1.本发明属于能源存储及利用、医疗保障技术领域，涉及到压缩空气储能、分布式能源系统，特别涉及一种可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统。
背景技术：2.医院日常维护过程中需要消耗大量的能源，同时需要消耗大量的氧气及压缩空气等医用气体。现有医院配气系统，大都采用制氧及自建压缩空气单元的方式，能够提供稳定的气源，但是同时也消耗了大量的能量。
技术实现要素：3.为了克服上述现有医院配气系统用能效率低等缺点，本发明的目的在于提供一种可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，基于基于压缩空气储能及多样化利用、能量梯级利用原理，将现有医院配气系统中多种能量进行统筹管理，通过初始能量分配、子系统热力参数调整等方式来实现整个系统电负荷、热负荷、冷负荷的协同控制，同时解决能源问题和配气问题，满足医院部分区域用电、用热、用冷问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，包括压缩机、储气室、涡流管、蓄冷罐、储热罐、发电机、气体缓冲罐、若干阀件以及若干换热器；
6.所述压缩机用于对空气增压，其出口接储气室且在连接管路上设置有稳压阀；所述储气室的出口分为两路，一路接涡流管，另一路接换热器一的冷侧入口且在连接管路上设置有阀门五，换热器一的冷侧出口接所述发电机的做功单元，所述发电机为医院提供应急电力；
7.所述涡流管的冷气流出口接换热器二的冷侧入口，换热器二的冷侧出口连接所述气体缓冲罐的入口且在连接管路上设置有反馈调节阀一，换热器二的热侧管路与所述蓄冷罐形成回路一；
8.所述涡流管的热气流出口接换热器三的热侧入口，换热器三的热侧出口连接所述气体缓冲罐的入口且在连接管路上设置有反馈调节阀二，换热器三的冷侧管路与所述储热罐形成回路二；
9.所述气体缓冲罐为医院提供制氧用气或压缩空气；
10.所述蓄冷罐和所述储热罐中的介质均为水，所述蓄冷罐为医院提供冷能，所述储热罐为医院提供热能。
11.在一个实施例中，所述压缩机为多级压缩，级间设置回热器，回热器的冷侧入口接冷却水入口，冷侧出口分为两路，一路接换热器一的热侧入口且在连接管路上设置阀门一，另一路接用热终端且在连接管路上设置阀门二；回热器的热侧管路接在相邻两级压缩机的出入口之间。
12.在一个实施例中，所述发电机的做功单元为膨胀机或透平或气动马达，所述发电
机的输出电能接电池组，用作医院的紧急电源。
13.在一个实施例中，所述蓄冷罐的进水口接冷却水入口且在连接管路上设置阀门三，所述储热罐的进水口接冷却水入口且在连接管路上设置阀门四，所述回路一上设置水泵一，所述回路二上设置水泵二。
14.在一个实施例中，所述换热器二的冷侧入口设置阀门六。
15.在一个实施例中，所述涡流管的热气流出口接位于常规高温消毒室中的消毒喷头且在连接管路上设置阀门七。
16.在一个实施例中，所述储热罐的出水口连接用热终端且在连接管路上设置阀门八和水泵三。
17.在一个实施例中，所述蓄冷罐连接药品冷藏室的水泵、风扇或散热器，为药品冷藏室提供冷量；所述蓄冷罐接用冷终端的风扇或换热器，且在连接管路上设置阀门九。
18.在一个实施例中，所述气体缓冲罐的出口分为两路，一路接制氧装置，所述制氧装置的出口通过配气阀组一接医院氧气用户，另一路通过配气阀组二接医院压缩空气用户。
19.在一个实施例中，所述制氧装置与气体缓冲罐的连接管路上设置调压阀二，配气阀组一与制氧装置的连接管路上设置末级调压阀，配气阀组二与气体缓冲罐的连接管路上设置调压阀一。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.(1)本发明实现稳定配气的同时实现其能源化利用，将配气系统中释放、消纳的能量进行统筹管理，同时解决能源问题和稳定配气问题，兼顾医院社区的特殊性，为常规高温消毒室、低温药品冷藏室提供蒸汽及冷量，满足医院区域用电、用热、用冷问题。
22.(2)本发明提出的系统的热负荷、电负荷、冷负荷相互耦合，互相影响，通过初始能量分配、子系统热力参数调整等方式来实现整个系统电负荷、热负荷、冷负荷的协同控制。
23.(3)本发明的系统简单，运行灵活，尤其是可作为医院的紧急电源；此外，系统本身就是一种储能系统，可利用峰谷电价差异，为医院运行节约经济成本。
附图说明
24.图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
