CN218864302U - 一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，包括热泵模块组一、热泵模块组二、终端用户；所述热泵模块组一、热泵模块组二的驱动动力不同；所述热泵模块组一、热泵模块组二、终端用户均包括输出端和输入端；所述终端用户的输出端设置有管路，该所述管路设置有一个输入端，两个输出端，输入端与终端用户的输出端连通。本实用新型充分利用清洁天然的空气能，采用不同的驱动能源，依靠装置内的热泵模块制取一定温度的循环水来满足终端用户的冷热需求，在实际运行中依靠控制系统的调节，发挥本装置的高效优势，在清洁供能方面应用分布式高效低碳系统，对建筑节能应用具有很重要的推动意义。

Description

一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置

技术领域

本实用新型属于供冷供热技术领域，在供能领域通过多种清洁能源的使用在满足冷热需求的基础上达到系统低碳运行的目标，具体为一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置。

背景技术

经过近些年的应用实践，当下应用的清洁能源有电能、天然气、空气能、余热、地热、太阳能、风能、核能等多种类型，随着各项工程实践，清洁能源的综合应用技术也趋于成熟和稳定。在清洁低碳角度，电能使用后碳排放量为零，属于清洁零碳资源，在大力推广使用电能方面以热泵技术应用最为广泛且技术更为成熟、效果已经得到了大量实践的有效检验。在热泵技术应用方面，具有空气源热泵、水源热泵(污水、海水、江河水)、土壤源热泵以及中深层地热等类型，这些热泵均以电能作为驱动能源，依靠热泵内的制冷剂通过电动压缩的形式完成低品位能量的吸收与高品位能量的制取。

此外，对于空气能、余热资源的利用除了电能驱动的热泵外，还有以天然气、蒸汽为驱动能源的吸收式热泵，同等条件下弥补了电动压缩热泵的温度与压力超限问题，保证了热泵设备的安全使用。这些实际应用不仅发挥出热泵的高性能优势，而且通过获取低品位能量，节省了高品位能源，一方面缓解了能源的紧张局面，同时降低了能源使用后的碳排放量。

另一方面，对区域能源供能而言，以满足该区域内用户的供冷和供热需求为主，利用本地区的可再生能源(江河水、地下水、地热)，通过设置热泵系统实现对区域用户的供冷与供热。由于供能系统的设置具有一定的边界和覆盖范围限制，在没有先天条件的区域无法利用江河与地下水、地热等可再生能源，以空气能作为主要的清洁能源成为首选，目前实际应用的空气能供冷供热系统偏少且供能面积较小，有的甚至以用户为单位进行分散式配置，不具有能源综合利用优势且没有运行调节的经验和措施，无法达到清洁能源的高效利用。因此需要一种装置能够高效利用清洁能源，同时进行综合管控和运行调节，分析系统的性能和能源应用的碳排放量，对无天然可再生能源利用的地区，采用分布式管控与清洁低碳资源结合，设计新的区域供冷供热系统，本装置重点解决此类实际应用问题。

发明内容

本实用新型的技术目的在于提出一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，本装置主要由天然气驱动的热泵模块、电力驱动的热泵模块、热泵模块循环水泵、温度变送器、电动调节阀、用户循环水泵、综合控制平台、终端用户与供回水管网共同构成。本装置将设备产能、管网输能、用户用能纳入综合控制平台管理，实现系统设计与运行调节的高效管控。本装置不仅考虑利用低品位的空气能，而且从系统运行中分析空气能的最大使用效率，同时兼顾系统用能的碳排放量，形成一个完整的清洁低碳化运行的供冷供热装置。

本装置首先利用太阳能作为基本的加热源，其次通过天然气或电在充分发挥热泵的性能的同时，最大程度的使用空气能。太阳能的热量以通过水路循环储存在水箱内，为确保热泵具有更高的设备性能，在水箱里面的水具有一定热量的基础上通过热泵进行加热，有助于提高产热性能，降低用热成本。在使用两种形式的热泵时，通过分析控制不同热泵的台数，在同等经济条件下以低碳方式运行。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，包括热泵模块组一、热泵模块组二、终端用户；

