專利名稱：建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機組系統(tǒng)。特別是涉及一種利用建筑用地熱水進行發(fā)電的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)。
背景技術：
建筑相關能耗是全國能源消費的最大部門，聯(lián)合國環(huán)境署可持續(xù)建筑促進組織2009年公布的《建筑與氣候變化:決策者摘要》報告指出，建筑部門能源消耗占全球能源消費的40%。隨著城鎮(zhèn)化進程加速，人們生活水平提高，中國建筑能耗呈現(xiàn)剛性增長趨勢。中國提出到2020年單位GDP碳排放下降40—45%的減排目標，建筑節(jié)能成為能否完成此目標的關鍵所在。建筑全年能耗分布包括以下幾個方面:制冷、供暖、冷卻塔、照明、設備、風機、水泵。其中空調采暖系統(tǒng)占據了建筑能耗的60%，照明系統(tǒng)能耗約20%。這些能耗大多以電能的形式輸入，電能是高品位能源，隨著我國經濟的高速發(fā)展，我國建筑行業(yè)對電力資源的需求越來越大，尤其是近幾年來，電力資源的供給出現(xiàn)了供不應求的局面。若能尋找一種可利用的再生能源，通過一定技術將其轉化為電能輸送給建筑自用或并網，將會很好的解決建筑物自身需能問題，甚至有可能達到自給自足的效果。地熱能是來自地球深處的可再生能源，其作為可再生的綠色清潔能源具有巨大的開發(fā)潛力，是21世紀最受關注的可再生能源之一。通過鉆井，這些熱能可以從地下的儲層引入水池、房間、溫室和發(fā)電站。利用地熱能進行發(fā)電的技術由來已久，根據地熱資源不同，地熱發(fā)電有兩種基本方式，即閃蒸式(或稱擴容法)和雙流循環(huán)式(或稱中間介質法)，但由于其發(fā)電效率等問影響了其自身的推廣
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種利用建筑用地熱能進行低溫發(fā)電技術，能夠實現(xiàn)低溫熱發(fā)電，并回用于建筑能耗需求的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術方案是:一種建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，包括有發(fā)電單元，建筑物供熱單元，以及用于將地源熱水與發(fā)電單元及建筑物供熱單元所用熱水進行熱交換的板式換熱器，其中，所述的建筑物供熱單元的出水口通過管路依次連接板式換熱器的熱交換通道、蒸發(fā)器的熱水通道、預熱器的熱水通道和建筑物供熱循環(huán)單元的熱水入口形成建筑物供熱循環(huán)單元，所述的發(fā)電單元的發(fā)電介質出口通過管路依次連接儲液器、工質泵、預熱器的發(fā)電介質熱交換通道、蒸發(fā)器的發(fā)電介質熱交換通道以及發(fā)電單元的發(fā)電介質入口形成發(fā)電循環(huán)單元。所述的板式換熱器的熱交換通道的出水口還通過閥門直接連接建筑物供熱循環(huán)單元的熱水入口。

所述的發(fā)電介質出口還通過閥門直接連接預熱器的發(fā)電介質熱交換通道的入口。所述的板式換熱器的熱交換通道的出口與所述的蒸發(fā)器的熱水通道的入口之間還設置有閥門。所述的板式換熱器的地源熱水通道入口通過管路以及泵連接產生地水的生產井，所述板式換熱器的地源熱水通道出口通過管路連接回灌井。所述的建筑物供熱單元包括有相并聯(lián)的吸收式制冷裝置和供暖系統(tǒng)。所述的發(fā)電單元包括有入口端通過管路連接蒸發(fā)器的發(fā)電介質熱交換通道的發(fā)電介質出口端的螺桿機，螺桿機的發(fā)電介質出口端通過管路連接冷凝器的發(fā)電介質通道的入口端，所述冷凝器的發(fā)電介質通道的出口端構成發(fā)電單元的發(fā)電介質出口連接儲液器，所述的螺桿機的驅動端連接發(fā)電機，所述冷凝器的冷凝水通道的出口依次通過冷卻塔和冷卻水泵連接冷凝器的冷凝水通道的入口構成冷卻水的循環(huán)。所述的蒸發(fā)器的發(fā)電介質熱交換通道的發(fā)電介質出口端還通過閥門直接連接冷凝器的發(fā)電介質通道的入口端。所述的螺桿機的的發(fā)電介質出口端與冷凝器的發(fā)電介質通道的入口端之間還設
