CN216384639U - 一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，包括通过高效换热器连接的太阳能集热环路和低温热源热汇环路；所述太阳能集热环路带有进水端，出水端连接用户端活热水；所述低温热源热汇环路包括地热换热组件、污水热源换热组件和余热热源换热组件；低温热源热汇环路通过水源热泵机组连接用户末端供暖系统。本实用新型中太阳能集热系统可在夏季为地埋管系统进行补热，弥补地埋管换热系统在冬夏季节和某些供热场景下的热不平衡的情况，同时污水热源和余热源的回收利用，可进一步扩展本供热系统的应用范围。

Description

一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统

技术领域

本实用新型属于能源利用系统技术领域，涉及一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统。

背景技术

太阳能是一种常见的可再生能源，可用于产生建筑所需热水及供热；太阳能通过太阳能集热器收集热能并传递给供热介质，经太阳能利用系统来产生符合建筑需求品质的热水或供热介质，但建筑物上的太阳能利用具有间歇性、能量密度低和空间分布不均的特点，容易受到天气条件和遮挡的影响，导致输出的不稳定。

浅层地热能是地表一定深度内的土壤层具有恒温特性，具体表现为冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是一种很好的可再生的低温热源和冷源。地热能的利用通常依靠特定闭式的地埋管换热系统来采集地热，并由热泵来实现热/冷品质的提升，满足建筑的能源需求，达到“取热不取水”、绿色、低碳、环保的效果。但由于浅层地源热泵系统存在供热/冷存在“衰减”现象，尤其是应用于存在冷热严重不平衡的北方寒冷地区和严寒地区的建筑供热，由于冬季供热周期较长，系统取热量始终大于夏季排热量而造成土壤热环境平均温度的逐步降低，系统形成供热“衰减”，并且随着时间的推移，这种“衰减”会加剧，因此单独的浅层地热源系统在北方地区供热时应用受到限制。

在我国北方地区，冬季供热期的取热量一般情况下均大于夏季供冷的排热量，如果在下一个供热期开始前土壤环境温度尚未恢复至初始地温水平，系统长期处于热“衰减”运行工况下，会造成所配备的热源热泵系统无法最大化的发挥其供热能力，无法保障供热效果和质量；

太阳能供热系统容易受到天气因素影响，在光照不足或无光照时，供热效果无法保证，通常需要配置可靠的辅助热源来改善供热效果，这样的配置往往使太阳能供热系统的节能性下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，具有在夏季非供热期内，利用太阳能产生高温热水通过地埋管换热器对土壤进行补热，使地埋管周围土壤环境温度恢复至初始地温水平，避免因冷热量的不平衡造成供热系统“衰减”现象的特点。

本实用新型所采用的技术方案是，一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，包括通过高效换热器连接的太阳能集热环路和低温热源热汇环路；所述太阳能集热环路带有进水端，出水端连接用户端生活热水；所述低温热源热汇环路包括地热换热组件、污水热源换热组件和余热热源换热组件；低温热源热汇环路通过水源热泵机组连接用户末端供暖系统。

太阳能集热环路包括太阳能集热器和蓄热水箱；所述太阳能集热器通过管路连接蓄热水箱，管路上设置太阳能热源循环泵和电动调节阀门II；所述蓄热水箱与用户端活热水连接的管路上还设置有生活热水泵。

高效换热器与太阳能集热环路连接的管路上还带有电动调节阀门I。

地热换热组件包括连接在低温热源热汇环路管线上的地埋管换热器，低温热源热汇环路管线上还设置有地埋管换热器旁通阀和地埋管侧循环泵。

污水热源换热组件包括设置在低温热源热汇环路管线上的污水源换热器，所述污水源换热器连接污水热源；所述污水源换热器与污水热源连接的管线上还设置有污水热源循环泵；低温热源热汇环路管线上还带有污水源换热器旁通阀。

