CN212961803U - 一种多能互补供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多能互补供热系统，该系统包括太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱、水源热泵子系统及全能流监控子系统，所述供热系统用于向末端用户供热，在太阳能和地热能不足时由水源热泵进行补充，由全能流监控子系统对所有子系统进行监测和优化控制，能够实现提高供热的经济性和安全性的良好技术效果。

Description

一种多能互补供热系统

技术领域

本实用新型涉及能源供应领域，特别涉及到多能互补的供热系统。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，居民采暖、空调方面消耗的能源总量越来越大，占我国能耗总量的比例也越来越高，其所消耗的大量化石能源(如煤、石油、天然气)等，既加剧了能源供应的紧张状况又带来了严重的环境问题，特别是供热系统所带来的能源消耗问题日益严重。因此世界各国不同程度地开始注重开发太阳能、地热能等可再生能源以实现供热。现有技术中存在多种单独利用太阳能或者地热能来供热的系统，也存在将太阳能和地热能结合起来供热的综合系统。然而现有技术中的这种可再生能源为主的供暖系统存在稳定性差、不可控性强的特点，对冬季居民用户采暖的安全性带来很大威胁。因此亟需一种能够充分利用可再生能源以提高能源经济性，并能够同时实现安全性、稳定性、可控性的可再生能源供热系统。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型提供一种多能互补供热系统，其特征在于，所述供热系统包括太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱及水源热泵子系统，所述供热系统用于向末端用户供热：

所述太阳能子系统包括太阳能集热器及第一换热器，所述太阳能集热器与所述第一换热器之间形成循环管路；所述循环管路上设置有水泵；

所述地热能子系统包括地埋管及第二换热器，所述地埋管3与所述第二换热器之间形成循环管路；所述循环管路上设置有水泵；

所述蓄热水箱的循环水通过第一出口流出后分为两路，其中：

第一路通过管路流入所述第二换热器并与地热能子系统的循环水进行热交换，随后通过管路流回所述蓄热水箱；

另外一路通过管路流入所述第一换热器并与太阳能子系统的循环水进行热交换，随后通过管路流回所述蓄热水箱；

所述水源热泵子系统包括热泵压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器，所述热泵压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器依次相连并形成制冷剂循环管路；

所述蓄热水箱的循环水通过第二出口流入管路，随后分为两个支路，其中：

支路一通过管路流入末端用户；

支路二通过管路流入所述水源热泵子系统的冷凝器，随后流入末端用户；

从末端用户流回的循环水分为两路，其中一路通过管路流入所述水源热泵子系统的蒸发器随后流回所述蓄热水箱，另外一路通过管路流回所述蓄热水箱；

进一步的，所述全能流监控子系统包括数据采集模块、控制模块、数据模型储存模块；

所述数据采集模块包括蓄热水箱数据采集子模块、太阳能集热器数据采集子模块、地埋管数据采集子模块、热泵数据采集子模块、末端用户数据采集子模块、水泵数据采集子模块；

所述控制模块包括太阳能集热器控制子模块、地埋管控制子模块、热泵控制子模块、蓄热水箱控制子模块；

所述数据模型存储模块包括设备特性参数子模块、末端用户热特性参数子模块、末端用户建筑参数子模块、末端用户行为特性参数子模块、气象参数子模块。

进一步的，所述蓄热水箱的外部设置有光伏电池，所述光伏电池用于给水泵和/或水源热泵子系统的热泵压缩机供电。

进一步的，所述全能流监控子系统的数据采集模块还包括光伏电池数据采集子模块。

本实用新型所提供的多能互补供热系统，充分利用太阳能、地热能等可再生能源，并利用水源热泵系统进行补充供热，在提高可再生能源利用率的同时提高了供热的稳定性和安全性，同时利用全能流监控子系统对整个系统的各个子系统进行数据采集和优化控制，真正实现全能流监控和效率最大化的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例提供的一种多能互补供热系统的示意图。

