CN210717777U - 多能源耦合利用集中供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例是关于一种多能源耦合利用集中供热系统，涉及供热系统技术领域，主要目的在于提供一种兼顾节能与环保供热系统。主要采用的技术方案为：多能源耦合利用集中供热系统包括：供热网；锅炉，其供热管路接入供热网；换热器，其吸热侧连接锅炉的烟气余热管路；太阳能集热装置；蓄热器，换热器放热侧、太阳能集热装置及蓄热器蓄热管路串联形成蓄热回路；热泵，热泵的冷凝器管路接入供热网，热泵的蒸发器管路分别与换热器的放热侧、蓄热器放热管路串联。利用该技术后，提高了热泵的运行效率，同时利用热泵制取的低温水作为烟气余热回收的低温热源，回收烟气余热同时，提高了热泵机组的能源转化效率，提供一种了兼顾节能与环保的供热系统。

Description

多能源耦合利用集中供热系统

技术领域

本实用新型实施例涉及供热系统技术领域，特别是涉及一种多能源耦合利用多能源耦合利用集中供热系统。

背景技术

响应于清洁能源的号召，国家在多地实施煤改电、煤改气等措施，降低煤炭的使用量，从而改善大气污染的现状。

现有的供热方式中，主要采用燃煤锅炉为主，若是将燃煤锅炉替换为燃气锅炉，为减燃气锅炉的烟气余热损失，目前燃气锅炉通常配有烟气余热回收装置，较为成熟的技术为采用吸收式热泵对烟气余热进行回收利用。但是，在实际的运行当中，由于初末寒期及白天和夜晚的供热量存在着差别，当锅炉的负荷量降低后，吸收式热泵与锅炉无法很好的联合运行，导致锅炉存在着余热浪费量较高的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种多能源耦合利用集中供热系统，主要目的在于提供一种兼顾节能与环保的供热系统。

为达到上述目的，本实用新型实施例主要提供如下技术方案：

本实用新型的实施例提供一种多能源耦合利用集中供热系统，包括：

供热网；

锅炉，其供热管路接入所述供热网；

换热器，其吸热侧连接所述锅炉的烟气余热管路；

太阳能集热装置；

蓄热器，所述换热器放热侧、所述太阳能集热装置以及所述蓄热器蓄热管路串联形成蓄热回路；

热泵，所述热泵的冷凝器管路接入所述供热网，所述热泵的蒸发器管路分别与所述换热器的放热侧、所述蓄热器放热管路串联。

本实用新型实施例的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的多能源耦合利用集中供热系统，其中所述热泵为电压缩式热泵。

可选的，前述的多能源耦合利用集中供热系统，其中所述供热网包括热网供水管路以及热网回水管路，所述热网供水管路分别接入所述锅炉供热管路的出水管路、所述热泵冷凝器管路的出水管路，所述热网回水管路连接所述锅炉供热管路的入水管路；

所述热泵冷凝器管路的出水管路接入所述锅炉供热管路的入水管路，所述热泵冷凝器管路设置有切换阀门。

可选的，前述的多能源耦合利用集中供热系统，其中所述热泵的蒸发器管路设置有切换阀门。

可选的，前述的多能源耦合利用集中供热系统，其中所述热泵的蒸发器管路包括第一支路以及第二支路，所述第一支路的入水口连接所述换热器放热侧的出水口，所述第一支路的出水口接入所述换热器放热侧的入水口，所述第二支路的入水口连接所述蓄热器放热管路的出水口，所述第二支路的出水口接入所述蓄热器放热管路的入水口；

所述换热器放热侧的出水口接入所述太阳能集热装置的入水口，所述太阳能集热装置的出水口接入所述蓄热器蓄热管路的入水口，所述蓄热器蓄热管路的出水口接入所述换热器放热侧的入水口。

