[发明专利]用于热电联供发电机的热媒循环结构和热水温度控制方法

说明书

本发明提供一种用于微型热电联供（micro‑CHP）发电机的热媒循环结构，其中，热媒首先通过与热水箱里的水进行热交换而散热，从而具有低温，进一步地，在回输管热交换器中，与通过直饮水管供应的低温直饮水进行热交换，由此进一步散热，然后通过热媒回输管回输到斯特林发动机，从而有效地冷却斯特林发动机的低温部分。这样，该热媒循环结构能够带来高的发电效率。进一步地，提供用于微型热电联供发电机的热水温度控制方法，其中，通过流量传感器检测热水消耗。规定第一和第二预定温度，从而分别在由于自然散热和热水消耗而引起的热水温度降低的情况下运转斯特林发动机。

技术领域

本发明涉及一种用于微型热电联供发电机的热媒循环结构和热水温度控制方法。更具体地，本发明涉及一种用于微型热电联供发电机的热媒循环结构和热水温度控制方法，其中，回输管热交换器设置在直饮水管的一侧，从而，通过该直饮水管引入的直饮水不可直接提供给热水箱，而是在首先与热媒回输管中的热媒进行热交换之后提供。

背景技术

近来，寻找替代能源的要求在增加，并由此，人们对从低温废气或者循环的制冷剂中回收潜热的技术越来越感兴趣。

在这方面，斯特林发动机（stirling engine）用于将中低温热能转换为轴功率（shaft power）（优质能源）。斯特林发动机的优点在于，由于参与朗肯循环（Rankingcycle）的其所有元件都集成在一个发动机上，并且使用诸如空气的气体作为工作流体，因此，其具有特别简单的构造和工作方式。

此外，在使用朗肯循环的系统中，斯特林发动机具有最高的热效。因此，在将中低温热能转化为功时，就其相对简单的结构和高能量转换效率方面，与传统的朗肯循环系统相比，斯特林发动机是具有优势的。

如图1所示，最近，微型热电联供（micro-CHP）发电机是一种能量生成系统，其能够利用已经家用的斯特林发动机来产生电力和热量。这种micro-CHP系统是一种家用供热系统（boiler system），其包括斯特林发动机110和辅助锅炉200，其中，斯特林发动机110产生电力而辅助锅炉200产生用于加热的热水。

高温热媒经由包含在该辅助锅炉200中的显热交换器210和潜热交换器220供应，与热水箱300中的低温水进行热交换生成热水，并由此通过该热交换散热而变为低温热媒。热水存储在该热水箱中并随后被用户使用。通过在热水箱300中执行的热交换而生成的低温热媒经热媒回输管130回输到斯特林发动机，从而将该斯特林发动机110冷却。穿过该斯特林发动机110之后，该低温热媒接下来再次通过该潜热交换器220和显热交换器210，获得来自该显热和潜热交换器的热量而变为高温热媒。这样，热媒循环往复进行这个热交换循环。

在斯特林发动机110中，当加热发动机缸盖（未示出）时，发动机缸盖中的工作流体（如氢气或者氦气）由于温度的变化而膨胀和收缩，并由此产生交流电。如果被发动机燃烧器120加热的发动机缸盖的高温部分与热媒向其回输的低温部分之间的温度差增加，则产生的电量也增加。

热水箱300配置有温度传感器310，当该热水箱中的热水温度降低到低于预定温度时，温度传感器310打开micro-CHP，因此，热水箱300通常能够存储50°C到60°C温度范围内的热水。另外，当热水消耗一定量时，则从外部通过直饮水管向该热水箱提供与消耗的水量等量的水，从而热水箱中的水得到补充。因此，该热水箱中的水能够保持在一个预定的水平。

但是，在用户消耗热水箱中的热水时，斯特林发动机工作并将热水箱300中的水加热到55到65°C的温度范围内。这时，通过热媒回输管130回输到斯特林发动机的热媒的温度通常可能会达到60到70°的温度范围内。

在这种情况下，由于通过热媒回输管130回输的热媒使斯特林发动机110的低温部分的温度增加，带来的问题是产生电量的降低。