CN217928952U - 一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，包括热源塔供热装置、电热炉供热装置和用户端，热源塔供热装置的出口通过管路一与用户端的入口连通，其入口通过管路二与用户端的出口连通，管路二上固定安装有用户循环泵；电热炉供热装置的出口通过管路三与管路一连通，其入口通过管路四与所述管路二连通。本实用新型的有益效果是结构紧凑，设计合理，充分利用了气候气象条件潮湿阴冷，湿球温度高，空气中能量储藏巨大的特点，同时将电锅炉蓄热系统作为补充热源，利用夜间谷值电价补充夜间热源塔换热量不足协同为系统供能，实现冬季不间断供热的同时，极大的减少了化石能源的消耗，绿色环保节能效益显著。

Description

一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统

技术领域

本实用新型涉及供热设备技术领域，具体涉及一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统。

背景技术

在我国南方地区，尤其在冬季，该区域没有北方的集中供暖，较多采用电加热或电热辅助以及燃油、燃气锅炉等方式供暖，高品位能源消耗较大。同时，由于特殊的气候条件，形成了冬季室外空气“低温高湿”的特点，使得目前此区域内较常使用的风冷热泵系统室外换热器难以维持在干工况运行且结霜严重，各项性能系数大大降低。

针对此地区气候特点，结合风冷热泵及水冷机组用冷却塔的优点，为改善室外换热器湿工况运行的不利条件，同时利用冬季湿空气显热及水蒸气相变潜热并推迟室外侧翅片表面结霜时间，在南方地区热源塔热泵系统发展迅猛。热源塔是利用水和空气的接触，冬季制热是按照供热负荷能力设计的换热面积，利用冰点低于零度的载体介质，高效提取低温环境下的相对湿度较高的空气中的低品位热能，通过向热源塔热泵机组输入少量高品位能源，实现低温环境下低品位热能向高品位转移.对建筑物进行供热以及提供热水。

虽然热源塔从一定程度上解决了室外侧换热器翅片的结霜，扩大了可以有效使用的温度范围，但现有热源塔夜间使用换热效率低，冬季使用换热不足，导致热源塔的推广使用受到限制。

电锅炉是以电力为能源并将其转化成为热能，从而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体的锅炉设备。具有超清洁环保，热效率高，初投资低等优势，但因日间电价峰值运行成本较高不宜长时间运行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，旨在解决现有技术中的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，包括热源塔供热装置、电热炉供热装置和用户端，所述热源塔供热装置的出口通过管路一与所述用户端的入口连通，其入口通过管路二与所述用户端的出口连通，所述管路二上固定安装有用户循环泵；

所述电热炉供热装置的出口通过管路三与所述管路一连通，其入口通过管路四与所述管路二连通。

本实用新型的有益效果是：供热过程中，通过用户循环泵将水在用户端和热源塔供热装置以及电热炉供热装置之间循环，并通过热源塔供热装置给用户端进行供热，同时通过电热炉供热装置给用户端进行供热，保证供热的充足性，且节约能耗，降低成本，节能环保。

需要说明的是，上述热源塔供热装置始终是开启的，电热炉供热装置只有在电价低谷时开启，极大的节省了成本。

本实用新型结构紧凑，设计合理，充分利用了气候气象条件潮湿阴冷，湿球温度高，空气中能量储藏巨大的特点，同时将电锅炉蓄热系统作为补充热源，利用夜间谷值电价补充夜间热源塔换热量不足协同为系统供能；另外，利用夜间谷值电价进行蓄热，大大降低运行费用，解决因运行费用过高电锅炉推广使用受到限制的问题，同时增加整体系统供热稳定性，此外电锅炉蓄热系统也可作为极寒天气热源补充，两种能源均为清洁能源，实现冬季不间断供热的同时，极大的减少了化石能源的消耗，绿色环保节能效益显著。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述热源塔供热装置包括热源塔和热泵机组，所述热泵机组上设有相互连通的接口一和接口二以及相互连通的接口三和接口四；所述接口一和所述接口二分别通过管路五与所述热源塔连通并形成循环回路，对应所述热源塔和所述接口二之间的所述管路五上固定安装有循环液泵，所述接口三和所述接口四分别与所述管路一的一端和所述管路二的一端连通。

