CN107131594A - 一种水蓄能系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水蓄能系统，包括蓄水容器、吸收式制冷机和燃气发电机；在蓄水容器上还设置有用于向空调系统供水的第一供水管，在第一供水管上设置有第一水泵；在第一循环供水管路上设置有第二水泵；燃气发电机分别通过供电电路与第一水泵和第二水泵电连接；燃气发电机通过第一供热管道与吸收式制冷机连接。本发明还公开了一种水蓄能系统的控制方法。通过燃气发电机进行发电，对用户进行供电，无污染产生，同时将热量传递至吸收式制冷机，进而实现对蓄水容器进行蓄冷或直接向空调系统供冷或一边供冷一边蓄冷的功能，还可以将燃气发电机的热量直接向用户供热或对蓄水容器内的水进行升温加热，然后通过空调系统向用户供热。

Description

一种水蓄能系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及蓄能技术领域，尤其涉及一种水蓄能系统及其控制方法。
背景技术
水蓄能系统为通过水进行蓄冷或蓄热的系统，可以将水蓄存的热量或冷量释放给空调系统进行供热或供冷。
现有技术中，都是采用将电动设备与外部电网或市政电网连接，然后通过外部电网供电来实现设备运转制冷或制热。
但是上述方式具有一定缺陷：如果因施工或其它原因市政停电，则导致用户没有空调可用。
另外，如果在用电高峰阶段使用电动设备作业，电费较高，不利于节约成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种采用燃气发电机对用户进行供电，而同时将其产生的热量进行利用，带动吸收式制冷机进行制冷或/和蓄冷，并还可以利用燃气发电机余热进行蓄热的水蓄能系统及其控制方法。
本发明技术方案提供的一种水蓄能系统，包括用于蓄水的蓄水容器、通过第一循环供水管路与所述蓄水容器连接的吸收式制冷机和用于供电及向所述吸收式制冷机供给热量的燃气发电机；在所述蓄水容器上还设置有用于向空调系统供水的第一供水管，在所述第一供水管上设置有第一水泵；在所述第一循环供水管路上设置有第二水泵；所述燃气发电机分别通过供电电路与所述第一水泵和所述第二水泵电连接；所述燃气发电机通过第一供热管道与所述吸收式制冷机连接。
进一步地，所述吸收式制冷机上还设置有用于向空调系统供给冷水的第二供水管。
进一步地，该水蓄能系统还包括通过第二循环供水管路与所述蓄水容器连接的电动制冷机；在所述第二循环供水管路上设置有第三水泵；所述燃气发电机分别通过所述供电电路与所述第三水泵和所述电动制冷机电连接。
进一步地，所述电动制冷机上还设置有用于向空调系统供给冷水的第三供水管。
进一步地，所述燃气发电机还与外部电网电连接。
进一步地，所述电动制冷机、所述第一水泵、所述第二水泵和所述第三水泵还分别与所述外部电网电连接。
进一步地，该水蓄能系统还包括冷量回收设备；所述蓄水容器还包括有第三循环供水管路，在所述第三循环供水管路上设置有第一热交换器；所述冷量回收设备通过冷量输送管与所述第一热交换器连接。
进一步地，所述燃气发电机上还连接有用于向用户供热的第二供热管道。
进一步地，所述蓄水容器还包括有第四循环供水管路，在所述第四循环供水管路上设置有第二热交换器；所述第二供热管道与所述第二热交换器连接。
本发明技术方案还提供一种如前述任一技术方案所述的水蓄能系统的控制方法，包括如下步骤：
燃气发电机发电供电，同时将产生的热量传输至吸收式制冷机；
吸收式制冷机制冷，可选择地将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器内进行蓄冷，或者将一部分冷水供给至蓄水容器内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第二供水管供给至空调系统进行供冷，或者将冷水全部通过第二供水管供给至空调系统进行供冷；
将蓄水容器内的冷水通过第一供水管供给至空调系统。
进一步地，还包括如下步骤：
通过燃气发电机向电动制冷机供电；
