CN101532700B - 热水供给系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种热水供给系统及方法。该热水供给系统包括供水主管道,用于提供水源;以及热量转移子系统,用于使热源水和被加热水之间进行热量转移,使热源水的热量向被加热水转移;上述的热源水和被加热水都来自于上述的供水主管道。所述的热水供给方法包括将同一水源的自来水分流出热源水和被加热水;以及进行热量转移,通过蒸气压缩式热泵循环子系统,将热源水中的热量转移至被加热水,提高被加热水的温度。本发明的热水供给系统及方法对供水系统进行分流,并对分流的水进行热量转移,从而可以有效利用供水系统中存在的大量的热,显著提高了热水供给系统的能量效率,具有清洁高效的显著优势,有利于能源的合理利用。

Description

热水供给系统及方法
技术领域
本发明涉及一种热水供给系统及方法,特别是涉及一种通过对供水系统进行分流并进行热量转移来提供热水的热水供给系统及方法。
背景技术
在城市的供水系统中,通常是将自来水厂经过处理的达到标准的水通过供水管道送到用水单位,比如,生活小区、用水工厂或者用水园林单位等等,经过上述单位的自来水供应管网送达各家各户或者其他用水终端。在上述供水系统中,送至用水终端的自来水的温度通常在10摄氏度以上,即使是在北方的冬季,由于所采取水管防冻措施的作用该温度亦不会低于5摄氏度。就一般用水而言,在大多数的情况下,用户对自来水的温度并不敏感,例如在冬夏两个季节,自来水的温度可能会相差20摄氏度,但这并不影响用户的正常使用。例如,家庭中冲厕所用水、景观用水、浇灌植物用水对水温没有严格要求。在现实生活中有很多生活居住区的物业公司会设置专门的热水供应装置,以便满足住户供暖、洗澡、洗衣、洗碗等对热水的需求。上述现有的热水供应装置一般采用燃气锅炉,通过燃烧天然气或者煤炭(但由于煤炭污染比较严重,大多数的城市已实施煤改气)来加热自来水,然后通过热水供应管网提供给终端用户。但是,现有的燃气锅炉技术,其热效率通常只有80%左右。
另一方面,随着全球能源价格的高涨和生态环境问题的日益凸显,以高效清洁为特征的新能源技术成为了世界各国竞相投入的研发领域。氢源系统新技术可将生物质能和化石能源清洁高效地转化为氢能,而与之集成的燃料电池则可将氢能清洁高效地转化为电能并副产热能。可见,氢能及燃料电池将成为多样的一次能源与多样的终端能源之间的一座新桥梁。
氢气是一种二次能源,由各种一次能源转换而来。在诸多氢气制造途径之中,由于天然气等碳氢化合物价格较低,因而碳氢化合物重整制氢被认为是今后相当一段时间里最为经济可行的选择。
现有的蒸气压缩式热泵循环技术作为热水供给装置具有高效清洁的优势。但是,蒸气压缩式热泵循环技术的热水供给系统的供热系数(COP)、即能量效率受蒸发器工作温度,即热源温度和冷凝器工作温度,也即热水温度的影响很大。对于空气源热泵来说,随着冬季气温下降,热泵循环的蒸发器工作温度随之下降,从而引起热泵系统COP即能量效率降低。
此外,现有的蒸气压缩式热泵循环技术的压缩机是使用电网电力驱动的,因而其一次能源效率还受到电网用户端发电效率的制约。当压缩机采用调频控制时,由于需将电网的交流电力整流为直流电力,因而还会有整流损失。
发明内容
本发明的主要目的在于,提供一种热水供给系统以及热水供应方法,所要解决的技术问题是将现有的自来水分流出两部分,使其中一部分自来水的热量转移到另一部分自来水中以提高该部分自来水的温度,从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种热水供给系统,其包括:供水主管道,用于提供水源;以及热量转移子系统,用于使热源水和被加热水之间进行热量转移,使热源水的热量向被加热水转移;上述的热源水和被加热水都来自于上述的供水主管道。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的,前述的热水供给系统的一个实施例,其中所述的供水主管道上设有:热源水供应管道,连接至热量转移子系统,用于向热量转移子系统提供作为热源的水;及被加热水供应管道,连接至热量转移子系统,用于向热量转移子系统提供将被加热的水;所述的热量转移子系统设置:热水输出管道,用于输出经过加热的水;及热源水输出管道,用于输出经过热量转移后的热源水。
