專利名稱：生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)力供應(yīng)的裝置，具體涉及生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能、熱能和熱水供應(yīng)用的動(dòng)力供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
電能和熱能聯(lián)合生產(chǎn)的獨(dú)立裝置是人所共知。這裝置的主要部件是生產(chǎn)電能的柴油機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)裝有熱交換器，可使用冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)液體的熱能發(fā)動(dòng)機(jī)的排出氣熱能為用戶供熱。這種系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)由于排出氣而污染周圍環(huán)境；能源成本很高；同時(shí)由于燃料的缺少和低劣質(zhì)量，此種系統(tǒng)工作可能發(fā)生中斷。
人所共知，由大氣環(huán)境良好條件恢復(fù)的能源(風(fēng)、太陽等)形成動(dòng)力系統(tǒng)。但由于動(dòng)力能源不穩(wěn)定(風(fēng)力變化、季度和氣候的光能量流的波動(dòng))影響用戶用動(dòng)力的保證問題。為了整平由于能源不穩(wěn)定而發(fā)生振蕩能力波動(dòng)和調(diào)和電能供應(yīng)的狀態(tài)應(yīng)使用動(dòng)力蓄電器。人所共知，用恢復(fù)能源的獨(dú)立動(dòng)力裝置，包括把動(dòng)力變?yōu)殡娔茈姎狻⑿铍姵亟M的變換器，蓄熱器，電力裝置，它用于蓄電器和蓄熱器之間進(jìn)行重新分配動(dòng)力。
與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)的基本特征如下包含一個(gè)把可恢復(fù)動(dòng)力能源變成電能的能源變換器；蓄電池組和蓄熱器?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是裝置效果不夠好，其原因是在動(dòng)力的雙重轉(zhuǎn)化過程中存在損失即可恢復(fù)能源變成電能和電能變成熱能。
農(nóng)村用戶的獨(dú)立供能—供熱的裝置與本發(fā)明中的特征比較相近，稱其為本發(fā)明的原型。此裝置包括煤氣工作的熱電發(fā)動(dòng)器，風(fēng)力電氣組；蓄電池組；而太陽能源變成熱力能的裝置；蓄熱器通過自動(dòng)開關(guān)的設(shè)備風(fēng)力電氣發(fā)動(dòng)機(jī)和熱電發(fā)動(dòng)器，蓄電機(jī)相聯(lián)而蓄電器和用電設(shè)備相聯(lián)。太陽能裝置聯(lián)著熱點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)和熱能蓄熱器，同時(shí)蓄熱器與熱能用戶相聯(lián)。
此原型同本發(fā)明的的共同特征是包含一個(gè)與動(dòng)力能用戶相聯(lián)的風(fēng)力發(fā)電器組；一套與熱能用戶相聯(lián)的把太陽能變成熱能的裝置；與太陽能轉(zhuǎn)換裝置和熱能用戶相聯(lián)的集熱器；與風(fēng)力發(fā)電器組和用電設(shè)備相聯(lián)蓄電器。
須用煤氣作為主要的能源之一使上述裝置的運(yùn)行依賴于一種特定燃料資源的存在，并導(dǎo)致燃料的運(yùn)輸，儲藏和周圍環(huán)境的污染問題。除此外其裝置的特征是操作復(fù)雜，因此降低裝置工作可靠性和效果性。此裝置的另一個(gè)缺點(diǎn)是缺乏廢料余熱利用和周圍環(huán)境和地球的熱能利用，降低了其經(jīng)濟(jì)上的可行性。
本發(fā)明主要解決的任務(wù)是提高在房屋內(nèi)獨(dú)立供熱/供電系統(tǒng)可靠性和節(jié)約經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。
