這些氣源穩(wěn)定、供氣量大，采用新的高新技術進行熱冷聯(lián)供，提高能量利用率，降低污染，已成為能源利用的發(fā)展趨勢。
熱泵是以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷系統(tǒng)，它與周圍環(huán)境在能量上的相互作用是從低溫熱源吸熱，然后放熱至高溫熱源，熱泵中最為普遍而廣為應用的是蒸汽壓縮式和吸收式，傳統(tǒng)蒸汽壓縮式熱泵消耗機械能，吸收式熱泵消耗較高品位的熱能。
此外，沼氣產氣率與原料發(fā)酵溫度密切相關，在冬春寒冷時期，沼氣發(fā)生器溫度低于10℃時，原料利用率和沼氣產氣率降低，所以提高沼氣發(fā)生器內部的溫度，使沼氣原料發(fā)酵溫度維持在一個適宜的溫度范圍，并確保供給系統(tǒng)足夠的沼氣量，是保證整個系統(tǒng)正常運行的關鍵。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)本發(fā)明的技術方案概述如下一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，它包括熱泵裝置、沼氣發(fā)生器、循環(huán)泵、冷卻塔、用戶換熱器，其特征在于所述熱泵裝置與所述的沼氣發(fā)生器經管道連接，所述熱泵裝置驅動能源由沼氣發(fā)生器供給，所述熱泵裝置的冷凝器出水口經管道通過閥門與所述冷卻塔的進水口連接，所述熱泵裝置的冷凝器出水口經過閥門與所述用戶換熱器進水口連接，所述用戶換熱器出水口經管道通過閥門與所述冷卻塔的出水口經管道通過閥門匯合后，與熱泵裝置的冷凝器進水口連接，所述循環(huán)泵可以設置在熱泵裝置的冷凝器的出水口端或熱泵裝置的冷凝器的進水口端。
所述的熱泵裝置可以采用蒸汽壓縮式或吸收式。
另一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，它包括熱泵裝置、沼氣發(fā)生器、循環(huán)泵、冷卻塔、用戶換熱器，其特征在于所述沼氣發(fā)生器的內部設置有加熱裝置，所述熱泵裝置與所述沼氣發(fā)生器經管道連接，所述熱泵裝置驅動能源由沼氣發(fā)生器供給，所述熱泵裝直的冷凝器出水口經管道通過閥門與所述冷卻塔的進水口連接，所述熱泵裝置的冷凝器出水口經過三通閥門、閥門后與所述用戶換熱器進水口連接，三通閥門與所述加熱裝置的進水口連接，所述加熱裝置的出水口經管道通過閥門與所述用戶換熱器出水口經管道通過閥門后匯合并與所述冷卻塔的出水口經管道通過閥門再匯合，與所述熱泵裝置的冷凝器進水口連接，所述循環(huán)泵可以設置在熱泵裝置的冷凝器的出水口端或熱泵裝置的冷凝器的進水口端。
所述的熱泵裝置可以采用蒸汽壓縮式或吸收式。
所述的沼氣發(fā)生器中的加熱裝置可以是盤管式或列管式或夾套式或板式。
本發(fā)明的一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，通過生物發(fā)酵等技術，將能量密度較低的生物質轉化為熱值較高、方便清潔的沼氣，作為蒸汽壓縮式或吸收式熱泵的驅動能源。特別是本發(fā)明的第二種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，在沼氣發(fā)生器內設置加熱裝置，使熱泵產生的一部分熱水經過沼氣發(fā)生器的加熱裝置，為沼氣原料發(fā)酵提供熱量，提高了沼氣產氣率。實現(xiàn)能量的梯級利用，最大限度的提高能源利用率，降低能源利用成本，提高生物質能這種可再生能源的利用率，顯示了在利用經濟性方面及環(huán)境可接受方面與其它能源的競爭優(yōu)勢。
在氣候溫暖季節(jié)，熱泵裝置進行制冷循環(huán)，載熱流體(水)在循環(huán)泵的驅動下，通過冷卻塔向外界環(huán)境散熱；在寒冷時期，熱泵裝置進行制熱循環(huán)，將熱量傳輸給載熱流體(水)，后者在循環(huán)泵的驅動下，分別流經用戶散熱器與沼氣發(fā)生器加熱裝置，通過調整三通閥門開啟程度，控制通過沼氣發(fā)生器加熱裝置的流量，滿足沼氣原料發(fā)酵的溫度要求，使得沼氣產氣率維持在一個較高的水平。由于本發(fā)明在沼氣發(fā)生器內設置了加熱裝置、利用熱泵裝置來替代沼氣鍋爐或燃煤鍋爐，并通過熱泵裝置，向沼氣發(fā)生器輸送滿足原料發(fā)酵溫度要求的載熱流體，達到提高沼氣產氣率的目的。本發(fā)明具有能源利用率高、環(huán)境污染小、運行穩(wěn)定、供熱品質好、經濟合理等諸多優(yōu)點。尤其為熱泵在寒冷時期運行時對沼氣發(fā)生器的熱源供給問題提供了一種可行方案，所提出的系統(tǒng)特別適用于我國中部和北方地區(qū)使用。


圖1為以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)連接示意圖；圖2為第二種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)連接示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明
