CN217540852U - 一种利用集中供热管网的综合能源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用集中供热管网的综合能源系统，包括集中供热管网，集中供热管网的供水主管路连接至板式换热机组的热源入口；与板式换热机组的热源出口连接的回水子管路连接至水源热泵系统的蒸发器的热源入口，蒸发器的热源出口连接至集中供热管网的回水主管路；集中供热管网的供水主管路上安装有三通阀，三通阀的第三端口连接至冷凝器的冷源入口，冷凝器的冷源出口连接至集中供热管网的回水主管路；本实用新型通过将板式换热机组和水源热泵系统串联到集中供热管网上，冬季时二者对集中供热管网中的热源进行阶梯利用，提升热源利用效率，夏季时利用集中供热管网中的水作为水源热泵系统的冷源，进一步提升集中供热管网的利用率。

Description

一种利用集中供热管网的综合能源系统

技术领域

本实用新型属于供冷/供热系统技术领域，尤其涉及一种利用集中供热管网的综合能源系统。

背景技术

城市集中供热管网由城市集中供热热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源、并采用热泵原理通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地球表面浅层水源如地下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理在夏季制冷时将建筑物的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量。

通常城市集中供热管网和水源热泵系统是相互独立的系统，二者独立运行。城市集中供热管网常在冬季供暖使用，夏季不使用；水源热泵机组在使用时由于地下水回灌的不充分，造成水源热泵机组在使用时达不到效果。如此，当用户同时具有供热管网接口和水源热泵时会导致两个系统利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用集中供热管网的综合能源系统，以提升集中供热管网和水源热泵系统利用率低问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种利用集中供热管网的综合能源系统，包括集中供热管网，集中供热管网的供水主管路连接至板式换热机组的热源入口；

与板式换热机组的热源出口连接的回水子管路连接至水源热泵系统的蒸发器的热源入口，蒸发器的热源出口连接至集中供热管网的回水主管路；

集中供热管网的供水主管路上安装有三通阀，三通阀的第三端口连接至冷凝器的冷源入口，冷凝器的冷源出口连接至集中供热管网的回水主管路；

其中，三通阀用于在夏季时将集中供热管网中的冷水作为冷源供给给水源热泵系统。

进一步地，集中供热管网的回水主管路上安装有换热入口阀门，集中供热管网的供水主管路上安装有换热出口阀门；

换热入口阀门和换热出口阀门均连接至换热子系统，换热子系统的冷源入口和冷源出口均连接至江水。

进一步地，供水主管路上、且位于换热出口阀门的后端安装有一次供水管道阀门，回水主管路上、且位于换热入口阀门的前端安装有一次回水管道阀门。

进一步地，回水主管路上安装有回水温度变送器，供水主管路上安装有供水温度变送器，回水温度变送器和供水温度变送器连接至同一控制器。

进一步地，水源热泵系统包括串联设置的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将板式换热机组和水源热泵系统串联到集中供热管网上，冬季时二者对集中供热管网中的热源进行阶梯利用，提升热源利用效率，夏季时利用集中供热管网中的水作为水源热泵系统的冷源，进一步提升集中供热管网的利用率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种利用集中供热管网的综合能源系统的结构示意图。

其中：1.控制柜；2.回水温度变送器；3.供水温度变送器；4.一次供水管道阀门；5.一次回水管道阀门；6.换热出口阀门；7.换热入口阀门；8.换热子系统；9.蒸发器；10.压缩机；11.冷凝器；12.节流阀；13.第一阀门；14.第二阀门；15.三通阀；16.板式换热机组。

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。

目前，有部分项目未对抽取的地下水进行等量同层回灌，与此同时，将抽取的地下水直接排入市政雨污水管道，对地下水资源和污水处理系统的水处理能力造成了极大的浪费和损失，这些项目目前面临着关停和改造。同时有的供热系统随着用户面积的增加管网供热能力不足，面临着供热管网扩容改造，在供热上可利用热泵拉大一次侧供回水温差，增大用户供热面积。

现有的改造方案是将用户的水源用冷却塔替代，使热泵在制冷工况下运行。但是，现有的改造方案只能解决用户夏天制冷的问题，用户的供热问题无法解决。集中供热管网在夏季时水温为22℃，完全可以替代原有水源热泵系统的地下水，彻底解决原有的“只取水、不回灌或回灌难”的问题。

本实用新型公开了一种利用集中供热管网的综合能源系统，如图1所示，包括集中供热管网，集中供热管网的供水主管路连接至板式换热机组16的热源入口；与板式换热机组16的热源出口连接的回水子管路连接至水源热泵系统的蒸发器9的热源入口，蒸发器9的热源出口连接至集中供热管网的回水主管路；集中供热管网的供水主管路上安装有三通阀15，三通阀15的第三端口连接至冷凝器11的冷源入口，冷凝器11的冷源出口连接至集中供热管网的回水主管路；其中，三通阀15用于在夏季时将集中供热管网中的冷水作为冷源供给给水源热泵系统。

本实用新型通过将板式换热机组和水源热泵系统串联到集中供热管网上，冬季时二者对集中供热管网中的热源进行阶梯利用，提升热源利用效率，夏季时利用集中供热管网中的水作为水源热泵系统的冷源，进一步提升集中供热管网的利用率。

通过供热管网的支线引入与整体集中供热管网连通，既可解决冬季供热问题，又可解决夏季制冷问题。冬天供暖采用电厂产生的一次侧的热水经过板式换热器换热后进入热泵，热泵机组进一步的提取一次回水的热量为用户供暖。制冷与供热的技术方式有所不同，集中供热管网为闭环系统，在夏季制冷的过程中，随着热泵的做功，供热管网的水温会有所上升，热泵的能效会随着水温的上升逐步降低，因此，需要通过外部冷却的方式降低管网内水温。

