用於恆溫泳池的多能互補分布式能源系統的製作方法
2023-05-06 06:38:01 1
本發明涉及一種用於恆溫泳池的多能互補分布式能源系統，適用於為恆溫泳池提供熱、電供應，同時為用戶提供除溼、供冷、供暖服務。
背景技術：
恆溫泳池的主要能源負荷需求為：泳池熱水所需的熱負荷，各種配套設施所需的電負荷。
現有技術常用的能源供應方式為：直接使用市電+鍋爐。利用市電提供電負荷，利用鍋爐供應熱負荷，電負荷、熱負荷分別獨立供應。這種供能方式雖然系統較簡單，但經濟性較差，且設備年使用率較低，造成浪費。
以遊泳館空間為30米×15米×6米、池子為25米×10米×1.8米的某遊泳館為例，遊泳館全年使用，每天開放時間10:00～21:00，水溫要求28℃。非開放時間同樣需供應熱水保持28℃的水溫，避免遊泳池冷啟動時消耗時間過長。遊泳池使用2臺180kw鍋爐供熱水，夏天開1臺其餘時間開2臺，採用間歇式運行方式，平均耗氣量4000nm3/月。遊泳館設置有1臺1000kva變電器，利用市電提供電負荷，年用電90萬度。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：提供一種能源利用效率高、經濟性好的用於恆溫泳池的多能互補分布式能源系統。
為解決上述技術問題本發明所採用的技術方案是：用於恆溫泳池的多能互補分布式能源系統，包括天然氣管網和供電母線，供電母線連接市電的輸出端，還包括內燃機、發電機、溴化鋰機組、熱泵系統；
內燃機的輸入端連接天然氣管網，內燃機的輸出端通過發電機連接供電母線，內燃機的缸套水系統連接溴化鋰機組；內燃機的煙氣系統輸出端連接溴化鋰機組；
溴化鋰機組的輸出端連接泳池蓄熱罐；泳池的熱負荷可通過池水在泳池蓄熱罐處換熱進行提供；
熱泵系統的輸入端連接供電母線，熱泵系統包括製冷劑循環系統和空氣循環系統，
製冷劑循環系統包括壓縮機、池水換熱器、儲液器、冷凝器、蒸發器；壓縮機的排氣端連接有製冷劑循環第一支路、製冷劑循環第二支路，製冷劑循環第一支路經電磁閥後連接池水換熱器，池水換熱器經單向閥後連接儲液器，製冷劑循環第二支路經電磁閥後連接冷凝器，冷凝器經單向閥後連接儲液器，儲液器通過節流裝置連接蒸發器，蒸發器連接至壓縮機的吸氣口；
空氣循環系統包括蒸發器、迴風風機、送風風機；迴風風機的出風口連接蒸發器，送風風機的進風口連接蒸發器。在熱泵系統中，泳池的熱負荷可通過池水在池水換熱器處換熱進行提供；此外，空氣循環系統在蒸發器處換熱，可對空氣進行除溼。
進一步的是：熱泵系統還包括再熱冷凝器；
在製冷劑循環系統中，壓縮機的排氣端連接有製冷劑循環第三支路，製冷劑循環第三支路經電磁閥後連接再熱冷凝器，再熱冷凝器經單向閥後連接儲液器；
在空氣循環系統中，再熱冷凝器設於送風風機的進風口與蒸發器之間，蒸發器連接再熱冷凝器的進風口，再熱冷凝器的出風口連接送風風機的進風口。
在冬季，可通過再熱冷凝器處的換熱，將機組製冷除溼後的混合空氣溫度提升到與泳池溫度等同(例如背景技術中實例的28℃)，從而提高冬季舒適度，同時由於環境溫度提升，也降低了泳池的熱損失。
進一步的是：熱泵系統還包括兩用表冷器；兩用表冷器具有熱水循環迴路接口和冷凍水循環迴路接口；熱水循環迴路接口、冷凍水循環迴路接口均用於連接溴化鋰機組的輸出端；
在空氣循環系統中，兩用表冷器設於送風風機的進風口與蒸發器之間，蒸發器連接兩用表冷器的進風口，兩用表冷器的出風口連接送風風機的進風口。
在設置有再熱冷凝器的情形下，在空氣循環系統中，兩用表冷器連接於再熱冷凝器的出風口一側或再熱冷凝器的進風口一側均可。
兩用表冷器可接入溴化鋰機組生產的熱水、冷凍水，作為備用選擇，節約壓縮機的電耗。
