CN216521921U - 一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，加热设备两端通过管道与常压水箱连接，一次循环泵的一端通过管道与常压水箱连接，一次循环泵的另一端通过管道与板式换热器的一端连接，板式换热器的另一端通过管道与热泵的一端连接，热泵的另一端通过管道与常压水箱连接；二次循环泵的一端通过管道与板式换热器连接，二次循环泵的另一端通过管道与供暖终端设备的一端连接，供暖终端设备的另一端通过管道与热泵连接。达到的技术效果为：水箱与热相结合，可以大幅降低水箱最低可用温度，增加水箱蓄热量，减小水箱体积。

Description

一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统

技术领域

本实用新型涉及水蓄热供暖技术领域，具体涉及一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统。

背景技术

为了能源系统的减排降碳和电力系统的削峰填谷，电蓄热取暖系统应用得越来越广泛。蓄热形式有固体蓄热、液体蓄热、相变蓄热和化学蓄热等形式，其中液体水蓄热以介质廉价、安全和容易与现有燃煤热水供暖系统对接而受到大众欢迎。

供暖回水温度一般在40℃左右，常压水蓄热最高加热温度不超过100℃，考虑一次循环泵的汽蚀，一般取90-95℃，再考虑板式换热器的端差，常压水蓄热的蓄热温差只有45-50℃，供暖面积很大时，需要一个庞大的水箱，占地面积、空间体积限制了常压水蓄热的推广应用。

加压水蓄热虽然可以提高蓄热最高温度，但是蓄热水箱一般制作成具有圆型端部的圆柱形，占地面积和所占空间体积并没有降低多少，且作为有压容器，需要安监部门颁发制造许可证和使用许可证，也容易发生安全事故，发生事故时，造成的损害也远大于常压水蓄热。

为了在保障安全的前提下，有效降低常压水箱占地面积和空间体积，扩大常压水蓄热供暖的应用范围，急需设计一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，以解决上述背景中提出的常压水蓄热供暖系统，常压水箱可用温度区间小，占地面积大、空间体积大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型的第一方面，一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，包括加热设备、常压水箱、热泵、板式换热器、一次循环泵、二次循环泵、供暖管道以及供暖终端设备；所述加热设备两端通过管道与所述常压水箱连接，所述一次循环泵的一端通过管道与所述常压水箱连接，所述一次循环泵的另一端通过管道与所述板式换热器的一端连接，所述板式换热器的另一端通过管道与所述热泵的一端连接，所述热泵的另一端通过管道与所述常压水箱连接；所述二次循环泵的一端通过管道与所述板式换热器连接，所述二次循环泵的另一端通过管道与所述供暖终端设备的一端连接，所述供暖终端设备的另一端通过管道与所述热泵连接。

进一步地，抽取所述常压水箱中的水，加热后再送回所述常压水箱中蓄热；所述常压水箱中的水被所述一次循环泵通过管道抽取，依次通过所述板式换热器和所述热泵，降温后返回所述常压水箱；所述供暖管道中的水被所述二次循环泵抽取驱动，依次通过所述热泵和所述板式换热器，升温后通过所述供暖终端设备，降温后再被所述二次循环泵抽取驱动，重新加热。

进一步地，所述常压水箱的出水温度t1，所述常压水箱的回水温度t2，所述供暖终端设备的进水温度t3，所述供暖终端设备的出水温度t4，所述热泵的冷水入口温度t与热水出口温度t都等于(t1×t4-t2×t3)/(t1+t4-t2-t3)时，所述热泵和所述板式换热器具有最高的理论利用率。