發(fā)明概要利用發(fā)明所得到的技術(shù)成果是由于采用補(bǔ)充熱能的熱泵，熱能控制和操作的自動(dòng)化，系統(tǒng)部件之間負(fù)荷的合理分配，和污水熱能的余熱利用，提高了在房屋的動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)工作效果。
上述技術(shù)成果獲得的原因是生活和工業(yè)用設(shè)施獨(dú)立供電供熱的系統(tǒng)，其包括與用電設(shè)備聯(lián)接的生產(chǎn)電能的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備；與用電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接的電能蓄電器；與熱能用戶聯(lián)接的把太陽能變成熱能的變化裝置和蓄熱器；與熱能用戶聯(lián)接的利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置工作的熱泵；換流器，通過它電能蓄電器連接到用電設(shè)備；污水余熱回收器；地?zé)崾占骱屯ㄟ^熱能和電能負(fù)荷的測量裝置與系統(tǒng)的機(jī)械連接起來的自動(dòng)控制獨(dú)立供能系統(tǒng)。把太陽能變?yōu)闊崮艿脑O(shè)備包括一塊太陽能收集器由熱載體與至少兩個(gè)熱交換器相連，其中至少一個(gè)是裝在蓄熱器上，而另一個(gè)裝在通過熱氣體道與地?zé)岬氖占飨噙B的熱交換器內(nèi)。熱能泵包括支持空氣壓縮機(jī)工作的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，至少兩個(gè)單獨(dú)的蒸發(fā)器，其中一個(gè)裝在通過熱載體與地?zé)崾占飨嗦?lián)的熱交換器上，另一個(gè)單獨(dú)的蒸發(fā)器是裝在污水熱能的回收器上，和至少兩個(gè)單獨(dú)的的冷凝器，一個(gè)放在熱水容器里，另一個(gè)放在通過熱載體與熱能用戶相聯(lián)的熱交換器里。比較可取的是獨(dú)立供能和供熱系統(tǒng)包括與自動(dòng)控制系統(tǒng)相連的房外溫度測量裝置，熱載體溫度測量裝置裝在熱能用戶線路輸入處，水容器里溫度測量裝置，污水余熱回收器內(nèi)污水溫度測量裝置，蓄熱器的熱載體溫度測量裝置。在個(gè)別情況下，獨(dú)立供能和供熱系統(tǒng)包括調(diào)整電能供應(yīng)和電能蓄電器狀態(tài)的測量裝置。比較可取的是獨(dú)立供能和供熱的系統(tǒng)包括循環(huán)泵，它使熱載體沿系統(tǒng)路線進(jìn)行循環(huán)流通。還有比較可取的是此系統(tǒng)應(yīng)有閥門和調(diào)整沿著系統(tǒng)路線活動(dòng)的熱載體流的三向開關(guān)。特殊情況下，本發(fā)明的裝置中，集熱器可以是帶水的隔熱容量器。在某些情況下，為了更好的發(fā)揮效果，本系統(tǒng)還可包括額外的熱載體容器，其中，至少一個(gè)裝在太陽能收集器的熱載體線路里，另一個(gè)在蓄熱器里。比較可取的是獨(dú)立供能/供熱的系統(tǒng)里包含自動(dòng)控制系統(tǒng)的單獨(dú)的電能收集器。特殊情況下，電能收集器可以為蓄電池組。比較可取的是，“熱地板”系統(tǒng)在獨(dú)立的供能，供熱的系統(tǒng)里作為暖氣的設(shè)備像加熱裝置一樣被采用。
本發(fā)明的所有實(shí)施例和上述的與其最接近的現(xiàn)有裝置有以下幾點(diǎn)區(qū)別-有與熱能用戶相聯(lián)的用風(fēng)力發(fā)動(dòng)器工作的熱泵；-有換流器，通過它蓄電器與用電設(shè)備相聯(lián)接；
