CN108131723A - 一种增容且增热的供暖节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增容且增热的供暖节能系统，当实际供暖面积超过原设计供暖面积时，本系统采用在一级换热站和二级换热站二内分别增设冷热双效节能热泵，达到增热和扩容的目的。本发明充分利用一次网的热量输送能力，结构简单，投资少，布置灵活，建设周期短，解决了重新铺设管网的投资巨大的问题也避免了增设调峰锅炉所导致的环境污染问题，且更能符合政府推行“煤改电”的一种集合型节能应用；本系统一次网供回水温差更大，对原管网本身的输送能力使用率更高。

Description

一种增容且增热的供暖节能系统

技术领域

本发明涉及能源开发利用技术，特别是涉及一种增容且增热的供暖节能系统。

背景技术

目前在供暖管道设计规划时，对于城市发展速度预计不足，部分二级换热站所覆盖的供暖面积已经大大超过原先设计的供暖面积。虽然各二级管网输送能力尚能满足要求，但是由于其他的种种原因，给各二级换热站的运行提出了巨大的挑战。目前已经无法正常保证最冷天的居民供暖需求，急需增温扩容解决方案。

考虑到管网输送的热量与“流量”、“供回水温差”成正比，而一次网设计管径过小，目前已经大大超过当初的设计流量，现唯有从拉大“供回水温差”的方向入手来提高一次管网的输送能力。其中，从提高一次网供水温度的角度出发是很容易实现的，仅需在热电厂首站內增加汽水换热器或者增设调峰锅炉即可实现，但考虑到如下因素，该方向并不能充分完成扩容的需求。

（1）、限于热网对最高温度的限制，供水温度提升空间有限；

（2）、提高供水温度将额外地增加无需扩容的二级换热站换热负荷，导致相应的小区、园区供暖温度过高，导致能源浪费。

同时限于板式换热器的换热特性，即使增加二级换热站内换热器的数量也无法完成大范围的扩容需求，因此要解决供暖用户水温不足的问题，还需从增温、扩容两个方面入手，双管齐下。仅考虑以增加换热面积的方式提高水温是不能实现最终目的的。

调峰锅炉作为一种应用最广泛的增温、扩容方式，但是在目前雾霾天气如此严峻的大背景下，从环保的角度看不是一种最理想的方式。尤其是燃煤调峰锅炉，国家政府已经下大力气进行取缔，减少燃煤对大气环境的影响。对于燃煤改燃气，俗称“煤改气”，在一定程度上是可以减少有害污染物的排放，但是“煤改气”实施多年，并没有改善雾霾天气的状况。尤其是二级换热站基本上建设在靠近居民区的位置，在一定程度上也是一个潜在的雾霾起源，不利于居民生活环境的改善。所以在环保层面，不推荐使用燃气调峰锅炉来解决增热扩容的问题度上也是一个潜在的雾霾起源，不利于居民生活环境的改善。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种能同时实现增温、扩容的供暖节能系统。

本发明采用的技术方案是：一种增容且增热的供暖节能系统，包括换热一次网和换热二次网；

所述换热一次网包括锅炉、供热管道、回水管、一级换热站、一次网供水管道和一次网回水管道，所述锅炉通过供热管道、回水管与一级换热站连接形成循环供热，所述一次网回水管道通过一级换热站与一次网供水管道连接，所述一次网供水管道与换热二次网连接；

所述换热二次网包括至少一个换热组一和至少一个换热组二，所述一个换热组一构成一个换热二次网支网一，所述一个换热组二构成一个换热二次网支网二；

所述换热组一包括一次网供水管道支路一、二级换热站一、一次网回水管道支路一、二次网供水管道一、二次网回水管道一和供暖小区一，所述一次网供水管道支路一和一次网回水管道支路一之间设有二级换热站一，所述二次网供水管道一、二级换热站一、二次网回水管道一和供暖小区一依次连接形成供热循环；