电动制冷机制冷，可选择地将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器内进行蓄冷，或者将一部分冷水供给至蓄水容器内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第三供水管供给至空调系统进行供冷，或者将冷水全部通过第三供水管供给至空调系统进行供冷。
进一步地，在燃气发电机发电的整个过程中，始终有热量供给至吸收式制冷机，吸收式制冷机始终保持制冷运转。
进一步地，还包括如下步骤：
在用电平峰段时，将吸收式制冷机所产生的冷水供向蓄水容器内进行蓄冷；
在用电高峰段时，将蓄水容器内的冷水供向所述空调系统。
进一步地，还包括如下步骤：
将燃气发电机与外部电网电连接，向外部电网供电。
进一步地，还包括如下步骤：
将电动制冷机、第一水泵、第二水泵和第三水泵分别与外部电网电连接，可选择性地通过外部电网向电动制冷机、第一水泵、第二水泵、和第三水泵供电。
进一步地，还包括如下步骤：
在用电低谷段时，采用外部电网向电动制冷机供电，并将电动制冷机所产生的冷水供向蓄水容器内进行蓄冷。
进一步地，还包括如下步骤：
将冷量回收设备所回收的冷量通过冷量输送管输送至第一热交换器，用于对蓄水容器内的水进行降温蓄冷。
进一步地，还包括如下步骤：将燃气发电机中产生的热量通过第二供热管道输送至用户进行供热。
进一步地，将燃气发电机中产生的热量通过第二供热管道输送至第二热交换器，对蓄水容器内的水进行加热升温，并将升温后的热水输送至空调系统进行供热。
采用上述技术方案，具有如下有益效果；
通过燃气发电机进行发电，对用户进行供电，无污染产生，同时将热量传递至吸收式制冷机，驱动吸收式制冷机制冷，进而实现对蓄水容器进行蓄冷或直接向空调系统供冷或一边供冷一边蓄冷的功能。
还可以将燃气发电机的热量直接向用户供热或对蓄水容器内的水进行升温加热，然后通过空调系统向用户供热。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的水蓄能系统的示意图；
图2为本发明另一实施例提供的水蓄能系统的示意图；
图3为本发明第三实施例提供的水蓄能系统的示意图；
图4为冷量回收设备对蓄水容器内的水进行冷量交换的示意图
图5为燃气发电机直接向用户供热的示意图；
图6为燃气发电机对蓄水容器内的水进行热量交换的示意图。
附图标记对照表：
1-蓄水容器； 11-第一循环供水管路； 12-第二循环供水管路；
13-第一供水管； 14-第一水泵； 15-第三循环供水管路；
16-第四循环供水管路； 17-第一热交换器； 18-第二热交换器；
19-循环水泵； 2-吸收式制冷机； 21-第二水泵；
22-第二供水管； 3-电动制冷机； 31-第三水泵；
32-第三供水管； 4-燃气发电机； 41-第一供热管道；
42-供电电路； 43-第二供热管道； 5-空调系统；
51-空调水回路； 6-用户； 7-冷量回收设备；
71-第三热交换器； 72-冷量输送管； 8-外部电网；
9-电路； 10-阀门。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明中所涉及到的蓄水容器可以为蓄水罐或蓄水槽或蓄水筒。
本发明中所涉及到的“电连接”为电路连接或电线连接，从而实现通电。
如图1所示，本发明一实施例提供一种水蓄能系统，包括用于蓄水的蓄水容器1、通过第一循环供水管路11与蓄水容器1连接的吸收式制冷机2和用于供电及向吸收式制冷机2供给热量的燃气发电机4。
在蓄水容器1上还设置有用于向空调系统5供水的第一供水管13，在第一供水管13上设置有第一水泵14，在第一循环供水管路11上设置有第二水泵21。
燃气发电机4分别通过供电电路42与第一水泵14和第二水泵21电连接；燃气发电机4通过第一供热管道41与吸收式制冷机2连接。
本发明中的燃气发电机为以液化气、天燃气等可燃气体为燃烧物的高效的新能源发电机。其可以采用现有技术中的燃气发电机。
本发明中的吸收式制冷机为依靠热能进行制冷作业的制冷机，其不用电力驱动，其可以为现有技术中的吸收式制冷机，优选地，吸收式制冷机2为溴化锂吸收式制冷机。