-有污水余熱回收器；-有地?zé)崾占鳎?有獨(dú)立動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)；-有熱能和電能負(fù)荷的測量裝置；-有通過熱能和電能負(fù)荷測控器與自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)起來的運(yùn)行設(shè)備；-使用把太陽能變?yōu)闊崮艿难b置，裝置包括與熱載體相連的太陽能收集器，和至少兩個(gè)熱交換器，一個(gè)裝在蓄熱器內(nèi)，另一個(gè)裝在熱交換器內(nèi)，它沿著載熱器與地?zé)崾占鬟B接起來；-使用熱氣泵，包括支持壓縮器運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，有兩個(gè)單獨(dú)的蒸發(fā)器，其中至少一個(gè)有內(nèi)置的與太陽能收集器和地?zé)崾占飨噙B的熱交換器，另一個(gè)蒸發(fā)器它沿著熱載體的太陽能收集器與地?zé)岬氖占鬟B接起來，另一個(gè)單獨(dú)的蒸發(fā)器通過熱載體裝在內(nèi)置的污水余熱回收器里，還有兩個(gè)單獨(dú)的冷凝器，其中至少一個(gè)是內(nèi)置式熱水容器，而其中的另一個(gè)是通過熱載體與熱能用戶相聯(lián)的內(nèi)置式的熱交換器。
在個(gè)別的情況下本發(fā)明的裝置與現(xiàn)有的裝置有如下區(qū)別-自動(dòng)控制系統(tǒng)有外部溫度測量裝置，在熱能用戶網(wǎng)的出口處有熱載體溫度測量裝置，熱水容器里有溫度測量裝置；污水余熱回收器中有污水溫度測量裝置；蓄熱器里的載熱器溫度測量裝置；-有供電和蓄電器狀態(tài)的測量-調(diào)節(jié)器；-有循環(huán)泵，它使熱載體在系統(tǒng)路線內(nèi)環(huán)流；-有活門和三路開關(guān)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)路線內(nèi)熱載體的通量；-蓄熱器作為帶水的隔熱容量器；-有額外的熱載體容器的膨脹器，其中至少一個(gè)裝在太陽能收集器的熱載體路線里，另一個(gè)裝在蓄熱器里；-有用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的單獨(dú)的蓄電器；-蓄電能器作為蓄電池組；-用作為暖氣設(shè)備的“熱地板”系統(tǒng)。
利用熱氣泵可以得到熱能補(bǔ)充的能源和提高獨(dú)立動(dòng)力應(yīng)用系統(tǒng)工作的效果。污水余熱回收器和地?zé)崾占饕约耙燥L(fēng)力發(fā)電機(jī)工作的壓縮機(jī)上的熱泵；和裝在熱載體裝置上的單獨(dú)的蒸發(fā)器，通過熱量把熱載體與太陽能，地?zé)崾占骱臀鬯酂峄厥掌飨噙B；裝在熱水容器里的單獨(dú)的冷凝器；和通過熱載體與暖氣用戶相聯(lián)的熱交換裝置，可以更合理地使用太陽能設(shè)備的熱能，保證余熱的使用以及地球低位能的應(yīng)用。
通過熱能和電能負(fù)荷測量裝置與工作機(jī)械相連的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以調(diào)整系統(tǒng)部件之間的負(fù)荷，提高對獨(dú)立動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)工作的控制和增強(qiáng)其可靠性。通過換流器把蓄電器接上用電設(shè)備網(wǎng)，并把多余的蓄電器作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的電能來源，蓄電器的補(bǔ)充利用可允許提高系統(tǒng)工作的可靠性，并可以使用戶提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，阻止由于不良天氣和氣候條件而引起的電力供應(yīng)上不穩(wěn)定的現(xiàn)象。使用“熱地板”系統(tǒng)作為加熱設(shè)備可保證熱能合理的應(yīng)用和減低熱量的損失。


本發(fā)明由提交的說明書附1至圖6解釋圖1為生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)動(dòng)器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)的熱泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)的用戶輸入暖氣的熱載體路線示意圖。
