CN213955420U - 一种锅炉及热泵的组合供暖装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种锅炉及热泵的组合供暖装置，属于锅炉技术领域。它解决了现有的供热方式存在局限的问题。本锅炉及热泵的组合供暖装置包括锅炉、热泵机组、第一三通阀和截止阀，热泵机组的进水端和出水端通过管路及循环泵连接形成低温回路，锅炉与生活供水箱或散热片连接形成高温回路，第一三通阀的进水端与高温管路连通，第一三通阀的第一出水端与锅炉的回水端连通，第一三通阀的第二出水端与热泵机组的进水端连接，截止阀连接在热泵机组的出水端与锅炉的回水端之间，通过控制截止阀的开闭和第一三通阀的流通方向来使热泵机组与锅炉以串联形式工作或以并联形式工作。本实用新型能够提高能源利用率以及实现多种方式供暖。

Description

一种锅炉及热泵的组合供暖装置

技术领域

本实用新型属于锅炉技术领域，涉及一种锅炉及热泵的组合供暖装置。

背景技术

随着国家对于环境问题的日益重视，燃煤锅炉造成的环境问题相当突出，世界上许多的大城市经验已经表明，改善大气污染的根本途径是改变燃料结构。

空气源热泵供暖技术就是利用空气中的热量作为低温热源，经过传统热泵系统中的冷凝器和蒸发器进行热交换，然后通过循环系统循环，提供热量，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足用户的供热需求。空气源热泵供暖技术与传统供暖方式相比，热泵的热效率很高，全年平均可达300％以上，运行费用较低，可灵活增添设备，但是单一的热泵成本过高，初期投入大，且加热水温有限，单一能源灵活性不够。

针对上述存在的问题，现有的中国专利文献公开了一种热泵与锅炉联合运行的供热系统【申请号：CN200610112859.7】，含有热泵机组、锅炉、循环水泵、低位热源、散热设备、定压补水形式及连接管路等，热泵与锅炉串联在供热系统中。在实际运行时热媒先由热泵加热，再由锅炉加热，并由热泵承担基本热负荷，锅炉承担尖峰热负荷，这样热泵机组的最大供热能力小于系统设计热负荷，供热温度小于系统最大供热温度，使热泵机组能长期在满负荷或较大负荷下以较低的供热温度运行，有效地利用了设备，提高机组的利用率和运行效率，但是该供热系统中的热泵与锅炉是串联设置，供热存在局限，灵活度有待提高。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一锅炉及热泵的组合供暖装置，其所要解决的技术问题是：如何提高能源利用率以及实现多种方式供暖。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种锅炉及热泵的组合供暖装置，包括锅炉和热泵机组，所述热泵机组的进水端和出水端通过管路及循环泵连接形成低温回路，所述锅炉与生活供水箱或散热片连接形成高温回路，所述锅炉及热泵的组合供暖装置还包括第一三通阀和截止阀，所述第一三通阀的进水端与高温管路连通，所述第一三通阀的第一出水端与锅炉的回水端连通，所述第一三通阀的第二出水端与热泵机组的进水端连接，所述截止阀连接在热泵机组的出水端与锅炉的回水端之间，通过控制截止阀的开闭和第一三通阀的流通方向来使热泵机组与锅炉以串联形式工作或以并联形式工作。其中，第一三通阀流向默认为锅炉方向，即热泵机组与锅炉默认情况下为并联独自工作。

本锅炉及热泵的组合供暖装置的工作原理为：并联模式下，锅炉和热泵为两个独立的热源，分属两个独立的回路。锅炉提供高温水(＞55℃)，满足生活水箱需求和或散热片形式的供暖需求；热泵提供低温水(＜55℃)，满足风机盘管或地暖形式的供暖和或风机盘管制冷需求；此时，第一三通阀出水方向为锅炉回水口，而截止阀处于关闭状态；串联模式下，高温回路上的回水通过第一三通阀经过热泵机组加热后再回到锅炉回水口。此时，第一三通阀出水方向为热泵机组回水口，而截止阀处于打开状态；即高温管路上的回水经过热泵机组预热后再回到锅炉加热。通过本组合供暖装置能够使热泵机组和锅炉发挥各自优势，大大提高了能源的利用率。

在上述锅炉及热泵的组合供暖装置中，所述锅炉及热泵的组合供暖装置还包括控制单元，所述控制单元包括组合供暖控制器、热泵控制器、锅炉控制器和用于检测高温回路上回水温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器、热泵控制器、锅炉控制器、第一三通阀和截止阀均与组合供暖控制器电连接，所述热泵控制器与热泵机组电连接，所述锅炉控制器与锅炉电连接。组合供暖控制器根据第一温度传感器检测的回水温度判断是否切换第一三通阀方向及是否打开截止阀，在回水温度小于预设温度值时将第一三通阀方向切换到热泵方向，同时电动截止阀打开，热泵机组与锅炉实现串联连接，使热泵机组作为锅炉的辅助加热器，从而提高热效率；在回水温度大于预设温度值时，控制截止阀关闭，回水不经过热泵机组的热泵机组而是直接进入锅炉，通过对热泵机组和锅炉多种工作形式的转换，有效提高能源利用率。