本发明中在各管路上(例如第一循环供水管路等)都可以根据需要设置阀门10来控制各管路开闭。
吸收式制冷机2通过第一循环供水管路11与蓄水容器1连通，也即是其进水口和出水口分别通过第一循环供水管路11与蓄水容器1连通，从而实现循环供水。
当燃气发电机4作业时，其输出的电能通过供电电路42供给用户6使用，还通过供电电路42供给至第二水泵21和第一水泵14。
在燃气发电机4作业时，会产生大量的热量，通过第一供热管道41将产生的热量供给至吸收式制冷机2，吸收式制冷机2依靠该热量就可以进行制冷，从而节省了大量的电能。
在吸收式制冷机2制冷时，通过第二水泵21的作用，蓄水容器1中的热水或大于8℃的水经第一循环供水管路11进入吸收式制冷机2进行制冷。之后可以根据需要将由吸收式制冷机2制冷的冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷，然后根据需要(例如在用电高峰段时)可以将蓄水容器1内的冷水经第一供水管13供给至空调系统5进行供冷。
由于在燃气发电机4发电的整个过程中，始终有热量向吸收式制冷机2供给，吸收式制冷机2能够始终保持制冷运转，大大节约了用电量，降低了成本。并且燃气发电机发电，没有污染产生，保护了环境。
较佳地，如图1所示，吸收式制冷机2上还设置有用于向空调系统5供给冷水的第二供水管22，空调产生的热水经空调水回路51流回吸收式制冷机2进行循环制冷。
如此用户根据具体需求可以做出如下选择：
在吸收式制冷机2制冷时，可以将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器1内进行蓄冷；也可以将一部分冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第二供水管22供给至空调系统5进行供冷；也可以将冷水全部通过第二供水管22供给至空调系统进行供冷。
较佳地，如图2所示，该水蓄能系统还包括通过第二循环供水管路12与蓄水容器1连接的电动制冷机3。
在第二循环供水管路12上设置有第三水泵31。
燃气发电机4分别通过供电电路42与第三水泵31和电动制冷机3电连接。
电动制冷机3连接在第二循环供水管路12上，吸收式制冷机2连接在第一循环供水管路11上，电动制冷机3与吸收式制冷机2之间为并联关系。
电动制冷机3的进水口和出水口分别通过第二循环供水管路12与蓄水容器1连通，从而实现循环供水。
在燃气发电机4发电时，可向电动制冷机3和第三水泵31供电，此时用户可以根据需要采用电动制冷机3进行制冷，之后将冷水输入蓄水容器1内进行蓄冷，然后根据需要(例如在用电高峰段时)可以将蓄水容器1内的冷水经第一供水管13供给至空调系统5进行供冷。如此设置，拓展了蓄冷制冷的方式，提高了蓄冷制冷能力。
较佳地，如图2所示，电动制冷机3上还设置有用于向空调系统5供给冷水的第三供水管32，空调产生的热水经空调水回路51流回电动制冷机3进行循环制冷。
如此用户根据具体需求可以做出如下选择：
在电动制冷机3制冷时，可以将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器1内进行蓄冷；也可以将一部分冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第三供水管32供给至空调系统5进行供冷；也可以将冷水全部通过第三供水管32供给至空调系统进行供冷。
较佳地，如图3所示，燃气发电机4还与外部电网8电连接，可以将发出的电供给或卖给电网公司或用户，拓展经济效益。
较佳地，如图3所示，电动制冷机3、第一水泵14、第二水泵21、第三水泵31还分别通过电路9与外部电网8电连接，可以根据需要使用燃气发电机4的电，也可以在用电低谷时使用外部电网8的电，最大程度节约成本。
较佳地，如图1和图4所示，该水蓄能系统还包括冷量回收设备7。
蓄水容器1还包括有第三循环供水管路15，在第三循环供水管路15上设置有第一热交换器17。
冷量回收设备7通过冷量输送管72与第一热交换器17连接。