圖6為通風(fēng)系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)包括生產(chǎn)電能的風(fēng)力發(fā)動(dòng)裝置，它與電能用戶相聯(lián)；與風(fēng)力發(fā)動(dòng)器裝置1和電能用戶相聯(lián)的電能蓄電器2；太陽能—熱能轉(zhuǎn)化裝置3和蓄熱器4，它們和熱能用戶相聯(lián)；利用風(fēng)力發(fā)動(dòng)器裝置1工作的熱泵5，它與熱能用戶相聯(lián)；轉(zhuǎn)換器6和污水余熱回收器7；地?zé)崾占?；和自動(dòng)控制系統(tǒng)9。電能蓄電器2通過轉(zhuǎn)換器6與電能用戶相聯(lián)。太陽能—熱能轉(zhuǎn)化裝置3包括一塊太陽能收集器10，所述收集器沿著熱載體與至少兩個(gè)熱交換器11，12相聯(lián)起來。第一熱交換器11位于蓄熱器4里，第二熱交換器12位于熱交換裝置13內(nèi)，所述熱交換裝置13沿著熱載體與地?zé)崾占?相聯(lián)。熱泵5包括壓縮器14，以及至少有兩個(gè)單獨(dú)的第一蒸發(fā)器15，16和兩個(gè)單獨(dú)的電容器17，18。壓縮器14是依靠風(fēng)力發(fā)動(dòng)器裝置1來工作。單獨(dú)的第一蒸發(fā)器15安裝在沿著熱載體與地?zé)崾占?相聯(lián)的熱交換器13內(nèi)。單獨(dú)的第二蒸發(fā)器16是安裝在污水余熱回收器7內(nèi)。單獨(dú)的冷凝器17裝在熱水容器19里，單獨(dú)的冷凝器18裝在熱交換器20內(nèi)，所述熱交換器沿著熱載體與熱能用戶相聯(lián)。太陽能—熱能轉(zhuǎn)化裝置3路線里的熱載體的循環(huán)通過循環(huán)泵21來實(shí)現(xiàn)。蓄熱器4—熱能用戶系統(tǒng)中路線的載熱器循環(huán)是采用循環(huán)泵22。從低勢能(地?zé)崮?收集器8到熱交換裝置13的線路里的熱載體循環(huán)由循環(huán)泵23提供。該裝置有熱負(fù)荷測量器，包括室外大氣溫度測量器24；暖氣設(shè)置輸入端熱載體溫度的測量器25；熱水容器19溫度的測量器26；污水余熱回收器7中污水溫度的測量器27；蓄熱器4里熱載體溫度的測量器28。通過測量—調(diào)節(jié)器29來控制電能蓄電器2工作的情況，調(diào)節(jié)獨(dú)立供電—供熱系統(tǒng)的電力供應(yīng)情況。所述系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)路線里熱載體流量的機(jī)械裝置，它們是；三向開關(guān)，用于調(diào)節(jié)用戶系統(tǒng)的熱熱載體和冷熱載體輸出量情況，控制熱能儲存狀態(tài)的閥門31，控制暖氣狀態(tài)的閥門32；三向閥33調(diào)整蓄熱器4中太陽能收集器的熱載體輸送和與地?zé)崾占?相連的熱交換器13熱載體輸送。通過熱負(fù)荷測量器24-28和電負(fù)荷測量器29，自動(dòng)控制系統(tǒng)9相聯(lián)著第一循環(huán)泵21、第二循環(huán)泵22和第三循環(huán)泵23；三向開關(guān)，33和閥門31，32。蓄熱器4能作為裝水的隔熱容量運(yùn)作。獨(dú)立供電/供熱系統(tǒng)可包括附加容器34，它位在太陽能收集器10的路線里，而附加容器35則位于蓄熱器4的線路里。申請發(fā)明的系統(tǒng)最好是能包括附加的電能蓄電器(圖未示)，用于自動(dòng)控制系統(tǒng)9電能的來源。電能的蓄電器可作為蓄電池組。作為暖氣的設(shè)備最好采用“熱地板”系統(tǒng)。
生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能/熱能供應(yīng)系統(tǒng)工作原理簡述如下。
電力供應(yīng)系統(tǒng)保障供暖，供冷水，熱水和日常用具的電能的基本來源是風(fēng)力發(fā)動(dòng)器裝置1。采用蓄電池組2來保證電源的不中斷。自動(dòng)控制系統(tǒng)9通過測量—調(diào)節(jié)器29來控制供電系統(tǒng)，測量一調(diào)節(jié)器29控制蓄電池組2的狀態(tài)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供電狀態(tài)。在蓄電池組放電的情況下，調(diào)節(jié)器29輸出電能給蓄電池組2補(bǔ)充充電。在電能不足的情況下(如風(fēng)力很弱)，調(diào)節(jié)器29通過轉(zhuǎn)換器6把蓄電池組2的直流電變?yōu)榻涣麟?，以便將所缺電能從蓄電池組輸出給用戶系統(tǒng)。