26.医院的配气系统涉及到多种品位的能量，本发明为一种可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，基于压缩空气储能及多样化利用的基本原理，对医院配气系统进行改造升级，可提供热能、冷能的同时，还可以作为应急电源，为节能减排做出贡献，为医院的能源安全提供保障。
27.如图1所示，本发明主要包括压缩机、储气室6、涡流管43、蓄冷罐8、储热罐37、发电机29、气体缓冲罐48、若干阀件以及若干换热器。
28.压缩机用于对空气增压，其出口接储气室6，并在连接管路上设置稳压阀4。储气室6的出口分为两路，一路接涡流管43，另一路接换热器一33的冷侧入口，并在连接管路上设置阀门五34，换热器一33的冷侧出口接发电机29的做功单元30，发电机29可为医院提供应
急电力。
29.涡流管43的冷气流出口接换热器二45的冷侧入口，换热器二45的冷侧出口连接气体缓冲罐48的入口，并在连接管路上设置反馈调节阀一46，换热器二 45的热侧入口接蓄冷罐8的出水口，热侧出口接蓄冷罐8的进水口，即热侧管路与蓄冷罐8形成回路一。蓄冷罐8为医院提供冷能，其罐中的介质为水。
30.涡流管43的热气流出口接换热器三38的热侧入口，换热器三38的热侧出口连接气体缓冲罐48的入口，并在连接管路上设置反馈调节阀二47，换热器三 38的冷侧入口接储热罐37的出水口，冷侧出口接储热罐37的进水口，换热器三38的冷侧管路与储热罐37形成回路二。储热罐37为医院提供热能，其罐中的介质为水。
31.空气从空气入口56进入压缩机，完成增压及放热过程，然后经过稳压阀4 进入储气室6暂时存储；储气室6可分别向涡流管43和换热器一33提供压缩空气，压缩空气经涡流管43后，可产生冷气流和热气流，冷气流与水经换热器二45换热，将冷能传递给水介质并储存在蓄冷罐8中。热气流与水经换热器三 38换热，将热能传递给水介质并储存在储热罐37中。压缩空气在换热器一33中换热吸收热量后，通过做功单元30做功，使得发电机29发电。气体缓冲罐 48则可为医院提供制氧用气或压缩空气。
32.因此，本发明作为医院配气系统的同时，可为医院提供部分热能和冷能，并可进一步作为应急电源为医院提供电能。
33.在本发明的一个优选实施例中，压缩机可采用多级压缩，即使用多个压缩机级联，并在级间设置回热器，回热器的冷侧入口接冷却水入口25，冷侧出口分为两路，一路接换热器一33的热侧入口且在连接管路上设置阀门一31，另一路接用热终端24，并在连接管路上设置阀门二32；回热器的热侧管路则接在相邻两级压缩机的出入口之间。
34.示例地，在图1所示的实施例中，采用了三级压缩，空气经一级压缩机1、二级压缩机2、三级压缩机3依次增压，经稳压阀4后再经一级过滤器5过滤，稳压阀4作用是使得进入过滤器5之前的压力能够稳定，以应对停机和关机等不稳定工况；然后进入储气室6。其中一级压缩机1与二级压缩机2之间设置一级回热器26，级压缩机2与三级压缩机3之间设置二级回热器27，气体压缩过程中产生的压缩热通过一级回热器26、二级回热器27，被由冷却水入口25流入的冷却水吸收。本实施例中，由冷却水入口25流入的冷却水分为了四路，分别进入一级回热器26、二级回热器27、蓄冷罐8和储热罐37。即，用于吸收一级回热器26、二级回热器27的热量，以及用于向蓄冷罐8及储热罐37补充水介质。为控制补水，可在蓄冷罐8的进水口管路上设置阀门三7，在储热罐37 的进水口管路上设置阀门四35，冷却水可通过阀门三7或阀门四35进行补充。
35.在本发明的一个优选实施例中，发电机29的做功单元30可为膨胀机或透平或气动马达等膨胀机械，发电机29的输出电能可连接电池组28，将所发电力储存，用作医院的紧急电源，电池组28可采用蓄电池或锂电池。
36.在本发明的一个优选实施例中，为保证回路的正常流动，在回路一上设置了水泵一55，水泵一55为回路一的水流动提供能源，在回路二上设置了水泵二 36，水泵二36为回路二的水流动提供能源。
37.在本发明的一个优选实施例中，为控制冷量，可在换热器二45的冷侧入口设置阀门六44。
38.在本发明的一个优选实施例中，提供了热能的一种直接使用方式，将涡流管43的热气流出口与常规高温消毒室42中的消毒喷头直接连接，并在连接管路上设置阀门七41。通过该手段，需要消毒时，可直接利用涡流管43产生的热气的一部分，通过阀门七41调节，进入常规高温消毒室42为其中的医疗仪器进行高温消毒，乏气通过排气口54排出系统。也即，本发明中的热气流进一步分为了两路，一路通过阀门七41向常规高温消毒室42提供蒸汽或者热水；另外一路通过换热器三38后，将热量通过冷却水介质储存在储热罐37中。