進一步的是：在空氣循環系統中，迴風風機的出風口與蒸發器之間的連接管路上依次設置有排風口、新風口，排風口位於靠近迴風風機一側。夏季時可通過新風口引入新風，調節內部空氣，提高舒適度。
進一步的是：溴化鋰機組的輸出端連接空調系統的母管。溴化鋰機組多餘的能源可為空調系統提供熱水、冷凍水，供冷和採暖不足的部分由原空調系統補充，可節約能源。
本發明的有益效果是：內燃機、發電機、溴化鋰機組構成的三聯供機組可提供電負荷、熱負荷、冷負荷，熱泵系統可用於池水加熱、除溼、空氣調節，三聯供機組和熱泵系統互為補充，有利於供能方式、種類的合理配比，選擇最經濟的能源方式，同時可合理利用市電峰谷平時段的電價差異，實現供能的經濟性。
附圖說明
圖1是本發明的運行結構示意圖；
圖2是本發明中熱泵系統的結構示意圖；
圖中標記：1-壓縮機、2-池水換熱器、3-儲液器、4-冷凝器、5-蒸發器、6-迴風風機、7-送風風機、8-再熱冷凝器、9-兩用表冷器、10-排風口、11-新風口、12-熱水循環迴路接口、13-冷凍水循環迴路接口、14-四通閥、15-膨脹閥。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
如圖1、圖2所示，本發明包括天然氣管網和供電母線，供電母線連接市電的輸出端，還包括內燃機、發電機、溴化鋰機組、熱泵系統；
內燃機的輸入端連接天然氣管網，內燃機的輸出端通過發電機連接供電母線，內燃機的缸套水系統連接溴化鋰機組；內燃機的煙氣系統輸出端連接溴化鋰機組；
溴化鋰機組的輸出端連接泳池蓄熱罐；泳池的熱負荷可通過池水在泳池蓄熱罐處換熱進行提供；
熱泵系統的輸入端連接供電母線，熱泵系統包括製冷劑循環系統和空氣循環系統，
製冷劑循環系統包括壓縮機1、池水換熱器2、儲液器3、冷凝器4、蒸發器5；壓縮機1的排氣端連接有製冷劑循環第一支路、製冷劑循環第二支路，製冷劑循環第一支路經電磁閥後連接池水換熱器2，池水換熱器2經單向閥後連接儲液器3，製冷劑循環第二支路經電磁閥後連接冷凝器4，冷凝器4經單向閥後連接儲液器3，儲液器3通過節流裝置連接蒸發器5，蒸發器5連接至壓縮機1的吸氣口；
空氣循環系統包括蒸發器5、迴風風機6、送風風機7；迴風風機6的出風口連接蒸發器5，送風風機7的進風口連接蒸發器5。在熱泵系統中，泳池的熱負荷可通過池水在池水換熱器處換熱進行提供；此外，空氣循環系統在蒸發器處換熱，可對空氣進行除溼。
優選地，熱泵系統還包括再熱冷凝器8；
在製冷劑循環系統中，壓縮機1的排氣端連接有製冷劑循環第三支路，製冷劑循環第三支路經電磁閥後連接再熱冷凝器8，再熱冷凝器8經單向閥後連接儲液器3；
在空氣循環系統中，再熱冷凝器8設於送風風機7的進風口與蒸發器5之間，蒸發器5連接再熱冷凝器8的進風口，再熱冷凝器8的出風口連接送風風機7的進風口。
在本實施例中，壓縮機1的排氣端通過兩個四通閥14形成三個製冷劑循環支路，節流裝置中通過設置膨脹閥15起調節作用。
在冬季，可通過再熱冷凝器8處的換熱，將機組製冷除溼後的混合空氣溫度提升到與泳池溫度等同，從而提高冬季舒適度，同時由於環境溫度提升，也降低了泳池的熱損失。
此外，熱泵系統還包括兩用表冷器9；兩用表冷器9具有熱水循環迴路接口12和冷凍水循環迴路接口13；熱水循環迴路接口12、冷凍水循環迴路接口13均用於連接溴化鋰機組的輸出端；
在空氣循環系統中，兩用表冷器9設於送風風機7的進風口與蒸發器5之間，蒸發器5連接兩用表冷器9的進風口，兩用表冷器9的出風口連接送風風機7的進風口。
在設置有再熱冷凝器8的情形下，在空氣循環系統中，兩用表冷器9連接於再熱冷凝器8的出風口一側或再熱冷凝器8的進風口一側均可。在本實施例中，兩用表冷器9連接於再熱冷凝器8的出風口一側。