暖氣供應(yīng)系統(tǒng)太陽—熱能的轉(zhuǎn)化裝置3是熱能的基本來源。例如熱載體，在太陽能收集器10受熱形成的防凍流通過熱交換器11輸送熱能到蓄熱器4的熱載體中。在太陽能—熱能轉(zhuǎn)化裝置3中載熱器的循環(huán)通過泵21來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)室外大氣溫度測量器24和在蓄熱器4中熱載體溫度測量器28的溫度顯示，可能發(fā)生以下工作狀態(tài)(1)當(dāng)測量器24所測的溫度大于測量器28所測的溫度，泵21便一直開啟，熱載體在線路里不斷循環(huán)；(2)當(dāng)測量器24所測溫度小于或等于測量器28的溫度，那么泵21便關(guān)閉，系統(tǒng)處于等候狀態(tài)。當(dāng)太陽能收集器10的溫度上升至28+Δ℃時(shí)，泵21便開啟了。(3)當(dāng)測量器21的溫度大于90℃，測量器28實(shí)際溫度比在測量器測量28的溫度高時(shí)，三向閥33關(guān)閉太陽能收集器10，開啟熱交換器12，同時(shí)開啟泵21，23，這樣可保證把多余的熱氣排出到土壤里。泵22使蓄熱器4和暖氣設(shè)備間的熱載體進(jìn)行循環(huán)。采用“熱地板”系統(tǒng)作為暖氣設(shè)備系統(tǒng)，其散熱率比一般“散熱器”的散熱率要好。熱泵5也同時(shí)開啟補(bǔ)充風(fēng)力發(fā)動(dòng)器裝置1運(yùn)作所需熱能，同時(shí)在需要的情況下，這熱泵能給熱能用戶系統(tǒng)的熱載體額外加熱。
在溫暖的日子或時(shí)間(夏季)在蓄熱器4內(nèi)開始儲存熱能。這時(shí)暖氣裝置關(guān)閉即閥門31開著，而閥門32關(guān)著。如果在蓄熱器4的溫度低于60℃(沒有陽光或在夜間)熱泵22便開啟，它通過熱交換器20使蓄熱器4的熱載體循環(huán)，在熱交換器20里裝有提供熱量的熱泵5的冷凝器18。
在寒冷的季節(jié)(冬季)用戶系統(tǒng)儲存的熱能開始反饋。開啟暖氣裝置，關(guān)閉閥門31，開啟閥門32。自動(dòng)控制系統(tǒng)9監(jiān)控供暖系統(tǒng)的工作。蓄熱器4和供暖設(shè)備間的熱載體循流通過泵22完成。供暖裝置輸入端的溫度是根據(jù)室外大氣的溫度來確定的，同時(shí)由溫度測量器25來控制的。自動(dòng)控制系統(tǒng)的三向開關(guān)調(diào)節(jié)和保持必需的溫度，其方法是將逆向收集器的熱載體融入到系統(tǒng)的輸入端。當(dāng)熱泵5工作時(shí)，在熱交換器20的輸出端的溫度上升。溫度增加的補(bǔ)償由自動(dòng)控制系統(tǒng)操控的三向開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，即在輸入熱量交換器20中增加部分“逆反”的冷載體，蓄熱器4的熱氣減少，同時(shí)在一定的條件下，甚至完全停止。這樣可以節(jié)省蓄熱器4的熱能消耗。
熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱泵5保證熱水供應(yīng)系統(tǒng)的工作。當(dāng)熱水容器內(nèi)溫度低于測量儀器26確定的溫度時(shí)，線路內(nèi)的熱泵5和泵23內(nèi)的循環(huán)熱載體開始運(yùn)轉(zhuǎn)，所述線路由置于地面的地?zé)崾占?、熱交換裝置13組成，所述熱交換裝置13中有一些由第一蒸發(fā)器15過濾的熱量，并通過冷凝器17傳遞至水槽的水中。在午后，打開熱泵5，太陽能收集器10成為熱能的來源，這本質(zhì)上提高了生產(chǎn)熱水過程的效率。三向閥33將太陽能收集器與熱交換器12接通，所述熱交換器12是熱交換裝置13的一部分。在熱交換裝置13內(nèi)，不開啟泵23，通過熱交換器12內(nèi)的熱載體就把熱能傳遞至蒸發(fā)器15。