优选的,前述的热水供给系统的一个实施例,其中所述的热量转移子系统包括由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器构成的热泵循环系统,所述冷凝器连接于上述被加热水供应管道,所述蒸发器连接于上述热源水供应管道。
优选的,前述的热水供给系统的一个实施例,其中所述的蒸发器内充填蓄热剂。蓄热剂为下列物质中的一种或者几种:氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化氨、碳酸氢钾、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、醋酸钠、季铵盐的水合物或水溶液及其混合物;以及碳数为12~24的石蜡或其混合物。
本发明提供的上述系统,通过利用供水系统中存在的大量的热作为热源来提高和稳定上述蒸发器的工作温度,从而在系统的对外供给热水的温度一定的条件下使上述热泵循环的供热系数即能量效率得到提高。
优选的,前述的热水供给系统的一个实施例,其还包括燃料电池发电子系统,用于发电并副产热;所述燃料电池发电子系统所发电力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机。
优选的,前述的热水供给系统的一个实施例,其中所述的燃料电池发电子系统包括:
重整制氢装置,用于制备氢气;燃料电池,以上述重整制氢装置制备的氢气为原料发电并副产热;以及循环泵和换热装置,用于将上述的副产热循环并进行热交换;上述的热水输出管道连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热。
优选的,前述的热水供给系统的一个实施例,其还包括:内燃机子系统、热气机子系统或燃气轮机子系统;所述内燃机子系统包括:内燃机,用于产生动力和副产热,并将该动力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机;以及循环泵和换热装置,用于将上述的副产热循环并进行热交换;上述的热水输出管道连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热;所述热气机子系统包括:热气机,用于产生动力和副产热,并将该动力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机;以及循环泵和换热装置,用于将上述的副产热循环并进行热交换;上述的热水输出管道连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热;所述燃气轮机子系统包括,燃气轮机,用于产生动力和副产热;并将该动力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机;以及换热装置,用于进行热交换;所述的热源水输出管道连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热。上述内燃气、热气机或燃气轮机所产生的动力可通过机械连接直接驱动压缩机,亦可驱动发电机发电,然后由发电机驱动压缩机。
本发明提供的上述系统,通过将燃料电池或内燃机、热气机、燃气轮机子系统所产副产热用于上述热泵循环的被加热水的二次加热,而将所产电力或动力用于驱动上述压缩机,在系统的对外供给热水的温度一定的条件下使上述冷凝器的工作温度得到显著的降低,从而使上述热泵循环的供热系数进而热水供给系统的一次能源利用效率得到显著的提高,同时使系统整体更加简洁、可靠。如上所述,本发明通过有机地融合所提供压缩式热泵循环系统和燃料电池或内燃机、热气机、燃气轮机子系统,取得了显著的协同效应。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种热水供给方法,包括以下步骤:将同一水源的自来水分流出热源水和被加热水;以及进行热量转移,通过蒸气压缩式热泵循环子系统,将热源水中的热量转移至被加热水,提高被加热水的温度。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的,前述的热水供给方法的一个实施例,还包括:以氢气为原料通过燃料电池发电和副产热,所述的电作为所述的蒸气压缩式热泵循环子系统的动力,所述的副产热用于对经过热量转移过程的被加热水进行二次加热。
