CN114251708A - 一种基于吸收式换热的大温差调节系统及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于吸收式换热的大温差调节系统及其调节方法，包括热源站、供热站和热用户端，供热站包括吸收式热泵和水‑水换热器，热源站与吸收式热泵吸热侧的换热管和水‑水换热器吸热侧的换热管串联，吸收一次热网供水的热量，吸收式热泵放热侧的换热管与水‑水换热器放热侧的换热管相互并联，且两者均与热用户端的供、回水管路连通，同时对二次网供水进行放热。该系统的换热站通过吸收式热泵和水‑水换热器的结合，实现了热源站与换热站以及换热站与热用户端供回水的流量及温度控制，从而在气温升高变工况运行时，实现了二次热网的供回水的“小流量，大温差”运行，从而减小二次热网运行时的电力消耗。

Description

一种基于吸收式换热的大温差调节系统及其调节方法
技术领域
本发明涉及热交换技术领域，尤其是涉及一种基于吸收式换热的大温差调节系统及其调节方法。
背景技术
常规集中供热系统由热源(热电厂或区域锅炉房)、热网(一次热网、二次热网)和热用户(居民供暖或生活热水)组成。热源侧制取一次热网高温热水通过城市热网输送至各小区的供热站，换热降温后低温回水再返回热源侧继续升温供出；供热站与热用户之间为二次热网，供热站常规换热方式是通过水-水换热器将一次热网(供回水温度110℃/60℃)热量换热至二次热网(供回水温度60℃/50℃)。常规方式只能将热量由高温传至低温，一次热网回水温度比二次热网回水温度高、一次热网供回水温差较小，导致一次热网输热能力受限、较高回水温度返回热源侧后无法大量回收废热。
常规集中供热系统的一次热网的调节主要以质调节为主，整个采暖季的热网流量维持不变(或初末寒期一网流量适当降低)，随着室外温度的变化，通过调整一次网的供水温度大小、供回水温差大小随之变化，来调节供热负荷的大小。换热站二次网的负荷调节也主要以质调节为主，二次网流量不变，通过调节二次网的供水温度大小、供回水温差大小随之变化，来调节供热负荷的大小。二次网流量整个采暖季维持不变，也是为了维持小区居民楼各分支的二次网流量不变、尽量保证二次网的水力平衡。但是一直高流量运转会导致不必要的电能浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于吸收式换热的大温差调节系统及其调节方法，该系统基于吸收式换热机组在保证热用户端供热需求的基础上实现了供回水的“小流量，大温差”运行模式，降低了系统电力损耗。
本发明提供了一种基于吸收式换热的大温差调节系统，包括热源站、供热站和热用户端，所述供热站包括吸收式热泵和水-水换热器，所述热源站与所述吸收式热泵吸热侧的换热管和所述水-水换热器吸热侧的换热管串联，所述吸收式热泵放热侧的换热管与所述水-水换热器放热侧的换热管相互并联，所述吸收式热泵放热侧的换热管和所述水-水换热器放热侧的换热管均与所述热用户端的供、回水管路连通。
进一步的，所述吸收式热泵包括发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器，所述热源站的一次热网供水管路依次与所述发生器、所述水-水换热器的吸热侧和所述蒸发器三者内的换热管串联后汇入一次热网回水管路；所述热用户端的二次热网回水管路分两路并联后与二次热网供水管路连通，第一路与所述水-水换热器放热侧的换热管连通后汇入二次热网供水管路，第二路依次与所述吸收器内的换热管和所述冷凝器内的换热管连通后汇入所述二次热网供水管路。
进一步的，所述吸收式热泵的工质为溴化锂溶液。
进一步的，所述二次热网的供水管路上安装有热量表。
进一步的，所述二次热网的供水管路上安装有流量平衡阀。
进一步的，所述二次热网供水管路上设有用于控制二次热网流量的第一循环泵，所述一次热网回水管路上设有用于控制一次热网流量的第二循环泵。
一种基于吸收式换热的大温差调节系统的调节方法，包括以下步骤：
S1：当室外气温最低时，系统按额定供热工况运行，一次热网流量、一次热网供水温度和二次热网流量均调整到最大值。
S2：当室外气温升高时；
S201：相对于最大供热温度，适当降低一次热网供水温度，调节降低一次热网流量；
S202：适当降低二次热网流量来保证二次热网供水温度。
