CN210153908U - 一种集中供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集中供暖系统，包括一级换热系统、二级换热系统以及三级换热系统；所述一级换热系统包括第一级热源、第一级换热站，所述二级换热系统包括第二级热源、第二级换热站；所述第二级热源由第二级热泵吸收第一级热源经第一级换热站换热后的余热获得；所述第二级热源经第二级换热站换热后的余热作为所述三级换热系统的热源经第三级热泵换能后使用。本专利技术通过引入二氧化碳冷媒热泵，并利用二氧化碳冷媒的跨临界运行特性，实现了城市供暖废水热量的充分回收利用，高效节能，大幅提升了城市热量余热的利用效率。

Description

一种集中供暖系统

技术领域

本实用新型涉及节能技术领域，尤其涉及一种集中供暖系统。

背景技术

集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过管网供给一个城市(镇) 或部分区域生产、采暖和生活所需的热量的方式。集中供热是现代化城市的基础设施之一，也是城市公用事业的一项重要设施。

集中供热不仅能给城市提供稳定、可靠的高品位热源，改善人民生活，而且能节约能源，减少城市污染，有利于城市美化，有效地利用城市有效空间。所以，集中供热具有显著的经济效益和社会效益。

通常城市由热电厂集中供暖，热电站提供的高温热水经过换热站换热后出水温度仍较高，达30℃～40℃，回到热电厂后继续加热供暖使用，但是现有的热电站供暖系统的应用存在以下问题：

1、未将集中供暖热水中的热量进行充分利用，且集中供暖热电厂到换热站的管路较长，回到热电厂后能量散热丢失，造成能量的浪费；

2、热电厂单次供暖的面积较小，耗能较大，能效较低；

3、采用大面积的供暖管道铺设费用较高，占地面积大，且能耗高。

因此，亟需提供一种能够解决上述技术问题的集中供暖系统。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种集中供暖系统，其能够解决现有技术中存在的上述技术问题，提高能源利用率。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种集中供暖系统，包括一级换热系统、二级换热系统以及三级换热系统；

所述一级换热系统包括第一级热源、第一级换热站，所述二级换热系统包括第二级热源、第二级换热站；

所述第二级热源由第二级热泵吸收第一级热源经第一级换热站换热后的余热获得；所述第二级热源经第二级换热站换热后的余热作为所述三级换热系统的热源经第三级热泵换能后使用。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述第二级热泵为二氧化碳冷媒热泵。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述第三级热泵为水源热泵，所述三级换热系统通过所述水源热泵吸收所述二级热源经所述二级换热站换热后的余热获得第三级热源。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述第三级热泵为二氧化碳冷媒热泵，所述三级换热系统通过所述二氧化碳冷媒热泵吸收所述二级热源经所述二级换热站换热后的余热获得第三级热源。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述一级换热系统具有第一级热水循环管路以及第一级用户侧管路，所述第一级换热站和所述二级换热系统沿介质运行方向依次设置在所述第一级热水循环管路上，所述第一级热水循环管路与所述第一级用户侧管路于所述第一级换热站中换热。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述二级换热系统具有第二级热水循环管路以及第二级用户侧管路，所述第二级换热站和所述三级换热系统沿介质的运行方向依次设置在所述第二级热水循环管路上，所述第二级热水循环管路与所述第二级用户侧管路与所述第二级换热站中换热。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述三级换热系统具有第三级用户侧管路且与所述二级换热系统共用所述第二级热水循环管路，所述第三级用户侧管路与所述二级热水循环管路于所述第三级热泵中换热。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述第一级热源为热电厂冷却水和/或热源厂供暖用水，所述第一级热水循环管路包括与所述第一级热源的出水管路出水口连接的第一级热水出水管、与所述第一级热源的回水管路回水口连接的第一级热水回水管以及连接所述第一级换热站的和所述二级换热系统中的二氧化碳冷媒热泵的第一级热水连接管。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述第二级热水循环管路包括与所述二级换热系统中的所述二氧化碳冷媒热泵的第二级热源出水口连接的第二级热水出水管、与所述二级换热系统中的所述二氧化碳冷媒热泵的第二级热源回水口连接的第二级热水回水管以及连接所述第二级换热站和所述三级换热系统的第二级热水连接管。