所述热泵模块组一、热泵模块组二的驱动动力不同；

所述热泵模块组一、热泵模块组二、终端用户均包括输出端和输入端；

所述终端用户的输出端设置有管路，该所述管路设置有一个输入端，两个输出端，输入端与终端用户的输出端连通，两个输出端分别与热泵模块组一、热泵模块组二的输入端连通；

所述终端用户的输入端设置有管路，该所述管路设置有两个输入端，一个输出端，所述热泵模块组一、热泵模块组二的输出端分别与管路的两个输出端连通，所述终端用户的输入端与管路的输出端连通；

所述热泵模块组一、热泵模块组二输出端的管路的输出端上设置有循环水泵组。

进一步地，所述热泵模块组一为天然气驱动热泵模块组，所述热泵模块组二为电力驱动热泵模块组。

进一步地，所述热泵模块组一、热泵模块组二输入端的管路上分别设置有天然气驱动的热泵模块循环水泵、电力驱动的热泵模块循环水泵。

进一步地，所述循环水泵组包括供冷季用户循环水泵、供热季用户循环水泵，所述供冷季用户循环水泵、供热季用户循环水泵的输入端和输出端均连通在终端用户输入端的管路上，终端用户输入端的管路上设置有供回水联网电动调节阀。

进一步地，所述热泵模块组一、热泵模块组二输出端管路的两个输入端部位和输出端部位的两侧、终端用户输出端的管路上均设置有温度变送器。

进一步地，所述热泵模块组一、热泵模块组二输出端管路的输出端部位上连通有管路，且管路的另一端与终端用户输出端的管路连通。

进一步地，还包括综合控制平台，所述综合控制平台与温度变送器、供回水联网电动调节阀、天然气驱动的热泵模块循环水泵、电力驱动的热泵模块循环水泵、循环水泵组电连接。

本实用新型的有益效果为：

本装置充分利用清洁天然的空气能，采用不同的驱动能源，依靠装置内的热泵模块制取一定温度的循环水来满足终端用户的冷热需求，在实际运行中依靠控制系统的调节，发挥本装置的高效优势，在清洁供能方面应用分布式高效低碳系统，对建筑节能应用具有很重要的推动意义。

附图说明

图1是一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置整体图。

图中：1、热泵模块组一；2、热泵模块组二；

3、天然气驱动的热泵模块循环水泵；4、电力驱动的热泵模块循环水泵；

5、热泵组一温度变送器；6、热泵组二温度变送器；

7、热泵组联合温度变送器；8、供回水联网电动调节阀；

9、供冷季用户循环水泵；10、供热季用户循环水泵；

11、系统供水温度变送器；12、系统回水温度变送器；

13、终端用户；14、综合控制平台。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型采用的技术方案为一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，装置以天然气和电力两种能源作为热泵模块运行的驱动力，以空气中含有的冷量或热量作为供冷供热系统的冷热源，通过设置的热泵模块实现低品位能源(空气能)的有效利用。其中以天然气驱动的热泵模块和以电力驱动的热泵模块相互配合，根据两种热泵模块的不同性能和使用条件，优先启用以电力驱动的热泵模块，该模块的设备性能系数高，在使用该模块时能够实现供冷供热系统区域内的零碳排放，是实现清洁低供能项目的首选，包括热泵模块组一1、热泵模块组二2、终端用户13；

所述热泵模块组一1、热泵模块组二2的驱动动力不同；

所述热泵模块组一1、热泵模块组二2、终端用户13均包括输出端和输入端；

所述终端用户13的输出端设置有管路，该所述管路设置有一个输入端，两个输出端，输入端与终端用户13的输出端连通，两个输出端分别与热泵模块组一1、热泵模块组二2的输入端连通；