在上述锅炉及热泵的组合供暖装置中，所述高温回路上还设有生活供水箱和/或散热片，所述生活供水箱与散热片通过第五三通阀的连接串联在高温回路上。所述第五三通阀与所述组合供暖控制器电连接。

在上述锅炉及热泵的组合供暖装置中，所述低温回路上还并联连接有缓冲箱、地暖和风机盘管，所述缓冲箱的进水口与低温回路的连接处设置有第二三通阀，所述风机盘管的进水口与低温回路的连接处设置有第三三通阀，所述地暖的进水口与低温回路的连接处设置有第四三通阀，所述第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀均与所述组合供暖控制器连接。在缓冲箱、风机盘管和地暖的进水口均设置三通阀，通过组合供暖控制器控制，可实现多种供暖方式或制热制冷的切换，系统更加灵活。

在上述锅炉及热泵的组合供暖装置中，所述热泵机组的进水端处设置有用于检测低温回路的回水温度的第二温度传感器，所述热泵机组的出水口处设置有用于检测低温回路的出水温度的第三温度传感器，所述锅炉的出水端设置有用于检测高温回路的出水温度的第四温度传感器，所述生活供水箱上设置有用于检测生活热水的第五温度传感器，所述第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器均与所述组合供暖控制器电连接。组合供暖控制器可根据采集的温度进行精确控制，提高能源的热效率，提高能源利用率。

在上述锅炉及热泵的组合供暖装置中，所述热泵机组为空气源热泵或其他更高效能的热泵。

在上述锅炉及热泵的组合供暖装置中，所述锅炉为冷凝燃气锅炉或其他具备更宽负荷调节比的高效锅炉。冷凝锅炉是将空气和燃气完全预混后充分燃烧，利用回收余热即吸收锅炉排出的高温烟气中的显热和水蒸气凝结所释放的潜热来达到提高锅炉热效率的目的，同时在冷凝过程中可去除燃烧产物中的部分有害物质，达到了环境保护的作用。

在上述锅炉及热泵的组合供暖装置中，所述热泵机组可独立放置，也可以将其水路系统(换热器)集成在锅炉回水系统上。

与现有技术相比，本锅炉及热泵的组合供暖装置具有以下优点：

1、本实用新型通过控制截止阀开闭以及第一三通阀流通方向的转换实现锅炉和热泵机组的多种工作模式，同时增加控制单元实现多种工作模式的自动转换，控制方便且智能。

2、本实用新型在回水温度低于预设温度值时，控制热泵机组和锅炉以串联形式工作，锅炉的回水先经过热泵机组进行预加热后再通过截止阀进入到锅炉的回水端，通过这样的方式，可首先通过热泵机组将锅炉的回水提高一定的温度，再经过锅炉的加热，如此预热回水，使锅炉运行在低负荷最佳节能及高效状态，提高了热效率，对能源进行了合理利用，能源利用率更高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的控制结构示意图。

图中，1、锅炉；1a、出水端；1b、回水端；2、热泵机组；3、散热片；4、生活供水箱；5、缓冲箱；6、风机盘管；7、地暖；8、第一三通阀；9、第五三通阀；10、第二三通阀；11、第三三通阀；12、第四三通阀；13、截止阀；14、第五温度传感器；15、第一温度传感器；16、第二温度传感器；17、第三温度传感器；18、第四温度传感器；19、组合供暖控制器；20、热泵控制器；21、锅炉控制器。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本锅炉及热泵的组合供暖装置包括锅炉1、热泵机组2、散热片3、生活供水箱4、缓冲箱5、风机盘管6和地暖7，热泵机组2的进水端2b和出水端2a通过管路连接形成低温回路，低温回路上并联有缓冲箱5、风机盘管6和地暖7；锅炉 1与生活供水箱4和/或散热片3连通形成高温回路，第一三通阀 8的进水端与生活供水箱4连通，第一三通阀8的第一出水端8a 与锅炉1的回水端1b联通，第一三通阀8的第二出水端8b与热泵机组2的进水端2b连接，截止阀13连接在热泵机组2的出水端2a与锅炉1的回水端1b之间，通过控制截止阀13的开闭和第一三通阀8的流通方向使热泵2与锅炉1以串联形式工作或以并联形式工作。在低温回路和高温回路上还均设置有循环泵。

