[实用新型]一种燃料电池和太阳能驱动的建筑多能互补系统

说明书

技术领域

本实用新型属于建筑节能技术领域，具体涉及一种燃料电池和太阳能驱动的建筑多能互补系统，燃料电池尤指固体氧化物燃料电池。

背景技术

传统的煤、石油、天然气等一次能源储量有限，这些化石燃料大部分以燃烧的方式被直接利用，不但效率有限，而且不可避免地会产生大量的污染物。随着全球经济的快速发展与化石能源的短缺，提高能源利用率和保护自然环境问题日益突出。目前我国建筑运行能耗在社会总能耗中约占27%。根据近30年来能源界的研究和实践，普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、是有效的方式^[1]。

固体氧化物燃料电池除了具有能量利用率高和环境友好等特点外，还具有其他种类燃料电池无法比拟的优点：中高温工作，动力学过程快，无需贵金属作电极，功率密度高；采用全固态元件，避免了使用液态电解质所带来的腐蚀和电解液流失问题；燃料适用范围广，除了H2、CO、醇类外，还可以直接用天然气、煤气化气和其他碳氢化合物作燃料；排放的尾气温度高，是高质量余热，且尾气主要由水蒸气和二氧化碳组成，尾气纯净杂质少，便于充分利用，能量综合利用率高^[2]。

天然气三联供系统以其能源利用效率高、节能环保、供电安全等优势逐步应用于建筑供能领域^[3]。将固体氧化物燃料电池引入到天然气三联供系统中，可以进一步提高天然气三联供系统的能源利用效率，实现建筑能源梯级利用，有效降低建筑能耗。

为了实现建筑节能的目的，同时满足建筑制冷、采暖及生活热水的要求，本实用新型提出了一种固体氧化物燃料电池和太阳能驱动的建筑多能互补系统。系统中天然气、太阳能、电能互为补充，大大提高了系统稳定性以及天然气的利用率，总发电效果和整体热效率远高于一般的冷热电联供系统，具有巨大的经济效益和社会效益。

[1] 邵浔峰，常鹏涛.暖通空调,2015,45(7):67

[2] 查燕，郑颖平等.材料导报,2008,22(5):22

[3] 张磊，刘昌盛.建筑节能,2014,42(282):52

发明内容

本实用新型提供了一种固体氧化物燃料电池和太阳能驱动的建筑多能互补系统，不但利用固体氧化物燃料电池高效发电，同时将发电过程中的余热也利用起来，并将太阳能引入到系统中，使系统中的天然气、太阳能、电能互为补充，大大提高了系统稳定性以及天然气的利用率，总发电效果和整体热效率远高于一般的冷热电联供系统；且将生活热水与空调水系统隔离，保证了生活用水的水质，具有巨大的经济效益和社会效益。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案:

一种燃料电池和太阳能驱动的建筑多能互补系统，包括燃料电池、生活热水箱、第一水泵、吸收式溴化锂机组、第二水泵，空调末端设备，板式换热器，太阳能热水器，第一阀组，第二阀组，生活热水箱的进水端与燃料电池的出水端相连，生活热水箱出水端通过第一水泵与第一阀组相连，第一阀组将第一水泵输出的水分成用于控制太阳能温差循环的第一支路、用于制冷的第二支路及用于制热的第三支路，三条支路的出水端均与太阳能热水器进水端相连，太阳能热水器的出水端与生活热水箱的进水端相连。

进一步地，用于控制太阳能温差循环的第一支路通过管路直接与太阳能热水器的进水端相连，用于制冷的第二支路与通过吸收式溴化锂机组后与太阳能热水器的进水端相连，用于制热的第三支路通过板式换热器后与太阳能热水器的进水端相连，吸收式溴化锂机组的冷温水回水口通过第二水泵与空调末端设备、第二阀组管路连通，第二阀组将空调末端设备的输出水分成用于与板式换热器换热的第一支路和第二支路，同一时刻第一阀组和第二阀组各自只开启一条支路。

进一步地，用于与板式换热器换热的第一支路通过板式换热器和吸收式溴化锂机组的冷温水进水口相连，第二支路通过管路直接与吸收式溴化锂机组（5）的冷温水进水口相连。

进一步地，所述燃料电池为用于向用电设备和照明系统供电的固体氧化物燃料电池，燃料电池的进水端接自来水，燃料电池的进气端接天然气。

进一步地，所述吸收式溴化锂机组为内置有机组加热器的热水-直燃双效吸收式溴化锂机组。

进一步地，生活热水箱具有与冷水箱的进水端相连的高水位出水端和向用户供应热水的热水出水端。

进一步地，所述生活热水箱由热水箱和设置在热水箱内部的辅助电加热器组成。

进一步地，所述空调末端设备为风机盘管、新风机组或空调机组。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：