采用上述进一步方案的有益效果是供热时，通过循环液泵将液体在热源塔和热泵机组之间循环，利用区域的热空气在热源塔内低品位热源在热泵机组内提升温位为高品位热能，热泵机组内的液体温度升高；同时，利用热泵技术将高品位热能直接输送至用户端，以对用户端进行供热，设计合理，充分利用区域热空气中的热能，节约能耗。

进一步，所述热源塔供热装置还包括防冻液循环泵，所述防冻液循环泵的入口通过管路与所述热源塔内底部的防冻液储存器的底部连通，其出口通过管路与所述热源泵内顶部的喷淋组件连通，所述防冻液储存器位于所述喷淋组件的正下方。

采用上述进一步方案的有益效果是供热过程中，当检测到热源塔内部空气的温度低于设定温度阈值(1℃)时，利用防冻液循环泵将防冻液送至喷淋组件进行喷淋，生稀释溶液通过塔内气候干燥自循环蒸发浓缩回落至热源塔底部，以防止换热后的冷空气由于温度过低而导致结冰，保证供热作业的正常运行，结构简单，设计合理。

进一步，所述热泵机组包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和所述冷凝器之间分别通过两个管路六连通并形成循环回路，其中一个所述管路六上固定安装有膨胀阀，另一个所述管路六上固定安装有压缩机；

所述接口一和所述接口二分别位于所述蒸发器上，所述接口三和所述接口四分别位于所述冷凝器上。

采用上述进一步方案的有益效果是使用时，压缩机将蒸发器所产生的低温低压制冷剂蒸气吸入汽缸内，经压缩机压缩，压力升高(温度也升高)到稍大于冷凝器内的压力时，将其汽缸内的高压制冷制蒸气排到冷凝器中。在冷凝内高温高压的制冷剂蒸气与温度较低的空气(或常温水)进行热交换而冷凝为液态制冷剂，这时液态制冷剂经过膨胀阀降温(降压)后入蒸发器，在蒸发器内吸收被冷却物体的热量后在汽化，被冷却物体便得到冷却而制冷剂蒸气又被压缩机吸走，因此在制冷系统中经过压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程完成一个循环。

进一步，所述电热炉供热装置包括换热器和蓄热罐，所述换热器上设有相互连通的接口五和接口六以及相互连通的接口七和接口八；

所述接口五和所述接口六分别两个通过管路七与所述蓄热罐连通，对应所述蓄热罐和所述接口六之间的所述管路七上固定安装有蓄热循环泵；所述接口七和所述接口八分别与所述管路三的一端和所述管路四的一端连通。

采用上述进一步方案的有益效果是供热时，通过蓄热循环泵使得热水在换热器和蓄热罐之间循环流动，同时通过用户循环泵使得水在换热器和用户端之间流动，二者之间进行热交换，以给用户端供热，供热方便。

进一步，所述换热器为板式换热器。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，换热效果较佳。

进一步，所述电热炉供热装置还包括锅炉，所述锅炉分别通过两个管路八与所述蓄热罐连通并形成循环回路，对应所述锅炉出口和所述蓄热罐入口之间的所述管路八上固定安装有锅炉循环泵。

采用上述进一步方案的有益效果是供热时，通过锅炉对水进行加热，同时通过锅炉循环泵使得热水在蓄热罐和锅炉之间形成循环，以便保证蓄热罐与换热器之间的持续换热，换热效果较佳，保证用户端的正常供热。

进一步，所述锅炉为电锅炉。

采用上述进一步方案的有益效果是使用方便，保证用户端的正常供热。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中热源塔供热装置的部分结构示意图；

图3为本实用新型中电热炉供热装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、用户端；2、用户循环泵；3、热源塔；4、循环液泵；5、蒸发器；6、冷凝器、7、膨胀阀；8、压缩机；9、换热器；10、蓄热罐；11、蓄热循环泵；12、锅炉；13、锅炉循环泵；14、防冻液循环泵；15、循环管路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例提供一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，包括热源塔供热装置、电热炉供热装置和用户端1，热源塔供热装置的出口通过管路一与用户端1的入口连通，其入口通过管路二与用户端1的出口连通，管路二上固定安装有用户循环泵2；