所述终端用户13的输入端设置有管路，该所述管路设置有两个输入端，一个输出端，所述热泵模块组一1、热泵模块组二2的输出端分别与管路的两个输出端连通，所述终端用户13的输入端与管路的输出端连通；

所述热泵模块组一1、热泵模块组二2输出端的管路的输出端上设置有循环水泵组。

本实施例中，所述热泵模块组一1为天然气驱动热泵模块组，所述热泵模块组二2为电力驱动热泵模块组。

本实施例中，所述热泵模块组一1、热泵模块组二2输入端的管路上分别设置有天然气驱动的热泵模块循环水泵3、电力驱动的热泵模块循环水泵4。

本实施例中，所述循环水泵组包括供冷季用户循环水泵9、供热季用户循环水泵10，所述供冷季用户循环水泵9、供热季用户循环水泵10的输入端和输出端均连通在终端用户13输入端的管路上，终端用户13输入端的管路上设置有供回水联网电动调节阀8。

本实施例中，所述热泵模块组一1、热泵模块组二2输出端管路的两个输入端部位和输出端部位的两侧、终端用户13输出端的管路上均设置有温度变送器，五个温度变送器分别为热泵组一温度变送器5、热泵组二温度变送器6、热泵组联合温度变送器7、系统供水温度变送器11、系统回水温度变送器12。

本实施例中，所述热泵模块组一1、热泵模块组二2输出端管路的输出端部位上连通有管路，且管路的另一端与终端用户13输出端的管路连通。

本实施例中，还包括综合控制平台14，综合控制平台14可为电脑，所述综合控制平台14与温度变送器、供回水联网电动调节阀8、天然气驱动的热泵模块循环水泵3、电力驱动的热泵模块循环水泵4、循环水泵组电连接。

本装置在实际项目中应用时，通过综合控制平台14根据当时的环境条件进行计算，首先运行电力驱动的热泵模块组二2，从空气中获取一定的热量或冷量；其次根据热泵模块的水温判断是否满足终端用户13的需求，若满足则根据需求量调节控制供应量；若不满足则提高热泵模块的出力，当电力驱动的热泵模块组二2设备性能下降到天然气驱动的热泵模块组一1设备性能以下时，切换投入使用的热泵模块，达到设备节能的目的，当一种形式的热泵模块无法满足最大负荷需求时，同时开启两种形式的热泵模块进行联合供能。当终端用户13负荷降低时，一方面降低热泵模块出力，降低能耗；另一方面通过开启供回水联网电动调节阀8进行混水，在保证终端用户13基本流量时从而降低热泵模块所对应的循环水泵的电耗。

在上述各环节中依据温度数据监测和综合控制平台14分析，实现热泵模块、循环水泵与电动调节阀的转换与控制，在满足终端用户13基本需求的基础上使得系统能够高效运行，设备处于最佳的工作状态。通过不同能源的热泵模块转换最大限度的节约能源，从低能耗角度控制系统运行，联合与分布式相互配合，通过系统的智能管理，提升本装置的清洁低碳效益。

本装置具体应用步骤如下：

步骤1、根据不同季节启动相应的用供冷季用户循环水泵9、供热季用户循环水泵10，保证用户所需的流量。由综合控制平台14计算并控制电力驱动的热泵模块组二2的开启数量和对应电力驱动的热泵模块循环水泵4的开启频率，保证热泵所需的流量要求。此时监测热泵出水后系统供水温度变送器11的数据，并与综合控制平台14设定的用户所需的温度值进行比较。

步骤2、若系统供水温度满足用户所需温度且在温差±1℃范围，则保持运行状态不变；若系统供水温度超过用户所需温度2℃以上，优先降低热泵模块出力，减少能源输入，此时若综合控制平台14监测到由于降负荷导致用户循环流量不够时，开启供回水联网电动调节阀8，以满足用户循环流量；若系统供水温度不满足用户所需温度，则增加热泵模块组二2的启用数量，直至满足用户温度设定值。