作为所述的集中供暖系统的一种优选技术方案，所述第一级用户侧管路、所述第二级用户侧管路和所述第三级用户侧管路分别连接供暖用户。

本实用新型的有益效果为：

1、本专利技术通过引入二氧化碳冷媒热泵，并利用二氧化碳冷媒的跨临界运行特性，实现了城市供暖废水热量的充分回收利用，高效节能，大幅提升了城市热量余热的利用效率；

2、本专利技术通过将供暖废水中的热量进行多次利用，大幅提升了供暖系统可使用的总热量，实现了系统的多次供暖，较大的提高了用户供暖面积，相对于集中供暖管道系统大幅降低了初投资费用；

3、本专利技术通过采用二氧化碳冷媒热泵及水源热泵机组，机组本身体积小，占地面积小，且机组可安装在室内或地下室，大幅节省了安装空间，且水源热泵相对空气源热泵无噪音等的干扰，舒适节能。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例所述集中供暖系统示意图。

图中：

1、第一级热源；2、第一级换热站；3、二氧化碳冷媒热泵；4、第二级换热站；5、水源热泵；6、供暖用户。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应作广义”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实施例提供一种集中供暖系统，包括一级换热系统、二级换热系统以及三级换热系统；

所述一级换热系统包括第一级热源、第一级换热站，所述二级换热系统包括第二级热源、第二级换热站；

所述第二级热源由第二级热泵吸收第一级热源经第一级换热站换热后的余热获得；所述第二级热源经第二级换热站换热后的余热作为所述三级换热系统的热源经第三级热泵换能后使用。

优选的，本实施例中所述第二级热泵采用二氧化碳冷媒热泵。

本方案中通过在第一级换热站后端增加二氧化碳冷媒热泵，由热电厂产生的高温水经过一级换热站进行一次供暖后进入二氧化碳冷媒热泵的蒸发器的进水端，为二氧化碳冷媒蒸发提供热量，经蒸发器被吸收热量后形成低温冷水，从二氧化碳冷媒热泵蒸发器的出水端流出，流回到热电厂继续加热；二氧化碳冷媒热泵冷凝器热水出水端设置第二换热站，热水经过第二换热站后实现系统的二次供暖，由于二氧化碳冷媒热泵可实现高出水温度，供暖水路系统经过第二换热站供暖后的出水温度仍较高，因此在二氧化碳冷媒热泵冷凝器冷水进水端设置水源热泵，进一步利用经过第二换热站后的出水中的热量，并为二氧化碳冷媒热泵提供低温冷水使二氧化碳冷媒热泵实现跨临界运行，产生高温热水 (进水温度低于31℃，且进水温度越低，热泵机组出水温度越高)；二氧化碳冷媒热泵产生的高温热水经过第二换热站换热后，进入水源热泵蒸发器的进水端，为水源热泵冷媒蒸发提供热量，经蒸发器被吸热后形成低温冷水，从水源热泵蒸发器的出水端流出，流回到二氧化碳冷媒热泵继续加热；水源热泵冷凝端可实现对自来水的加热，达到用户供暖的需求温度，加热后的热水可直接为用户提供供暖使用，从而实现该供暖系统的三次供暖。

所述第三级热泵为水源热泵，所述三级换热系统通过所述水源热泵吸收所述二级热源经所述二级换热站换热后的余热获得第三级热源。

所述一级换热系统具有第一级热水循环管路以及第一级用户侧管路，所述第一级换热站和所述二级换热系统沿介质运行方向依次设置在所述第一级热水循环管路上，所述第一级热水循环管路与所述第一级用户侧管路于所述第一级换热站中换热。

所述二级换热系统具有第二级热水循环管路以及第二级用户侧管路，所述第二级换热站和所述三级换热系统沿介质的运行方向依次设置在所述第二级热水循环管路上，所述第二级热水循环管路与所述第二级用户侧管路于所述第二级换热站中换热。

所述三级换热系统具有第三级用户侧管路且与所述二级换热系统共用所述第二级热水循环管路，所述第三级用户侧管路与所述二级热水循环管路于所述第三级热泵中换热。

所述第一级热源可以为热电厂冷却水和/或热源厂供暖用水；但其并不限于上述情况，任何温度可达到使用要求的热水源均可作为本方案中的第一级热源。

具体的，本实施例中所述第一级热源为热电厂冷却水，所述第一级热水循环管路包括与所述热电厂冷却水的冷却水管路出水口连接的第一级热水出水管、与所述热电厂冷却水的冷却水管路回水口连接的第一级热水回水管以及连接所述第一级换热站的和所述二级换热系统中的二氧化碳冷媒热泵的第一级热水连接管。

