一种高温热管热泵蓄热供热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高温热管热泵蓄热供热系统，所述供热系统包括：高温热管换热单元、中温热管换热单元、低温热管换热单元、预热器和工质控制器；水管依次通过增压泵和阀门连接高温热管换热单元的入口，高温热管换热单元通过阀门连接中温热管换热单元，中温热管换热单元通过阀门连接低温热管换热单元，低温热管换热单元的入口连接预热器，工质控制器通过线路连接高温热管换热单元、中温热管换热单元和低温热管换热单元。

A heat storage and heating system of high temperature heat pipe heat pump

【技术实现步骤摘要】
一种高温热管热泵蓄热供热系统
本技术涉及能源供热
，特别是涉及高温热管热泵蓄热供热系统。
技术介绍
采用城市低谷电进行供热是节能减排的有效的方法，城市的用电价格在一天当中分为高峰期、平峰期和低谷期，各个时间段的电价不同，其中低谷期的价格最低，因此在仅在低谷期消耗电力进行供热是降低运行成本的有效方法，由于供热需要100℃以上的热水，而现有电动热泵因为流程和工质的限制达不到该供水温度，因此需要采用电锅炉的方式。但是电锅炉的能源转换效率根据热力学第一定量得知小于1，即1份电量最多变成1份的热量，同时由于只在低谷电期间运行，而建筑物的供热需求是全天的，所以需要配合蓄热系统联合使用。因此希望有一种高温热管热泵蓄热供热系统能够解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本技术公开了一种高温热管热泵蓄热供热系统，所述供热系统包括：高温热管换热单元、中温热管换热单元、低温热管换热单元、预热器和工质控制器；水管依次通过增压泵和阀门连接高温热管换热单元的入口，高温热管换热单元通过阀门连接中温热管换热单元，中温热管换热单元通过阀门连接低温热管换热单元，低温热管换热单元的入口连接预热器，工质控制器通过线路连接高温热管换热单元、中温热管换热单元和低温热管换热单元。优选地,所述供热系统还包括：蓄热罐，蓄热罐内设置有电加热棒，蓄热罐通过阀门连接高温热管换热单元。优选地，所述高温热管换热单元包括：高温热管换热器、第一汽液分离器和第一冷剂罐；高温热管换热器下出口通过阀门分别连接中温热管换热单元的入口和第一汽液分离器的入口，第一汽液分离器的上出口通过第一蒸汽压缩机连接高温热管换热器的下入口，第一汽液分离器的下出口连接第一冷剂罐的入口，第一冷剂罐的出口依次通过冷剂泵和阀门连接中温热管换热单元的入口。优选地，所述中温热管换热单元包括：中温热管换热器、第二汽液分离器和第二冷剂罐；中温热管换热器的上入口分别连接所述高温热管换热器下出口和所述第一冷剂罐的出口，中温热管换热器的上出口也通过所述第一蒸汽压缩机连接所述高温热管换热器下入口，中温热管换热器的下出口通过阀门分别连接低温热管换热单元的入口和第二汽液分离器的上入口，第二汽液分离器的上出口通过第二蒸汽压缩机连接中温热管换热器的下入口，第二汽液分离器的下出口连接第二冷剂罐的入口，第二冷剂罐的出口依次通过冷剂泵和阀门连接低温热管换热单元的入口。优选地,所述低温热管换热单元为低温热管换热器，低温热管换热器的上入口连接所述中温热管换热器的下出口和所述第二冷剂罐的出口，低温热管换热器的下入口连接所述预热器的出口，低温热管换热器的上出口通过所述第二蒸汽压缩机连接连接所述中温热管换热器的下入口，低温热管换热器的下出口连接冷源出口。本技术提出了一种高温热管热泵蓄热供热系统，该供热系统采用梯级热管电动热泵与蓄热系统耦合形成，可从地下水、土壤、空气和工业余热等低温热源提取热量，根据蓄热的存热量具有多种运行模式，并且依据热网回水温度控制电动热泵内部循环工质的充注量和配比，确保满足供热需求的前提下电动热泵处于最优的运行工况。附图说明图1是高温热管热泵蓄热供热系统的结构示意图。具体实施方式为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，高温热管热泵蓄热供热系统由蒸汽压缩机1、高温热管换热器2、阀门3、中温热管换热器4、蒸汽压缩机5、低温热管换热器6、阀门7、汽液分离器8、冷剂罐9、汽液分离器10、冷剂罐11、工质控制器12、蓄热罐13、冷剂泵14、冷剂泵15、增压泵16、增压泵17、阀门18、阀门19、阀门20、阀门21、阀门22、阀门23、阀门24、阀门25、阀门26、热网回水27、热网供水28、冷源入口29、冷源出口30、预热器31、阀门32和电加热棒33构成。