CN208042270U - 一种空气源热泵谷电相变供暖系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种空气源热泵谷电相变供暖系统，包括通过供热管线依次连接的空气源热能供应装置、储能装置以及热能使用端。其中，空气源热能供应装置通过空气源热泵，在用电低谷时段利用空气能加热原理，对供暖循环中的液体介质进行加热；储能装置通过相变储热器，将用电低谷时段加热产生的热能进行储存，待用电高峰时段为热能使用端供热，从而避免用电高峰时段进行电热供暖而产生过大的电网负荷。本申请通过空气源热泵在用电低谷时段进行加热，可以提高液体介质的加热效率，减少电能消耗。而在环境温度不适宜使用空气源热泵时，采用辅助加热器对液体介质进行加热，提高加热和储能效率，解决传统电热供暖系统在用电高峰时段供暖质量下降的问题。

Description

一种空气源热泵谷电相变供暖系统

技术领域

本申请涉及电热供暖技术领域，尤其涉及一种空气源热泵谷电相变供暖系统。

背景技术

近些年由于雾霾天气的加剧，为了减少煤炭等化石燃料产生的环境污染，北方地区的居民生活燃料的使用也得到了限制，因此国家开始提倡以电代煤的方案，试图减少燃煤污染物的排放。但是对于供暖系统而言，想要保持较稳定的供暖温度，需要长时间维持高功率的运行，这使得电网的整体负荷极大增加，在用电高峰时段很容易造成供电异常，影响居民生活和工业生产。

现有技术中，为了减少供暖系统在用电高峰时段对整个电网负荷的影响，一般通过集中供暖的方式，提高电热系统的效率，并以此减少电热供暖系统的总体负荷。这种供暖方式适用于居民居住密集的区域供暖，但对于分散的居住区域，例如北方乡村地区，则需要设置更大规模的供热管线，以达到为每户家庭输送热源。显然，这样的供暖方式不仅设备成本很好，而且在较长的供热管线中，热能的损失很大，使得这种供暖方法不适于应用在住户分散的环境中。

为了适应住户分散的供暖环境，现有技术中还可以通过每户独立供暖，或临近住户联合供暖的方式，并且将供暖时间尽量错开用电高峰时段，例如，在用电量较少的夜间进行持续的电加热，并通过相变储热器将热能进行保存，等到日间用电高峰时段，则不再使用电加热，而通过相变储热器释放热量，达到供暖的目的。这种方法能够错开用电高峰时段，但由于相变储热器的热量储存量有限，有时很难维持整个用电高峰时段的热量供应，进而造成供暖质量下降的问题。

实用新型内容

本申请提供了一种空气源热泵谷电相变供暖系统，以解决传统电热供暖系统在用电高峰时段供暖质量下降的问题。

本申请提供的一种空气源热泵谷电相变供暖系统，包括通过供热管线依次连接的空气源热能供应装置、储能装置以及热能使用端，其中；

所述空气源热能供应装置包括设置在主供热管线上的空气源热泵以及连接所述空气源热泵的总循环泵；所述总循环泵的出水端连接循环控制阀；

所述储能装置包括并列连接所述循环控制阀的相变储热器和辅助加热器，所述相变储热器与所述辅助加热器之间通过辅助供热管线连通，所述辅助供热管线上还设有辅助循环泵和辅助循环控制阀；所述相变储热器通过回流管线连接所述热能使用端，所述热能使用端还通过所述主供热管线连接所述空气源热泵；

