[实用新型]陆上或海上风力发电设施的地源或水源冷却和加热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电设施的地源或水源冷却和加热系统。 

背景技术

风力发电作为一种可再生的清洁能源得到越来越多的应用。而风电设施的冷却，尤其是发电机，齿轮箱和变流器的冷却，关乎风电机组的效率和安全性。随着单机发电量的增加，风力发电设施的冷却变得越来越困难，冷却功率越来越大，因而引起越来越多的关注。对于中小功率的风电系统，安装于高位的风冷系统能够满足系统的要求，而随着发电功率的增加，风冷系统在冷却效果和电力消耗上的问题变得更加突出。 

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种冷却效果更好、运行成本更低，性能不随气候变化，并且可同时提供加热的风电设施冷却和加热系统。 

为达到上述目的，本实用新型的陆上风力发电设施的地源或水源冷却和加热系统，其特征在于，所述的系统由地下换热装置、循环水泵、膨胀容器、末端换热器及连接管道连接而成；所述的地下换热装置为埋置于地下1.5米以下的封闭式循环管路，所述管路埋置于土壤之中或风机的平板基座的垂直和/或斜向桩基之中。 

特别是，有至少一个封闭式风冷换热器和地下环路并连或串联连接。 

为达到上述目的，本实用新型的海上风力发电设施的地源或水源冷却和加热系统，所述系统由地下换热装置、循环水泵、膨胀容器、末端换热器及连接管道连接而成；所述的地下换热装置为安置于海水之中的封闭式的非金属管道，所述的管道独立安置在风机基座附近的海底并处于海平面1.5米以下或固定在海上风机基座/塔身的外周或内部。 

特别是，地下换热装置为非金属管道形成的螺旋管圈；管圈下方固定有比重大于1的沉重体，沉重体重量小于螺旋管圈排空后在海水里的浮升力。 

特别是，上述的管道内的循环介质为水或加入防冻剂的水溶液。 

本实作新型通过非金属封闭式换热管道，利用地下土壤或海水为风力发电设施提供冷却，同时在低温启动时，使用同一系统为发电设施提供加热。采用以上技术方案的优点在于： 

1.利用地下土壤温度低于炎热季节空气温度的特性，使冷却效果优于常规的风冷换热器，冷却系统的耗电将明显降低； 

2.由于地下的温度随季节和气候的波动小，系统在恶劣气候环境下的运行可靠性有明显改善； 

3.避免了额外的电加热系统。使用同一套装置，在气温低于设备的额定温度时，系统自动利用地源(或水源)为风电系统的启动提供加热。 

4.采用封闭的管道，和外界无接触，系统寿命超过50年，并且基本免除维护。 

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。 

图2为地下换热装置的结构示意图；图2(a)是水平埋置于风塔平面基座内的封闭式水平换热装置；图2(b)是垂直埋置于风塔桩基内的封闭式地下竖直换热装置。 

图3为混合换热系统的结构示意图 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。 

图1所示为本实用新型的一个实施例，本实施例中的风电设施的冷却和加热系统由地下换热装置1，风冷(空气源)换热器2，循环水泵3，膨胀容器4、末端换热设备5及连接管道组成。地下换热装置包括三种换热模式：即水平埋置与风塔地基或周边土壤中的水平埋管1a，垂直或倾斜安置在风塔的竖直桩基或周边土壤的地源换热系统1b，以及沉放在海水中的封闭螺旋式换热系统1c。实际应用中，采用其中的一种，或者1a将和1b混合使用。系统的开启和关闭由阀门V1控制。 

末端的冷却系统可以采用水冷也可以采用油冷。本实施例中，发电机组5a，和变流器5b采用水冷。而变速箱5c采用油冷。地源冷却水通过油-水换热器5d 冷却换热油。换热油经过油泵5e循环至变速箱5c，并冷却变速箱。全部系统的的控制通过温度传感器T1-T5的信号作为判断条件。系统依照运行策略和冷却/加热要求，通过水泵的开关或变速，以及电磁控制的阀门V1-V6来使用不同的冷源和热源，并决定被冷却目标的开启。