进一步的，在步骤S202中，所述二次热网流量的降低幅度在30％-50％之间。
进一步的，在步骤S201中，所述一次热网供水温度的降幅小于常规调整时同时段供水温度的降幅。
进一步的，所述二次热网的供回水温差大于常规调整时同时段所述二次热网的供回水温差。
本发明的技术方案提供了一种基于吸收式换热的大温差调节系统及其调节方法，该系统的换热站通过吸收式热泵和水-水换热器的结合，实现热源站与换热站以及换热站与热用户端供回水的流量及温度控制，实现了热源站与换热站之间供水热量的最大利用，从而在气温升高变工况运行时，通过控制换热站与热用户端之间的供回水流量及供回水温度，实现二次热网的供回水“小流量，大温差”运行，从而减小二次热网运行时的电力消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程图；
图2为本发明中换热站的换热示意图；
附图标记说明：1-热源站、2-供热站、201-吸收式热泵、2011-发生器、2012-冷凝器、2013-吸收器、2014-蒸发器、202-水-水换热器、3-热用户端；
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1和图2所示，一种基于吸收式换热的大温差调节系统，包括热源站1、供热站2和热用户端3，热源站1与供热站2的吸热侧连通，热用户端3与供热站2的放热侧连通，供热站2包括吸收式热泵201和水-水换热器202，热源站1与吸收式热泵201吸热侧的换热管和水-水换热器202吸热侧的换热管串联，吸收式热泵201放热侧的换热管与水-水换热器202放热侧的换热管相互并联，吸收式热泵201放热侧的换热管和水-水换热器202放热侧的换热管均与热用户端3的供、回水管路连通，吸收式热泵201的工质为溴化锂溶液。
吸收式热泵201包括发生器2011、吸收器2013、冷凝器2012和蒸发器2014，吸收式热泵201的吸热侧包括发生器2011和蒸发器2014，吸收式热泵201的放热侧包括吸收器2013和冷凝器2012。具体连接方式为：热源站1的一次热网供水管路依次与发生器2011、水-水换热器202的吸热侧和蒸发器2014三者内的换热管串联后汇入一次热网回水管路，构成一次热网供回水管路；热用户端3的二次热网回水管路分两路并联后与二次热网供水管路连通，第一路与水-水换热器202放热侧的换热管连通后汇入二次热网供水管路，第二路依次与吸收器2013内的换热管和冷凝器2012内的换热管连通后汇入二次热网供水管路，构成二次热网供回水管路。
二次热网的供水管路上安装有热量表或流量平衡阀，两者选择其中一个安装即可，安装热量表或流量平衡阀有利于保证初、末寒期二次热网流量降低时，避免二次热网供回水可能会产生水利失调的问题，保证热用户端3各分支管路的供水压力。
二次热网供水管路上设有用于控制二次热网流量的第一循环泵，一次热网回水管路上设有用于控制一次热网流量的第二循环泵，通过设置第一循环泵和第二循环泵，实现一次热网和二次热网的流量调节，避免一次热网供回水管路和二次热网供回水管路永远保持大流量运行，造成不必要的电力消耗。
基于吸收式换热的大温差调节系统的调节方法，包括以下两种运行工况时对于系统的应变调节，具体调节策略如下：当室外气温最低时，系统按额定供热工况运行，一次热网流量、一次热网供水温度和二次热网流量均调整到最大值，第一循环泵和第二循环泵同样按额定工况运行。当室外气温升高时：相对于最大供热温度，适当降低一次热网供水温度，调节降低一次热网流量；然后适当降低二次热网流量来保证二次热网供水温度，二次热网流量的降低幅度在30％-50％之间。由原来二次热网供回水的“大流量，小温差”，转变为“小流量，大温差”，从而在气温升高后降低二次热网的流量，进而降低二次热网的电耗。
一次热网供水温度的降幅小于常规调整时同时段供水温度的降幅，例如：常规供热时，当严寒期最冷天气时，一次热网供水温度为110℃，到天气暖和或初、末寒期时，常规调整方式为将一次热网供水温度降低到80℃左右，采用了吸收式换热技术后，同一时间段，在原来常规调整基础上再适当增加5-10℃左右，使一次热网的供水温度比常规调整时略高一些，这样就相当于比起同时段常规调整而言增加了的一次热网供水温度，可以使供热站2的吸收式热泵201和水-水换热器202的运行效果更好，能吸收一次热网供水更多的热量，使一次热网回水温度降的更低，再适当降低二次热网的流量，就可以保持二次热网的供水温度达标，降低二次热网的流量可显著降低循环泵的电耗。