优选的,前述的热水供给方法的一个实施例,还包括:以碳氢化合物为原料进行重整反应,得到上述燃料电池的原料氢气。
优选的,前述的热水供给方法的一个实施例,还包括:以碳氢化合物为燃料,采用内燃机、热气机或者燃气轮机产生动力和副产热,所述的动力作为所述的蒸气压缩式热泵循环子系统的动力,所述的副产热用于对经过热量转移过程的被加热水进行二次加热。
优选的,前述的热水供给方法的一个实施例,其中所述的热源水与被加热的水的流量之比为5~50。
借由上述技术方案,本发明热水供给系统及方法至少具有下列优点:
1、本发明的实施例通过将现有的供水系统进行分流,并对分流的水进行热量转移,从而可以有效利用供水系统中存在的大量的热,有利于能源的合理利用。
2、本发明的实施例中的燃料电池子系统、内燃机子系统、燃气轮机子系统、或者热气机子系统所产的动力和副产热有效地用于热量转移系统,显著提高了热水供给系统的能量效率。
3、与现有的锅炉燃烧式热水系统相比较,在相同原料和供热能力的条件下,本发明的热水系统和方法具有清洁高效的显著优势。
4、本发明实施例中的热水系统供热系数也显著高于以电网电力为动力、以空气为热源的现有蒸气压缩式热泵循环热水系统的供热系数。
综上所述,本发明特殊结构的热水供给系统及方法,其具有上述诸多的优点及实用价值,从而更加适于实用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明热水供给系统的实施例1的流程图。
图2是本发明热水供给系统的实施例2的流程图。
图3是本发明热水供给系统的另一个流程图。
图4是本发明热水供给系统的实施例3的流程图。
图5是本发明热水供给系统的实施例4的流程图。
图6是本发明包含燃料电池子系统的热水供给系统的实施例5的流程图。
图7是本发明包含内燃机子系统的热水供给系统的实施例6的流程图。
图8是本发明包含燃气轮机子系统的热水供给系统的实施例7的流程图。
10:供水主管道                11:被加热水供应管道
12:热源水供应管道            13:热水输出管道
14:热源水输出管道            15:分流装置
20:热量转移子系统            21:压缩机
22:冷凝器                    23:节流阀
24:蒸发器                    25:蓄热剂
30:燃料电池发电子系统
31:重整制氢装置              32:燃料电池
33:循环泵                  34:换热装置
40:内燃机子系统            41:内燃机
42:传动机构                43:循环泵
44:换热装置                45:烟气管道
46:冷却水管道              50:燃气轮机子系统
51:燃气轮机                52:传动机构
54:换热装置                55:烟气管道
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的热水供给系统及方法其具体实施方式其功效,详细说明如后。