置有閥門。本發(fā)明的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，利用地熱能實施發(fā)電，在利用85°C的熱水且溫降控制在10°c的情況其發(fā)電量可達到50kW。在零能耗建筑中，利用地熱水進行發(fā)電以提供建筑本身所需電能，降溫后的地熱水再作為其他建筑所需熱源，可進一步降低建筑物的能耗密度，推進了零能耗建筑物目標的實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的地熱資源的利用示意圖；圖2是低溫發(fā)電機組流程示意圖；圖3是本發(fā)明的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)構成示意圖。圖中1:發(fā)電單元2:建筑物供熱單元3:板式換熱器 4:冷水出水口5:蒸發(fā)器6:預熱器7:熱水入口8:發(fā)電介質出口9:冷凝器10:儲液器11:工質泵12:泵13:生產井14:回灌井15:螺桿機16:發(fā)電機17:冷卻塔
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發(fā)明的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)做出詳細說明。本發(fā)明的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，提出了利用建筑配套的空調采暖地熱井水(90-85°C)，使用低溫全流雙循環(huán)發(fā)電技術與設備先行實施發(fā)電，就地取能并為建筑物提供高品質電能，使地熱水產生合 理地溫降，達到采暖和空調需要的溫度。被降溫后的地熱水仍可以作為制冷和供暖的熱源使用。地熱能經過梯級利用，最終可使建筑物達到能源收支平衡，自給自足的效果。如圖1所示，85°C地熱水通過管道進入低溫發(fā)電機組蒸發(fā)器，經過取熱后熱水溫度降為75°C，降溫后的熱水仍可以作為吸收式制冷和供暖所需的熱源。同時發(fā)電機組可輸出50kw的高品質電能，供建筑物用電設備所用或并入電網。低溫發(fā)電機組的工作過程如圖2所示。如圖3所示，本發(fā)明的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，包括有發(fā)電單元1，建筑物供熱單元2，以及用于將地源熱水與發(fā)電單元I以及建筑物供熱單元2所用水進行熱交換的板式換熱器3，其中，所述的建筑物供熱單元2的出水口 4通過管路依次連接板式換熱器3的熱交換通道、蒸發(fā)器5的熱水通道、預熱器6的熱水通道和建筑物供熱循環(huán)單元2的熱水入口 7形成建筑物供熱循環(huán)單元，所述的發(fā)電單元I的發(fā)電介質出口 8通過管路依次連接儲液器10、工質泵11、預熱器6的發(fā)電介質熱交換通道、蒸發(fā)器5的發(fā)電介質熱交換通道以及發(fā)電單元I的發(fā)電介質入口形成發(fā)電循環(huán)單元。所述的板式換熱器3的熱交換通道的出水口還通過閥門直接連接建筑物供熱循環(huán)單元2的熱水入口 7。所述的發(fā)電介質出口 8還通過閥門直接連接預熱器6的發(fā)電介質熱交換通道的入口。所述的板式換熱器3的熱交換通道的出口與所述的蒸發(fā)器5的熱水通道的入口之間還設置有閥門。 所述的板式換熱器3的地源熱水通道入口通過管路以及泵12連接產生地水的生產井13，所述板式換熱器3的地源熱水通道出口通過管路連接回灌井14。所述的建筑物供熱單元2包括有相并聯(lián)的吸收式制冷裝置21和供暖系統(tǒng)22。所述的發(fā)電單元I包括有入口端通過管路連接蒸發(fā)器5的發(fā)電介質熱交換通道的發(fā)電介質出口端的螺桿機15，螺桿機15的發(fā)電介質出口端通過管路連接冷凝器9的發(fā)電介質通道的入口端，所述冷凝器9的發(fā)電介質通道的出口端構成發(fā)電單元I的發(fā)電介質出口8連接儲液器10，所述的螺桿機15的驅動端連接發(fā)電機16，所述冷凝器9的冷凝水通道的出口依次通過冷卻塔17和冷卻水泵連接冷凝器9的冷凝水通道的入口構成冷卻水的循環(huán)。