冷量回收设备7中设置有第三热交换器71，用于回收放冷设备中的冷量。
在外界具有大量冷量释放时，例如液氮气化时会释放出巨大的冷量，可以通过第三热交换器71与释放的冷量进行热量交换，进而将部分冷量通过冷量输送管72输送到第一热交换器17，对第三循环供水管路15中的水进行降温制冷，从而实现对蓄水容器1中的水降温，进一步降低了成本。
第三循环供水管路15可以设置循环水泵19进行循环供水作业。
较佳地，如图5所示，燃气发电机4上还连接有用于供热的第二供热管道43，在冬天时，可以通过第二供热管道43直接将燃气发电机4产生的热量输送至用户进行供热，提高了整个系统的经济效益。
在直接供热时，可以将热量直接供给至用户室内的散热片上，或者通过热交换器进行热量交换后使用。
较佳地，如图6所示，蓄水容器1还包括有第四循环供水管路16，在第四循环供水管路16上设置有第二热交换器18，第二供热管道43与第二热交换器18连接，从而可以将燃气发电机4产生的热量输送到第二热交换器18，对第四循环供水管路16中的水进行升温，从而实现对蓄水容器1中的水升温蓄热。在冬天，可以通过第一供水管13将热水输送至空调系统，以对用户供热，提高了系统的利用性能，并节约了成本。
第四循环供水管路16可以设置循环水泵19进行循环供水作业。
结合图1-3所示，本发明一实施例还提供一种水蓄能系统的控制方法，包括如下步骤：
燃气发电机4发电供电，同时将产生的热量传输至吸收式制冷机2。
吸收式制冷机2制冷，可选择地将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器1内进行蓄冷，或者将一部分冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第二供水管22供给至空调系统5进行供冷，或者将冷水全部通过第二供水管22供给至空调系统5进行供冷。
将蓄水容器1内的冷水通过第一供水管13供给至空调系统5进行供冷。
也即是，在吸收式制冷机2制冷时，用户根据具体需求可以做出如下选择：
第一种：可以将制冷后的冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷。
第二种：也可以将一部分冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第二供水管22供给至空调系统5进行供冷。
第三种：也可以将冷水直接通过第二供水管22供给至空调系统5进行供冷。
第四种：通过将蓄水容器1内的冷水供给至空调系统5进行供冷。
上述几种选择不分先后顺序，可以根据具体需要进行选择不同的方式。
较佳地，还包括如下步骤：
通过燃气发电机4向电动制冷机3供电。
电动制冷机3制冷，可选择地将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器1内进行蓄冷，或者将一部分冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第三供水管32供给至空调系统5进行供冷，或者将冷水全部通过第三供水管32供给至空调系统5进行供冷。
也即是，在电动制冷机3制冷时，用户根据具体需求可以做出如下选择：
第一种：可以将制冷后的冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷。
第二种：也可以将一部分冷水供给至蓄水容器1内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第三供水管32供给至空调系统5进行供冷。
第三种：也可以将冷水直接通过第三供水管32供给至空调系统进行供冷。
第四种：通过将蓄水容器1内的冷水供给至空调系统5进行供冷。
上述几种选择不分先后顺序，可以根据具体需要进行选择不同的方式。
较佳地，在燃气发电机4发电的整个过程中，始终有热量供给至吸收式制冷机2，吸收式制冷机2始终保持制冷运转，从而大大节约了用电量，降低了成本。并且燃气发电机发电，没有污染产生，保护了环境。
较佳地，在燃气发电机4未与外部电网8电连接时，或未上网时，还包括如下步骤：