请参阅图1所示,是本发明热水供给系统的实施例1的流程图。该热水供给系统包括供水主管道10和热量转移子系统20。其中供水主管道10用于提供水源,其可以为进入住宅小区的市政供水管线,或者进入某个建筑或者建筑群的供水管线,或者其他用水单位的主要供水管线。在该供水主管道10上设有分流装置15,其可以引出两条分流管线,分别是被加热水供应管道11和热源水供应管道12,都连接至热量转移子系统20,用于向热量转移子系统20提供作为热源的热源水以及提供将被加热的被加热水。该热量转移子系统20,用于将热源水的热量转移到被加热水,从而提高被加热水的温度,此时热源水的温度会相应降低。在该热量转移子系统20上还设有:热水输出管道13,用于输出经过加热的被加热水;以及热源水输出管道14,用于输出已经进行热量转移的热源水。上述的供水主管道10的供水被分流一部水之后,其仍然承担原有的供水功能。本实施例的热水供给系统,在不影响原有供水系统的功能情况下,通过对水源进行部分分流和热量转移,可以同时提供温度不同的三种水源,一种为与环境温度基本一致的普通水,一种为热量转移后温度降低的凉水,一种为接收热量后温度提高后的热水。
请参阅图2所示,是本发明热水供给系统的实施例2的流程图。本实施例与上述的实施例的不同之处在于,上述的热源水输出管道14的出水端连接至供水主管道10,使温度降低后的水与水源水混合,但由于作为热源的热源水的量与水源水的量相比甚微,使供水主管道10的温度略有下降,但不会影响正常使用。从而使降温后的凉水不至于由于温度太低而不适合使用,避免造成水资源的浪费。
请参阅图4所示,是本发明热水供给系统的实施例3的流程图。该热水供给系统包括供水主管道10、被加热水供应管道11、热源水供应管道12、热水输出管道13、热源水输出管道14以及热量转移子系统20。其中,热量转移系统20是包括有压缩机21、冷凝器22、节流阀23和蒸发器24的蒸气压缩式热泵循环子系统。该被加热水供应管道11连接至所述的冷凝器22,热源水供应管道12连接至所述的蒸发器24,热水输出管道13起始于冷凝器22,热源水输出管道14起始于蒸发器24,其出水端连接至供水主管道10。所述的压缩机21用于压缩制冷剂并使制冷剂温度上升;冷凝器22用于进行热交换,使高温的制冷剂向被加热水放热以提高被加热水的温度;经过节流阀23的制冷剂在蒸发器24中膨胀并吸收热源水的热量。所述压缩机21由电机驱动,由电网供电。
请参阅图5所示,是本发明热水供给系统的实施例4的流程图。与实施例3相比,本实施例的热水供给系统的蒸发器24包括制冷剂流路、热源水流路以及蓄热剂充填容器,在蓄热剂充填容器中充填蓄热剂25,蓄热剂以相变温度低于热源温度2~5℃的潜热蓄热剂为宜所述的蓄热剂直接充填在外部换热器中;或者将蓄热剂封装在密闭容器中,并将该密闭容器设置在外部热交换器中。较佳的,蓄热剂25为下列物质中的一种或者几种:氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化氨、碳酸氢钾、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、醋酸钠或季铵盐的水合物或水溶液及其混合物;以及碳数为12~24的石蜡或其混合物。在蒸发器24中,自来水与制冷工质进行热交换、自来水与蓄热剂进行热交换、蓄热剂与制冷工质进行热交换、或者自来水、制冷工质与蓄热剂三者之间进行热交换。蓄热剂的作用在于,其可以吸收热源水的热量,并在热泵循环中对制冷剂进行放热。这样,即使在热泵循环不工作的情况下,蓄热剂亦可通过相变(融解)吸收流经蒸发器的热源水的热量,而在热泵循环工作却无热源水流经蒸发器的情况下,蓄热剂亦可通过相变(凝固)将其所蓄潜热释放给制冷剂,从而保证热泵的连续高效运行。
请参阅图6所示,是本发明热水供给系统的实施例5的流程图。该热水供给系统还与上述的实施例4和实施例相比,还包括燃料电池发电子系统30,用于发电并副产热。所述燃料电池发电子系统30所发电力提供给所述的热量转移子系统20,用于驱动所述的压缩机21。所述的燃料电池发电子系统30包括重整制氢装置31、燃料电池32、循环泵33和换热装置34。其中所述的重整制氢装置31,采用碳氢化合物和水为原料,在催化剂的作用下发生重整反应制备氢气。所述的燃料电池32,以上述重整制氢装置31制得的氢气为原料进行发电,产生直流电并副产热。所述的循环泵33,其采用上述燃料电池32发出直流电为动力,用于循环燃料电池的冷却水。所述的换热装置34,用于进行燃料电池的冷却水的热交换,使进入的热水被降温,并被循环至燃料电池。热量转移子系统20的热水输出管道13连接至换热装置34,从而使被加热水进行二次加热,从而达到更高的温度。本实施例的热水供给系统是采用碳氢化合物为原料来提供热水,比采用锅炉直接燃烧碳氢化合物加热水具有更高的供热效率。