所述的蒸發(fā)器5的發(fā)電介質熱交換通道的發(fā)電介質出口端還通過閥門直接連接冷凝器9的發(fā)電介質通道的入口端。所述的螺桿機15的的發(fā)電介質出口端與冷凝器9的發(fā)電介質通道的入口端之間還設置有閥門。本發(fā)明的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，將85°C熱水通過管道進入低溫發(fā)電機組蒸發(fā)器，經過取熱后熱水溫度降為75°C，降溫后的熱水仍可以作為吸收式制冷和供暖所需的熱源。同時發(fā)電機組可輸出50kw的高品質電能，供建筑物用電設備所用或并入電網。85°C的地源熱水進入蒸發(fā)器和預熱器與發(fā)電介質進行換熱，蒸發(fā)器產生的高壓氣態(tài)發(fā)電介質進入全流低溫發(fā)電機組雙螺桿膨脹機的進口，膨脹做功并推動雙螺桿膨脹機運轉，之后排出的低壓氣液兩相發(fā)電介質進入冷凝器，在冷卻水泵的作用下，冷卻水進入冷凝器中冷卻發(fā)電介質為液態(tài)，之后經過高壓工質泵，將液態(tài)發(fā)電介質送入到預熱器和蒸發(fā)器中，繼續(xù)吸取地源熱水的熱量；雙螺桿膨脹機在運轉的同時拖帶發(fā)電機發(fā)電，冷凝器排出的冷卻水經冷卻水泵送至冷卻水塔，釋放出冷卻熱后循環(huán)使用。地源熱水在蒸發(fā)器里面被降溫到75°C還排出蒸發(fā)器，這部分熱水可作為熱源供給建筑物供熱循環(huán)單元使用，在夏天可以作為吸收式制冷的熱源，在冬天可以作為供暖的熱源。
以天津某綠色建筑為例，通過勘探查明地下水的溫度為85°C，流量為100m3/h時。使用地熱水先進行低溫發(fā)電，提取溫差為10°c。計算公式如下:低溫發(fā)電可用的熱量為:Q= (I1 -12) X qv= (356 - 314) X 100 / 3.6 = 1167kff冬季取低溫發(fā)電的熱效率為6%，則輸出的電量為:P=QX η !=1167X6%= 64kff按運行120天計，年發(fā)電量為:W1=P X T=64 X 120 X 24=1.85 X 105kff.h夏季取低溫發(fā)電的熱效率為4.5%,則輸出的電量為:P=QX n2=1167X4.5%= 53kff按運行90天計，年發(fā)電量為:W2=P X T=53 X 90 X 24=1.1 X 105kff.h非冬夏季節(jié)取低溫發(fā)電的熱效率為5%，則輸出的電量為
P=Q X η 3=1167 X 5 % =58kff按運行120天計，年發(fā)電量為:W3=P X T=58 X 120 X 24=1.68 X 105kff.h總計年發(fā)電量為:1=^+胃2+胃3= 4.63 X 105kff.h按此發(fā)電量計，折合年減少CO2排放353.27噸，減少SOx排放10.99噸，減少NOx排放5.32噸。經過低溫發(fā)電后的熱水溫度為75°C，可作為夏季吸收式空調熱源使用，其cop值為0.6。冬季可為供暖使用。能源梯級利用，為低能耗建筑目標的實現(xiàn)打下一定基礎。
權利要求
1.一種建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，包括有發(fā)電單元(I)，建筑物供熱單元(2 )，以及用于將地源熱水與發(fā)電單元(I)及建筑物供熱單元(2 )所用熱水進行熱交換的板式換熱器(3)，其中，所述的建筑物供熱單元(2)的出水口(4)通過管路依次連接板式換熱器(3)的熱交換通道、蒸發(fā)器(5)的熱水通道、預熱器(6)的熱水通道和建筑物供熱循環(huán)單元(2 )的熱水入口( 7 )形成建筑物供熱循環(huán)單元，所述的發(fā)電單元(I)的發(fā)電介質出口(8)通過管路依次連接儲液器(10)、工質泵(11)、預熱器(6)的發(fā)電介質熱交換通道、蒸發(fā)器(5)的發(fā)電介質熱交換通道以及發(fā)電單元(I)的發(fā)電介質入口形成發(fā)電循環(huán)單元。