所述换热组二包括一次网供水管道支路二、二级换热站二、一次网回水管道支路二、一次网回水管道支路二一次回水管道、一次网回水管道支路二一次回水管道分支一、一次网回水管道支路二一次回水管道分支二、一次网回水管道支路二二次回水管道、一次网回水管道支路二二次回水管道支路一、一次网回水管道支路二二次回水管道支路二、一次网回水管道支路二三次回水管道、二次网供水管道二、二次网供水管道二分支一、二次网供水管道二分支二、二次网回水管道二、二次网回水管道二分支一、二次网回水管道二分支二、冷热双效节能热泵一、冷热双效节能热泵二、供暖小区二、供暖小区三、二次网供水管道三和二次网回水管道三；所述一次网供水管道支路二通过二级换热站二与一次网回水管道支路二一次回水管道连接，所述一次网回水管道支路二一次回水管道分流成一次网回水管道支路二一次回水管道分支一和一次网回水管道支路二一次回水管道分支二，所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支二通过冷热双效节能热泵一与一次网回水管道支路二二次回水管道连接，所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支一和一次网回水管道支路二二次回水管道连接汇总后再次分流成一次网回水管道支路二二次回水管道支路一和一次网回水管道支路二二次回水管道支路二，所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路一通过冷热双效节能热泵二与一次网回水管道支路二三次回水管道连接，所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路二与一次网回水管道支路二三次回水管道均与一次网回水管道支路二连接；所述二次网供水管道二分流成二次网供水管道二分支一和二次网供水管道二分支二，所述二次网供水管道二分支一通过冷热双效节能热泵一与二次网回水管道二分支一连接，所述二次网供水管道二分支二通过二级换热站二与二次网回水管道二分支二连接，所述二次网回水管道二分支一与二次网回水管道二分之二连接汇总成二次网回水管道二，所述二次网回水管道二通过供暖小区二与二次网供水管道二连接；所述供暖小区三、二次网供水管道三、冷热双效节能热泵二与二次网回水管道三依次连接形成供热循环；

所述一次网供水管道与至少一个一次网供水管道支路一和至少一个一次网供水管道支路二连接；所述至少一个一次网回水管道支路一与至少一个一次网回水管道支路二与一次网初回水管道连接；所述一次网初回水管道分流成一次网初回水管道支路一和一次网初回水管道支路二，所述一次网初回水管道支路二与至少一个一次网初回水管道支路二分支一连接，所述一次网初回水管道支路二分支一通过冷热双效节能热泵三与一次网二次回水管道连接，所述至少一个一次网二次回水管道与一次网初回水管道支路一汇总连接后与一次网回水管道连接；

所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支一上设有流量调节阀一，所述一次网回水管道支路二二次回水管道上设有流量调节阀二，所述二次网回水管道二分支一上设有流量调节阀三,所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路一上设有流量调节阀四,所述所述二次网回水管道二分之二上设有流量调节阀五，所述一次网初回水管道支路二上设有流量调节阀六。

进一步的，所述一次网回水管道上设有单向阀二，所述二次网供水管道二上设有单向阀一。

进一步的，所述一级换热站包括至少一台汽水板式换热器或至少一台水水板式换热器，所述二级换热站一包括至少一台水水板式换热器，所述二级换热站二包括至少一台水水板式换热器。

本发明的有益效果是：本发明充分利用一次网的热量输送能力，在降低一次网回水温度的同时提高换热站的供暖能力，采用在需要扩容增温的二级换热站增设冷热双效节能热泵，可以根据需要通过流量调节阀灵活调节升温的幅度和扩容的面积，结构简单，投资少，布置灵活，建设周期短，解决了重新铺设管网的投资巨大的问题也避免了增设调峰锅炉所导致的的环境污染问题；与常规的在二级换热战增设调峰锅炉相比，本系统一次网供回水温差更大，对原管网本身的输送能力使用率更高；本发明通过基于逆卡诺循环的热力优选理论及机械自动控制与人工智能技术，实现进一步降低一次网回水温度、提高热网输送能力（增容）以及为二次网热网循环水加热、提高供水温度（增温）的效果，工作稳定可靠，运行效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示的一种增容且增热的供暖节能系统，包括：换热一次网1和换热二次网2；

所述换热一次网1包括锅炉5、供热管道34、回水管27、一级换热站6、一次网供水管道28和一次网回水管道29，所述锅炉5通过供热管道34、回水管27与一级换热站6连接形成循环供热，所述一次网回水管道29通过一级换热站6与一次网供水管道28连接，所述一次网供水管道28与换热二次网2连接；

所述换热二次网2包括至少一个换热组一9和至少一个换热组二10，所述一个换热组一9构成一个换热二次网支网一3，所述一个换热组二10构成一个换热二次网支网二4；

所述换热组一9包括一次网供水管道支路一30、二级换热站一7、一次网回水管道支路一31、二次网供水管道一33、二次网回水管道一32和供暖小区一8，所述一次网供水管道支路一30和一次网回水管道支路一31之间设有二级换热站一7，所述二次网供水管道一33、二级换热站一7、二次网回水管道一32和供暖小区一8依次连接形成供热循环；