进一步地，所述常压水箱的最高温度低于所在地大气压对应的饱和水温度。

进一步地，所述一次循环泵的安装位置比所述常压水箱的液面低1米及以上。

进一步地，所述加热设备的取水口在所述常压水箱的下部，所述加热设备的回水口在所述常压水箱的上部。

进一步地，所述一次循环泵的取水口位于所述常压水箱的上部，所述热泵的冷水出水口连接于所述常压水箱的下部。

进一步地，所述供暖终端设备的入口水温与出口水温的差为10℃。

进一步地，所述常压水箱的最高可用温度取90℃。

进一步地，所述热泵冷水出口温度取10℃。

本实用新型具有如下优点：与现有常压水蓄热供暖系统比较，由于采用了热泵，常压水箱的可用温度低限从供暖管道回水温度的40℃附近，降低到10℃以下，增加了30℃的可用温度区间，大幅度减少了常压水箱的占地面积和体积；与现有加压水蓄热供暖系统比较，如果加压水蓄热供暖系统增加30℃的可用温度区间，需要表压力2个大气压，一旦泄漏，高温热水喷出，会造成严重的安全隐患，且作为压力容器，需要取得安监部门的生产许可证和使用许可证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型一些实施例提供的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统的结构图。

图中：1、加热设备，2、常压水箱，3、热泵，4、板式换热器，5、一次循环泵，6、二次循环泵，7、供暖管道，8、供暖终端设备。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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。

如图1所示，本实用新型第一方面实施例中的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，包括加热设备1、常压水箱2、热泵3、板式换热器4、一次循环泵5、二次循环泵6、供暖管道7以及供暖终端设备8；加热设备1两端通过管道与常压水箱2连接，一次循环泵5的一端通过管道与常压水箱2连接，一次循环泵5的另一端通过管道与板式换热器4的一端连接，板式换热器4的另一端通过管道与热泵3的一端连接，热泵3的另一端通过管道与常压水箱2 连接；二次循环泵6的一端通过管道与板式换热器4连接，二次循环泵6的另一端通过管道与供暖终端设备8的一端连接，供暖终端设备8的另一端通过管道与热泵3连接。

在上述实施例中，需要说明的是，加热设备1、常压水箱2、热泵3、板式换热器4、一次循环泵5、二次循环泵6、供暖管道7、供暖终端设备8均为现有技术中的成熟部件，本实施例的各个部件的安装关系如图1所示。

上述实施例达到的技术效果为：与现有常压水蓄热供暖系统比较，由于采用了热泵3，常压水箱2的可以温度低限从供暖管道7回水温度的40℃附近，降低到10℃以下，增加了30℃的可用温度区间，大幅度减少了常压水箱2的占地面积和体积；与现有加压水蓄热供暖系统比较，如果加压水蓄热供暖系统增加30℃的可用温度区间，需要表压力2个大气压，一旦泄漏，高温热水喷出，会造成严重的安全隐患，且作为压力容器，需要取得安监部门的生产许可证和使用许可证，本技术在保障安全、便捷的前提下，大幅增加常压水箱2 可用温度范围，从而减小了常压水箱2的占地面积和空间体积，扩大了常压水蓄热供暖系统的应用范围。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，抽取常压水箱2中的水，加热后再送回常压水箱2中蓄热；常压水箱2中的水被一次循环泵5通过管道抽取，依次通过板式换热器4和热泵3，降温后返回常压水箱2；供暖管道7中的水被二次循环泵6抽取驱动，依次通过热泵3和板式换热器4，升温后通过供暖终端设备8，降温后再被二次循环泵6抽取驱动，重新加热。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，常压水箱2的出水温度t1，常压水箱2的回水温度t2，供暖终端设备8的进水温度t3，供暖终端设备8的出水温度t4，热泵3的冷水入口温度t与热水出口温度t都等于t1×t4-t2× t3/t1+t4-t2-t3时，热泵3和板式换热器4具有最高的理论利用率。

上述可选的实施例的有益效果为：热泵3和板式换热器4具有最高的理论利用率。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，常压水箱2的最高温度低于所在地大气压对应的饱和水温度。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，一次循环泵5的安装位置比常压水箱2的液面低1米及以上。

上述可选的实施例的有益效果为：一次循环泵5不容易出现汽蚀，导致一次循环泵5烧毁其电机、损坏其水泵叶轮。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，加热设备1的取水口在常压水箱 2的下部，加热设备1的回水口在常压水箱2的上部。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，一次循环泵5的取水口位于常压水箱2的上部，热泵3的冷水出水口连接于常压水箱2的下部。