所述相变储热器与所述循环控制阀之间还设有连通所述主供热管线和所述回流管线的循环管；所述循环管上还设有空气源供热阀。

可选的，所述主供热管线或所述回流管线上设有膨胀水箱。

可选的，所述相变储热器、所述回流管线以及所述辅助加热器三者通过三向阀连接。

可选的，所述系统还包括换热器，所述热能使用端通过所述换热器连接所述主供热管线和所述回流管线。

可选的，所述循环控制阀、所述空气源供热阀以及所述辅助循环控制阀均为电磁阀。

可选的，所述系统还包括控制器以及连接所述控制器的温度传感器，所述温度传感器设置在主供热管线上；

所述控制器分别连接所述循环控制阀、所述空气源供热阀以及所述辅助循环控制阀。

可选的，所述相变储热器为固-液相变储热器；所述辅助加热器为电热水器。

由以上技术方案可知，本申请提供一种空气源热泵谷电相变供暖系统，包括通过供热管线依次连接的空气源热能供应装置、储能装置以及热能使用端。其中，空气源热能供应装置通过空气源热泵，在用电低谷时段利用空气能加热原理，对供暖循环中的液体介质进行加热；储能装置通过相变储热器，将用电低谷时段加热产生的热能进行储存，待用电高峰时段为热能使用端供热，从而避免用电高峰时段进行电热供暖而产生过大的电网负荷。本申请通过空气源热泵在用电低谷时段进行加热，可以提高液体介质的加热效率，减少电能消耗。而在环境温度不适宜使用空气源热泵时，采用辅助加热器对液体介质进行加热，提高加热和储能效率，解决传统电热供暖系统在用电高峰时段供暖质量下降的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为一种空气源热泵谷电相变供暖系统的结构示意图；

图2为本申请实施例中供暖系统的结构示意图；

图3为本申请实施例中控制器的结构示意图；

图示说明：

其中，1-供热管线；11-主供热管线；12-辅助供热管线；13-回流管线；14-循环管；15-空气源供热阀；2-空气源热能供应装置；21-空气源热泵；22-总循环泵；23-循环控制阀；3-储能装置；31-相变储热器；32-辅助加热器；33-辅助循环泵；34-辅助循环控制阀；4-热能使用端；5-膨胀水箱；6-三向阀；7-换热器；8-控制器；9-温度传感器。

具体实施方式

参见图1，为一种空气源热泵谷电相变供暖系统的结构示意图。

本申请提供的空气源热泵谷电相变供暖系统，包括通过供热管线1依次连接的空气源热能供应装置2、储能装置3以及热能使用端4。

其中，如图2所示，所述空气源热能供应装置2包括设置在主供热管线11上的空气源热泵21以及连接所述空气源热泵21的总循环泵22。本申请中，空气源热泵21利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的液体介质中，由于空气能的供热特点，可以在较小的电能消耗下，获得更高的热量转化效率，达到节能效果。为了适应当前供暖系统的结构，所述液体介质可以采用水。并且可以根据需要在液体介质中添加防冻液等试剂，以避免液体在冬季严寒的环境下凝固成固态，破坏或堵塞管线。

所述总循环泵22的出水端连接循环控制阀23，循环控制阀23可以用于控制整个供暖系统的液体循环过程，进一步地，可以将循环控制阀23设置成可以进行流量或水压调节的阀体，来根据实际供暖区域的特点，来控制供暖系统中的供暖水压。在实际使用中，所述空气源热泵21可以在用电低谷时段启动，对供暖系统中液体介质进行加热，并且通过总循环泵22将液体介质运输到热能使用端4释放热量，使居民取暖。并且在供暖的同时，部分已被加热的液体介质流入储能装置3中。

具体地，所述储能装置3包括并列连接所述循环控制阀23的相变储热器31和辅助加热器32，所述相变储热器31与所述辅助加热器32之间通过辅助供热管线12连通。加热后的液体介质通过供热管线1进入储能装置3，与储能装置3中的相变储热器31中储能介质进行热量交换，改变储能装置3中的储能介质的物理状态，进一步地，为了获得更好的储能效果，在本申请的部分实施例中，所述相变储热器31为固-液相变储热器，即相变储热器31中的储能介质在常温下是固态的，而当加热的液体进入时，吸收液体中的热量，也使储能介质逐渐变成液态，使热能得以保存。