2.根據權利要求1所述的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的板式換熱器(3)的熱交換通道的出水口還通過閥門直接連接建筑物供熱循環(huán)單元(2)的熱水入口(7)。
3.根據權利要求1所述的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)電介質出口(8)還通過閥門直接連接預熱器(6)的發(fā)電介質熱交換通道的入口。
4.根據權利要求1所述的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的板式換熱器(3)的熱交換通道的出口與所述的蒸發(fā)器(5)的熱水通道的入口之間還設置有閥門。
5.根據權利 要求1所述的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的板式換熱器(3)的地源熱水通道入口通過管路以及泵(12)連接產生地水的生產井(13)，所述板式換熱器(3 )的地源熱水通道出口通過管路連接回灌井(14 )。
6.根據權利要求1所述的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的建筑物供熱單元(2)包括有相并聯(lián)的吸收式制冷裝置(21)和供暖系統(tǒng)(22)。
7.根據權利要求1所述的建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)電單元(I)包括有入口端通過管路連接蒸發(fā)器(5 )的發(fā)電介質熱交換通道的發(fā)電介質出口端的螺桿機(15)，螺桿機(15)的發(fā)電介質出口端通過管路連接冷凝器(9)的發(fā)電介質通道的入口端，所述冷凝器(9)的發(fā)電介質通道的出口端構成發(fā)電單元(I)的發(fā)電介質出口(8)連接儲液器(10)，所述的螺桿機(15)的驅動端連接發(fā)電機(16)，所述冷凝器(9)的冷凝水通道的出口依次通過冷卻塔(17)和冷卻水泵連接冷凝器(9)的冷凝水通道的入口構成冷卻水的循環(huán)。
8.根據權利要求7所述的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸發(fā)器(5)的發(fā)電介質熱交換通道的發(fā)電介質出口端還通過閥門直接連接冷凝器(9)的發(fā)電介質通道的入口端。
9.根據權利要求7所述的地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述的螺桿機(15)的發(fā)電介質出口端與冷凝器(9)的發(fā)電介質通道的入口端之間還設置有閥門。
全文摘要
一種建筑用地熱能低溫發(fā)電機組系統(tǒng)，包括有發(fā)電單元，建筑物供熱單元，以及用于將地源熱水與發(fā)電單元及建筑物供熱單元所用熱水進行熱交換的板式換熱器，所述的建筑物供熱單元的出水口通過管路依次連接板式換熱器的熱交換通道、蒸發(fā)器的熱水通道、預熱器的熱水通道和建筑物供熱循環(huán)單元的熱水入口形成建筑物供熱循環(huán)單元，發(fā)電單元的發(fā)電介質出口通過管路依次連接儲液器、工質泵、預熱器的發(fā)電介質熱交換通道、蒸發(fā)器的發(fā)電介質熱交換通道以及發(fā)電單元的發(fā)電介質入口形成發(fā)電循環(huán)單元。本發(fā)明在零能耗建筑中，利用地熱水進行發(fā)電以提供建筑本身所需電能，降溫后的地熱水再作為其他建筑所需熱源，可進一步降低建筑物的能耗密度，推進了零能耗建筑物目標的實現(xiàn)。
文檔編號F25B29/00GK103244364SQ20131015865
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權日2013年5月2日
發(fā)明者張于峰, 鄧娜, 穆永超, 董勝明, 賀中祿, 于曉慧, 張彥 申請人:天津大學