专利名称：高新以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统技术
技术领域：
本发明涉及一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，属于能源类供热供冷技术领域。
背景技术：
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物体中的一种能量形式，是仅次于煤、油、天然气而列第四位的能源。20世纪70年代以来，由于受能源、环境等问题的影响，世界各国在生物质热解气化技术的研究和应用方面都进行了大量的投资。在我国，近几年随着国民经济的快速发展，城市和农村废弃物数量迅速增加，为了治理并更好的利用这些废弃物，我国已建成大、中型沼气工程基地近千个，形成年产沼气数亿立方米的能力。由于这些气源稳定、供气量大，采用新的高新技术进行热冷联供，提高能量利用率，降低污染，已成为能源利用的发展趋势。
热泵是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统，它与周围环境在能量上的相互作用是从低温热源吸热，然后放热至高温热源，热泵中最为普遍而广为应用的是蒸汽压缩式和吸收式，传统蒸汽压缩式热泵消耗机械能，吸收式热泵消耗较高品位的热能。
此外，沼气产气率与原料发酵温度密切相关，在冬春寒冷时期，沼气发生器温度低于10℃时，原料利用率和沼气产气率降低，所以提高沼气发生器内部的温度，使沼气原料发酵温度维持在一个适宜的温度范围，并确保供给系统足够的沼气量，是保证整个系统正常运行的关键。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统本发明的技术方案概述如下一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，它包括热泵装置、沼气发生器、循环泵、冷却塔、用户换热器，其特征在于所述热泵装置与所述的沼气发生器经管道连接，所述热泵装置驱动能源由沼气发生器供给，所述热泵装置的冷凝器出水口经管道通过阀门与所述冷却塔的进水口连接，所述热泵装置的冷凝器出水口经过阀门与所述用户换热器进水口连接，所述用户换热器出水口经管道通过阀门与所述冷却塔的出水口经管道通过阀门汇合后，与热泵装置的冷凝器进水口连接，所述循环泵可以设置在热泵装置的冷凝器的出水口端或热泵装置的冷凝器的进水口端。
所述的热泵装置可以采用蒸汽压缩式或吸收式。
另一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，它包括热泵装置、沼气发生器、循环泵、冷却塔、用户换热器，其特征在于所述沼气发生器的内部设置有加热装置，所述热泵装置与所述沼气发生器经管道连接，所述热泵装置驱动能源由沼气发生器供给，所述热泵装直的冷凝器出水口经管道通过阀门与所述冷却塔的进水口连接，所述热泵装置的冷凝器出水口经过三通阀门、阀门后与所述用户换热器进水口连接，三通阀门与所述加热装置的进水口连接，所述加热装置的出水口经管道通过阀门与所述用户换热器出水口经管道通过阀门后汇合并与所述冷却塔的出水口经管道通过阀门再汇合，与所述热泵装置的冷凝器进水口连接，所述循环泵可以设置在热泵装置的冷凝器的出水口端或热泵装置的冷凝器的进水口端。
所述的热泵装置可以采用蒸汽压缩式或吸收式。
所述的沼气发生器中的加热装置可以是盘管式或列管式或夹套式或板式。
本发明的一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，通过生物发酵等技术，将能量密度较低的生物质转化为热值较高、方便清洁的沼气，作为蒸汽压缩式或吸收式热泵的驱动能源。特别是本发明的第二种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，在沼气发生器内设置加热装置，使热泵产生的一部分热水经过沼气发生器的加热装置，为沼气原料发酵提供热量，提高了沼气产气率。实现能量的梯级利用，最大限度的提高能源利用率，降低能源利用成本，提高生物质能这种可再生能源的利用率，显示了在利用经济性方面及环境可接受方面与其它能源的竞争优势。
在气候温暖季节，热泵装置进行制冷循环，载热流体(水)在循环泵的驱动下，通过冷却塔向外界环境散热；在寒冷时期，热泵装置进行制热循环，将热量传输给载热流体(水)，后者在循环泵的驱动下，分别流经用户散热器与沼气发生器加热装置，通过调整三通阀门开启程度，控制通过沼气发生器加热装置的流量，满足沼气原料发酵的温度要求，使得沼气产气率维持在一个较高的水平。由于本发明在沼气发生器内设置了加热装置、利用热泵装置来替代沼气锅炉或燃煤锅炉，并通过热泵装置，向沼气发生器输送满足原料发酵温度要求的载热流体，达到提高沼气产气率的目的。本发明具有能源利用率高、环境污染小、运行稳定、供热品质好、经济合理等诸多优点。尤其为热泵在寒冷时期运行时对沼气发生器的热源供给问题提供了一种可行方案，所提出的系统特别适用于我国中部和北方地区使用。
