CN115059951A - 一种多能联合清洁供暖系统 - Google Patents

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Abstract

一种多能联合清洁供暖系统，属于清洁能源利用领域。太阳能储热系统供暖联合高效空气源热泵与熔融盐蓄热耦合系统进行供暖，既减小了传统供暖方式对大气环境的污染、避免了弃风弃电的问题又减缓了能源短缺问题带来的压力，实现了风光电的就地消纳、完成供暖将光能转化为热能储存起来，日间，当太阳能充足时，通过太阳能集热器实现供暖和蓄热，太阳能不足时，通过储热器释热实现供暖；夜间，当风能充足时，通过风电溶解加热熔融盐实现供暖，风能不足时，空气源热泵产生的热量不足以将供暖回水加热到额定供暖温度，可通过调控熔融盐蓄热系对供暖回水进行再加热，达到额定供暖温度。本发明可以实现风光能的就地消纳，实现供热的稳定连续。

Description

一种多能联合清洁供暖系统
技术领域：
本发明是一种多能联合清洁供暖系统，属于清洁能源利用领域。
背景技术：
风能、太阳能都是属于作为一种可再生的清洁能源，近年来，我国风、光电等新能源产业发展迅速，但由于风能、太阳能消纳难，波动性强等问题导致“弃风弃电”的电量逐年增加的问题日益凸现，从而出现了大面积弃风弃光现象，在我国北方冬季主要采用燃煤锅炉等方式进行供暖，不仅消耗大量的化石能源，也造成了严重的环境污染问题，利用风能、太阳能供暖是比较理想一种的供暖方式，风能、太阳能的具有波动性，但供暖需要连续性，造成利用风能、太阳能的用户体验感差，熔融盐具有高温下稳定、在高温下具有良好的导电性、较高的热容量、潜热大、过冷度小、传热均匀稳定、传业性能好、安全性能好等优点，是一种被广泛应用的储热材料中，空气源热泵是空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，具有节能、使用寿命长、运营成本低、性能稳定等优点，将风能、太阳、熔融盐蓄热、空气源热泵结合起来，有望实现风光能的高效稳定、连续消纳，并能实现清洁供暖的连续性。
发明内容
本发明的目的是利用“弃风光电”进行供热既能实现清洁风光能的就地消纳、充分利用日间太阳能资源和夜间风能资源，又能减小常规供暖方式带来的环境污染，同时确保供暖连续可靠、末端高效舒适。
本发明所述的是一种多能联合清洁供暖系统，其特征在于，包括太阳能储热系统、空气源热泵系统和熔融盐蓄热系统；
太阳能储热系统:太阳能集热器(4)、循环泵(6)、供暖换热器(7)、储热器(2) 第一电动阀门(1)、第二电动阀门(3)、第三电动阀门(5)通过连接构成太阳能储热系统，用太阳能集热器(4)对太阳能供热循环管道内的循环水进行加热，并将加热后的循环水送至储热器(2)中进行储热，在储热器(2)放热后的循环水在供暖换热器(7)内加热供暖回水，循环水在循环泵(6)的作用下被送到太阳能集热器(4)内吸热，完成循环。
熔融盐蓄热系统:熔融盐电加热器(13)与高温盐罐(14)连接连通，高温盐罐(14)依次经由高温熔盐泵(16)、熔盐阀(15)与吸收式空气源热泵(17)连接，低温盐罐(19) 经由低温熔盐泵(18)与熔融盐电加热器(13)连接连通，熔融盐电加热器(13)与高温盐罐(14)连通，组成熔融盐蓄热系统，熔盐在熔融盐蓄热系统中循环，熔融盐电加热器(13) 所需电能来自于风力发电机组(10)；
供暖回水流经供暖换热器(7)、冷凝器(9)、吸收式空气源热泵(17)最后至热用户。
采用上述所述的系统进行联合清洁供暖的方法，其特征在于，日间，太阳能集热器(4)单独作为系统热源，太阳能集热器(4)对太阳能供热循环管道内的循环水进行加热，被加热的循环水在储热器(2)内通过换热盘管将大部分热量传给储热材料，换热降温后的循环水从供热换热器中被冷却降温，再循环泵的作用下，被输送至太阳能集热器中加热，从而完成一个供热循环，在白天，当外界太阳光充足时，此时打开第二电动阀门(3)，第三电动阀门(5)，关闭第一电动阀门(1)，首先利用太阳能储热系统供暖，供暖回水在供暖换热器(7)被加热至目标温度后输送至用户侧。当白天阴雨天气时，此时关闭第二电动阀门(3)、第三电动阀门(5)，打开第一电动阀门(1)，启动循环泵(6)，此时储热器(2)处于释热状态，储热材料将储存的热量传递给循环水，升温后循环水在供暖换热器(7)内加热采暖回水，完成供暖循环。
采用上述所述的系统进行联合清洁供暖的方法，其特征在于，夜间，风力发电机组(10)产生电量主要用于送给空气源热泵系统中的压缩机(8)。当风能充足时，空气源热泵系统中的压缩机(8)带动空气源热泵系统的热循环在冷凝器(9)中将供暖回水加热到额定供暖温度且此时多余风电能引入到熔融盐电加热器(13)加热熔融盐进行熔融盐蓄热系统的蓄热循环。从而多余的风电能被转化为热能储存起来。当风能不足时，此时产生的风电能不足以带动空气源热泵系统的压缩机(8)完成供热热循环，即供暖回水不能被加热到额定供暖温度，此时熔融盐从低温盐罐(19)抽出后直接流向熔盐电加热器(13)进行溶解加热，最后送至高温盐罐(14)中进行储存，高温盐罐(14)释放热能驱动吸收式空气源热泵(17) 运作，吸收式空气源热泵(17)再吸收环境热量共同对循环水进行加热，达到额定供暖温度后送至热用户，当外界环境温度很低时，吸收式空气源热泵(17)能效降低难以工作，此时吸收式空气源热泵(17)可以切换为换热器模式或直接用换热器替代，从而实现清洁供暖的连续稳定。
风光电的调配和熔融盐的吸热放热调控均采用控制系统调控，提高操作的智能化。
通过日间太阳能和夜间风能的互补切换和空气源热泵与熔融盐蓄热系统的耦合，克服了风光能不连续、稳定性差和风电机组夜间弃风的问题，可实现风光的就地消纳，又能减小常规供暖方式带来的环境污染。利用电驱动空气源热泵可实现风光电高效利用，利用熔融盐储能来稳定波动的风电、光电实现连续供热，进而确保实现利用风光能清洁供热的连续可靠。
附图说明
图1是本发明的一种多能联合清洁供暖系统流程图。
第一电动阀1、储热装置2、第二电动阀3、太阳能集热器4、第三电动阀5、循环泵6、供暖换热器7、压缩机8、冷凝器9、风力发电机组10、蒸发器11、节流阀12、熔盐电加热器13、高温盐罐14、熔盐阀15、高温熔盐泵16、吸收式空气源热泵17、低温熔盐泵18、低温盐罐19。

