CN211176994U - 一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统 - Google Patents

Abstract

一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统，包括采暖回水管、蓄热保温水箱、采暖循环泵和采暖供水管，通过采暖供水管将采暖循环泵接到蓄热保温水箱的一端，所述采暖回水管连接到蓄热保温水箱的另一端，和建筑物的采暖末端一道构成采暖循环系统。本实用新型以大温差实现谷电蓄热能源的多级利用，实现谷电蓄能能力提高1倍，蓄热温差由40℃提高到80℃，配电功率减少，降低了系统投资和占地面积，实现谷电能源的多级利用。

Description

一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统

技术领域

本实用新型属于暖通空调领域，主要涉及到一种多级谷电蓄热能源的多级利用采暖系统。

背景技术

国家鼓励和推广利用夜晚谷电时间段蓄热，用于白天峰电时间段采暖，实现电网供电平衡，提高发电机组的效率。一般晚上22:00到第二天早上7:00时间段，为低谷电价时间段，特别是针对冬季采暖，以低于峰谷电2--3倍优惠电价鼓励人们利用谷电蓄热采暖。特别是一般商业用户白天峰值电价达到0.88元/KWH，夜晚谷电时间段的电价0.30元/KWH左右不等，经济效益可观，很多地方政府也出台了很多的鼓励谷电蓄热蓄冷采暖制冷的政策，北方地区利用谷电蓄热采暖成为一种趋势。但是就目前谷电蓄热的普遍蓄热温度一般最高达90℃，但白天放热采暖水温低于45℃以后，就不能再直接用于采暖了，可利用的蓄热温差仅为45℃，为了满足每天长达16个小时的采暖能量需求，普遍的做法是加大蓄热水箱的容量。这不但增加了蓄能水箱等设备投资，也增加了设备的面积，低于45℃ 水温的热水得不到有效利用。一般需要采暖的建筑同时也存在制冷的需求，而往往为这些大型建筑匹配的水冷冷热水热泵空调机组在冬季处于完全闲置状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种降低设备投资、配电和占地面积的一种谷电蓄热热泵耦合的多级能源利用采暖系统。

本实用新型的技术方案：

一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统，包括采暖回水管、蓄热保温水箱、采暖循环泵和采暖供水管，通过采暖供水管将采暖循环泵接到蓄热保温水箱的一端，所述采暖回水管连接到蓄热保温水箱的另一端，和建筑物的采暖末端一道构成采暖循环系统。

优选的，还包括空调供水管、空调循环泵、水冷冷热水热泵机组和空调回水管，通过空调供水管连接空调循环泵到水冷冷热水热泵机组的冷凝器出水口，所述空调回水管连接到水冷冷热水热泵机组的冷凝器回水口，和建筑物的采暖末端一道构成采暖循环系统。

优选的，还包括蓄热电锅炉，所述蓄热电锅炉和蓄热保温水箱的一端通过电锅炉供水管连接，所述蓄热电锅炉和蓄热保温水箱的另外一端通过电锅炉回水管连接，构成蓄热电锅炉加热循环加热系统。

优选的，所述电锅炉供水管上设置有电锅炉循环泵。

优选的，所述水冷冷热水热泵机组和蓄热保温水箱一端通过热泵蒸发段供水管串连接有热泵蒸发段循环泵，所述水冷冷热水热泵机组和蓄热保温水箱另外一端通过热泵蒸发段回水管连接，构成热泵多级利用低温位热源系统。

主要设备说明：

1、蓄热电锅炉：热水的电加热设备，在实际的工程应用中包含高低压电阻电锅炉、高压电极电锅炉、半导体、电磁加热等任何形式的电锅炉，在本实用新型中主要是在夜晚谷电时间段开启运行，采用水蓄热形式储能的加热设备。

2、水冷冷热水热泵机组：属于空调热泵采暖制冷设备，夏季一般结合冷却塔散热制冷；冬季可利用低温位热源作为一次侧热源侧，可利用废水源、余热回收的余热、包含本实用新型里面的低于45℃谷电蓄热低温位热源多级提热用于采暖。