图1为以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统连接示意图；图2为第二种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统连接示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明
图1是第一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统连接示意图，该系统包括热泵装置1、沼气发生器2、循环泵3、冷却塔8，具体工作过程如下在制冷方式条件下，载热流体(水)在循环泵3的驱动下在系统中循环，通过冷却塔将热量传输到外界环境，热泵装置1将制取的冷量由载热介质5输送给用户；在制热方式条件下，关闭阀4、阀6，打开阀7、阀10、阀11，此时冷却塔4停止使用，热泵装置1向用户换热器9供给热量。图2所示的是第二种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统示意图，该系统是在图1的基础上在沼气发生器内部增加了一个加热装置14与三通阀13，制冷运行时，系统循环方式与图1所述内容相同，此时阀10、阀11、均已关闭，调整流经阀7、阀12、阀13的流量，使沼气发生器2维持在合适的温度范围，当供热运行时，冷却塔4同样被停止使用，阀7、阀10、阀11、阀12和阀13均已打开，热泵装置1向用户9与沼气发生器2供给热量，通过调整流经三通阀13的流量，优先满足沼气发生器的用热要求。
本发明将沼气发生器增温技术、热泵技术与沼气能源技术有机的结合起来，可以改善沼气发生器的增温性能，提高沼气产气率，是一种绿色环保、经济合理的供热供冷方式。同电力驱动蒸汽压缩式热泵直接供热方式相比，本发明具有充分利用沼气资源、无需电力、投资少等优点；同燃煤锅炉或沼气锅炉增温系统相比，本发明具有结构合理、运行稳定、供热品质好、性能系数高、对环境污染小等优点。
权利要求
1.一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，它包括热泵装置、沼气发生器、循环泵、冷却塔、用户换热器，其特征在于所述热泵装置与所述的沼气发生器经管道连接，所述热泵装置驱动能源由沼气发生器供给，所述热泵装置的冷凝器出水口经管道通过阀门与所述冷却塔的进水口连接，所述热泵装置的冷凝器出水口经过阀门与所述用户换热器进水口连接，所述用户换热器出水口经管道通过阀门与所述冷却塔的出水口经管道通过阀门汇合后，与热泵装置的冷凝器进水口连接，所述循环泵可以设置在热泵装置的冷凝器的出水口端或热泵装置的冷凝器的进水口端。
2.根据权利要求1所述的一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，其特征在于所述的热泵装置为蒸汽压缩式或吸收式。
3.一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，它包括热泵装置、沼气发生器、循环泵、冷却塔、用户换热器，其特征在于所述沼气发生器的内部设置有加热装置，所述热泵装置与所述沼气发生器经管道连接，所述热泵装置驱动能源由沼气发生器供给，所述热泵装置的冷凝器出水口经管道通过阀门与所述冷却塔的进水口连接，所述热泵装置的冷凝器出水口经过三通阀门、阀门后与所述用户换热器进水口连接，三通阀门与所述加热装置的进水口连接，所述加热装置的出水口经管道通过阀门与所述用户换热器出水口经管道通过阀门后汇合并与所述冷却塔的出水口经管道通过阀门再汇合，与所述热泵装置的冷凝器进水口连接，所述循环泵可以设置在热泵装置的冷凝器的出水口端或热泵装置的冷凝器的进水口端。
4.根据权利要求3所述的一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，其特征在于所述的热泵装置为蒸汽压缩式或吸收式。
5.根据权利要求3所述的一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，其特征在于所述的加热装置为盘管式或列管式或夹套式或板式。
全文摘要
本发明公开了一种以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统，它包括热泵装置、沼气发生器、循环泵、冷却塔、用户换热器，所述热泵装置与沼气发生器经管道连接，热泵装置驱动能源由沼气发生器供给，热泵装置的冷凝器出水口经管道通过阀门与冷却塔的进水口连接，热泵装置的冷凝器出水口经过阀门与用户换热器进水口连接，用户换热器出水口经管道通过阀门与冷却塔的出水口经管道通过阀门汇合后，与热泵装置的冷凝器进水口连接，循环泵可以设置在热泵装置的冷凝器的出水口端或进水口端，本发明充分利用沼气资源、无需电力、投资少，同燃煤锅炉或沼气锅炉增温系统相比，具有结构合理、运行稳定、供热品质好、性能系数高、对环境污染小等优点。
文档编号C02F11/04GK1456852SQ03119108
公开日2003年11月19日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者杨昭, 马一太, 张世钢, 吴志光 申请人:天津大学