余热热源换热组件包括设置在低温热源热汇环路管线上的余热换热器，所述余热换热器连接余热热源；所述余热换热器与余热热源连接的管线上还设置有余热源循环泵；低温热源热汇环路管线上还带有余热换热器旁通阀。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型耦合各类供热技术并形成低温热汇，扩展了供热低温热源的来源；通过不同特性热源的互补耦合，提高了热源的稳定性和可靠性；

本实用新型采用清洁可再生能源实现供热，根据用户侧资源禀赋，在提高系统供热能效的情况下，不产生污染和排放，清洁环保和高效节能的特点，是构建低碳绿色城市的主要技术路径之一。

本实用新型根据温度对口、温度梯度利用，热泵蒸发器的出水流经余热热源、污水热源、地热源、太阳能实现逐级串联加热，可进一步提高进入热泵蒸发器的热水温度，进而改善热泵主机运行工况，从而提高供热系统整体能效水平；

本实用新型中太阳能集热系统可在夏季为地埋管系统进行补热，弥补地埋管换热系统在冬夏季节和某些供热场景下的热不平衡的情况，同时污水热源和余热源的回收利用，可进一步扩展本供热系统的应用范围。

附图说明

图1是本实用新型用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统流程示意图。

图中，1.太阳能集热器，2.地埋管换热器，3.水源热泵机组，4.高效换热器，5.污水源换热器，6.余热换热器，7.污水源换热器旁通阀，8.余热换热器旁通阀，9.地埋管换热器旁通阀，10.电动调节阀门I，11.电动调节阀门II，12.蓄热水箱，13.余热源循环泵，14.污水热源循环泵，15.太阳能热源循环泵，16.生活热水泵，17.地埋管侧循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示：一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，包括通过高效换热器4连接的太阳能集热环路和低温热源热汇环路；所述太阳能集热环路带有进水端，出水端连接用户端活热水；所述低温热源热汇环路包括地热换热组件、污水热源换热组件和余热热源换热组件；低温热源热汇环路通过水源热泵机组3连接用户末端供暖系统。

太阳能集热环路包括太阳能集热器1和蓄热水箱12；所述太阳能集热器1通过管路连接蓄热水箱12，管路上设置太阳能热源循环泵15和电动调节阀门II11；所述蓄热水箱12与用户端活热水连接的管路上还设置有生活热水泵16。

高效换热器4与太阳能集热环路连接的管路上还带有电动调节阀门I10。

地热换热组件包括连接在低温热源热汇环路管线上的地埋管换热器2，低温热源热汇环路管线上还设置有地埋管换热器旁通阀9和地埋管侧循环泵17。

污水热源换热组件包括设置在低温热源热汇环路管线上的污水源换热器5，所述污水源换热器5连接污水热源；所述污水源换热器5与污水热源连接的管线上还设置有污水热源循环泵14；低温热源热汇环路管线上还带有污水源换热器旁通阀7。

余热热源换热组件包括设置在低温热源热汇环路管线上的余热换热器6，所述余热换热器6连接余热热源；所述余热换热器6与余热热源连接的管线上还设置有余热源循环泵13；低温热源热汇环路管线上还带有余热换热器旁通阀8。

系统实施的工作原理和方法：

低温热源的总线热网与不同类热源串联连接，并设有带电动调节阀的旁通管路，实现不同热源对热网传递热量的调节。

白天供暖时，通过调节电动调节阀门I10和电动调节阀门II11，可逐步提高太阳能供热比例。根据建筑内人的聚集状况，可调节污水源换热器旁通阀7，可实现污水热源供热的利用率提高；在满足建筑供热的情况下，地源热井投入的热量通过地埋管换热器旁通阀9可适当的提高和降低，主要根据热泵蒸发器侧进出水温差变化来进行调节，温差增大，提高地源热井对热网输出的供热量，温差降低，可适当降低输出的热量。