当用电低谷时段结束后，关闭空气源热泵21的工作，整个供暖系统不再通过电力加热液体介质，使得液体介质的温度逐渐下降，当液体温度下降到储能介质的熔点以下后，相变储热器31中的储能介质向供热管线1中的液体介质输送热量，从而达到加热液体介质的效果，继续为所述热能使用端4进行供暖。

由于在实际使用中，用电低谷时段一般是夜间，伴随着用电量的下降，夜间的温度也逐渐下降，这使得所述空气源热泵21在空气中获得的热量减少，可能在供暖的同时并不能通过相变储热器31储存足够维持下一个用电高峰期供暖的热量。因此，在本实施例中可以使用辅助加热器32通过辅助供热管线12与相变储热器31之间形成一个辅助供热的循环，即通过辅助加热器32对辅助供热管线12中流动的液体介质进行加热，并流入相变储热器31中，将热量传递给储能介质完成热量的储存。实际使用中，由于环境温度最低的时间一般在凌晨，这时整个电网中的用电量也恰恰是负荷最小的时段，因此在这个时段使用辅助加热器32不会增加电网的负荷压力。示例的，本申请中所述辅助加热器32可以是功率较大的电热水器，以增加相变储热器31的储能速度，达到在用电低谷时段结束前完成热量的储存。

为了便于对热量储存过程的控制，本申请中，所述辅助供热管线12上还设有辅助循环泵33和辅助循环控制阀34。辅助循环泵33用于根据辅助加热器32和相变储热器31的规格调整辅助供热管线12中的液体介质流动速度，保证热能储存的效率。辅助循环控制阀34不仅可以与所述辅助循环泵33协同控制流动速度，而且可以在夜间环境温度不是过低时关闭，避免液体介质进入辅助加热器32中，造成不必要的热能浪费。

由于用电低谷时段也需要进行供暖，因此在本申请中，所述相变储热器31通过回流管线13连接所述热能使用端4，所述热能使用端4还通过所述主供热管线11连接所述空气源热泵21。并且，所述相变储热器31与所述循环控制阀23之间还设有连通所述主供热管线11和所述回流管线13的循环管14；所述循环管14上还设有空气源供热阀15。即在实际使用中，在用电低谷时段打开空气源供热阀15，使主供热管线11中流动的液体介质一分为二，分别流入辅助供热管线12和循环管14中，同时完成供热和储能。另外，如果在实际用电高峰时段进行供暖时，相变储热器31不足以维持整个用电高峰时段的热能供应，还可以通过打开所述空气源供热阀15使空气源热泵21进行供暖。

进一步地，所述主供热管线11或所述回流管线13上设有膨胀水箱5。膨胀水箱5用于避免液体介质因温度升高而造成的体积膨胀，以及温度降低造成的体积缩小，从而使供热管线1中的液体介质维持合理的水压，同时保证整个供暖系统中不会出现液体介质断流现象，从而保证供暖的稳定性。

在本申请的部分实施例中，所述相变储热器31、所述回流管线13以及所述辅助加热器32三者通过三向阀6连接。三向阀6可以实现任意两个接口之间的管路导通，从而调整系统中的液体介质流动方式。例如，当发现在用电低谷时段的供暖温度较低时，可以通过三向阀6关闭相变储热器31所在的管路，接通辅助供热管线12和回流管线13，从而可以启动辅助加热器32对系统中的液体介质进行加热，提高供暖温度。

为了便于向热能使用端4传递热能，所述系统还包括换热器7，所述热能使用端4通过所述换热器7连接所述主供热管线11和所述回流管线13。换热器7可以实现在供暖系统的管路中使用不同类型的液体介质，从而使供暖系统不必受限于液体介质沸点的限制，根据供暖需要调整供暖的温度。