电热炉供热装置的出口通过管路三与管路一连通，其入口通过管路四与管路二连通。

供热过程中，通过用户循环泵2将水在用户端1和热源塔供热装置以及电热炉供热装置之间循环，并通过热源塔供热装置给用户端1进行供热，同时通过电热炉供热装置给用户端1进行供热，保证供热的充足性，且节约能耗，降低成本，节能环保。

需要说明的是，上述热源塔供热装置始终是开启的，电热炉供热装置只有在电价低谷时开启，极大的节省了成本。

本实施例结构紧凑，设计合理，充分利用了气候气象条件潮湿阴冷，湿球温度高，空气中能量储藏巨大的特点，同时将电锅炉蓄热系统作为补充热源，利用夜间谷值电价补充夜间热源塔换热量不足协同为系统供能；另外，利用夜间谷值电价进行蓄热，大大降低运行费用，解决因运行费用过高电锅炉推广使用受到限制的问题，同时增加整体系统供热稳定性，此外电锅炉蓄热系统也可作为极寒天气热源补充，两种能源均为清洁能源，实现冬季不间断供热的同时，极大的减少了化石能源的消耗，绿色环保节能效益显著。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，热源塔供热装置包括热源塔3和换热器一，热泵机组上设有相互连通的接口一和接口二以及相互连通的接口三和接口四；接口一和接口二分别通过管路五与热源塔3连通并形成循环回路，对应热源塔3和接口二之间的管路五即热源塔3和热泵机组之间的回水管上固定安装有循环液泵4，接口三和接口四分别与管路一的一端和管路二的一端连通。

供热时，通过循环液泵4将液体在热源塔3和热泵机组之间循环，利用区域的热空气在热源塔3内低品位热源在热泵机组内提升温位为高品位热能，热泵机组内的液体温度升高；同时，利用热泵技术将高品位热能直接输送至用户端1，以对用户端1进行供热，设计合理，充分利用区域热空气中的热能，节约能耗。

需要说明的是，上述热源塔3采用的是现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例中，热源塔供热装置还包括防冻液循环泵14，防冻液循环泵14的入口通过管路与热源塔3内底部的防冻液储存器15的底部连通，其出口通过管路与热源泵3内顶部的喷淋组件连通，防冻液储存器15位于喷淋组件的正下方。

供热过程中，当检测到热源塔3内部空气的温度低于设定温度阈值(1℃)时，利用防冻液循环泵14将防冻液送至喷淋组件进行喷淋，生稀释溶液通过塔内气候干燥自循环蒸发浓缩回落至热源塔3的底部，以防止换热后的冷空气由于温度过低而导致结冰，保证供热作业的正常运行，结构简单，设计合理。

优选地，本实施例中，上述防冻剂优选现有技术中的防冻剂，例如乙二醇溶液。

需要说明的是，热源塔3的内部固定安装有用于检测其内部空气的温度的温度传感器，温度传感器和防冻液循环泵14分别通过管路与控制器连接，控制器接收温度传感器检测到的温度信号并控制防冻液循环泵14的启闭。

另外，热源塔3内部的喷淋组件均采用现有技术，例如喷头，其具体结构及原理在此不再进行赘述。

实施例4

在实施例2至实施例3任一项的基础上，本实施例中，热泵机组包括蒸发器5和冷凝器6，蒸发器5和冷凝器6之间分别通过两个管路六连通并形成循环回路，其中一个管路六上固定安装有膨胀阀7，另一个管路六上固定安装有压缩机8；

接口一和接口二分别位于蒸发器5上，接口三和接口四分别位于冷凝器6上，上述蒸发器5和冷凝器6之间通过膨胀阀7和压缩机8改变制冷剂的状态以进行换热。

使用时，压缩机8将蒸发器5所产生的低温低压制冷剂蒸气吸入汽缸内，经压缩机8压缩，压力升高(温度也升高)到稍大于冷凝器6内的压力时，将其汽缸内的高压制冷制蒸气排到冷凝器6中。在冷凝内高温高压的制冷剂蒸气与温度较低的空气(或常温水)进行热交换而冷凝为液态制冷剂，这时液态制冷剂经过膨胀阀7降温(降压)后入蒸发器5，在蒸发器5内吸收被冷却物体的热量后在汽化，被冷却物体便得到冷却而制冷剂蒸气又被压缩机8吸走，因此在制冷系统中经过压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程完成一个循环。