可选的，前述的多能源耦合利用集中供热系统，其中所述第一支路、所述第二支路、所述供热网分别设置有水泵。

可选的，前述的多能源耦合利用集中供热系统，其中所述热泵为吸收式热泵。

可选的，前述的多能源耦合利用集中供热系统，其中所述锅炉为燃气锅炉。

借由上述技术方案，本实用新型技术方案提供的多能源耦合利用集中供热系统至少具有下列优点：

本实用新型实施例提供的技术方案中，在太阳能较为充足的时间段，由于室内温度较高，供热网的热负荷较小，此时间段可以单独的开启锅炉提供热负荷工作，锅炉烟气余热经换热器换热后，再经太阳能集热装置提升热量后，被存储于蓄热器内。在没有太阳能的时间段，由于室内温度较低，供热网的热负荷较大，此时间段可以同时开启锅炉和热泵提供热负荷工作，锅炉烟气余热经换热器换热后，被存储于蓄热器内，热泵的蒸发器管路吸收蓄热器从锅炉烟气余热和太阳能获取的热能。相对于现有技术，利用太阳能集热装置将烟气余热品味提高后存储到蓄热器中，在蓄热器体积不变的情况下增加了蓄热罐的蓄热总量。在没有太阳能的时间段，热泵利用被存储于蓄热器内热量，利用该技术后，提高了热泵的运行效率，同时利用热泵制取的低温水作为烟气余热回收的低温热源，回收烟气余热同时，提高了热泵机组的能源转化效率，提供一种了兼顾节能与环保的供热系统。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型的实施例提供的一种多能源耦合利用集中供热系统的管路连接示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型达成预定实用新型实施例目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型实施例提出的多能源耦合利用集中供热系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1为本实用新型提供的多能源耦合利用集中供热系统一实施例，请参阅图1，本实用新型的一个实施例提出的多能源耦合利用集中供热系统，包括：供热网、锅炉10、换热器20、太阳能集热装置30、蓄热器40以及热泵50。锅炉10的供热管路接入所述供热网；换热器20的吸热侧连接所述锅炉10的烟气余热管路；所述换热器20放热侧、所述太阳能集热装置30以及所述蓄热器40蓄热管路串联形成蓄热回路；所述热泵50的冷凝器管路接入所述供热网，所述热泵50的蒸发器管路分别与所述换热器20的放热侧、所述蓄热器40放热管路串联。

本实用新型实施例提供的技术方案中，在太阳能较为充足的时间段，由于室内温度较高，供热网的热负荷较小，此时间段可以单独的开启锅炉提供热负荷工作，锅炉烟气余热经换热器换热后，再经太阳能集热装置提升热量后，被存储于蓄热器内。在没有太阳能的时间段，由于室内温度较低，供热网的热负荷较大，此时间段可以同时开启锅炉和热泵提供热负荷工作，锅炉烟气余热经换热器换热后，被存储于蓄热器内，热泵的蒸发器管路蒸发器吸收蓄热器从锅炉烟气余热和太阳能中获取的热能。

现有技术中，对于燃气锅炉的烟气余热回收而言，吨位较大燃气锅炉一般采用吸收式热泵回收烟气余热，吨位较小的锅炉由于热泵容量限制或者投资经济性的影响，尚未进行烟气余热深度回收，燃气锅炉的排烟温度依然较高。同时大吨位锅炉在余热回收匹配过程中存在热泵与锅炉匹配不合理的问题，当锅炉供暖季初末期负荷降低时热泵无法与锅炉很好的联合运行，从而导致排烟温度较高，造成烟气余热的浪费。

随着对清洁供热的要求，“煤改电”在逐步推进，空气源热泵，电锅炉成为煤改电的主流产品，但是由于空气源热泵在冬季运行过程效率偏低，使得能源转换效率不高，电锅炉更是直接将电能转化成为热传递给用户，能量品质降低严重。

太阳能作为可再生能源的一种，近年来得到了长足的发展，但是太阳具有能量密度小，光热转化效率低等问题，为获得更多的热量就需要较大的集热面积。同时太阳能的间歇性和不稳定性，也给太阳能的热利用带来了较大的挑战，蓄热成为稳定利用太阳能的主要手段，现阶段热水分层蓄热技术为较经济且高效的蓄能技术。

相对于现有技术，利用太阳能集热装置将烟气余热品味提高后存储到蓄热器中，在蓄热器体积不变的情况下增加了蓄热罐的蓄热总量。在没有太阳能的时间段，热泵利用被存储于蓄热器内热量，利用该技术后，提高了热泵的运行效率，同时利用热泵制取的低温水作为烟气余热回收的低温热源，回收了烟气余热的同时，提高了热泵机组的效率，提供一种了兼顾节能与环保的供热系统。

其中，在太阳能较为充足的时间段，即白天的时间段内，为用电高峰期，电价较高。在没有太阳能的时间段，即夜晚的时间段内，为用电高低谷期，电价较低。热泵采用电压缩式热泵，白天时间段关机，夜晚时间段启动，能够有效的利用低谷电，廉价供热的同时为消纳谷电做了一定的贡献。

响应于降低污染物的排放需求，锅炉可以为燃气锅炉。

换热器可以为间壁式换热或直接接触式换热等，本实施例不做限定。为了便于对白天和夜晚热泵的冷凝器管路对供热网的接入和切断，上述的多能源耦合利用集中供热系统中，所述供热网包括热网供水管路以及热网回水管路，所述热网供水管路分别接入所述锅炉10供热管路的出水管路、所述热泵50冷凝器管路的出水管路，所述热网回水管路连接所述锅炉10供热管路的入水管路；所述热泵50冷凝器管路的出水管路接入所述锅炉10供热管路的入水管路，所述热泵50冷凝器管路设置有切换阀门501、502。切换阀门的个数不局限于一个，例如，可以为分别设置于所述热泵冷凝器管路的出水管路和所述热泵冷凝器管路的入水管路。

在白天时间段，关闭热泵时，关闭切换阀门，热网回水管路单独进入锅炉供热管路的入水管路，将回水温度提升后，输送至热网供水管路。

在夜晚时间段，开启热泵时，打开切换阀门，热网回水管路一部分水进入热泵的冷凝器管路(冷凝器)，将回水温度提升后，输送至热网供水管路。热网回水管路另一部分水进入锅炉供热管路的入水管路，将回水温度提升后，输送至热网供水管路。

当然，实施中，在锅炉10供热管路也可设置有锅炉供热阀门101.