上述可选的实施例的有益效果为：通过上述实施例的设置，提高常压水箱 2的蓄热量，从而减少常压水箱2的占地面积和空间体积。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，供暖终端设备8的入口水温与出口水温的差为10℃左右。

上述可选的实施例的有益效果为：通过上述设置，保证了终端供热设备8 的可靠运行，减小了二次循环泵6的功耗，减小了供暖管道7的直径，节省固定设备投资。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，常压水箱2的最高可用温度取 90℃。

上述可选的实施例的有益效果为：通过上述设置，确保了一次循环泵5 的安全，同时最大程度提高常压水箱2的可用温度区间，降低常压水箱2的体积，减小常压水箱2的占地面积。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，热泵3冷水出口温度取10℃。

上述可选的实施例的有益效果为：通过上述设置，确保了热泵3具有较高的能效比，同时最大程度提高常压水箱2的可用温度区间，降低常压水箱2 的体积，减小常压水箱2的占地面积。

具体实施过程中，供暖面积为1200m2，加热设备1选电磁加热器，常压水箱2最高工作温度选90℃，最低工作温度选10℃，也就是热泵3冷水出口温度为10℃，板式换热器4热水入口温度为90℃。供暖终端设备8选风机盘管，入口水温为50℃，出口水温为40℃。热泵3冷水端入口水温46℃，热水端出口水温44℃，均接近理论最优值44.3℃。板式换热器4为普通波纹钢板换热器，一次循环泵5和二次循环泵6为普通电机驱动的离心式水泵。二次循环泵6扬程15m，流量5.2m³/h。一次循环泵5扬程15m，流量0.65m³/h。水箱体积19m³。如果不采用热泵3，一次循环泵5扬程15m，流量为5.2m³/h，水箱体积30m³。热泵3输入功率为4.3KW，一次循环泵5减少功率87.5％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

Claims (9)

1.一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，包括加热设备(1)、常压水箱(2)、热泵(3)、板式换热器(4)、一次循环泵(5)、二次循环泵(6)、供暖管道(7)以及供暖终端设备(8)；所述加热设备(1)两端通过管道与所述常压水箱(2)连接，所述一次循环泵(5)的一端通过管道与所述常压水箱(2)连接，所述一次循环泵(5)的另一端通过管道与所述板式换热器(4)的一端连接，所述板式换热器(4)的另一端通过管道与所述热泵(3)的一端连接，所述热泵(3)的另一端通过管道与所述常压水箱(2)连接；所述二次循环泵(6)的一端通过管道与所述板式换热器(4)连接，所述二次循环泵(6)的另一端通过管道与所述供暖终端设备(8)的一端连接，所述供暖终端设备(8)的另一端通过管道与所述热泵(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述常压水箱(2)的出水温度t1，所述常压水箱(2)的回水温度t2，所述供暖终端设备(8)的进水温度t3，所述供暖终端设备(8)的出水温度t4，所述热泵(3)的冷水入口温度t与热水出口温度t都等于(t1×t4-t2×t3)/(t1+t4-t2-t3)。

3.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述常压水箱(2)的最高温度低于所在地大气压对应的饱和水温度。

4.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述一次循环泵(5)的安装位置比所述常压水箱(2)的液面低1米及以上。

5.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述加热设备(1)的取水口在所述常压水箱(2)的下部，所述加热设备(1)的回水口在所述常压水箱(2)的上部。

6.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述一次循环泵(5)的取水口位于所述常压水箱(2)的上部，所述热泵(3)的冷水出水口连接于所述常压水箱(2)的下部。

7.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述供暖终端设备(8)的入口水温与出口水温的差为10℃。

8.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述常压水箱(2)的最高可用温度取90℃。

9.根据权利要求1所述的一种水箱与热泵相结合的蓄热供暖系统，其特征在于，所述热泵(3)冷水出口温度取10℃。

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