实施例5

在上述各实施例的基础上，本实施例中，电热炉供热装置包括换热器9和蓄热罐10，换热器9上设有相互连通的接口五和接口六以及相互连通的接口七和接口八；

接口五和接口六分别两个通过管路七与蓄热罐10连通，对应蓄热罐10和所述接口六之间的管路七即蓄热罐10和换热器9之间的回水管上固定安装有蓄热循环泵11；接口七和接口八分别与管路三的一端和管路四的一端连通。

供热时，通过蓄热循环泵11使得热水在换热器9和蓄热罐10之间循环流动，同时通过用户循环泵11使得水在换热器9和用户端1之间流动以使得热能进行传递，二者之间进行热交换，以给用户端1供热，供热方便。

需要说明的是，为了保证换热的效果，需要人工定期更换蓄热罐10内的热水。

上述采用换热器9采用板式换热器，其优势在于：

1、板式换热器比热泵换热器体积小、占地面积少。

2、板式换热器传热效率更高。

3、板式换热器组装比热泵换热器灵活。

4、板式换热器热损比热泵换热器失小。5、板式换热器金属比热泵换热器消耗量低。

实施例6

在实施例5的基础上，本实施例中，换热器9为板式换热器。

该方案结构简单，设计合理，换热效果较佳。

实施例7

在实施例5至实施例6任一项的基础上，本实施例中，电热炉供热装置还包括锅炉12，锅炉12分别通过两个管路八与蓄热罐连通并形成循环回路，对应锅炉12出口和蓄热罐10入口之间的管路八即锅炉12和蓄热罐10之间的回水管上固定安装有锅炉循环泵13。

供热时，通过锅炉12对水进行加热，同时通过锅炉循环泵13使得热水在蓄热罐10和锅炉12之间形成循环，以便保证蓄热罐10与换热器9之间的持续换热，换热效果较佳，保证用户端1的正常供热。

实施例8

在实施例7的基础上，本实施例中，锅炉12为电锅炉，电锅炉采用的是现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述。

使用方便，保证用户端1的正常供热。

本实用新型的工作原路如下：

回路1：热源塔3内空气中的湿热源进入热源塔3经风机驱动与大气循环进行热交换，空气从热源塔3的底部进入，经过喷有低于湿球温度的防冻溶液的凹凸形波板填料层和盘管后，进行潜热与显热交换，空气中的湿热源向热源塔3内管介质释放潜热析出冷凝水，将热量传递给热源塔内管介质，循环液泵4驱动热源塔3内管介质，向蒸发器5工质侧释放低温位能，通过热泵技术提升温位，由冷凝器6向用户端1释放高温位能。

回路2：采用热源塔热泵负温度溶液喷淋防霜系统，当检测到空气温度低于1℃，应用高分子溶液6-12时周期性短暂外喷淋防霜，热源塔3底部防冻液经防冻液循环泵2输送至热源塔3上部进行喷淋，产生稀释溶液通过塔内气候干燥自循环蒸发浓缩回落至热源塔3的底部。

回路3：锅炉12以电力为能源，将电能转化为热能，不断将循环水温升为高温水，经锅炉循环泵13输送至蓄能罐10中储存。

回路4：蓄能罐10内热水经蓄热循环泵11输送至换热器9，并与用户端1循环水进行换热。

回路5：经换热器9换热后的热水与热泵机组温升后的热水汇合，通过用户循环泵2经对应的管路输送至用户端1。

需要说明的是，附图中的箭头仅仅表示的是多个循环系统内液体的流向，并没有其他实质性的含义。

本复合系统中，回路1与回路2是全天运行，利用热源塔3将空气中热能提取出来作为热泵机组的热源，由于热源塔3的夜间使用换热效率低，冬季使用换热量不足，夜间电价谷值时开启回路3与回路4，利用锅炉12和蓄热罐10将电能转化为热能进行蓄热，补充系统供能不足，此外极寒天气时也可开启回路3和回路4，作为热源补充，增加系统供热稳定性。