步骤3、在用户负荷较大时，若电力驱动的热泵模块组二2全部投入使用后依然无法满足需求，此时启用天然气驱动的热泵模块组一1，由综合控制平台14计算并控制数量，逐渐增加系统供给量。此时保证各热泵模块的性能处于最大，热泵模块组一1和热泵模块组二2的温度监测数据(热泵组一温度变送器5、热泵组二温度变送器6监测的数据)可能不一致，确保系统供水温度满足用户即可。

步骤4、综合控制平台14监测运行中的数据和控制运行的设备，同时计算各设备的电量、气量以及各自运行的时间等数据，依据上述数据进行分析不同热泵模块的性能、供能系统能效和能源利用率，依据用能数据测算系统的综合碳排放量。

本实用新型装置主要解决分布式区域供能的实际问题，特别在不具备或未能实现集中供冷供热的地区和冷热需求变化较大的分布式区域，采用本装置能够有效解决终端用户13的冷热需求，且供能系统设置较为灵活，为终端用户13提供供冷供热服务；另一方面，从能源利用角度，充分使用清洁低品位的空气能，通过热泵技术转化为可利用、有价值的能量；此外，通过本装置运行分析与调控，不仅具有高效输配能力，而且最大程度地提高了冷热系统的能源使用效率，采用电力和天然气的能源形式，在节能高效的条件下达到了清洁利用的目标；同时，本装置从低碳角度出发，在有效使用能源的同时重点考虑了冷热系统碳排放，既解决了终端用户13的冷热需求，也为清洁低碳供冷供热提供了解决方案和应用实践。

本装置从系统设计与运行控制方面具有节能降碳的推广意义，也对双碳目标在供冷供热领域内的快速实现具有重要的现实价值和社会效益。

Claims (7)

1.一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，其特征在于：包括热泵模块组一、热泵模块组二和终端用户；

所述热泵模块组一、热泵模块组二、终端用户均包括输出端和输入端；

所述终端用户的输出端设置有管路；该所述管路设置有一个输入端，两个输出端，管路的输入端与终端用户的输出端连通，管路的两个输出端分别与热泵模块组一、热泵模块组二的输入端连通；

所述终端用户的输入端设置有管路，该所述管路设置有两个输入端，一个输出端，所述热泵模块组一、热泵模块组二的输出端分别与管路的两个输出端连通，所述终端用户的输入端与管路的输出端连通；

所述热泵模块组一和热泵模块组二的驱动动力不同；

所述热泵模块组一、热泵模块组二输出端的管路的输出端上设置有循环水泵组。

2.根据权利要求1所述的一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，其特征在于：所述热泵模块组一为天然气驱动热泵模块组，所述热泵模块组二为电力驱动热泵模块组。

3.根据权利要求2所述的一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，其特征在于：所述热泵模块组一的管路上设置有天然气驱动的热泵模块循环水泵，热泵模块组二输入端的管路上设置有电力驱动的热泵模块循环水泵。

4.根据权利要求3所述的一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，其特征在于：所述循环水泵组包括供冷季用户循环水泵和供热季用户循环水泵，所述供冷季用户循环水泵和供热季用户循环水泵的输入端和输出端均连通在终端用户输入端的管路上，终端用户输入端的管路上设置有供回水联网电动调节阀。

5.根据权利要求4所述的一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，其特征在于：所述热泵模块组一和热泵模块组二输出端管路的两个输入端部位，输出端部位的两侧以及终端用户输出端的管路上均设置有温度变送器。

6.根据权利要求5所述的一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，其特征在于：所述热泵模块组一、热泵模块组二输出端管路的输出端部位上连通有管路，且管路与终端用户输出端连通。

7.根据权利要求6所述的一种分布式清洁低碳的区域供冷供热集成装置，其特征在于：还包括综合控制平台，所述综合控制平台与温度变送器、供回水联网电动调节阀、天然气驱动的热泵模块循环水泵、电力驱动的热泵模块循环水泵、循环水泵组电连接。

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