生產(chǎn)熱水時(shí)，另一個(gè)熱能的來源是污水余熱回收器7。在被排入地下水道前，將污水送入污水余熱回收器7，在污水余熱回收器7內(nèi)，用第二蒸發(fā)器16、熱泵5發(fā)生熱能的選擇，然后經(jīng)過冷凝器17返回到熱水容器19。從污水回收余熱能將準(zhǔn)備熱水的費(fèi)用降低80％。
動(dòng)力供應(yīng)控制系統(tǒng)動(dòng)力供應(yīng)控制系統(tǒng)完全是自動(dòng)的。自動(dòng)控制系統(tǒng)9的運(yùn)行是以有相應(yīng)的軟件的電腦為基礎(chǔ)。從測量儀器24，25，26，27，28，29輸出的信號被傳送至系統(tǒng)的輸入。接收到的信息被處理并且系統(tǒng)的所有原件的運(yùn)算行為被確定。然后為配電盤36輸出AMS信號，基本的系統(tǒng)裝置控制管理器就形成了。AMS的電源是由單獨(dú)的蓄電池來供應(yīng)的(圖中未示出)。
通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)裝置緯度較低地域的氣候是年平均溫度總高于零攝氏度，而且夏季很熱。在這些地區(qū)，本系統(tǒng)以相反的模式工作，即生產(chǎn)、存儲和分配“冷氣”而不是熱能。在此種情況下，有一些改變的初始系統(tǒng)在圖6中示出了。在圖6中，1.熱泵；2.熱水容器；3.冷壓縮機(jī)；4.第一循環(huán)泵；5.第二循環(huán)泵；6.第一三向閥；7.第二三向閥；11.第三三向閥；8.第一熱交換器；9.第二熱交換器；10.第三熱交換器；12.第四熱交換器；13.蓄熱器。
1.熱壓縮機(jī)將以積聚冷的方式工作。假設(shè)壓縮機(jī)裝滿水。我們利用相位轉(zhuǎn)化(由固態(tài)至液態(tài))的潛能量。
蓄熱器作為蓄冷氣器。作為蓄冷氣器的填料可利用水，和相位轉(zhuǎn)化的潛熱能(冰—水)。
讓我們計(jì)算將1m3(1m3水的質(zhì)量是1000kg)的水由初始溫度t1＝+20℃冷卻到第二溫度t2＝-20℃所需要的能量值。
Q＝cwm(t1-0)+qw-im+c1m(0-t2)＝84+340+42＝466MJ≈130kW·h上式中水的比熱容cw＝4.2×103J/(kg·℃)；冰的比熱容ci＝2.1×103J/(kg·℃)，相位轉(zhuǎn)化比能qw-i＝34000J/kg(即溶化1kg冰至0℃的水需340000J熱能，反之0℃的水轉(zhuǎn)換成冰放出340000J熱能)2.在寒冷的季節(jié)，熱泵1通過熱交換器(其內(nèi)有冷水)從蓄電池獲得熱量(直接模式)并通過第一熱交換器8和空氣調(diào)節(jié)器(第二熱交換器9)傳遞至熱水供應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)工作在逆向的狀態(tài)下，則采用蓄熱器13的空氣通風(fēng)裝置和空氣調(diào)節(jié)裝置的相合系統(tǒng)。在這情況下，不需采用加熱單元(“熱地板”)和污水余熱回收單元。
在炎熱的季節(jié)，冬天所儲存的“冷氣”能用來冷卻進(jìn)入屋內(nèi)的空氣(第三熱交換器10)，尤其在風(fēng)平靜的時(shí)期這能降低供電系統(tǒng)的負(fù)荷。
對于冬季和夏季屋外平均空氣溫度的梯度恒定的氣候條件下應(yīng)指出，在冬季和夏季屋外空氣平均溫度在相梯度時(shí)，即t1s-t20≈t20-t1w其中t1s代表夏季屋外空氣的平均溫度；t20代表屋內(nèi)的溫度；t1w代表冬季屋外的空氣平均溫度；熱泵僅在冬季以最大功率工作，在夏季僅采用熱泵來生產(chǎn)熱水。所以在這種情況下，空氣調(diào)節(jié)器的耗電量能減少兩倍。
3.安裝光電板以代替太陽能收集器10，從而提高電系統(tǒng)的可靠性并減小蓄電池組的電容量
權(quán)利要求