在用电平峰段时，将吸收式制冷机2所产生的冷水供向蓄水容器1内进行蓄冷；
在用电高峰段时，将蓄水容器1内的冷水供向空调系统5进行供冷。
可以根据每个地区的规定获得该地区的用电高峰段、用电平峰段和用电低谷段，例如，按照时间来划分，8:00-11:00、18:00-23:00为用电高峰时段；11:00-18:00、7:00-8:00为用电平峰时段；23:00-次日7:00为用电低谷时段。一般情况下，用电高峰时段的电价＞用电平峰时段的电价＞用电低谷时段的电价。
选择在用电平峰段时通过吸收式制冷机2进行蓄冷，在用电高峰段时，通过蓄水容器1进行释冷，进而向空调系统5供冷，可以节约成本。
较佳地，还包括如下步骤：
将燃气发电机4与外部电网8电连接，向外部电网供电。具体通过电路9实现燃气发电机4与外部电网8电连接，可以将发出的电供给或卖给电网公司或用户，拓展经济效益。
较佳地，还包括如下步骤：
将电动制冷机3、第一水泵14、第二水泵21和第三水泵31分别与外部电网8电连接，可选择性地通过外部电网8向电动制冷机3、第一水泵14、第二水泵21和第三水泵31供电。
如在用电低谷时段时，可使用外部电网8的电来驱动电动制冷机3制冷，因为此时电价便宜，比燃气发电机4发电还要经济实惠。
较佳地，在燃气发电机4与外部电网8电连接时，或上网时，还包括如下步骤：
在用电低谷段时，采用外部电网8向电动制冷机3供电，并将电动制冷机3所产生的冷水供向蓄水容器1内进行蓄冷；
在用电高峰段及用电平峰段时，将蓄水容器1内的冷水供向空调系统5。
选择在用电低谷段时采用外部电网8的电，通过电动制冷机3进行蓄冷，在用电高峰段时，通过蓄水容器1进行释冷，进而向空调系统5供冷，如用电高峰段没有把蓄水容器1内的冷量释放完，可以在用电平峰段继续释冷，可以最大程度地节约成本。
较佳地，还包括如下步骤：
将冷量回收设备7所回收的冷量通过冷量输送管72输送至第一热交换器17，用于对蓄水容器1内的水进行降温蓄冷，降低了蓄冷成本。
在外界具有大量冷量释放时，例如液氮气化时会释放出巨大的冷量，可以通过第三热交换器71与释放的冷量进行热量交换，进而将部分冷量通过冷量输送管72输送到第一热交换器17，对第三循环供水管路15中的水进行降温制冷，从而实现对蓄水容器1中的水降温，进一步降低了成本。
较佳地，还包括如下步骤：
将燃气发电机4中产生的热量通过第二供热管道43输送至用户进行供热。在冬天时，可以通过第二供热管道43直接将燃气发电机4产生的热量输送至用户进行供热，提高了整个系统的经济效益。
较佳地，将燃气发电机4中产生的热量通过第二供热管道43输送至第二热交换器18，对蓄水容器1内的水进行加热升温，并将升温后的热水输送至空调系统5进行供热。第二供热管道43将燃气发电机4产生的热量输送到第二热交换器18，对第四循环供水管路16中的水进行升温，从而实现对蓄水容器1中的水升温蓄热。在冬天，可以通过第一供水管13将热水输送至空调系统，以对用户供热，提高了系统的利用性能，并节约了成本。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种水蓄能系统，其特征在于，包括用于蓄水的蓄水容器、通过第一循环供水管路与所述蓄水容器连接的吸收式制冷机和用于供电及向所述吸收式制冷机供给热量的燃气发电机；
在所述蓄水容器上还设置有用于向空调系统供水的第一供水管，在所述第一供水管上设置有第一水泵，在所述第一循环供水管路上设置有第二水泵；
所述燃气发电机分别通过供电电路与所述第一水泵和所述第二水泵电连接；
所述燃气发电机通过第一供热管道与所述吸收式制冷机连接。
2.根据权利要求1所述的水蓄能系统，其特征在于，所述吸收式制冷机上还设置有用于向空调系统供给冷水的第二供水管。
3.根据权利要求1或2所述的水蓄能系统，其特征在于，该水蓄能系统还包括通过第二循环供水管路与所述蓄水容器连接的电动制冷机；
在所述第二循环供水管路上设置有第三水泵；
所述燃气发电机分别通过所述供电电路与所述第三水泵和所述电动制冷机电连接。
4.根据权利要求3所述的水蓄能系统，其特征在于，所述电动制冷机上还设置有用于向空调系统供给冷水的第三供水管。