本实用新型的有益效果：

本实用新型以采暖后的低温水为水源热泵空调机组的低品位一次侧热源，通过水源热泵空调机组二次提温到采暖所需要的45℃以上，利用低温位的谷电蓄热能量作为水源热泵的热源，充分发挥了水源热泵高效运行的优势，高效率低成本的实现谷电蓄热能量的二次利用，实现可利用蓄热温差有原来的45℃，提高到80℃，从而将谷电蓄热能力提高1倍，蓄能水箱容量减少50%达到相同的蓄热量，能大幅度降低系统投资，同时提高了冷暖2用水源热泵设备的利用率，节约了整体投资，降低了运行费用。充分发挥水源热泵高效采暖的优势，谷电蓄能水温低于采暖所需求的45℃以后的低温位蓄能水为作为水源热泵一次侧热源，以大温差实现谷电蓄热能源的多级利用，实现谷电蓄能能力提高1倍，蓄热温差由40℃提高到80℃，配电功率减少，降低了系统投资和占地面积，实现谷电能源的多级利用是本实用新型的核心创新点，具体包括以下几点：

1）相同的谷电蓄热能力，水蓄能水箱的容量可减少50%，配电功率减少20%-30%，可利用的蓄热温差由40℃，提高到80℃。不但减少了蓄能水箱的体积容量，减少占地面积，同时也节约了设备的投资。

2）热泵实现谷电能源的多级利用利用调峰短时间，性价比高，运行费用低廉，提高了夏季制冷的水冷冷热水机组在冬季的使用率，充分发挥了水冷冷热水机组的高效性和节能性。热泵将不可用于直接采暖的低于45℃的低温位谷电蓄热热源，作为水源热泵的一次侧热源，实现能源的多级利用。由于热泵一次侧热源最低温度高于10℃，所以热泵处于高效运行工况，能效比不低于1:4.5，在平电电价时间段实际运行费用折合电费略微高于谷电电价约0.10元/KWH，但是该模式一般用于多级最冷的1、2月份白天调峰运行，从投资和费用的综合比较，利用热泵耦合谷电蓄热实现能源的多级利用，实现了投资节约，其性价比高，比单纯的采用谷电蓄热采暖更有经济技术优势。

3）提高了水冷冷热水机组的在冬季的使用率，一般建筑都存在夏季制冷冬季采暖的双重需求，热泵机组是标配的设备，通常冬季采用谷电蓄热采暖的建筑，热泵机组整个冬季处于停机状态，而利用不能用于直接采暖的低于45℃的低温位谷电蓄热热源作为热泵的一次侧热源，实现谷电蓄能热泵的多级利用，能大大节约设备投资和谷电配电容量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型蓄热电锅炉加热循环加热系统的结构示意图。

图3为本实用新型采暖循环系统的结构示意图。

图4为本实用新型热泵多级利用低温位热源系统的结构示意图。

附图中，1、蓄热保温水箱；2、蓄热电锅炉；3、水冷冷热水热泵机组；4、采暖循环泵；4-1：空调循环泵；4-2、电锅炉循环泵；4-3、热泵蒸发段循环泵；5、采暖回水管；5-1空调回水管；5-2电锅炉回水管；5-3热泵蒸发段回水管；6、采暖供水管；6-1电锅炉供水管；6-2热泵蒸发段供水管；6-3：空调供水管。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型主要包括用户采暖循环系统、蓄热电锅炉加热循环加热系统和热泵多级利用低温位热源系统；分别阐述如下：

用户采暖循环系统：一次能源直接利用的采暖系统，通过采暖供水管6连接采暖循环泵4在接到蓄热保温水箱1的一端，采暖回水管5连接到蓄热保温水箱1的另一端，和建筑物的采暖末端一道构成完整的采暖循环，见图3。

经过热泵多级提温采暖循环系统，通过热泵空调供水管6-3连接空调循环泵4-1到水冷冷热水热泵机组3的冷凝器出水口，空调回水管5-1连接到水冷冷热水热泵机组3的冷凝器回水口，和建筑物的采暖末端一道构成完整的供暖循环系统，见图4。

蓄热电锅炉加热循环加热系统：在蓄热电锅炉2和蓄热保温水箱1一端通过电锅炉供水管6-1连接，在蓄热电锅炉2和蓄热保温水箱1另外一端通过电锅炉回水管5-2连接，构成完整的蓄热电锅炉加热循环加热系统，见图2。

热泵多级利用低温位热源系统：在多级低温位热源热泵多级利用采暖工况下，水冷冷热水热泵机组3和蓄热保温水箱1一端通过热泵蒸发段供水管6-2串连接有热泵蒸发段循环泵4-3，在水冷冷热水热泵机组3和蓄热保温水箱1另外一端通过热泵蒸发段回水管5-3连接，构成完整的热泵多级利用低温位热源系统，见图4。