在本实施例中，集中供热管网的回水主管路上安装有换热入口阀门7，集中供热管网的供水主管路上安装有换热出口阀门6；换热入口阀门7和换热出口阀门6均连接至换热子系统8，换热子系统8的冷源入口和冷源出口均连接至江水。通过设置换热子系统8，当夏季集中供热管网中的水源作为水源热泵系统的冷源时，从水源热泵系统流出的水源温度升高，此时通过换热子系统8为其降温。具体的，换热子系统8可以根据实际需求选择具体的换热器，将江水作为冷源，达到只取冷不取水的原则。

另外，供水主管路上、且位于换热出口阀门6的后端安装有一次供水管道阀门4，回水主管路上、且位于换热入口阀门的前端安装有一次回水管道阀门5。通过一次供水管道阀门4和一次回水管道阀门5可以封闭集中供热管网与电厂的连通，减少集中供热管网中水源的用量。

在本实施例中，回水主管路上安装有回水温度变送器2，供水主管路上安装有供水温度变送器3，回水温度变送器2和供水温度变送器3连接至同一控制器1。可以通过控制器1采集回水温度和供水温度，当回水温度过高时，关闭一次供水管道阀门4和一次回水管道阀门5。

作为一种具体的实现形式，水源热泵系统包括串联设置的蒸发器9、压缩机10、冷凝器11和节流阀12。

本实用新型的工作过程为：

当冬季时，三通阀15、第一阀门13和第二阀门14处于打开状态，一次供水管道阀门4，一次回水管道阀门5处于打开状态，换热出口阀门6和换热入口阀门7处于关闭状态。来自电厂的一次供水经过板式换热机组16换热后，一次回水进入水源热泵系统的蒸发器9继续换热后温度降低，最后返回一次回水管道中进入电厂完成一次侧的循环。

同时，用户二次侧的回水一路经过板式换热机组16与一次侧换热后送往用户，另一路回水进入热泵机组的冷凝器11，与工质换热后提取热量后送往用户，如此往复循环。通过如此设计，一方面可以提高热网的供热面积以及热用户的供热能力，另一方面可以利用热泵机组拉大一次侧的供回水温差，提高整个供热系统的能源利用率。

当夏季时，自然冷却达不到的条件下，通过只取冷、不取水的方式，利用江水作为外部冷却用水将管道内生产用水进行冷却。从而使整个制冷系统正常、高效运行。

制冷时电厂的一次供水进入水源热泵系统的冷凝器11,与工质进行换热后通过一次侧回水管道返回电厂循环，用户侧的循环水进入热泵系统的蒸发器11提取冷量后送往用户末端制冷。而且，在电厂的供回水管道上分别安装回水温度变送器2和供水温度变送器3接入控制系统，当回水温度大于30℃时，关闭一次供水管道阀门4和回水管道阀门5，换热出口阀门6和换热入口阀门7采用江水冷却，即一次供水通过集中供热管网的供水管进入水源热泵系统的冷凝器11与工质进行换热，带走系统的热量后，通过站房的换热子系统8与江水进行换热后返回进行循环，站房里配置循环泵和换热机组。江水经过换热机组与回水换热后，再排入江中，确保江水100％回灌，只取冷，不取水。

通过本实用新型的技术方案，集中供热管网得到充分利用，冬季为用户供热，夏季作为制冷系统的冷源。冬季可利用热泵系统拉大一次供回水温差，增加供热面积；同时利用热泵提高用户的供热量。在与冷凝器换热后经过土壤的散热或者管网部分裸露进行自然冷却。在电厂的供回水管道上分别安装一套温度变送器，当自然冷却满足不了冷源要求时，采用江水作为冷源。

Claims (5)

1.一种利用集中供热管网的综合能源系统，其特征在于，包括集中供热管网，所述集中供热管网的供水主管路连接至板式换热机组(16)的热源入口；

与所述板式换热机组(16)的热源出口连接的回水子管路连接至水源热泵系统的蒸发器(9)的热源入口，所述蒸发器(9)的热源出口连接至所述集中供热管网的回水主管路；

所述集中供热管网的供水主管路上安装有三通阀(15)，所述三通阀(15)的第三端口连接至冷凝器(11)的冷源入口，所述冷凝器(11)的冷源出口连接至所述集中供热管网的回水主管路；

其中，所述三通阀(15)用于在夏季时将所述集中供热管网中的冷水作为冷源供给给所述水源热泵系统。

2.如权利要求1所述的一种利用集中供热管网的综合能源系统，其特征在于，所述集中供热管网的回水主管路上安装有换热入口阀门(7)，所述集中供热管网的供水主管路上安装有换热出口阀门(6)；

所述换热入口阀门(7)和换热出口阀门(6)均连接至换热子系统(8)，所述换热子系统(8)的冷源入口和冷源出口均连接至江水。

3.如权利要求2所述的一种利用集中供热管网的综合能源系统，其特征在于，所述供水主管路上、且位于所述换热出口阀门(6)的后端安装有一次供水管道阀门(4)，所述回水主管路上、且位于所述换热入口阀门的前端安装有一次回水管道阀门(5)。

4.如权利要求2或3所述的一种利用集中供热管网的综合能源系统，其特征在于，所述回水主管路上安装有回水温度变送器(2)，所述供水主管路上安装有供水温度变送器(3)，所述回水温度变送器(2)和供水温度变送器(3)连接至同一控制器(1)。

5.如权利要求4所述的一种利用集中供热管网的综合能源系统，其特征在于，所述水源热泵系统包括串联设置的蒸发器(9)、压缩机(10)、冷凝器(11)和节流阀(12)。

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