图2为本实用新型实施例提供的全能流监控子系统的示意图。

图标：1-蓄热水箱，2-太阳能集热器，3-地埋管，4-热泵压缩机，5-节流阀，6-冷凝器，7-蒸发器，8-末端用户，9-光伏电池，10-第一换热器，11-第二换热器，L1～L12-管路，P1～P4-水泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型专利的结构和运行方式做进一步详细说明，显然，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型专利，它们不应该理解为对本实用新型专利的限制。基于本实用新型专利的实施例，本领域普通技术人员在没有做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，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，如出现术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

结合图1所示。本实施例披露一种多能互补供热系统，所述供热系统包括太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱1及水源热泵子系统，所述供热系统用于向末端用户8供热，其中所述太阳能子系统包括太阳能集热器2及第一换热器10，所述太阳能集热器2与所述第一换热器10之间形成循环管路；所述循环管路上设置有水泵P1。

所述地热能子系统包括地埋管3及第二换热器11，所述地埋管3与所述第二换热器11之间形成循环管路；所述循环管路上设置有水泵P2。

所述蓄热水箱1的循环水通过第一出口流出后分为两路，其中：

第一路通过管路L7流入所述第二换热器11并与地热能子系统的循环水进行热交换，随后通过管路L8流回所述蓄热水箱1；

另外一路通过管路L6流入所述第一换热器10并与太阳能子系统的循环水进行热交换，随后通过管路L9流回所述蓄热水箱1；

所述水源热泵子系统包括热泵压缩机4、冷凝器6、节流阀5、蒸发器7，所述热泵压缩机4、冷凝器6、节流阀5、蒸发器7依次相连并形成制冷剂循环管路；

所述蓄热水箱1的循环水通过第二出口流入管路L1，随后分为两个支路，其中：

支路一通过管路L2流入末端用户8；

支路二通过管路L3流入所述水源热泵子系统的冷凝器6，随后流入末端用户；

从末端用户流回的循环水分为两路，其中一路通过管路L11流入所述水源热泵子系统的蒸发器7随后流回所述蓄热水箱1，另外一路通过管路L5流回所述蓄热水箱1。

在优化的实施例中，还包括全能流监控子系统，所述全能流监控子系统收集所述太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱、水源热泵子系统及末端用户的信息，通过计算后向所述太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱、水源热泵子系统发送控制指令并控制其运行。

具体的，所述全能流监控子系统包括数据采集模块、控制模块、数据模型储存模块；

所述数据采集模块包括蓄热水箱数据采集子模块、太阳能集热器数据采集子模块、地埋管数据采集子模块、热泵数据采集子模块、末端用户数据采集子模块、水泵数据采集子模块；

所述控制模块包括太阳能集热器控制子模块、地埋管控制子模块、热泵控制子模块、蓄热水箱控制子模块；

所述数据模型存储模块包括设备特性参数子模块、末端用户热特性参数子模块、末端用户建筑参数子模块、末端用户行为特性参数子模块、气象参数子模块。

在具体的实施例中，所述蓄热水箱1的外部设置有光伏电池9，所述光伏电池9用于给水泵和/或水源热泵子系统的热泵压缩机4供电。

在优化的实施例中，所述全能流监控子系统的数据采集模块还包括光伏电池数据采集子模块。

本实用新型披露的全能流监控的多能互补供热系统具有如下工作过程：

当太阳能充足时，水泵P1开启水流流过太阳能集热器2并吸收热能，在流过第一换热器10时与从蓄热水箱1流出的循环水进行热交换，从而实现将太阳能续存在蓄热水箱1中；同理，当具有可以利用的地热能时，水泵P2开启，水流在吸收地热能后在第二换热器11中与来自蓄热水箱1的循环水进行热交换，从而实现将地热能续存在蓄热水箱1中。