Claims (4)

1.一种多能联合清洁供暖系统，其特征在于，包括太阳能储热系统、空气源热泵系统、熔融盐蓄热系统；
太阳能储热系统:太阳能集热器(4)、循环泵(6)、供暖换热器(7)、储热器(2)第一电动阀门(1)、第二电动阀门(3)、第三电动阀门(5)通过连接构成太阳能储热系统，用太阳能集热器(4)对太阳能供热循环管道内的循环水进行加热，并将加热后的循环水送至储热器(2)中进行储热，在储热器(2)放热后的循环水在供暖换热器(7)内加热供暖回水，循环水在循环泵(6)的作用下被送到太阳能集热器(4)内吸热，完成循环；
熔融盐蓄热系统:熔融盐电加热器(13)与高温盐罐(14)连接连通，高温盐罐(14)依次经由高温熔融盐泵(16)、熔盐阀(15)与吸收式空气源热泵(17)连接，低温盐罐(19)经由低温熔融盐泵(18)与熔融盐电加热器(13)连接连通，熔融盐电加热器(13)与高温盐罐(14)连通，组成熔融盐蓄热系统，熔盐在熔融盐蓄热系统中循环，熔融盐电加热器(13)所需电能来自于风力发电机组(10)；
空气源热泵系统:压缩机(8)、冷凝器(9)、节流阀(12)、蒸发器(11)、压缩机(8)依次连接组成空气源热泵系统，用风电机组(10)产生的电能带动压缩机(8)运行进而驱动空气源热泵加热循环回水，制冷剂在空气源热泵系统进行循环；
供暖回水流经供暖换热器(7)、冷凝器(9)、吸收式空气源热泵(17)最后至热用户。
2.采用权利要求1所述的系统进行多能联合清洁供暖的方法，其特征在于，日间，太阳能集热器(4)单独作为系统热源，太阳能集热器(4)对太阳能供热循环管道内的循环水进行加热，被加热的循环水在储热器(2)内通过换热盘管将大部分热量传给储热材料，换热降温后的循环水从供热换热器(7)中被冷却降温，在循环泵(6)的作用下，被输送至太阳能集热器(4)中加热，从而完成一个供热循环，在白天，当外界太阳光充足时，此时打开第二电动阀门(3)、第三电动阀门(5)，关闭第一电动阀门(1)，首先利用太阳能集热系统直接供暖，供暖回水在供暖换热器(7)被加热至目标温度后输送至用户侧，当白天阳光阴雨天气时，此时关闭第二电动阀门(3)、第三电动阀门(5)，打开第一电动阀门(1)，启动循环泵(6)，此时储热器(2)处于释热状态，储热材料将储存的热量传递给循环水，升温后循环水在供暖换热器(7)内加热采暖回水，完成供暖循环。
3.采用权利要求1所述的系统进行多能联合清洁供暖的方法，其特征在于，风力发电机组产生电量主要用于送给空气源热泵系统中的压缩机(8)，当风能充足时，空气源热泵系统中压缩机(8)带动空气源热泵系统的热循环在冷凝器(9)中将供暖回水加热到额定供暖温度且此时多余风电能引入到熔融盐电加热器(13)加热熔融盐进行熔融盐蓄热系统的蓄热循环，从而多余的风电能被转化为热能储存起来，当风能不足时，此时产生的风电能不足以带动空气源热泵系统的压缩机(8)完成供热热循环，即供暖回水不能被加热到额定供暖温度，此时熔融盐从低温盐罐(19)抽出后直接流向熔盐电加热器(13)进行溶解加热，最后送至高温盐罐(14)中进行储存，高温盐罐(14)释放热能驱动吸收式空气源热泵(17)运作，吸收式空气源热泵(17)再吸收环境热量共同对循环水进行加热，达到额定供暖温度后送至热用户，当外界环境温度很低时，吸收式空气源热泵(17)能效降低难以工作，此时吸收式空气源热泵(17)可以切换为换热器模式或直接用换热器替代，从而实现清洁供暖的连续稳定。
4.按照权利要求2或3所述的方法，风光电的调配和熔融盐的吸热放热调控均采用控制系统调控，提高操作的智能化。
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