不同工作状态运行工艺及原理过程描述：

1、谷电水蓄热运行工艺过程：冬季夜晚谷电时间段内，蓄热电锅炉2和电锅炉循环泵4-2同时启动，在电锅炉循环泵4-2的加压中下通过电锅炉供水管6-1将蓄热保温水箱1一端将低温水泵入蓄热电锅炉2中加热升温后的高温热水通过电锅炉回水管5-2再回到蓄热保温水箱1另外一端，如此不断循环加热，不断将蓄热保温水箱1中的热水加热，一般在谷电8-10个小时的时间段内，达到90℃左右停止蓄热，完成谷电水蓄热过程。同时在谷电时间段内有少部分的采暖负荷，在蓄热的同时，可启动采暖循环泵4从蓄热保温水箱1一端抽取部分热水通过采暖供水管6泵入到建筑采暖末端释放热量后的低温水通过采暖回水管5回到蓄热保温水箱1另外一端，见图2。

2、高温水采暖运行工艺：在白天采暖时间内，启动采暖循环泵4从蓄热保温水1一端抽取高温热水通过采暖供水管6泵入到建筑采暖末端释放热量后的低温水通过采暖回水管5回到蓄热保温水箱1另外一端。但采暖供水水温低于45℃，达不到采暖要求时，停止蓄热热水高温水一次循环采暖过程，见图3。

谷电蓄热低温位热源等多级提热采暖工艺：

在峰电或者谷电时间段内，当水温低于45℃时不能直接采暖，水冷冷热水热泵机组3和热泵蒸发段循环泵4-3同时启动，在热泵蒸发段循环泵4-3的加压下，通过热泵蒸发段供水管6-2将蓄热保温水箱1一端的低温水抽入水冷冷热水热泵机组3的蒸发器中，吸热降温后的低温水通过热泵蒸发段回水管5-3再回到蓄热保温水箱1的另外一端，如此不断循环吸热降温，作为热泵的一次侧热源，不断将蓄热保温水箱1中的低温水不断降温，一般达到10℃左右停止吸热，完成对谷电低温位热源的多级利用过程，将夜晚的蓄热基础水温由原来的45℃下降到10℃左右，蓄热温差由45℃提高到80℃。在热泵一次热源侧对谷电蓄热的低温水吸热降温多级利用的同时，启动空调循环泵4-1，从蓄热保温水箱1的低温位能量通过空调供水管6-3将水冷冷热水热泵机组3加热升温后，采暖热水泵入到建筑采暖末端释放热量后，低温水通过空调回水管5-1回到水冷冷热水热泵机组3冷凝器中再次加热升温。

在此过程中，热泵蒸发段循环泵4-3、空调循环泵4-1、水冷冷热水热泵机组3同时工作，遵循能量守恒定律，不断将蓄热保温水箱1中的低温位热源水，通过水冷冷热水热泵机组3的运行，将热量不断转移到建筑物中达到采暖的目的，实现了谷电蓄热低温位热源的多级利用的目的，见图4。

以上所述的实例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍是本发明的专利范围内。

Claims (5)

1.一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统，其特征在于，包括采暖回水管（5）、蓄热保温水箱（1）、采暖循环泵（4）和采暖供水管（6），通过采暖供水管（6）将采暖循环泵（4）接到蓄热保温水箱（1）的一端，所述采暖回水管（5）连接到蓄热保温水箱（1）的另一端，和建筑物的采暖末端一道构成采暖循环系统。

2.根据权利要求1所述的一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统，其特征在于，还包括空调供水管（6-3）、空调循环泵（4-1）、水冷冷热水热泵机组（3）和空调回水管（5-1），通过空调供水管（6-3）连接空调循环泵（4-1）到水冷冷热水热泵机组（3）的冷凝器出水口，所述空调回水管（5-1）连接到水冷冷热水热泵机组（3）的冷凝器回水口，和建筑物的采暖末端一道构成采暖循环系统。

3.根据权利要求1所述的一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统，其特征在于，还包括蓄热电锅炉（2），所述蓄热电锅炉（2）和蓄热保温水箱（1）的一端通过电锅炉供水管（6-1）连接，所述蓄热电锅炉（2）和蓄热保温水箱（1）的另外一端通过电锅炉回水管（5-2）连接，构成蓄热电锅炉加热循环加热系统。

4.根据权利要求3所述的一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统，其特征在于，所述电锅炉供水管（6-1）上设置有电锅炉循环泵（4-2）。

5.根据权利要求2所述的一种谷电蓄热能源多级利用采暖系统，其特征在于，所述水冷冷热水热泵机组（3）和蓄热保温水箱（1）一端通过热泵蒸发段供水管（6-2）串连接有热泵蒸发段循环泵（4-3），所述水冷冷热水热泵机组（3）和蓄热保温水箱（1）另外一端通过热泵蒸发段回水管（5-3）连接，构成热泵多级利用低温位热源系统。

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