[发明专利]风力涡轮机地热加热和冷却系统

说明书

技术领域

[0001]本发明一般地涉及具有至少一个待加热和/或冷却单元或构件的风力涡轮机，并且更具体地，涉及使用地热系统加热和/或冷却的风力涡轮机的至少一个构件或单元。

背景技术

[0002]近来，风力涡轮机作为环境安全和相对便宜的替代能源已获得更多的关注。风力涡轮机不散发温室气体(GHGs)，从而无助于全球变暖。风力涡轮机也允许一个国家通过国内的电能生产而在能量方面变得更加独立。随着对风力发电的兴趣日益增长，已做了相当大的努力，以发展可靠而有效的风力涡轮机。

[0003]风通常被认为是由太阳对大气不均匀加热、地球表面的不规则性和地球的转动所引起的太阳能的一种形式。风流动模式被地球地形、水体和植被所改变。用语风能或风力描述风被用来转动轴并随后产生机械能或电力的过程。

[0004]典型地，风力涡轮机用于将风中的动能转化为机械能。此机械能可用于特定的任务(例如碾谷或泵水)或者发电机可将此机械能(即轴的转动)转化为电能。风力涡轮机通常包括将空气的运动转换成机械运动(比如转动)的空气动力学机构(比如叶片或转子)，然后通过发电机将机械运动转化为电能。

[0005]风力涡轮机包括若干机械构件和电构件，这些构件在它们的运行过程中产生热能损失。这些构件或单元包括例如齿轮箱(如果提供的话)和发电机。这两种构件典型地安置在由塔架旋转地支撑的短舱(nacelle)中。构件还包括转换器和变压器，这两种构件典型地位于塔架基础内或其附近，并且用于将经过发电机从转子的机械能转化的电能供给至电网。另外，构件包括用来控制风力涡轮机的运行的控制器。控制器典型地安置在塔架内部。由于现代风力涡轮机提高的性能，上述构件的有效冷却日益困难。

[0006]典型地，待冷却的风力涡轮机单元和构件安置在由风扇产生的冷却气流内。然而，尤其是相对于安置在风力涡轮机塔架中的待冷却单元，很难将足够的空气供给至塔架中来充分地冷却构件。

[0007]而且，风力涡轮机构件在冷天气运行过程中需要加热，典型地使用电阻加热器和风扇，这降低了风力涡轮机的净输出。电阻加热器需要通常由风力涡轮机供给的大量的功率。由电加热器消耗的功率降低了供给至电力网的净功率以及风力涡轮机的净功率输出。

[0008]因此，需要加热和/或冷却风力涡轮机的各种构件的改进的系统。

发明内容

[0009]根据本发明的一个方面，公开了一种风力涡轮机，其包括塔架和由塔架旋转地支撑的短舱。在塔架或短舱中可安置至少一个待冷却单元。至少一个热交换器位于塔架或短舱内部。热交换器被地热冷却。冷却回路在待冷却单元和热交换器之间提供流连通。冷却回路包含在单元和热交换器之间流动的冷却介质以便于单元的冷却。

[0010]根据本发明的另一个方面，公开了一种风力涡轮机，其包括塔架和由塔架旋转地支撑的短舱。在塔架或短舱中可安置至少一个待加热单元。至少一个热交换器位于塔架或短舱内部。热交换器被地热加热。加热回路在待加热单元和热交换器之间提供流连通。加热回路包含在单元和热交换器之间流动的传热介质以便于单元的加热。

[0011]根据本发明的又一个方面，公开了一种风力涡轮机，其包括地基和由地基支撑的塔架。该风力涡轮机包括至少一个待加热单元或待冷却单元。至少一个传热系统位于风力涡轮机内或其附近。传热系统包括热回路，并且该热回路的至少一部分延伸到地基和地基附近的土地中的至少一个之中。该传热系统在待加热单元或待冷却单元与地基以及土地中的至少一个之间传热。

附图说明

[0012]图1为根据本发明的一个方面，示范性风力涡轮机的前视图，以及地基与地热加热和冷却系统的横截面图。

[0013]图2为根据本发明的一个方面，示范性风力涡轮机的部分横截面图，以及地基与地热加热和冷却系统的横截面图。

[0014]图3为根据本发明的一个方面，示范性风力涡轮机的部分横截面图，以及地基与地热加热和冷却系统的横截面图。

具体实施方式