CN105783089B - 污废水源热泵谷电储能式区域供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，污废水自流管道连接污废水调节池，污废水自动取水装置连接污废水出水管，所述污废水出水管连接防堵塞污水换热器，防堵塞污水换热器另一侧连接中介水管，所述中介水管上设有中介水循环泵，中介水管还连接温度提升装置，温度提升装置另一侧连接系统水管，谷电储能装置、采暖系统水循环泵设置在系统水管上，所述系统水管连接采暖用户。本发明的有益效果是：本系统可实现热泵单独供暖、谷电储能装置单独供暖和热泵+谷电储能装置联合供暖三种运行模式，通过水路切换阀的开闭实现以上三种运行模式，实现电力资源的“削峰填谷”。

Description

污废水源热泵谷电储能式区域供热系统
技术领域
本发明涉及一种供热系统，尤其涉及水源热泵和谷电储能结合的供热系统。
背景技术
利用热泵回收污废水中的低品位热能资源为建筑供热、空调和生活热水系统提供热源和冷源的技术正在逐步被行业所接受。但是，由于污废水排放过程中水温和水量的逐时变化导致热泵供热系统运行存在不稳定的问题，而目前市场上常规水源热泵系统受低温热源温度和排气压力比限制，导致冷凝器供水温度偏低(≤50℃)，很难在区域供热供冷系统中应用。另一方面，从我国目前的用电结构来看，峰谷电差有逐年增大的趋势，国家出台了相应的优惠政策鼓励社会用电进行“削峰填谷”，该措施目的是缓解了高峰电力供需缺口，同时促进了电力资源的优化配置；但想实现电力资源的“削峰填谷”，还有许多关键的技术问题亟待解决。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，系统运行稳定，实现“削峰填谷”，促进电力资源的优化配置。
本发明的技术方案是：污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，污废水排放管道连接污废水自流管道，污废水自流管道连接污废水调节池，污废水调节池通过污废水进水管连接污废水自动取水装置的虹吸水罐，污废水自动取水装置连接污废水出水管，所述污废水出水管连接防堵塞污水换热器，防堵塞污水换热器另一侧连接中介水管，所述中介水管上设有中介水循环泵，中介水管还连接温度提升装置，温度提升装置另一侧连接系统水管，谷电储能装置、采暖系统水循环泵设置在系统水管上，所述系统水管连接采暖用户。
所述虹吸水罐连接接水管，接水管上设有入口球阀、污水泵和出口球阀，所述出口球阀连接污废水出水管。
所述虹吸水罐连接排污管，排污管上设有排污阀。
所述虹吸水罐连接自来水管，所述自来水管上设有自来水止回阀和自来水球阀。
所述污废水进水管上设有自动排气阀，污废水进水管一端插入污废水调节池的非清洁水源液面下，另一端与虹吸水罐上端进水口连接。
入口避震喉和出口避震喉分别位于所述污水泵的入口端和出口端，缓闭式防堵止回阀连接出口球阀。
所述污废水调节池内设有机械格栅，污水反冲洗管道设置在换热后的污废水出水管上，并连接到机械格栅进行反冲洗。
所述系统水管设有两条入户支路连接进入采暖用户，谷电储能装置位于第一入户支路上，谷电储能装置两侧设有水路切换阀a和水路切换阀b，第二入户支路上设有水路切换阀c。
所述采暖系统水循环泵位于采暖用户的出户端的系统水管上。
所述温度提升装置为单台水源热泵机组或多台水源热泵机组的串联或并联。
本发明的有益效果是：
自动取水装置的虹吸水罐的设置改变了传统的取水方式，无需在调节池后深挖取水池，在实际工程中意义重大，节约了取水池的占地及排污等难题，可将虹吸水罐设置在合适位置。传统的取水池中设置污水取水泵经常会因为池底的淤泥将污水取水泵堵塞，导致系统无法运行，本发明自动取水装置也解决了此问题。并且本发明自动取水装置还节约大量电能。
系统以采暖综合热负荷延续图为理论依据，以区域内热负荷用户用热量为计算依据，将采暖热源总负荷划分为基础采暖负荷和调峰采暖负荷两部分；污废水源热泵系统承担基础采暖负荷，谷电储能装置承担调峰负荷，二者通过管道的串联或并联连接组成污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，该系统可实现热泵单独供暖、谷电储能装置单独供暖和热泵+谷电储能装置联合供暖三种运行模式，实现电力资源的“削峰填谷”；通过污废水自动取水装置实现系统的自动取水，提高工作和供暖效率。
附图说明
本发明共有附图4幅。
图1为本实用新型的整体结构图；
图2为污废水自动取水装置的放大图；
图3为温度提升装置的内部结构原理图；
图4为温度提升装置的另一种内部结构原理图。