所述第二级热水循环管路包括与所述二级换热系统中的所述二氧化碳冷媒热泵的第二级热源出水口连接的第二级热水出水管、与所述二级换热系统中的所述二氧化碳冷媒热泵的第二级热源回水口连接的第二级热水回水管以及连接所述第二级换热站和所述三级换热系统的第二级热水连接管。

所述第一级用户侧管路、所述第二级用户侧管路和所述第三级用户侧管路分别连接供暖用户。

本方案通过对集中供暖后的回水经过二氧化碳冷媒热泵进行再次利用，利用二氧化碳冷媒的特性，将出水温度提高到较高温度(80℃～90℃)后，通过换热站实现系统的二次供暖；由于二氧化碳冷媒热泵将水温加热到较高温度，经过供暖后的出水温度仍较高达40℃，为充分利用该出水温度，并使二氧化碳冷媒热泵实现跨临界运行(进水温度低于31℃，且进水温度越低，热泵机组出水温度越高)，在二次供暖的回水管路后再增加一级常规水源热泵，回水管路经过水源热泵的蒸发端后得到15℃～20℃的冷水，回到二氧化碳冷媒热泵中，实现二氧化碳冷媒热泵的跨临界运行，该常规水源热泵冷凝端实现用户的三次供暖。

需要指出的是本实施例中所述第三级热泵为水源热泵，但是其具体采用的热泵方案并不作为对本申请技术方案的限制，在其他实施例中还可以采用二氧化碳冷媒热泵作为第三级热泵，在第三级热泵后还可增加第四、第五级热泵以提高换热效率。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种集中供暖系统，其特征在于，包括一级换热系统、二级换热系统以及三级换热系统；

所述一级换热系统包括第一级热源、第一级换热站，所述二级换热系统包括第二级热源、第二级换热站；

所述第二级热源由第二级热泵吸收所述第一级热源经所述第一级换热站换热后的余热获得；所述第二级热源经第二级换热站换热后的余热作为所述三级换热系统的热源经第三级热泵换能后使用；

所述第一级热源为热电厂冷却水和/或热源厂供暖用水；

所述第二级热泵为二氧化碳冷媒热泵；

所述第三级热泵为水源热泵或二氧化碳冷媒热泵；

所述三级换热系统通过作为所述第三级热泵的所述二氧化碳冷媒热泵或水源热泵吸收所述第二级热源经所述第二级换热站换热后的余热获得第三级热源。

2.根据权利要求1所述的集中供暖系统，其特征在于，所述一级换热系统具有第一级热水循环管路以及第一级用户侧管路，所述第一级换热站和所述二级换热系统沿介质运行方向依次设置在所述第一级热水循环管路上，所述第一级热水循环管路与所述第一级用户侧管路于所述第一级换热站中换热。

3.根据权利要求2所述的集中供暖系统，其特征在于，所述二级换热系统具有第二级热水循环管路以及第二级用户侧管路，所述第二级换热站和所述三级换热系统沿介质的运行方向依次设置在所述第二级热水循环管路上，所述第二级热水循环管路与所述第二级用户侧管路于所述第二级换热站中换热。

4.根据权利要求3所述的集中供暖系统，其特征在于，所述三级换热系统具有第三级用户侧管路且与所述二级换热系统共用所述第二级热水循环管路，所述第三级用户侧管路与所述二级热水循环管路于所述第三级热泵中换热。

5.根据权利要求4所述的集中供暖系统，其特征在于，所述第一级热源为热电厂冷却水和/或热源厂供暖用水，所述第一级热水循环管路包括与所述第一级热源的出水管路出水口连接的第一级热水出水管、与所述第一级热源的回水管路回水口连接的第一级热水回水管以及连接所述第一级换热站的和所述二级换热系统中的二氧化碳冷媒热泵的第一级热水连接管。

6.根据权利要求5所述的集中供暖系统，其特征在于，所述第二级热水循环管路包括与所述二级换热系统中的所述二氧化碳冷媒热泵的第二级热源出水口连接的第二级热水出水管、与所述二级换热系统中的所述二氧化碳冷媒热泵的第二级热源回水口连接的第二级热水回水管以及连接所述第二级换热站和所述三级换热系统的第二级热水连接管。

7.根据权利要求6所述的集中供暖系统，其特征在于，所述第一级用户侧管路、所述第二级用户侧管路和所述第三级用户侧管路分别连接供暖用户。

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