同理，夜间供暖时，太阳能集热器产生的热水，可优先满足建筑生活热水的需求，并通过不同热源的旁通电动阀门调节输入总线热网的热量，而通过调节其他热源的电动阀，提高对总线热网的热输入。

在夏季非供热期内，可以通过电动调节阀的调节控制，利用太阳能产生高温热水通过地埋管换热器对土壤进行补热，使地埋管周围土壤环境温度恢复至初始地温水平，避免因冷热量的不平衡造成供热系统“衰减”现象的特点。

本实用新型的优点在于：

本系统采用水源热泵系统为建筑提供采暖所需热源，热源品质满足建筑内末端正常运行的基本要求。供暖所需热源主要来自与水源热泵蒸发器连接的不同类型清洁可再生能源所形成的总线热网的低温热源，由于这些可再生能源在时间和空间上均存在不稳定性和不确定性，而它们所形成的总线热网中低温热源由于不同热源的互补共济作用具备相对稳定的特性，解决了单一热源无法正常可靠供能问题，扩展了用户侧可用于供热的能源范围，可以使得能源利用最大化、低碳化。

本实用新型耦合各类供热技术并形成低温热汇，扩展了供热低温热源的来源；通过不同特性热源的互补耦合，提高了热源的稳定性和可靠性；

本实用新型采用清洁可再生能源实现供热，根据用户侧资源禀赋，在提高系统供热能效的情况下，不产生污染和排放，清洁环保和高效节能的特点，是构建低碳绿色城市的主要技术路径之一。

本实用新型根据温度对口、温度梯度利用，热泵蒸发器的出水流经余热热源、污水热源、地热源、太阳能实现逐级串联加热，可进一步提高进入热泵蒸发器的热水温度，进而改善热泵主机运行工况，从而提高供热系统整体能效水平；

本实用新型中太阳能集热系统可在夏季为地埋管系统进行补热，弥补地埋管换热系统在冬夏季节和某些供热场景下的热不平衡的情况，同时污水热源和余热源的回收利用，可进一步扩展本供热系统的应用范围。

Claims (6)

1.一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，其特征在于，包括通过高效换热器(4)连接的太阳能集热环路和低温热源热汇环路；所述太阳能集热环路带有进水端，出水端连接用户端活热水；所述低温热源热汇环路包括地热换热组件、污水热源换热组件和余热热源换热组件；低温热源热汇环路通过水源热泵机组(3)连接用户末端供暖系统。

2.根据权利要求1所述的一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，其特征在于，所述太阳能集热环路包括太阳能集热器(1)和蓄热水箱(12)；所述太阳能集热器(1)通过管路连接蓄热水箱(12)，管路上设置太阳能热源循环泵(15)和电动调节阀门II(11)；所述蓄热水箱(12)与用户端活热水连接的管路上还设置有生活热水泵(16)。

3.根据权利要求2所述的一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，其特征在于，所述高效换热器(4)与太阳能集热环路连接的管路上还带有电动调节阀门I(10)。

4.根据权利要求1所述的一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，其特征在于，所述地热换热组件包括连接在低温热源热汇环路管线上的地埋管换热器(2)，低温热源热汇环路管线上还设置有地埋管换热器旁通阀(9)和地埋管侧循环泵(17)。

5.根据权利要求1所述的一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，其特征在于，所述污水热源换热组件包括设置在低温热源热汇环路管线上的污水源换热器(5)，所述污水源换热器(5)连接污水热源；所述污水源换热器(5)与污水热源连接的管线上还设置有污水热源循环泵(14)；低温热源热汇环路管线上还带有污水源换热器旁通阀(7)。

6.根据权利要求1所述的一种用户侧供需平衡型可再生能源总线复合的供能系统，其特征在于，所述余热热源换热组件包括设置在低温热源热汇环路管线上的余热换热器(6)，所述余热换热器(6)连接余热热源；所述余热换热器(6)与余热热源连接的管线上还设置有余热源循环泵(13)；低温热源热汇环路管线上还带有余热换热器旁通阀(8)。

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