本实用新型提供一种热源塔+电蓄热的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，将两种清吉能源有效结合，克服了单一热源的缺陷，互相补充可以满足极寒天气的热负荷需求，增加系统稳定性；同时，夜间开启电锅炉进行电蓄热，热源塔供热，白天利用夜晚的蓄热联合热源塔一起供热，利用峰谷电价可大大降低运行费用。

本实用新型的有益效果为：

1)本系统充分利用了气候气象条件潮湿阴冷，湿球温度高，空气中能量储藏巨大的特点，适用于室外湿球温度高于-9℃以上长江以南地区，且不受地质条件的制约，同时与不受地质条件制约的风冷热泵相比，湿冷地区热源塔提取低品位热能性能稳定高于风冷热泵，整个冬季机组的性能系数COP可在3.0-3.5范围内变化。

2)本系统将电锅炉蓄热系统作为补充热源，利用夜间谷值电价补充夜间热源塔换热量不足协同为系统供能，同时利用夜间谷值电价进行蓄热，大大降低运行费用，解决因运行费用过高电锅炉推广使用受到限制的问题，同时增加整体系统供热稳定性，此外电锅炉蓄热系统也可作为极寒天气热源补充，两种能源均为清洁能源，实现冬季不间断供热的同时，极大的减少了化石能源的消耗，绿色环保节能效益显著。

需要说明的是，本实用新型所涉及到的各个电子部件均采用现有技术，并且上述各个部件与控制器(型号TC-SCR)电连接，控制器与各个部件之间的控制电路为现有技术。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：包括热源塔供热装置、电热炉供热装置和用户端(1)，所述热源塔供热装置的出口通过管路一与所述用户端(1)的入口连通，其入口通过管路二与所述用户端(1)的出口连通，所述管路二上固定安装有用户循环泵(2)；

所述电热炉供热装置的出口通过管路三与所述管路一连通，其入口通过管路四与所述管路二连通。

2.根据权利要求1所述的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：所述热源塔供热装置包括热源塔(3)和热泵机组，所述热泵机组上设有相互连通的接口一和接口二以及相互连通的接口三和接口四；所述接口一和所述接口二分别通过管路五与所述热源塔(3)连通并形成循环回路，对应所述热源塔(3)和所述接口二之间的所述管路五上固定安装有循环液泵(4)，所述接口三和所述接口四分别与所述管路一的一端和所述管路二的一端连通。

3.根据权利要求2所述的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：所述热源塔供热装置还包括防冻液循环泵(14)，所述防冻液循环泵(14)的入口通过管路与所述热源塔(3)内底部的防冻液储存器(15)的底部连通，其出口通过管路与所述热源塔(3)内顶部的喷淋组件连通，所述防冻液储存器(15)位于所述喷淋组件的正下方。

4.根据权利要求2所述的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：所述热泵机组包括蒸发器(5)和冷凝器(6)，所述蒸发器(5)和所述冷凝器(6)之间分别通过两个管路六连通并形成循环回路，其中一个所述管路六上固定安装有膨胀阀(7)，另一个所述管路六上固定安装有压缩机(8)；

所述接口一和所述接口二分别位于所述蒸发器(5)上，所述接口三和所述接口四分别位于所述冷凝器(6)上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：所述电热炉供热装置包括换热器(9)和蓄热罐(10)，所述换热器(9)上设有相互连通的接口五和接口六以及相互连通的接口七和接口八；

所述接口五和所述接口六分别两个通过管路七与所述蓄热罐(10)连通，对应所述蓄热罐(10)和所述接口六之间的所述管路七上固定安装有蓄热循环泵(11)；所述接口七和所述接口八分别与所述管路三的一端和所述管路四的一端连通。

6.根据权利要求5所述的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：所述换热器(9)为板式换热器。

7.根据权利要求5所述的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：所述电热炉供热装置还包括锅炉(12)，所述锅炉(12)分别通过两个管路八与所述蓄热罐连通并形成循环回路，对应所述锅炉(12)出口和所述蓄热罐(10)入口之间的所述管路八上固定安装有锅炉循环泵(13)。

8.根据权利要求7所述的电热塔和电蓄热复合型热泵供热系统，其特征在于：所述锅炉(12)为电锅炉。

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