圖1是第一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)連接示意圖，該系統(tǒng)包括熱泵裝置1、沼氣發(fā)生器2、循環(huán)泵3、冷卻塔8，具體工作過程如下在制冷方式條件下，載熱流體(水)在循環(huán)泵3的驅動下在系統(tǒng)中循環(huán)，通過冷卻塔將熱量傳輸?shù)酵饨绛h(huán)境，熱泵裝置1將制取的冷量由載熱介質5輸送給用戶；在制熱方式條件下，關閉閥4、閥6，打開閥7、閥10、閥11，此時冷卻塔4停止使用，熱泵裝置1向用戶換熱器9供給熱量。圖2所示的是第二種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)是在圖1的基礎上在沼氣發(fā)生器內部增加了一個加熱裝置14與三通閥13，制冷運行時，系統(tǒng)循環(huán)方式與圖1所述內容相同，此時閥10、閥11、均已關閉，調整流經閥7、閥12、閥13的流量，使沼氣發(fā)生器2維持在合適的溫度范圍，當供熱運行時，冷卻塔4同樣被停止使用，閥7、閥10、閥11、閥12和閥13均已打開，熱泵裝置1向用戶9與沼氣發(fā)生器2供給熱量，通過調整流經三通閥13的流量，優(yōu)先滿足沼氣發(fā)生器的用熱要求。
本發(fā)明將沼氣發(fā)生器增溫技術、熱泵技術與沼氣能源技術有機的結合起來，可以改善沼氣發(fā)生器的增溫性能，提高沼氣產氣率，是一種綠色環(huán)保、經濟合理的供熱供冷方式。同電力驅動蒸汽壓縮式熱泵直接供熱方式相比，本發(fā)明具有充分利用沼氣資源、無需電力、投資少等優(yōu)點；同燃煤鍋爐或沼氣鍋爐增溫系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有結構合理、運行穩(wěn)定、供熱品質好、性能系數(shù)高、對環(huán)境污染小等優(yōu)點。
權利要求
1.一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，它包括熱泵裝置、沼氣發(fā)生器、循環(huán)泵、冷卻塔、用戶換熱器，其特征在于所述熱泵裝置與所述的沼氣發(fā)生器經管道連接，所述熱泵裝置驅動能源由沼氣發(fā)生器供給，所述熱泵裝置的冷凝器出水口經管道通過閥門與所述冷卻塔的進水口連接，所述熱泵裝置的冷凝器出水口經過閥門與所述用戶換熱器進水口連接，所述用戶換熱器出水口經管道通過閥門與所述冷卻塔的出水口經管道通過閥門匯合后，與熱泵裝置的冷凝器進水口連接，所述循環(huán)泵可以設置在熱泵裝置的冷凝器的出水口端或熱泵裝置的冷凝器的進水口端。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵裝置為蒸汽壓縮式或吸收式。
3.一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，它包括熱泵裝置、沼氣發(fā)生器、循環(huán)泵、冷卻塔、用戶換熱器，其特征在于所述沼氣發(fā)生器的內部設置有加熱裝置，所述熱泵裝置與所述沼氣發(fā)生器經管道連接，所述熱泵裝置驅動能源由沼氣發(fā)生器供給，所述熱泵裝置的冷凝器出水口經管道通過閥門與所述冷卻塔的進水口連接，所述熱泵裝置的冷凝器出水口經過三通閥門、閥門后與所述用戶換熱器進水口連接，三通閥門與所述加熱裝置的進水口連接，所述加熱裝置的出水口經管道通過閥門與所述用戶換熱器出水口經管道通過閥門后匯合并與所述冷卻塔的出水口經管道通過閥門再匯合，與所述熱泵裝置的冷凝器進水口連接，所述循環(huán)泵可以設置在熱泵裝置的冷凝器的出水口端或熱泵裝置的冷凝器的進水口端。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵裝置為蒸汽壓縮式或吸收式。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于所述的加熱裝置為盤管式或列管式或夾套式或板式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以沼氣為驅動能源的熱泵供熱供冷聯(lián)合系統(tǒng)，它包括熱泵裝置、沼氣發(fā)生器、循環(huán)泵、冷卻塔、用戶換熱器，所述熱泵裝置與沼氣發(fā)生器經管道連接，熱泵裝置驅動能源由沼氣發(fā)生器供給，熱泵裝置的冷凝器出水口經管道通過閥門與冷卻塔的進水口連接，熱泵裝置的冷凝器出水口經過閥門與用戶換熱器進水口連接，用戶換熱器出水口經管道通過閥門與冷卻塔的出水口經管道通過閥門匯合后，與熱泵裝置的冷凝器進水口連接，循環(huán)泵可以設置在熱泵裝置的冷凝器的出水口端或進水口端，本發(fā)明充分利用沼氣資源、無需電力、投資少，同燃煤鍋爐或沼氣鍋爐增溫系統(tǒng)相比，具有結構合理、運行穩(wěn)定、供熱品質好、性能系數(shù)高、對環(huán)境污染小等優(yōu)點。
文檔編號C02F11/04GK1456852SQ03119108
公開日2003年11月19日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權日2003年3月14日
發(fā)明者楊昭, 馬一太, 張世鋼, 吳志光 申請人:天津大學