上述的燃料电池32为磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)或者质子交换膜燃料电池(PEMFC)。
请参阅图7所示,是本发明包含内燃机子系统或热气机子系统的热水供给系统的实施例6的流程图。与实施例4相比,本实施例的热水供给系统还包括内燃机子系统40,以天然气和空气为原料,产生动力并副产热。所述内燃机系统40所产生的动力提供给所述的热量转移子系统20,用于驱动所述的压缩机21。所述的内燃机发电子系统40包括内燃机41、传动机构42、循环泵43和换热装置44。所述的内燃机41,以碳氢化合物为燃料,较佳的以天然气为燃料产生动力并副产热,并通过传动机构42来驱动压缩机21工作。内燃机的烟气通过烟气管道45通入换热装置44中,内燃机的冷却热通过冷却水管道46通入换热装置44中。所述的循环泵43,用于循环内燃机41的冷却水。热量转移子系统20的热水输出管道13连接至换热装置44。所述的换热装置44,用于进行内燃机的冷却水和烟气与被加热水的热交换,冷却水被降温循环至内燃机,烟气经热回收后排放,而被加热水得到二次加热,从而达到更高的温度。本实施例中所述的内燃机可以被热气机所代替,并可以达到相同的技术效果。
请参阅图8所示,是本发明包含燃气轮机子系统的热水供给系统的实施例7的流程图。与实施例4相比,本实施例的热水供给系统还包括燃气轮机子系统50,用于产生动力并副产热,其产生的动力提供给所述的热量转移子系统20,用于驱动所述的压缩机21。所述的燃气轮机子系统50包括燃气轮机51、传动机构52和换热装置54。所述的燃气轮机51,以碳氢化合物为燃料,较佳的以天然气为燃料,产生动力并副产热,该动力通过传动机构52将动力传送到压缩机21。上述的副产热是燃料燃烧后的烟气所携带的热量,烟气通过烟气管道55通入换热装置54中,进过换热后进行排放。热量转移子系统20的热水输出管道13连接至换热装置54,对被加热水进行二次加热,从而达到更高的温度。
上述构成的热量转移系统20和燃料电池发电子系统30、内燃机子系统(或者热气机子系统)40和燃气轮机子系统50也可以应用于实施例1中,从而形成本发明的另外的实施例。
本发明的实施例8还提出一种热水供给方法,其是采用上述实施例4所述的热水供给系统提供热水,该方法包括:将同一水源的水分流出热源水和被加热水;然后进行热量转移,即通过蒸气压缩式热泵循环子系统进行热泵循环,将热源水中的热量转移至被加热水,提高被加热水的温度。较佳的,本发明的实施例9还提出一种热水供给方法,其是在上述实施例8中还包括燃料电池以氢气为原料发电和副产热的步骤,所述的燃料电池产生的电作为所述的蒸气压缩式热泵循环子系统的电力来源,所述的副产热用于对经过热量转移过程的被加热水进行二次加热。所述的燃料电池为:磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)或者质子交换膜燃料电池(PEMFC)。
较佳的,本发明的实施例10还提出一种热水供给方法,其是在上述实施例9中还包括以碳氢化合物为原料进行重整反应的步骤,制备所述的燃料电池的原料氢气,较佳的,所述碳氢化合物为天然气。
本发明的实施例11还提出一种热水供给方法,其是在上述实施例8中还包括以碳氢化合物为燃料采用内燃机、热气机或者燃气轮机产生动力和副产热,所述的动力作为所述的蒸气压缩式热泵循环子系统的动力,所述的副产热用于对经过热量转移过程的被加热水进行二次加热。
较佳的,上述实施例中热源水与被加热的水的流量之比为5~50。较佳的,上述实施例中将经过热量转移步骤后的热源水输出到自来水供应管道中,与水源水进行混合。较佳的,上述各个实施的水源水为市政供应的自来水或中水。
比较例1
