[发明专利]太阳能空调(热泵)聚热冷电联产

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用空调(热泵)原理，在消耗少量辅助电能条件下，将蓄积在大气、水系、浅层土壤中的太阳能资源(温度)，从低温热能提升为高温热能，结合有机郎肯循环低温发电技术，实现冷电联产的方法。

背景技术

人类自远古学会用火以来利用的所有能源无不来自太阳。太阳每秒照射到地球上的能量相当于500万吨标准煤当量。人类目前每年能源消费总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。一直以来，人类利用的能源主要是千百万年来由太阳能转化的化石能源，其资源有限。大量消费影响生态并导致全球变暖。近年来快速发展的光伏发电，通过晶硅电池实现光电转换。由于光照能量密度小、受昼夜、气候、采光面积局限，光电转换效率低，储能成本高，无法广泛应用。风能、海洋能等新能源利用也存在类似问题。

太阳给予地球的能量绝大部分是以热的形式在地球表面蓄积，包括大气、水系、浅层土壤。总量之大，取之不尽、用之不竭。但这些能量属于低品位热，需要找到利用的有效和经济的手段。

太阳能空调(热泵)聚热冷电联产是高效利用太阳能的可行方式。目前，空调(热泵)能效比最高已经达到15(2012年，美国柯马特地源热泵)。能效比是空调(热泵)制冷/制热量与输入功率的比值。空调(热泵)可以在消耗少量电能的情况下，将环境低温热能转移到高温区域加以利用，它本身不产生热。这一特性使其能源效率远高出其它能源利用形式。矿物能源直接利用的能效比最高也只能小于1。

举例说明：100KW输入电功率空调、按能效比8∶1计算可实现800KW名义制冷量，其余热总量是名义制冷量的120％(空调每制1份冷就转移出约1.2份的热能)，为960KW＝800KW×1.2。理论上，有机郎肯循环低温发电效率达到11％，空调余热发电输出功率就超过空调输入功率。余热发电效率达到20％，空调余热发电功率就达到空调输入功率的近1倍(960KW×20％＝192KW)。

目前，热源为100摄氏度热水条件下，有机郎肯循环(ORC)发电效率已经达到20％。而水冷空调余热已经可以是85-95摄氏度热水。ORC发电工作原理和汽轮机发电机组相同，只是常规的汽轮机发电机组使用的介质是水，而ORC发电机组使用的是低沸点有机物质，可以利用低温热源发电。

根据上述，以能效比8、郎肯循环发电效率20％计，太阳能空调(热泵)聚热冷电联产，可以在获得相当于输入功率8倍名义制冷量的条件下，余热发电输出功率达到输入功率的1.92倍。减去输入的1，净发电效率达到92％。这个效率是光伏发电(晶硅电池)平均效率15％的600％。而装机成本只是其50％。显然、这种利用太阳能的模式比光伏发电技术更高效、更经济、更可靠。此外，它不受季节、气候、环境、昼夜的影响，不受采光面积、日照时数局限，无需占用大面积土地。

热带、亚热带是人口分布稠密地区，有巨大的制冷需求。在这个地区大规模建设类似的太阳能热泵聚热冷电站并组网，冷量自用，剩余电力输往它地可望成为人类利用新能源的新模式。

发明内容

本发明的目的是：利用空调(热泵)的工作原理，消耗一定的辅助电能，将蓄积在人气、水系、浅层土壤中最丰富的太阳能资源(温度)，从低温热能提升到高温热能，结合有机郎肯循环发电技术，将这部分太阳能高效转化为电能并制冷。

太阳能空调(热泵)聚热冷电联产为人类认知和利用太阳能打开了一扇窗。随着技术的进步，这种绿色、高效、经济、安全的太阳能利用方式将助推人类告别化石能源，开创更加美好的未来。

具体实施方式

改造空调器的冷凝器，使其排放温度由目前一般35度的热风(水)，转换为60度以上的热风(水)，结合有机郎肯循环发电技术，实现冷电联产。