作为优选方案，锅炉及热泵的组合供暖装置还包括控制单元，控制单元包括组合供暖控制器19、热泵控制器20、锅炉控制器 21和用于检测高温回路上回水温度的第一温度传感器15，第一温度传感器15、热泵控制器20、锅炉控制器21、第一三通阀8和截止阀13均与组合供暖控制器19电连接，热泵控制器20与热泵机组2电连接，锅炉控制器21与锅炉1电连接。组合供暖控制器 19根据第一温度传感器15检测的回水温度判断是否控制截止阀 13打开及第一三通阀是否切换方向，在回水温度小于预设温度值时第一三通阀切换到热泵方向，控制截止阀13打开，热泵与锅炉 1实现串联连接，使热泵作为锅炉1的辅助加热器，从而提高热效率；在回水温度大于预设温度值时，控制截止阀13关闭，回水不经过热泵机组2而是直接进入锅炉1，通过对热泵和锅炉1多种工作形式的转换，有效提高能源利用率。

作为优选方案，缓冲箱5的进水口与低温回路的连接处设置有第二三通阀10，风机盘管6的进水口与低温回路的连接处设置有第三三通阀11，地暖7的进水口与低温回路的连接处设置有第四三通阀12，第二三通阀10、第三三通阀11和第四三通阀12 可均与组合供暖控制器19连接。在缓冲箱5、风机盘管6和地暖 7的进水口均设置三通阀，通过组合供暖控制器19控制，可实现多种供暖方式或制热制冷模式的切换，有效提高能源利用率和系统灵活性。

作为优选方案，热泵机组2的进水端2b处设置有用于检测低温回路的回水温度的第二温度传感器16，热泵机组2的出水口处设置有用于检测低温回路的出水温度的第三温度传感器17，锅炉 1的出水端1a设置有用于检测高温回路的出水温度的第四温度传感器18，第二温度传感器16、第三温度传感器17和第四温度传感器18均与组合供暖控制器19电连接。在热泵机组2的出水端 2a和进水端2b均设置温度传感器，在锅炉1的回水端1b和出水端1a均设置温度传感器，组合供暖控制器19可根据采集的温度进行精确控制，提高能源利用率。

作为优选方案，高温回路上还连接有第五三通阀9，第五三通阀9的进水口与锅炉1的出水端1a连接，第五三通阀9的第一出水口与生活水箱的进水口连接，第五三通阀9的第二出水口连接有散热片3，散热片3和生活供水箱4均与锅炉1的回水端1b 连通，生活水箱上设有第五温度传感器14用于检测生活热水，当生活热水小于设定温度时，第五三通阀9切换到生活供水箱4方向，反之，则默认为散热片3方向。第五三通阀9、第五温度传感器14与组合供暖控制器19电连接。

作为优选方案，热泵机组2为空气源热泵或其他更高效能的热泵。

作为优选方案，锅炉1为全预混冷凝锅炉或其他节能高效环保型锅炉。全预混冷凝锅炉是将空气和燃气完全预混后充分燃烧，吸收烟气中的显热和水蒸气凝结所释放的潜热来达到提高锅炉热效率及降低烟气中有害物质的目的。作为优选方案，热泵机组2 可独立放置，也可将其水路系统集成在锅炉回水系统上。

本锅炉及热泵的组合供暖装置的工作原理为：采用热泵作为低温回路的供暖和或制冷，包括地暖7和风机盘管6等；锅炉1 作为高温回路的供热，包括生活热水和散热片8等。第一温度传感器15对高温回路上的回水温度进行检测并传送给组合供暖控制器19，组合供暖控制器19将回水温度与预设温度值进行比较，在回水温度低于预设温度值时，预设温度值可设定为45摄氏度，组合供暖控制器19控制第一三通阀8转换流通方向，控制截止阀 14打开，热泵和锅炉1以串联形式工作，高温回路的回水经过热泵机组2，同时组合供暖控制器19输出控制指令给热泵控制器20，热泵控制器20根据控制指令控制热泵机组2工作，使锅炉1的回水经过热泵机组2后能够提高一定的温度，如5摄氏度，通过热泵机组2预加热后的回水再通过截止阀13回到锅炉1，同时组合供暖控制器19输出控制指令给锅炉控制器21，锅炉控制器21根据控制指令控制锅炉1工作，可使散热片或生活供水箱上的温度满足预设需求。通过如此方式预热回水，可使锅炉1运行在低负荷最佳节能及高效状态，使热效率达到最佳，使热泵和锅炉1发挥各自优势，有效提高能源利用率。