采用天然气锅炉提供热水,水源水(市政供应的自来水)的温度为15℃,所供热水的温度为50℃,其热效率亦即一次能源效率为80%。
比较例2
采用以市电直接加热的电热水器提供热水,水源水(市政供应的自来水)的温度为15℃,所供热水的温度为50℃,其热效率为95%。由于市电的用户端发电效率通常为33%,因而本比较例的一次能源效率约为31%。
比较例3
采用以市电为动力的空气源压缩式热泵循环系统提供热水,水源水(市政供应的自来水)的温度为15℃,所供热水的温度为50℃。气温为15℃,热泵循环系统蒸发器中制冷剂的蒸发温度为0℃,冷凝器中制冷剂的冷凝温度为55℃,压缩机绝热效率为0.85,其供热系数(COP)为4.07。由于市电的用户端发电效率通常为33%,因而本比较例的一次能源效率约为134%。
实例1
以市电为动力,采用实施例8的方法提供热水,热源水与被加热水的流量之比、即分别流经蒸发器和冷凝器的自来水流量之比为15。水源水(市政供应的自来水)的温度为15℃,所供热水温度为50℃,蒸气压缩式热泵循环子系统蒸发器中制冷剂的蒸发温度为8.2℃,热源水的出水温度13.2℃,冷凝器中制冷剂的冷凝温度为55℃,压缩机绝热效率为0.85,本实施例的蒸气压缩式热泵循环子系统COP为4.85,系统整体的一次能源效率为160%。
实例2
采用实施例10的方法提供热水,热源水与被加热水的流量之比为15。蒸发器中充填有碳数为15的石蜡,其凝固点与凝固热分别约为10℃和170kJ/kg。水源水(市政供应的自来水)的温度为15℃,所供热水温度为50℃,热泵循环子系统蒸发器中制冷剂的蒸发温度为8.4℃,热源水的出水温度13.4℃,冷凝器中制冷剂的冷凝温度为49.3℃,压缩机绝热效率为0.85。质子交换膜燃料电池发电子系统以天然气为原料,其发电效率为37%,热回收效率为40%。本实施例的蒸气压缩式热泵循环子系统COP为5.60,系统整体的一次能源效率为247%。
实例3
采用实施例10的方法提供热水,热源水与被加热水的流量之比为5。蒸发器中充填有碳数为15的石蜡,其凝固点与凝固热分别约为10℃和170kJ/kg。水源水(市政供应的自来水)的温度为15℃,所供热水温度为50℃,热泵循环子系统蒸发器中制冷剂的蒸发温度为5.3℃,热源水的出水温度10.3℃,冷凝器中制冷剂的冷凝温度为49.0℃,压缩机绝热效率为0.85。质子交换膜燃料电池发电子系统以天然气为原料,其发电效率为37%,热回收效率为40%。本实施例的蒸气压缩式热泵循环子系统COP为5.22,系统整体的一次能源效率为233%。
实例4
采用实施例11的方法提供热水,热源水与被加热水的流量之比为50。蒸发器中充填有碳数为15的石蜡,其凝固点与凝固热分别约为10℃和170kJ/kg。水源水(中水)的温度为15℃,所供热水温度为50℃,热泵循环子系统蒸发器中制冷剂的蒸发温度为9.5℃,热源水的出水温度14.5℃,冷凝器中制冷剂的冷凝温度为47.1℃,压缩机绝热效率为0.85。内燃机子系统以天然气为燃料,其发电效率为28%,热回收效率为50%。本实施例的蒸气压缩式热泵循环子系统COP为6.13,系统整体的一次能源效率为222%。
上述比较例及实例中的COP(供热系数)为热泵循环系统对外输出的热量与压缩机所耗电能之比,而系统整体的一次能源效率为系统整体对外输出的热量与所投入一次能源的热量之比,比较例1及实例2、3、4的一次能源为天然气,比较例2、3及实例1的一次能源为火力发电厂所用燃料,如天然气、煤炭等。
本发明所述实施例中未曾详细描述的其他技术细节,皆可采用现有技术中的对应方案实现。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种热水供给系统,其特征在于其包括供水主管道以及热量转移子系统;
所述的供水主管道,用于提供水源,所述的水源为自来水或者中水,该供水主管道上设有:
热源水供应管道,连接至热量转移子系统,用于向热量转移子系统提供热源水;及
被加热水供应管道,连接至热量转移子系统,用于向热量转移子系统提供被加热水;