所述换热组二10包括一次网供水管道支路二14、二级换热站二15、一次网回水管道支路二18、一次网回水管道支路二一次回水管道41、一次网回水管道支路二一次回水管道分支一19、一次网回水管道支路二一次回水管道分支二20、一次网回水管道支路二二次回水管道11、一次网回水管道支路二二次回水管道支路一54、一次网回水管道支路二二次回水管道支路二55、一次网回水管道支路二三次回水管道50、二次网供水管道二35、二次网供水管道二分支一21、二次网供水管道二分支二36、二次网回水管道二37、二次网回水管道二分支一38、二次网回水管道二分支二39、冷热双效节能热泵一16、冷热双效节能热泵二49、供暖小区二17、供暖小区三51、二次网供水管道三53和二次网回水管道三52；所述一次网供水管道支路二14通过二级换热站二15与一次网回水管道支路二一次回水管道41连接，所述一次网回水管道支路二一次回水管道41分流成一次网回水管道支路二一次回水管道分支一19和一次网回水管道支路二一次回水管道分支二20，所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支二20通过冷热双效节能热泵一16与一次网回水管道支路二二次回水管道11连接，所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支一19和一次网回水管道支路二二次回水管道11连接汇总后再次分流成一次网回水管道支路二二次回水管道支路一54和一次网回水管道支路二二次回水管道支路二55，所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路一54通过冷热双效节能热泵二49与一次网回水管道支路二三次回水管道50连接，所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路二55与一次网回水管道支路二三次回水管道50均与一次网回水管道支路二18连接；所述二次网供水管道二35分流成二次网供水管道二分支一21和二次网供水管道二分支二36，所述二次网供水管道二分支一21通过冷热双效节能热泵一16与二次网回水管道二分支一38连接，所述二次网供水管道二分支二36通过二级换热站二15与二次网回水管道二分支二39连接，所述二次网回水管道二分支一38与二次网回水管道二分之二39连接汇总成二次网回水管道二37，所述二次网回水管道二37通过供暖小区二17与二次网供水管道二35连接；所述供暖小区三51、二次网供水管道三53、冷热双效节能热泵二49与二次网回水管道三52依次连接形成供热循环；

所述一次网供水管道28与至少一个一次网供水管道支路一30和至少一个一次网供水管道支路二14连接；所述至少一个一次网回水管道支路一31与至少一个一次网回水管道支路二18与一次网初回水管道57连接；所述一次网初回水管道57分流成一次网初回水管道支路一58和一次网初回水管道支路二59，所述一次网初回水管道支路二59与至少一个一次网初回水管道支路二分支一46连接，所述一次网初回水管道支路二分支一46通过冷热双效节能热泵三47与一次网二次回水管道45连接，所述至少一个一次网二次回水管道45与一次网初回水管道支路一58汇总连接后与一次网回水管道29连接；

所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支一19上设有流量调节阀一24，所述一次网回水管道支路二二次回水管道11上设有流量调节阀二25，所述二次网回水管道二分支一38上设有流量调节阀三23,所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路一54上设有流量调节阀四48,所述 所述二次网回水管道二分之二39上设有流量调节阀五22，所述一次网初回水管道支路二59上设有流量调节阀六56。

本优选实施例中，所述一次网回水管道29上设有单向阀二12，所述二次网供水管道二35上设有单向阀一26。

本优选实施例中，所述一级换热站6包括至少一台汽水板式换热器或至少一台水水板式换热器，所述二级换热站一7包括至少一台水水板式换热器，所述二级换热站二15包括至少一台水水板式换热器。

工作原理：换热一次网内1的锅炉5提供高温热水或蒸汽通过管道34流经一级换热站6与一次网回水管道29完成热交换，换热后降温的冷水通过回水管27回到锅炉5继续加热形成供热循环，一次网供水管道28内经过升温后的热水则流向换热二次网2，即通过至少一个一次网供水管道支路一30和至少一个一次网供水管道支路二14分别流向至少一个换热二次网支网一3和至少一个换热二次网支网二4；

所述一次网供水管道支路一30内的热水流经二级换热站一7内完成热交换后从一次网回水管道支路一31流出，同时二次网供水管道一33的流水经过二级换热站一7升温后从二次网回水管道一32流出，给供暖小区一8供暖后降温再从二次网供水管道一33流出形成供热循环；