图中附图标记如下：1、污废水自动取水装置，1.1、虹吸水罐，1.2、污水泵，1.3、缓闭式防堵止回阀，1.4、入口球阀，1.5、出口球阀，1.6、入口避震喉，1.7、出口避震喉，1.8、自来水止回阀，1.9、自来水球阀，1.10、接水管，1.11、排污阀，1.12、自动排气阀，1.13、排污管，2、防堵塞污水换热器，3、温度提升装置，3.1、第一压缩机，3.2、第二压缩机，3.3、第三压缩机，3.4、第一蒸发器，3.5、第二蒸发器，3.6、第三蒸发器，3.7、第一冷凝器，3.8、第二冷凝器，3.9、第三冷凝器，3.10、水路切换阀，4、谷电储能装置，5、采暖用户，6、采暖系统水循环泵，7、中介水循环泵，8、污废水调节池，9、机械格栅，10、污废水排放管道，11、污废水自流管道，12、污废水反冲洗管道，13、污废水进水管，14、自来水管，15、污废水出水管，16、中介水管，17、系统水管，18、水路切换阀a，19、水路切换阀b，20、水路切换阀c。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明做进一步说明：
污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，污废水排放管道10连接污废水自流管道11，污废水自流管道11连接污废水调节池8，污废水调节池8通过污废水进水管13连接污废水自动取水装置1的虹吸水罐1.1，污废水自动取水装置1连接污废水出水管15，所述污废水出水管15连接防堵塞污水换热器2，防堵塞污水换热器2另一侧连接中介水管16，所述中介水管16上设有中介水循环泵7，中介水管16还连接温度提升装置3，温度提升装置，3另一侧连接系统水管17，谷电储能装置4、采暖系统水循环泵6设置在系统水管17上，所述系统水管17连接采暖用户5。
所述虹吸水罐1.1连接接水管1.10，接水管1.10上设有入口球阀1.4、污水泵1.2和出口球阀1.5，所述出口球阀1.5连接污废水出水管15。
所述虹吸水罐1.1连接排污管1.13，排污管1.13上设有排污阀1.11。
所述虹吸水罐1.1连接自来水管14，所述自来水管14上设有自来水止回阀1.8和自来水球阀1.9。
所述污废水进水管13上设有自动排气阀1.12，污废水进水管13一端插入污废水调节池的非清洁水源液面下H高度(H值可根据工程实际情况取值，保证系统能连续供污废水)，另一端与虹吸水罐上端进水口连接。
运行时：打开自来水管上的阀门，将虹吸水罐充满自来水后关闭，开启污水泵1.2，将自来水抽出的同时，由于虹吸水罐上部形成负压，污废水调节池的非清洁水通过污废水进水管13进入到虹吸水罐中，形成连续供污废水。
入口避震喉1.6和出口避震喉1.7分别位于所述污水泵1.2的入口端和出口端，缓闭式防堵止回阀1.3连接出口球阀1.5。
所述污废水调节池8内设有机械格栅9，污水反冲洗管道12设置在换热后的污废水出水管15上，并连接到机械格栅9进行反冲洗。
所述系统水管17设有两条入户支路连接进入采暖用户5，谷电储能装置4位于第一入户支路上，谷电储能装置4两侧设有水路切换阀a18和水路切换阀b19，第二入户支路上设有水路切换阀c20。
所述采暖系统水循环泵6位于采暖用户5的出户端的系统水管17上。
所述温度提升装置3为单台水源热泵机组或多台水源热泵机组的串联或并联。
本系统可实现热泵单独供暖、谷电储能装置单独供暖和热泵+谷电储能装置联合供暖三种运行模式，通过水路切换阀的开闭实现以上三种运行模式。
所述的谷电储能装置4，利用谷电时段的电力为储热体进行加热，谷电储能装置4包括高温风机、保温箱体、电加热储能箱、进风室、回风室、进风管道、回风管道、进风风阀、回风风阀、电控箱、高温风-水换热器。高温风-水换热器安装于回风管道的出口和进风管道的入口之间，进风管道的出口安装高温风机，高温风机的出口与进风室连接，进风室设置于保温箱体内，进风室的出口与电加热储能箱风道入口相连接，电加热储能箱风道出口与回风室入口相连接，回风室出口与回风管道入口相连接；电加热储能箱内均匀排布多层多列的储能砖，储能砖间设有电加热丝，电加热丝垂直于储能砖排列形成的风道；电加热丝由电控箱供电，供电电压可设置为110V～10kV，电控箱内设有通过电加热丝的电压、电流控制装置。