在回水温度高于预设温度值时，第一三通阀8流通方向为锅炉方向，组合供暖控制器19控制截止阀13关闭，热泵和锅炉1 以并联形式工作，即热泵与锅炉1并行独立工作，此工作形式也可在夏季使用，在夏季模式下，供暖停止，高温回路中的第五三通阀9流向为生活供水箱4，第一三通阀8流向为锅炉1回水方向，截止阀13为关闭状态。锅炉1单独为生活供水箱工作。此时，低温回路上地暖关闭，即第四三通阀12直接流向热泵机组2，不经过地暖7。热泵处于制冷模式。通过本组合供暖装置能够通过设定预设温度值实现锅炉1与热泵的串并联转换，使热泵和锅炉 1发挥各自优势，实现多种供暖方式，大大提高了能源的利用率和热效率。在实际使用中，还可将户外温度控制器接到组合供暖控制器19上，通过设定户外温度来判定系统是否需要制热或制冷以及热泵和锅炉是否需要工作以及它们的运行模式。在实际中，供暖形式一般只有一种，地暖或散热片或风机盘管，可根据户外温度作出热泵单独供暖或者锅炉单独供暖或者热泵与锅炉联动供暖的切换，由此达到最节能目的。为使系统更经济，第一三通阀 8、第五三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀 12也可为手动型，可不接入组合功能控制器。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种锅炉及热泵的组合供暖装置，包括锅炉(1)、热泵机组(2)，所述热泵机组(2)的进水端(2b)和出水端(2a)通过管路连接形成低温回路，所述锅炉(1)通过管路连接形成高温回路，高温回路和低温回路通过第一三通阀(8)和截止阀(13)相连接，其特征在于，所述锅炉及热泵的组合供暖装置还包括第一三通阀(8)和截止阀(13)，所述第一三通阀(8)的进水端与高温管路连通，所述第一三通阀(8)的第一出水端(8a)与锅炉(1)的回水端(1b)连通，所述第一三通阀(8)的第二出水端(8b)与热泵机组(2)的进水端(2b)连接，所述截止阀(13)连接在热泵机组(2)的出水端(2a)与锅炉(1)的回水端(1b)之间，通过控制截止阀(13)的开闭和第一三通阀(8)的流通方向来使热泵机组(2)与锅炉(1)以串联形式工作或以并联形式工作。

2.根据权利要求1所述的锅炉及热泵的组合供暖装置，其特征在于，所述锅炉及热泵的组合供暖装置还包括控制单元，所述控制单元包括组合供暖控制器(19)、热泵控制器(20)、锅炉控制器(21)和用于检测高温回路上回水温度的第一温度传感器(15)，所述第一温度传感器(15)、热泵控制器(20)、锅炉控制器(21)、第一三通阀(8)和截止阀(13)均与组合供暖控制器(19)电连接，所述热泵控制器(20)与热泵机组(2)电连接，所述锅炉控制器(21)与锅炉(1)电连接。

3.根据权利要求2所述的锅炉及热泵的组合供暖装置，其特征在于，所述高温回路上设有生活供水箱(4)和/或散热片(3)，所述低温回路上设有缓冲箱(5)、风机盘管(6)和地暖(7),所述高温回路和低温回路上均设有循环泵。

4.根据权利要求3所述的锅炉及热泵的组合供暖装置，其特征在于，所述缓冲箱(5)的进水口与低温回路的连接处设置有第二三通阀(10)，所述风机盘管(6)的进水口与低温回路的连接处设置有第三三通阀(11)，所述地暖(7)的进水口与低温回路的连接处设置有第四三通阀(12)，所述第二三通阀(10)、第三三通阀(11)和第四三通阀(12)均与所述组合供暖控制器(19)连接。

5.根据权利要求3或4所述的锅炉及热泵的组合供暖装置，其特征在于，所述高温回路上设第五三通阀(9)，所述第五三通阀(9)的进水口与锅炉(1)的出水端(1a)连接，所述第五三通阀(9)的第一出水口与生活供水箱(4)的进水口连接，所述生活供水箱(4)上设有第五温度传感器(14)，所述第五三通阀(9)的第二出水口连接散热片(3)，所述散热片(3)与锅炉(1)的回水端(1b)连接，所述第五三通阀(9)、第五温度传感器(14)与所述组合供暖控制器(19)电连接。

6.根据权利要求2或3或4所述的锅炉及热泵的组合供暖装置，其特征在于，所述热泵机组(2)的进水端(2b)处设置有用于检测低温回路的回水温度的第二温度传感器(16)，所述热泵机组(2)的出水端(2a)处设置有用于检测低温回路的出水温度的第三温度传感器(17)，所述锅炉(1)的出水端(1a)设置有用于检测高温回路的出水温度的第四温度传感器(18)，所述第二温度传感器(16)、第三温度传感器(17)和第四温度传感器(18)均与所述组合供暖控制器(19)电连接。

7.根据权利要求1所述的锅炉及热泵的组合供暖装置，其特征在于，锅炉(1)为冷凝燃气锅炉。

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