因为二次热网的流量变小，二次热网供水在热用户端3放热后使二次热网的回水温度能降的更低，二次热网的供回水温差大于常规调整时同时段二次热网的供回水温差，实现整个系统的“小流量、大温差”运行；
工作原理：
在严寒期室外气温最冷时，系统按照额定供热工况运行，即一次热网流量、一次热网供水温度、二次热网流量和二次热网供水温度均达到最大值；随着室外气温的不断升高，适当降低一次热网流量和一次热网供水温度，一次热网供水温度的降低幅度小于同时段常规调整时温度降低幅度，保证吸收式热泵201和水-水换热器202的运行效果更好，然后适当降低二次热网流量，来保证二次热网的供水温度达标，甚至比常规温度更高，二次热网流量变小，热用户端3所需热量不变，这样就减小了二次热网的回水温度，使整个系统实现“小流量，大温差”的模式运行，避免了常规调整方式循环泵一直按额定功率运行，减小了循环泵的电负荷，显著降低了循环泵的电耗。本设计采用了吸收式换热技术的供热站2，在变工况运行时二次热网的流量及二次热网供水温度可随室外气温变化以及一次热网流量和一次热网供水温度的调节做联动控制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于吸收式换热的大温差调节系统，其特征在于，包括热源站、供热站和热用户端，所述供热站包括吸收式热泵和水-水换热器，所述热源站与所述吸收式热泵吸热侧的换热管和所述水-水换热器吸热侧的换热管串联，所述吸收式热泵放热侧的换热管与所述水-水换热器放热侧的换热管相互并联，所述吸收式热泵放热侧的换热管和所述水-水换热器放热侧的换热管均与所述热用户端的供、回水管路连通。
2.根据权利要求1所述的基于吸收式换热的大温差调节系统，其特征在于，所述吸收式热泵包括发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器，所述热源站的一次热网供水管路依次与所述发生器、所述水-水换热器的吸热侧和所述蒸发器三者内的换热管串联后汇入一次热网回水管路；所述热用户端的二次热网回水管路分两路并联后与二次热网供水管路连通，第一路与所述水-水换热器放热侧的换热管连通后汇入二次热网供水管路，第二路依次与所述吸收器内的换热管和所述冷凝器内的换热管连通后汇入所述二次热网供水管路。
3.根据权利要求1所述的基于吸收式换热的大温差调节系统，其特征在于，所述吸收式热泵的工质为溴化锂溶液。
4.根据权利要求2所述的基于吸收式换热的大温差调节系统，其特征在于，所述二次热网的供水管路上安装有热量表。
5.根据权利要求2所述的基于吸收式换热的大温差调节系统，其特征在于，所述二次热网的供水管路上安装有流量平衡阀。
6.根据权利要求2所述的基于吸收式换热的大温差调节系统，其特征在于，所述二次热网供水管路上设有用于控制二次热网流量的第一循环泵，所述一次热网回水管路上设有用于控制一次热网流量的第二循环泵。
7.根据权利要求6所述的基于吸收式换热的大温差调节系统的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：当室外气温最低时，系统按额定供热工况运行，一次热网流量、一次热网供水温度和二次热网流量均调整到最大值；
S2：当室外气温升高时；
S201：相对于最大供热温度，适当降低一次热网供水温度，调节降低一次热网流量；
S202：适当降低二次热网流量来保证二次热网供水温度。
8.根据权利要求7所述的基于吸收式换热的大温差调节系统的调节方法，其特征在于，在步骤S202中，所述二次热网流量的降低幅度在30％-50％之间。
9.根据权利要求8所述的基于吸收式换热的大温差调节系统的调节方法，其特征在于，在步骤S201中，所述一次热网供水温度的降幅小于常规调整时同时段供水温度的降幅。
10.根据权利要求7所述的基于吸收式换热的大温差调节系统的调节方法，其特征在于，所述二次热网的供回水温差大于常规调整时同时段所述二次热网的供回水温差。
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