为了便于对白天和夜晚热泵的蒸发器管路和换热器、蓄热器的接入和切断，上述的多能源耦合利用集中供热系统中，所述热泵的蒸发器管路设置有切换阀门。

在白天时间段，关闭热泵时，关闭切换阀门。

在夜晚时间段，开启热泵时，打开切换阀门，热泵蒸发器管路的冷水一部分回流至蓄热器放热管路的入水管路，蓄热器放热管路的出水管路的热水流入热泵蒸发器管路的入水管路。热泵蒸发器管路的冷水另一部分回流至换热器放热侧的入水管路，换热器放热侧的出水管路的热水流入热泵蒸发器管路的入水管路。

在具体的实施当中，所述热泵50的蒸发器管路包括第一支路以及第二支路，所述第一支路的入水口连接所述换热器20放热侧的出水口，所述第一支路的出水口接入所述换热器20放热侧的入水口，所述第二支路的入水口连接所述蓄热器40放热管路的出水口，所述第二支路的出水口接入所述蓄热器40放热管路的入水口；所述换热器20放热侧的出水口接入所述太阳能集热装置30的入水口，所述太阳能集热装置30的出水口接入所述蓄热器40蓄热管路的入水口，所述蓄热器40蓄热管路的出水口接入所述换热器20放热侧的入水口。为了实现水路按照上述实施例的方式进行循环，可以在第一支路、所述第二支路、所述供热网分别设置有水泵501、502、503。

其中，切换阀门503、504、505、506可以设置于第一支路的入水管路、第一支路的出水管路、第二支路的入水管路、第二支路的出水管路，但不局限于此。具体的，在蓄热回路也可设置有蓄热回路阀门401。

热泵除了采用上述的电压缩式热泵之外，电压缩式热泵也可以替换为吸收式热泵，对于吨位较大的燃气锅炉而言，使用吸收式热泵进行烟气余热回收。当白天负荷降低到热泵的最低负荷时，热泵将无法开启，可以采用上述蓄热回路来完成天然气烟气的余热回收。

本实用新型的实施例至少具有如下优点：

1可以对小吨位锅炉的烟气余热进行深度灵活回收。

2提高热泵机组运行的cop，提高了能源的转化效率。

3利用太阳能集热装置在蓄热时将蓄热温度提高，增加了蓄热温差，提高了蓄热装置的蓄热能力。

4降低太阳能集热装置中工质的温度，提高了太阳能集热装置的效率，降低了太阳能热利用的成本

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的装置解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件，以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以它们的组合实现。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本实用新型可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，包括：

供热网；

锅炉，其供热管路接入所述供热网；

换热器，其吸热侧连接所述锅炉的烟气余热管路；

太阳能集热装置；

蓄热器，所述换热器放热侧、所述太阳能集热装置以及所述蓄热器蓄热管路串联形成蓄热回路；

热泵，所述热泵的冷凝器管路接入所述供热网，所述热泵的蒸发器管路分别与所述换热器的放热侧、所述蓄热器放热管路串联。

2.根据权利要求1所述的多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，

所述热泵为电压缩式热泵。

3.根据权利要求2所述的多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，

所述供热网包括热网供水管路以及热网回水管路，所述热网供水管路分别接入所述锅炉供热管路的出水管路、所述热泵冷凝器管路的出水管路，所述热网回水管路连接所述锅炉供热管路的入水管路；

所述热泵冷凝器管路的出水管路接入所述锅炉供热管路的入水管路，所述热泵冷凝器管路设置有切换阀门。

4.根据权利要求3所述的多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，

所述热泵的蒸发器管路设置有切换阀门。

5.根据权利要求3所述的多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，

所述热泵的蒸发器侧管路包括第一支路以及第二支路，所述第一支路的入水口连接所述换热器放热侧的出水口，所述第一支路的出水口接入所述换热器放热侧的入水口，所述第二支路的入水口连接所述蓄热器放热管路的出水口，所述第二支路的出水口接入所述蓄热器放热管路的入水口；

所述换热器放热侧的出水口接入所述太阳能集热装置的入水口，所述太阳能集热装置的出水口接入所述蓄热器蓄热管路的入水口，所述蓄热器蓄热管路的出水口接入所述换热器放热侧的入水口。

6.根据权利要求5所述的多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，

所述第一支路、所述第二支路、所述供热网分别设置有水泵。

7.根据权利要求1所述的多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，

所述热泵为吸收式热泵。

8.根据权利要求1-7中任一所述的多能源耦合利用集中供热系统，其特征在于，所述锅炉为燃气锅炉。

Images