1.一種生活和工業(yè)用設(shè)施獨(dú)立供能和供熱系統(tǒng)，包括與用電設(shè)備相聯(lián)的生產(chǎn)電能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)；與風(fēng)力發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備相聯(lián)的電能的蓄電器；與熱能用戶相聯(lián)的集收太陽能和熱能的裝置，其特征在于，有附加的風(fēng)力發(fā)電器工作的熱泵與用戶相連；換流器，電能蓄電器通過其聯(lián)接用電設(shè)備；污水余熱回收器；地?zé)崾占骱酮?dú)立動(dòng)力供應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過熱能和電能負(fù)荷的測量儀器與執(zhí)行機(jī)械裝置相連；并且其中將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備包含一塊與熱載體連接的太陽能收集板，至少兩個(gè)熱交換器，一個(gè)位于熱能收集器中，另一個(gè)在通過熱載體與地?zé)崾占飨噙B的熱交換裝置中；熱泵包含使風(fēng)力發(fā)電器工作的壓縮機(jī)，和至少有兩個(gè)單獨(dú)的蒸發(fā)器；一個(gè)有一個(gè)通過熱載體與地?zé)崾占飨噙B的熱交換器，另一個(gè)蒸發(fā)器有污水熱能的收集器，和至少兩個(gè)單獨(dú)的冷凝器，其中一個(gè)裝在熱水容器里，另一個(gè)裝在通過熱載體和熱能用戶相聯(lián)的熱交換裝置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，包括屋外空氣溫度的測量裝置，熱載體的測量裝置，它位于熱能用戶網(wǎng)的入口處，污水余熱回收器里的污水溫度測量裝置，以及蓄熱器里的熱載體溫度的測量裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，包括電能的測量裝置-調(diào)整器，它控制蓄電器工作的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，包括循環(huán)泵，它們在系統(tǒng)里保證熱載體環(huán)流過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，包括閥和三路開關(guān)，用于調(diào)整系統(tǒng)里熱載體的流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，其中蓄熱器是裝滿水的隔熱貯水器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的，獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，還包括額外的容器，其中至少有一個(gè)裝在太陽能收集器的熱能交換網(wǎng)絡(luò)里，另一個(gè)裝在蓄熱器上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，還包括一個(gè)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的單獨(dú)的蓄電器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，其中蓄電池組作為電能的蓄電器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的獨(dú)立供熱和供能系統(tǒng)，用“熱地板”來作為暖氣裝置。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能、熱能和熱水供應(yīng)用的動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)。生活和工業(yè)用設(shè)施的獨(dú)立電能－熱能供應(yīng)系統(tǒng)包含與用電設(shè)備相連的風(fēng)力發(fā)電的動(dòng)力裝置(1)，通過裝置(1)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備相連的蓄電器(2)，與熱能用戶相連的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能的裝置(3)和蓄熱器(4)。
文檔編號F03G6/00GK1894502SQ200480027628
公開日2007年1月10日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者亞力山大·N·阿列克謝維奇, 維克多·V·查若夫 申請人:亞力山大·N·阿列克謝維奇, 維克多·V·查若夫