所述的热量转移子系统,用于使热源水和被加热水之间进行热量转移,使热源水的热量向被加热水转移,该热量转移子系统包括由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器构成的热泵循环系统,所述冷凝器连接于上述被加热水供应管道,所述蒸发器连接于上述热源水供应管道,该蒸发器内充填有蓄热剂,所述蓄热剂的相变温度低于热源水温度2~5℃。
2.根据权利要求1所述的热水供给系统,其特征在于其中所述的蓄热剂为下列物质中的一种或者几种:氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化氨、碳酸氢钾、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、醋酸钠、季铵盐的水合物或水溶液及其混合物;以及碳数为12~24的石蜡或其混合物。
3.根据权利要求1所述的热水供给系统,其特征在于其还包括燃料电池发电子系统,用于发电并副产热;所述燃料电池发电子系统所发电力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机。
4.根据权利要求3所述的热水供给系统,其特征在于其中所述的燃料电池发电子系统包括:
重整制氢装置,用于制备氢气;
燃料电池,以上述重整制氢装置制备的氢气为原料发电并副产热;以及
循环泵和换热装置,用于将上述的副产热循环并进行热交换;
上述的热水输出管道连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热。
5.根据权利要求1所述的热水供给系统,其特征在于其还包括:内燃机子系统、热气机子系统或燃气轮机子系统;
所述内燃机子系统包括:内燃机,用于产生动力和副产热,并将该动力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机;以及循环泵和换热装置,用于将上述的副产热循环并进行热交换;上述的热水输出管道 连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热;
所述热气机子系统包括:热气机,用于产生动力和副产热,并将该动力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机;以及循环泵和换热装置,用于将上述的副产热循环并进行热交换;上述的热水输出管道连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热;
所述燃气轮机子系统包括,燃气轮机,用于产生动力和副产热;并将该动力提供给所述的热量转移子系统,用于驱动所述的压缩机;以及换热装置,用于进行热交换;所述的热源水输出管道连接至上述的换热装置,对被加热水进行二次加热。
6.一种热水供给方法,其特征在于,采用权利要求1所述的热水供给系统,该方法包括:
将同一水源的自来水或中水分流出热源水和被加热水;以及
进行热量转移,通过蒸气压缩式热泵循环子系统,将热源水中的热量转移至被加热水,提高被加热水的温度;在进行热量转移的过程中还包括自来水与制冷工质进行热交换、自来水与蓄热剂进行热交换、蓄热剂与制冷工质进行热交换、或者自来水、制冷工质与蓄热剂三者之间进行热交换。
7.根据权利要求6所述的热水供给方法,其特征在于其还包括:以碳氢化合物为原料进行重整反应,得到上述燃料电池的原料氢气;
以氢气为原料通过燃料电池发电和副产热,所述的电作为所述的蒸气压缩式热泵循环子系统的动力,所述的副产热用于对经过热量转移过程的被加热水进行二次加热。
8.根据权利要求6所述的热水供给方法,其特征在于其还包括:
以碳氢化合物为燃料,采用内燃机、热气机或者燃气轮机产生动力和副产热,所述的动力作为所述的蒸气压缩式热泵循环子系统的动力,所述的副产热用于对经过热量转移过程的被加热水进行二次加热。
9.根据权利要求6-8任一项所述的热水供给方法,其特征在于热源水与被加热的水的流量之比为5~50。 
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