所述一次网供水管道支路二14内的热水流经二级换热站二15内完成热交换后降温从一次网回水管道支路二一次回水管道分支一19和一次网回水管道支路二一次回水管道分支二20流出，一次网回水管道支路二一次回水管道分支二20的水经过冷热双效节能热泵一16内后进一步降温后从一次网回水管道支路二二次回水管道11流出，与一次网回水管道支路二一次回水管道分支一19内的水流汇合后又分别流向一次网回水管道支路二二次回水管道支路一54和一次网回水管道支路二二次回水管道支路二55，一次网回水管道支路二二次回水管道支路一54经过冷热双效节能热泵二17内后进一步降温后从一次网回水管道支路二三次回水管道50流出后与一次网回水管道支路二二次回水管道支路二55内的水流汇合后一起流入一次网回水管道支路二18；

同时，所述二次网供水管道二35的流水分流成两股分别从二次网供水管道二分支一21和二次网供水管道二分支二36后流出，所述二次网供水管道二分支一21流水经过冷热双效节能热泵16内升温后从二次网回水管道二分支一38流出，所述二次网供水管道二分支二36流水经过二级换热站二15内升温后从二次网回水管道二分之二39流出，所述二次网回水管道二分支一38和二次网回水管道二分之二39内流水汇合从二次网回水管道二37流出后给供暖小区二17供暖后降温从二次网供水管道二35流出形成供热循环；所述供暖小区三51、二次网供水管道三53、冷热双效节能热泵二49与二次网回水管道三52依次连接形成供热循环。

所述至少一个一次网回水管道支路一31的水和至少一个一次网回水管道支路二18的水汇合后流入一次网初回水管道57后分流成一次网初回水管道支路一58和一次网初回水管道支路二59，所述一次网初回水管道支路二59的水流流向至少一个一次网初回水管道支路二分支一46后通过冷热双效节能热泵三47再次降温后通过一次网二次回水管道45流出并与一次网初回水管道支路一58内的水流汇总后，流入一次网回水管道29重新进行换热升温。

所述冷热双效节能热泵16 的结构及工作原理可以参考专利CN201020528353.6。

所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支一19上设有流量调节阀一24，所述一次网回水管道支路二二次回水管道11上设有流量调节阀二25，所述二次网回水管道二分支一38上设有流量调节阀三23,所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路一54上设有流量调节阀四48,所述 所述二次网回水管道二分之二39上设有流量调节阀五22，所述一次网初回水管道支路二59上设有流量调节阀六56。

由于热量与水流量大小和温差有关，所述流入冷热双效节能热泵一16的水量的分配比例根据换热站需要增热的供暖温度经过运算后通过智能控制或者手动调节流量调节阀控制，实现二级增热；所述流入冷热双效节能热泵二49和冷热双效节能热泵三47的水量的分配比例根据需要扩容的供暖面积经过运算后通过智能控制或者手动调节流量调节阀控制，实现一级扩容和二级扩容。

所述供暖小区一8为原设计供热供暖面积内的小区，所述供暖小区二17为在原设计供暖面积内的小区基础上又新增部分需要供暖小区后的供暖总小区，所述供暖小区三51和供暖小区四44为另外新增扩容的供暖小区。

本发明在不改变原有官网的前提下大幅提高现有供热能力，与常规的在二级换热站增设调峰锅炉相比，本系统一次网供回水温差更大，对原管网本身的输送能力使用率更高，并且更加环保，对环境污染小。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (3)

1.一种增容且增热的供暖节能系统，其特征在于，包括：换热一次网（1）和换热二次网（2）；

所述换热一次网（1）包括锅炉（5）、供热管道（34）、回水管（27）、一级换热站（6）、一次网供水管道（28）和一次网回水管道（29），所述锅炉（5）通过供热管道（34）、回水管（27）与一级换热站（6）连接形成循环供热，所述一次网回水管道（29）通过一级换热站（6）与一次网供水管道（28）连接，所述一次网供水管道（28）与换热二次网（2）连接；

所述换热二次网（2）包括至少一个换热组一（9）和至少一个换热组二（10），所述一个换热组一（9）构成一个换热二次网支网一（3），所述一个换热组二（10）构成一个换热二次网支网二（4）；

所述换热组一（9）包括一次网供水管道支路一（30）、二级换热站一（7）、一次网回水管道支路一（31）、二次网供水管道一（33）、二次网回水管道一（32）和供暖小区一（8），所述一次网供水管道支路一（30）和一次网回水管道支路一（31）之间设有二级换热站一（7），所述二次网供水管道一（33）、二级换热站一（7）、二次网回水管道一（32）和供暖小区一（8）依次连接形成供热循环；