5.根据权利要求3所述的水蓄能系统，其特征在于，所述燃气发电机还与外部电网电连接。
6.根据权利要求5所述的水蓄能系统，其特征在于，所述电动制冷机、所述第一水泵、所述第二水泵和所述第三水泵还分别与所述外部电网电连接。
7.根据权利要求1所述的水蓄能系统，其特征在于，该水蓄能系统还包括冷量回收设备；
所述蓄水容器还包括有第三循环供水管路，在所述第三循环供水管路上设置有第一热交换器；
所述冷量回收设备通过冷量输送管与所述第一热交换器连接。
8.根据权利要求1所述的水蓄能系统，其特征在于，所述燃气发电机上还连接有用于供热的第二供热管道。
9.根据权利要求8所述的水蓄能系统，其特征在于，所述蓄水容器还包括有第四循环供水管路，在所述第四循环供水管路上设置有第二热交换器；
所述第二供热管道与所述第二热交换器连接。
10.一种如权利要求1-9中任一权利要求所述的水蓄能系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
燃气发电机发电供电，同时将产生的热量传输至吸收式制冷机；
吸收式制冷机制冷，可选择地将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器内进行蓄冷，或者将一部分冷水供给至蓄水容器内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第二供水管供给至空调系统进行供冷，或者将冷水全部通过第二供水管供给至空调系统进行供冷；
将蓄水容器内的冷水通过第一供水管供给至空调系统。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
通过燃气发电机向电动制冷机供电；
电动制冷机制冷，可选择地将制冷后的冷水全部供给至蓄水容器内进行蓄冷，或者将一部分冷水供给至蓄水容器内进行蓄冷，将另一部分冷水通过第三供水管供给至空调系统进行供冷，或者将冷水全部通过第三供水管供给至空调系统进行供冷。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，
在燃气发电机发电的整个过程中，始终有热量供给至吸收式制冷机，吸收式制冷机始终保持制冷运转。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在用电平峰段时，将吸收式制冷机所产生的冷水供向蓄水容器内进行蓄冷；
在用电高峰段时，将蓄水容器内的冷水供向所述空调系统。
14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
将燃气发电机与外部电网电连接，向外部电网供电。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
将电动制冷机、第一水泵、第二水泵和第三水泵分别与外部电网电连接，可选择性地通过外部电网向电动制冷机、第一水泵、第二水泵和第三水泵供电。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在用电低谷段时，采用外部电网向电动制冷机供电，并将电动制冷机所产生的冷水供向蓄水容器内进行蓄冷。
17.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
将冷量回收设备所回收的冷量通过冷量输送管输送至第一热交换器，用于对蓄水容器内的水进行降温蓄冷。
18.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：将燃气发电机中产生的热量通过第二供热管道输送至用户进行供热。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，将燃气发电机中产生的热量通过第二供热管道输送至第二热交换器，对蓄水容器内的水进行加热升温，并将升温后的热水输送至空调系统进行供热。
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