以三台水源热泵机组为例，如图3所示，水源热泵机组的蒸发器和冷凝器分别串联，图4所示的水源热泵机组的蒸发器并联，冷凝器串联。中介水顺序经过第三蒸发器3.6、第二蒸发器3.5和第一蒸发器3.4，在第一蒸发器3.4的出口中介水温度不低于3℃；在蒸发器内高温级、中温级和低温级热泵系统内的制冷剂分别从中介水中吸收热量并蒸发，蒸发的制冷剂分别被高温级、中温级和低温级压缩机输送至高温级、中温级和低温级压缩机对应的第三冷凝器3.9、第二冷凝器3.8、第一冷凝器3.7，在第一冷凝器3.7内系统水被加热至45℃，在第二冷凝器3.8内系统水被加热至55℃，在第三冷凝器3.9内系统水被加热至65℃，提供给采暖用户使用；在冷凝器的出口温度不满足出口设定温度时，以环保和经济性作为约束条件，限制热泵机组的COP值，控制压缩机的工作状态，同时使第三冷凝器3.9的出水进入谷电储能装置4，同时启动谷电储能装置4中的高温风机，打开风管进出口风阀，使空气通过谷电储能装置4储热体，并吸收储热体中的热量，当空气经过高温风-水换热器时将空气中的热量释放给系统水，在系统水出水管道设置温度传感器，根据该温度的设定值控制高温风机的转速。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，污废水排放管道(10)连接污废水自流管道(11)，其特征在于，污废水自流管道(11)连接污废水调节池(8)，污废水调节池(8)通过污废水进水管(13)连接污废水自动取水装置(1)的虹吸水罐(1.1)，污废水自动取水装置(1)连接污废水出水管(15)，所述污废水出水管(15)连接防堵塞污水换热器(2)，防堵塞污水换热器(2)另一侧连接中介水管(16)，所述中介水管(16)上设有中介水循环泵(7)，中介水管(16)还连接温度提升装置(3)，温度提升装置(3)另一侧连接系统水管(17)，谷电储能装置(4)、采暖系统水循环泵(6)设置在系统水管(17)上，所述系统水管(17)连接采暖用户(5)；
所述虹吸水罐(1.1)连接接水管(1.10)，接水管(1.10)上设有入口球阀(1.4)、污水泵(1.2)和出口球阀(1.5)，所述出口球阀(1.5)连接污废水出水管(15)；
所述虹吸水罐(1.1)连接自来水管(14)，所述自来水管(14)上设有自来水止回阀(1.8)和自来水球阀(1.9)；
所述污废水进水管(13)上设有自动排气阀(1.12)，污废水进水管(13)一端插入污废水调节池(8)的非清洁水源液面下，另一端与虹吸水罐(1.1)上端进水口连接；
所述的谷电储能装置(4)，利用谷电时段的电力为储热体进行加热，谷电储能装置(4)包括高温风机、保温箱体、电加热储能箱、进风室、回风室、进风管道、回风管道、进风风阀、回风风阀、电控箱、高温风-水换热器；高温风-水换热器安装于回风管道的出口和进风管道的入口之间，进风管道的出口安装高温风机，高温风机的出口与进风室连接，进风室设置于保温箱体内，进风室的出口与电加热储能箱风道入口相连接，电加热储能箱风道出口与回风室入口相连接，回风室出口与回风管道入口相连接；电加热储能箱内均匀排布多层多列的储能砖，储能砖间设有电加热丝，电加热丝垂直于储能砖排列形成的风道，电加热丝由电控箱供电。
2.根据权利要求1所述的污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，其特征在于，所述虹吸水罐(1.1)连接排污管(1.13)，排污管(1.13)上设有排污阀(1.11)。
3.根据权利要求1所述的污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，其特征在于，入口避震喉(1.6)和出口避震喉(1.7)分别位于所述污水泵(1.2)的入口端和出口端，缓闭式防堵止回阀(1.3)连接出口球阀(1.5)。
4.根据权利要求1所述的污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，其特征在于，所述污废水调节池(8)内设有机械格栅(9)，污水反冲洗管道(12)设置在换热后的污废水出水管(15)上，并连接到机械格栅(9)进行反冲洗。
5.根据权利要求1-4任一项所述的污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，其特征在于，所述系统水管(17)设有两条入户支路连接进入采暖用户(5)，谷电储能装置(4)位于第一入户支路上，谷电储能装置(4)两侧设有水路切换阀a(18)和水路切换阀b(19)，第二入户支路上设有水路切换阀c(20)。
6.根据权利要求1所述的污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，其特征在于，所述采暖系统水循环泵(6)位于采暖用户(5)的出户端的系统水管(17)上。
7.根据权利要求1所述的污废水源热泵谷电储能式区域供热系统，其特征在于，所述温度提升装置(3)为单台水源热泵机组或多台水源热泵机组的串联或并联。
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