当末端用户8有供热需求时，水泵P4开启，循环水从管路L1流出，通过管路L2提供给末端用户8。当蓄热水箱1中续存的热水不能满足末端用户8的需求时，循环水从管路L3流入水源热泵系统的冷凝器6并得到加热，从末端用户8流回的循环水通过管路L11进入水源热泵系统的蒸发器7为其提供低温热源。通过水源热泵系统的能量补充可以弥补太阳能和地热能的不足，从而更好地满足末端用户的需求，提供供热的品质和安全性。蓄热水箱1的外壁上设置的光伏电池9可以将太阳能转化为电能，为所述供热系统中的各个水泵及水源热泵系统的压缩机供电，并进一步提高可再生能源的利用效率。当光伏电池能源不足时，各个用电设备由电网供电。

所述全能流监控子系统通过数据采集模块收集所述太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱、水源热泵子系统及末端用户的各项信息，包括但不限于循环介质的温度、压力、流量，设备的开启和运行状态等，通过内置的数据模型存储模块进行建模、计算、智能校验，判断所述供热系统是否满足末端用户的需求，对末端用户下一个控制周期内的需求做出预测，并对供热系统的运行策略进行优化，并将计算后得到的优化控制策略以控制指令的方式向所述太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱、水源热泵子系统发送，并控制其优化运行。

本实施例所提供的多能互补供热系统，充分利用太阳能、地热能等可再生能源，并利用水源热泵系统进行补充供热，在提高可再生能源利用率的同时提高了供热的稳定性和安全性，同时利用全能流监控子系统对整个系统的各个子系统进行数据采集和优化控制，真正实现全能流监控和效率最大化。

上述各实施例仅用于说明本实用新型专利，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型专利的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种多能互补供热系统，其特征在于，所述供热系统包括太阳能子系统、地热能子系统、蓄热水箱(1)及水源热泵子系统，所述供热系统用于向末端用户(8)供热：

所述太阳能子系统包括太阳能集热器(2)及第一换热器(10)，所述太阳能集热器(2)与所述第一换热器(10)之间形成循环管路；所述循环管路上设置有水泵；

所述地热能子系统包括地埋管(3)及第二换热器(11)，所述地埋管(3)与所述第二换热器(11)之间形成循环管路；所述循环管路上设置有水泵；

所述蓄热水箱(1)的循环水通过第一出口流出后分为两路，其中：

第一路通过管路流入所述第二换热器(11)并与地热能子系统的循环水进行热交换，随后通过管路流回所述蓄热水箱(1)；

另外一路通过管路流入所述第一换热器(10)并与太阳能子系统的循环水进行热交换，随后通过管路流回所述蓄热水箱(1)；

所述水源热泵子系统包括热泵压缩机(4)、冷凝器(6)、节流阀(5)、蒸发器(7)，所述热泵压缩机(4)、冷凝器(6)、节流阀(5)、蒸发器(7)依次相连并形成制冷剂循环管路；

所述蓄热水箱(1)的循环水通过第二出口流入管路，随后分为两个支路，其中：

支路一通过管路流入末端用户(8)；

支路二通过管路流入所述水源热泵子系统的冷凝器(6)，随后流入末端用户；

从末端用户流回的循环水分为两路，其中一路通过管路流入所述水源热泵子系统的蒸发器(7)随后流回所述蓄热水箱(1)，另外一路通过管路流回所述蓄热水箱(1)。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于：还包括全能流监控子系统，所述全能流监控子系统包括数据采集模块、控制模块、数据模型储存模块；

所述数据采集模块包括蓄热水箱数据采集子模块、太阳能集热器数据采集子模块、地埋管数据采集子模块、热泵数据采集子模块、末端用户数据采集子模块、水泵数据采集子模块；

所述控制模块包括太阳能集热器控制子模块、地埋管控制子模块、热泵控制子模块、蓄热水箱控制子模块；

所述数据模型存储模块包括设备特性参数子模块、末端用户热特性参数子模块、末端用户建筑参数子模块、末端用户行为特性参数子模块、气象参数子模块。

3.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于：所述蓄热水箱(1)的外部设置有光伏电池(9)，所述光伏电池(9)用于给水泵和/或水源热泵子系统的热泵压缩机(4)供电。

4.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于：所述全能流监控子系统的数据采集模块还包括光伏电池数据采集子模块。

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