39.在本发明的一个优选实施例中，提供了储热介质的具体用法，储热罐37的出水口连接用热终端24，并在连接管路上设置阀门八40和水泵三39。即，储存在储热罐37中的热量，可通过水泵三39、阀门八40，与来自一级回热器26、二级回热器27的冷却水汇合，然后为医院提供办公用房或病房用热能。
40.在本发明的一个优选实施例中，提供了蓄冷介质的具体用法，蓄冷罐8连接药品冷藏室16的水泵9、风扇18或散热器15，储存在蓄冷罐8中的冷量可通过水泵9、风扇18或散热器15为药品冷藏室16提供冷量。同时，蓄冷罐8 还可接用冷终端的风扇14或换热器12，且在连接管路上设置阀门九10，此处用冷终端可以是医院的办公用房或病房，冷气大小及是否需要均可通过调节阀门九10的开度进行控制。
41.在本发明的一个优选实施例中，涡流管43产生的冷气流和热气流分别通过换热器二45及换热器三38进行冷能及热能的回收后，通过反馈调节阀一46及反馈调节阀二47，调节至相同压力，该压力的上限为涡流管的冷、热端出口的压力最低值，该数值与涡流管入口压力、涡流管冷热端的流量分配有关系；该压力的下限为0.6mpa左右(医院供气压力一般不低于0.4，加上过滤器、阀门的压力损失)。然后，进入气体缓冲罐48中。气体缓冲罐48的出口分为两路，一路接制氧装置51，制氧装置51的出口通过配气阀组一19接医院氧气用户20，另一路通过配气阀组二22接医院压缩空气用户21。示例地，为净化空气，在气体缓冲罐48的出口可设置多级过滤器49，在制氧装置51的出口再次设置二级过滤器52。为调节压力，制氧装置51与气体缓冲罐48的连接管路上设置调压阀二50，配气阀组一19与制氧装置51的连接管路上设置末级调压阀53，配气阀组二22与气体缓冲罐48的连接管路上设置调压阀一23。于是，出气体缓冲罐48的气体的一部分通过调压阀二50后进入制氧装置51、二级过滤器52、末级调压阀53制取氧气，获得的氧气后进去配气阀组一19，分配至各个医院氧气用户20；另一部分经过调压阀一23、配气阀组二22后分配至各个医院压缩空气用户21。
42.本发明中，空气在经过多级增压后，储存在储气室6中，储气室6的气体在突发情况下，可以用作紧急电源，通过预热后进入膨胀机/透平/气动马达等膨胀机械做功，带动电动机29发电，并可将电能存储在电池组28中；储气室6 中的压缩空气同样可在需要使用时可进入涡流管43，产生冷气流和热气流；热气流除了用于常规高温消毒室42外，剩余的热气流通过换热器回路，将热量储存在储热罐37中，储热罐37的热量可用于供热；涡流管43产生的冷气流通过换热器回路，将冷量存储在蓄冷罐8中，蓄冷罐8中的冷量可作为药品冷藏室 16的冷源，同时可实现向用户供冷。与储热罐37、蓄冷罐8经过能量交换后的压缩空气，进入气体缓冲罐48，然后经过多级过滤，分别经过制氧装置51、二级过滤器52、配气阀组一19向各个医院氧气用户20提供氧气，或直接经配气阀组二22向各个医院压缩空气用户21提供压缩空气。本发明能量梯级利用原理，提出的配气系统，出了为医院提供常规压缩空气及氧气外，还可以作为冷、热侧及应急电源。
43.在本发明的更优实施例中，其还包括了：
44.可通过阀门10开度进行控制低温药品冷藏室及用户冷量之间的分配比例；可通过阀门七41的开度调节进出常规高温消毒室42及进入储热罐37中的能量比例；通过阀门五34可控制是否需要启动应急电源及应急电源的大小；此外，系统本身就是一种储能系统，可利用峰谷电价差异，选择开启压缩机的时刻及时长，为医院运行节约经济成本。
45.综上所述，本发明系统简单，实现稳定配气的同时实现其能源化利用，将配气系统中释放、消纳的能量进行统筹管理，同时解决能源问题和稳定配气问题，兼顾医院社区的特殊性，为常规高温消毒室、低温药品冷藏室提供蒸汽及冷量，满足医院区域用电、用热、用冷问题；同时，本发明提出的系统的热负荷、电负荷、冷负荷相互耦合，互相影响，通过初始能量分配、子系统热力参数调整等方式来实现整个系统在不同气候环境、不同季节时运行的灵活控制。
技术特征：1.一种可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，包括压缩机、储气室(6)、涡流管(43)、蓄冷罐(8)、储热罐(37)、发电机(29)、气体缓冲罐(48)、若干阀件以及若干换热器；所述压缩机用于对空气增压，其出口接储气室(6)且在连接管路上设置有稳压阀(4)；所述储气室(6)的出口分为两路，一路接涡流管(43)，另一路接换热器一(33)的冷侧入口且在连接管路上设置有阀门五(34)，换热器一(33)的冷侧出口接所述发电机(29)的做功单元(30)，所述发电机(29)为医院提供应急电力；所述涡流管(43)的冷气流出口接换热器二(45)的冷侧入口，换热器二(45)的冷侧出口连接所述气体缓冲罐(48)的入口且在连接管路上设置有反馈调节阀一(46)，换热器二(45)的热侧管路与所述蓄冷罐(8)形成回路一；所述涡流管(43)的热气流出口接换热器三(38)的热侧入口，换热器三(38)的热侧出口连接所述气体缓冲罐(48)的入口且在连接管路上设置有反馈调节阀二(47)，换热器三(38)的冷侧管路与所述储热罐(37)形成回路二；所述气体缓冲罐(48)为医院提供制氧用气或压缩空气；所述蓄冷罐(8)和所述储热罐(37)中的介质均为水，所述蓄冷罐(8)为医院提供冷能，所述储热罐(37)为医院提供热能。