所述换热组二（10）包括一次网供水管道支路二（14）、二级换热站二（15）、一次网回水管道支路二（18）、一次网回水管道支路二一次回水管道（41）、一次网回水管道支路二一次回水管道分支一（19）、一次网回水管道支路二一次回水管道分支二（20）、一次网回水管道支路二二次回水管道（11）、一次网回水管道支路二二次回水管道支路一（54）、一次网回水管道支路二二次回水管道支路二（55）、一次网回水管道支路二三次回水管道（50）、二次网供水管道二（35）、二次网供水管道二分支一（21）、二次网供水管道二分支二（36）、二次网回水管道二（37）、二次网回水管道二分支一（38）、二次网回水管道二分支二（39）、冷热双效节能热泵一（16）、冷热双效节能热泵二（49）、供暖小区二（17）、供暖小区三（51）、二次网供水管道三（53）和二次网回水管道三（52）；所述一次网供水管道支路二（14）通过二级换热站二（15）与一次网回水管道支路二一次回水管道（41）连接，所述一次网回水管道支路二一次回水管道（41）分流成一次网回水管道支路二一次回水管道分支一（19）和一次网回水管道支路二一次回水管道分支二（20），所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支二（20）通过冷热双效节能热泵一（16）与一次网回水管道支路二二次回水管道（11）连接，所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支一（19）和一次网回水管道支路二二次回水管道（11）连接汇总后再次分流成一次网回水管道支路二二次回水管道支路一（54）和一次网回水管道支路二二次回水管道支路二（55），所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路一（54）通过冷热双效节能热泵二（49）与一次网回水管道支路二三次回水管道（50）连接，所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路二（55）与一次网回水管道支路二三次回水管道（50）均与一次网回水管道支路二（18）连接；所述二次网供水管道二（35）分流成二次网供水管道二分支一（21）和二次网供水管道二分支二（36），所述二次网供水管道二分支一（21）通过冷热双效节能热泵一（16）与二次网回水管道二分支一（38）连接，所述二次网供水管道二分支二（36）通过二级换热站二（15）与二次网回水管道二分支二（39）连接，所述二次网回水管道二分支一（38）与二次网回水管道二分之二（39）连接汇总成二次网回水管道二（37），所述二次网回水管道二（37）通过供暖小区二（17）与二次网供水管道二（35）连接；所述供暖小区三（51）、二次网供水管道三（53）、冷热双效节能热泵二（49）与二次网回水管道三（52）依次连接形成供热循环；

所述一次网供水管道（28）与至少一个一次网供水管道支路一（30）和至少一个一次网供水管道支路二（14）连接；所述至少一个一次网回水管道支路一（31）与至少一个一次网回水管道支路二（18）与一次网初回水管道（57）连接；所述一次网初回水管道（57）分流成一次网初回水管道支路一（58）和一次网初回水管道支路二（59），所述一次网初回水管道支路二（59）与至少一个一次网初回水管道支路二分支一（46）连接，所述一次网初回水管道支路二分支一（46）通过冷热双效节能热泵三（47）与一次网二次回水管道（45）连接，所述至少一个一次网二次回水管道（45）与一次网初回水管道支路一（58）汇总连接后与一次网回水管道（29）连接；

所述一次网回水管道支路二一次回水管道分支一（19）上设有流量调节阀一（24），所述一次网回水管道支路二二次回水管道（11）上设有流量调节阀二（25），所述二次网回水管道二分支一（38）上设有流量调节阀三（23）,所述一次网回水管道支路二二次回水管道支路一（54）上设有流量调节阀四（48）,所述 所述二次网回水管道二分之二（39）上设有流量调节阀五（22），所述一次网初回水管道支路二（59）上设有流量调节阀六（56）。

2.根据权利要求1所述的一种增容且增热的供暖节能系统，其特征在于，所述一次网回水管道（29）上设有单向阀二（12），所述二次网供水管道二（35）上设有单向阀一（26）。

3.根据权利要求1所述的一种增容且增热的供暖节能系统，其特征在于，所述一级换热站（6）包括至少一台汽水板式换热器或至少一台水水板式换热器，所述二级换热站一（7）包括至少一台水水板式换热器，所述二级换热站二（15）包括至少一台水水板式换热器。