该系统的连接方式为：蓄热罐13与阀门21、阀门18和增压泵17相连。高温热管换热器2与阀门20、阀门23、阀门22、阀门3和蒸汽压缩机1相连。中温热管换热器4与蒸汽压缩机1、蒸汽压缩机5、汽液分离器8、阀门3、阀门24、阀门7和阀门25相连。低温热管换热器6与蒸汽压缩机5、汽液分离器10、阀门7、阀门26和预热器31相连。冷剂罐9与汽液分离器8和冷剂泵14相连。冷剂罐11与汽液分离器10和冷剂泵15相连。预热器31与增压泵16、阀门32和阀门20相连。工质控制器12为自动控制模块，通过采集热网回水温度控制阀门23、阀门24、阀门25、阀门26、冷剂泵14和冷剂泵15。该系统中采用三级热管换热器实现电动热泵将热量从冷源提取用以加热热网水的高效运行，由于供水温度在100℃以上，而低温热源的温度一般仅有0-30℃，所以该系统采用两级蒸汽压缩机和热管换热的方式，相比现有电动热泵技术而言，采用热管换热器显著的减小了换热过程的换热温差，显著的提升了电动热泵的性能系数，进而在相同的供热量下大幅度的降低了耗电量。该系统中的电动热泵内部循环工质由工质A、工质B、工质C和工质D构成，四种工质的密度各不相同，其中工质A和工质B组成配对，工质C和工质D组成配对。工质A和工质B组成的配对应用于高温热管换热器2和中温热管换热器4，工质C和工质D组成的配对应用于低温热管换热器6和中温热管换热器4。以工质A和工质B组成的配对为例，说明改变工质循环量和配比的方法，该混合物在高温热管换热器2中冷凝后分为两路经过阀门3和阀门23，阀门具有节流减压的供能，因此经过阀门23的一路以汽液混合物的形态进入汽液分离器8，由于工质A和工质B的密度不同，工质A的密度较高，所以汽相中工质A的比例较低，液相中工质A的比例较高，经过汽液分离器8后液相进入冷剂罐9，汽相返回蒸汽压缩机1的入口处继续循环，因此循环于高温热管换热器2和中温热管换热器4的工质总量和配比发生了改变；当需要增加工质循环量时打开阀门24和冷剂泵14将工质补充回循环内。改变工质的循环量和配比的依据来自于热网回水温度，在整个采暖季中，初末寒期的热负荷和热网回水温度较低，严寒期的热负荷和回水温度较高，因此根据热网回水温度的高低控制阀门23、阀门24和冷剂泵14的开关状态。工作于中温热管换热器4和低温热管换热器6的工质C和工质D的原理与此相同。该系统中设有预热器31，当冷源温度过低导致电动热泵无法运行时可以将热网回水部分旁通对冷源进行预热，参与预热的热水可以通过控制阀门32的开关度实现。阀门32全开时，热网回水不进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温热管热泵蓄热供热系统，其特征在于，所述供热系统包括：高温热管换热单元、中温热管换热单元、低温热管换热单元、预热器和工质控制器；/n水管依次通过增压泵和阀门连接高温热管换热单元的入口，高温热管换热单元通过阀门连接中温热管换热单元，中温热管换热单元通过阀门连接低温热管换热单元，低温热管换热单元的入口连接预热器，工质控制器通过线路连接高温热管换热单元、中温热管换热单元和低温热管换热单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温热管热泵蓄热供热系统，其特征在于，所述供热系统包括：高温热管换热单元、中温热管换热单元、低温热管换热单元、预热器和工质控制器；
水管依次通过增压泵和阀门连接高温热管换热单元的入口，高温热管换热单元通过阀门连接中温热管换热单元，中温热管换热单元通过阀门连接低温热管换热单元，低温热管换热单元的入口连接预热器，工质控制器通过线路连接高温热管换热单元、中温热管换热单元和低温热管换热单元。


2.根据权利要求1所述的高温热管热泵蓄热供热系统，其特征在于：所述供热系统还包括：蓄热罐，蓄热罐内设置有电加热棒，蓄热罐通过阀门连接高温热管换热单元。


3.根据权利要求2所述的高温热管热泵蓄热供热系统，其特征在于：所述高温热管换热单元包括：高温热管换热器、第一汽液分离器和第一冷剂罐；高温热管换热器下出口通过阀门分别连接中温热管换热单元的入口和第一汽液分离器的入口，第一汽液分离器的上出口通过第一蒸汽压缩机连接高温热管换热器的下入口，第一汽液分离器的下出口连接第一冷剂罐的入口，第一冷剂罐的出口依次通过冷剂泵和阀门...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，马世财，霍成，戈志华，杜小泽，杨勇平，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11