兩用表冷器9可接入溴化鋰機組生產的熱水、冷凍水，作為備用選擇，節約壓縮機1的電耗。
在空氣循環系統中，迴風風機6的出風口與蒸發器5之間的連接管路上依次設置有排風口10、新風口11，排風口10位於靠近迴風風機6一側。夏季時可通過新風口11引入新風，調節內部空氣，提高舒適度。
溴化鋰機組的輸出端連接空調系統的母管。溴化鋰機組多餘的能源可為空調系統提供熱水、冷凍水，供冷和採暖不足的部分由原空調系統補充，可節約能源。
以遊泳館空間為30米×15米×6米、池子為25米×10米×1.8米的某遊泳館為例，遊泳館全年使用，每天開放時間10:00～21:00，水溫要求28℃。採用本發明的技術方案，負荷分析估算如下：
泳池恆溫計算：
遊泳池池水總面積為250平方米，水深1.8米，水容量450立方米，設計水溫為28℃，室內溫度30℃，相對溼度60％，冬季平均風速0.3m/s,初始加熱時間48小時內。
1)泳池每小時總的熱損失量為：92kw。
2)泳池初始加熱每小時提供的熱量為：243kw。
泳池除溼計算:
按室內換氣循環次數為6次/h計算，夏季需考慮加入新風量，同時為了提高冬季舒適度，機組製冷除溼後還需要把混合空氣溫度提升到28℃。
1)總的散溼量為：64kg/h。
2)除溼機組所需冷量為：106kw。
3)冬季再熱量為：50kw。
空調系統的冷負荷估算為286kw、熱負荷估算為156kw。
為實現系統長時間滿負荷、高效運行，提高餘熱利用率，保證系統運行的經濟性，按照「滿足基本熱水負荷和大部分電負荷、空調負荷」的設計原則，本實施例中系統配置如下：燃氣內燃機熱電冷三聯供子系統配置為：1×160kw燃氣內燃機發電機組+煙氣型溴化鋰吸收式冷溫水機組,主要設備及技術參數如表1所示。
熱泵系統配置為：除溼量60kg/h機組，主要設備及技術參數如表2所示。
表1：燃氣內燃機熱電冷三聯供系統主要設備及技術參數
表2：熱泵系統主要設備及技術參數
本實施例運行方式如下：
1)燃氣發電機組所發電力採用400v低壓併網，併入1000kva變電器低壓端，與市電共同滿足客戶的電負荷需求。發電後的煙氣高溫餘熱及缸套水餘熱通過溴化鋰機組產生冷、熱水為客戶提供夏季製冷、冬季採暖以及泳池水加熱服務。
全年：全年燃氣發電機及溴化鋰機組白天運行，夜間負荷低時停機。
2)溴化鋰機組生產的熱水，第一路併入泳池蓄熱罐。
夏季：熱泵系統所生產的熱水，足夠補充泳池每小時總的熱損失(92kw)，溴化鋰機組併入的管路關閉。
冬季：由於回收的部分熱量需要再熱空氣(50kw)，剩餘的熱量不足以補充泳池每小時總的熱損失，所以需要添加部分溴化鋰機組生產的熱水來滿足泳池的需求。
過渡季：當熱泵系統的壓縮機停止運行時，溴化鋰機組生產的熱水補充泳池每小時總的熱損失，溴化鋰機組生產的冷凍水進入熱泵系統的兩用表冷器，達到除溼的目的，也可以節省壓縮機的電耗。
池水冷啟動：即初始加熱池水時所需熱量較多(243kw)，這時也需要溴化鋰機組生產的熱水和熱泵系統的熱水共同滿足泳池加熱需求。
3)溴化鋰機組生產的熱水、冷凍水，第二路併入空調系統的母管上。
夏季：供應大部分冷氣，不足由空調系統補充。
冬季：基本滿足採暖，不足由空調系統補充。
過渡季：溴化鋰機組併入的管路關閉。
4)溴化鋰機組生產的熱水、冷凍水，第三路接入熱泵系統的兩用表冷器。
過渡季：當熱泵系統的壓縮機停止運行時，溴化鋰機組生產的熱水補充泳池每小時總的熱損失，溴化鋰機組生產的冷凍水進入熱泵系統的兩用表冷器，達到除溼的目的，也可以節省壓縮機的電耗。
其餘時間：作為除溼、加熱池水、空氣調節的備用，壓縮機停用、檢修時也可以使用。不使用時併入的管路關閉。
5)熱泵系統：使用燃氣內燃發電機組供電或市電驅動，滿足泳池除溼、空氣調節、池水加熱需求。全年全天運行。