在本申请的部分实施例中，如图3所示，所述循环控制阀23、所述空气源供热阀15以及所述辅助循环控制阀34均为电磁阀。进一步地，所述三向阀6也是电磁阀，所述系统还包括控制器8以及连接所述控制器8的温度传感器9，所述温度传感器9设置在主供热管线11上；所述控制器8分别连接所述循环控制阀23、所述空气源供热阀15、所述辅助循环控制阀34以及所述三向阀6。即在实际使用中，可以设置控制器8来结合温度传感器9自动控制供暖系统中的各个阀体的开关，从而实现依据供热管线1中的温度来自动完成供暖液体介质的循环方式。需要说明的是，为了实现更加灵活的循环控制方式，控制器8还可以分别与空气源热泵21、总循环泵22、相变储热器31、辅助加热器32、辅助循环泵33连接，从而控制各个设备的开始和停止工作的时间，以便于自动控制供暖系统。

由以上技术方案可知，本申请提供一种空气源热泵谷电相变供暖系统，包括通过供热管线1依次连接的空气源热能供应装置2、储能装置3以及热能使用端4。其中，空气源热能供应装置2通过空气源热泵21，在用电低谷时段利用空气能加热原理，对供暖循环中的液体介质进行加热；储能装置3通过相变储热器31，将用电低谷时段加热产生的热能进行储存，待用电高峰时段为热能使用端4供热，从而避免用电高峰时段进行电热供暖而产生过大的电网负荷。本申请通过空气源热泵21在用电低谷时段进行加热，可以提高液体介质的加热效率，减少电能消耗。而在环境温度不适宜使用空气源热泵21时，采用辅助加热器32对液体介质进行加热，提高加热和储能效率，解决传统电热供暖系统在用电高峰时段供暖质量下降的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种空气源热泵谷电相变供暖系统，其特征在于，包括通过供热管线(1)依次连接的空气源热能供应装置(2)、储能装置(3)以及热能使用端(4)，其中；

所述空气源热能供应装置(2)包括设置在主供热管线(11)上的空气源热泵(21)以及连接所述空气源热泵(21)的总循环泵(22)；所述总循环泵(22)的出水端连接循环控制阀(23)；

所述储能装置(3)包括并列连接所述循环控制阀(23)的相变储热器(31)和辅助加热器(32)，所述相变储热器(31)与所述辅助加热器(32)之间通过辅助供热管线(12)连通，所述辅助供热管线(12)上还设有辅助循环泵(33)和辅助循环控制阀(34)；所述相变储热器(31)通过回流管线(13)连接所述热能使用端(4)，所述热能使用端(4)还通过所述主供热管线(11)连接所述空气源热泵(21)；

所述相变储热器(31)与所述循环控制阀(23)之间还设有连通所述主供热管线(11)和所述回流管线(13)的循环管(14)；所述循环管(14)上还设有空气源供热阀(15)。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵谷电相变供暖系统，其特征在于，所述主供热管线(11)或所述回流管线(13)上设有膨胀水箱(5)。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵谷电相变供暖系统，其特征在于，所述相变储热器(31)、所述回流管线(13)以及所述辅助加热器(32)三者通过三向阀(6)连接。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵谷电相变供暖系统，其特征在于，所述系统还包括换热器(7)，所述热能使用端(4)通过所述换热器(7)连接所述主供热管线(11)和所述回流管线(13)。

5.根据权利要求1所述的空气源热泵谷电相变供暖系统，其特征在于，所述循环控制阀(23)、所述空气源供热阀(15)以及所述辅助循环控制阀(34)均为电磁阀。

6.根据权利要求5所述的空气源热泵谷电相变供暖系统，其特征在于，所述系统还包括控制器(8)以及连接所述控制器(8)的温度传感器(9)，所述温度传感器(9)设置在主供热管线(11)上；

所述控制器(8)分别连接所述循环控制阀(23)、所述空气源供热阀(15)以及所述辅助循环控制阀(34)。

7.根据权利要求1所述的空气源热泵谷电相变供暖系统，其特征在于，所述相变储热器(31)为固-液相变储热器；所述辅助加热器(32)为电热水器。