2.根据权利要求1所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述压缩机为多级压缩，级间设置回热器，回热器的冷侧入口接冷却水入口(25)，冷侧出口分为两路，一路接换热器一(33)的热侧入口且在连接管路上设置阀门一(31)，另一路接用热终端(24)且在连接管路上设置阀门二(32)；回热器的热侧管路接在相邻两级压缩机的出入口之间。3.根据权利要求1或2所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述发电机(29)的做功单元(30)为膨胀机或透平或气动马达，所述发电机(29)的输出电能接电池组(28)，用作医院的紧急电源。4.根据权利要求1或2所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述蓄冷罐(8)的进水口接冷却水入口(25)且在连接管路上设置阀门三(7)，所述储热罐(37)的进水口接冷却水入口(25)且在连接管路上设置阀门四(35)，所述回路一上设置水泵一(55)，所述回路二上设置水泵二(36)。5.根据权利要求1或2所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述换热器二(45)的冷侧入口设置阀门六(44)。6.根据权利要求1或2所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述涡流管(43)的热气流出口接位于常规高温消毒室(42)中的消毒喷头且在连接管路上设置阀门七(41)。7.根据权利要求1或2所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述储热罐(37)的出水口连接用热终端(24)且在连接管路上设置阀门八(40)和水泵三(39)。8.根据权利要求1或2所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述蓄冷罐(8)连接药品冷藏室(16)的水泵(9)、风扇(18)或散热器(15)，为药品冷藏室(16)提供冷量；所述蓄冷罐(8)接用冷终端的风扇(14)或换热器(12)，且在连接管路上设置
阀门九(10)。9.根据权利要求1或2所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述气体缓冲罐(48)的出口分为两路，一路接制氧装置(51)，所述制氧装置(51)的出口通过配气阀组一(19)接医院氧气用户(20)，另一路通过配气阀组二(22)接医院压缩空气用户(21)。10.根据权利要求9所述可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，其特征在于，所述制氧装置(51)与气体缓冲罐(48)的连接管路上设置调压阀二(50)，配气阀组一(19)与制氧装置(51)的连接管路上设置末级调压阀(53)，配气阀组二(22)与气体缓冲罐(48)的连接管路上设置调压阀一(23)。
技术总结一种可供冷、热能及提供应急电力的医院配气系统，包括压缩机、储气室、涡流管、蓄冷罐、储热罐、发电机、气体缓冲罐以及若干阀件和换热器；空气增压后储存在储气室中，在突发情况下可预热做功带动电动机发电，用作紧急电源，也可在需要时进入涡流管，产生冷气流和热气流；热气流除了用于常规消毒室外，剩余的热气流通过换热器回路，将热量储存在储热罐中用于供热；冷气流通过换热器回路，将冷量存储在蓄冷罐中作为药品冷藏室的冷侧，同时可用于供冷。与储热罐、蓄冷罐能量交换后的压缩空气进入缓冲罐，向各医院用户提供氧气，或直接提供压缩空气。本发明除了为医院提供常规压缩空气及氧气外，还可以作为冷、热侧及应急电源。热侧及应急电源。热侧及应急电源。
技术研发人员：赵璞 雷宏涛
受保护的技术使用者：陕西省人民医院
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/11/1
