常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统及其控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统及其控制系统：供热系统包括平板型太阳能集热器、空气源热泵、逆流板式热交换器、蓄热水箱、循环水泵、控制阀等，平板型太阳能集热器和空气源热泵分别与所述储热水箱连通，所述蓄热水箱与所述逆流板式热交换器连通，所述逆流板式热交换器与末端供热装置连通；控制系统包括监测模块、计算模块、控制模块。本发明专利技术能够实现清洁能源与常规能源耦合供热，改善热网供热能力不足问题，在实现在清洁能源利用率最大化的同时，保证供热的稳定性和连续性。连续性。连续性。

【技术实现步骤摘要】
常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统及其控制系统


[0001]本专利技术涉及多能源耦合供热
，更具体的说，是涉及一种常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统及其控制系统。

技术介绍

[0003]目前，我国，热泵、太阳能和热网等单一供热方式的发展已经相对成熟，但多能源耦合供热系统研究处于起步阶段。在设计方面，多能源耦合供热系统的各个热源的容量尚未形成标准规范，难以实现“1+1>2”的耦合效果。在运行方面，未考虑单一能源特性，导致耦合后系统匹配度和能源利用率低。严寒地区，太阳能
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空气源热泵互补供热系统夜间运行时，由于环境温度低且没有太阳辐射，空气源热泵受环境温度和结霜现象的影响导致运行性能低、电热转化效率低等诸多问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统及其控制系统，能够实现清洁能源与常规能源耦合供热，改善热网供热能力不足问题，在实现在清洁能源利用率最大化的同时，保证供热的稳定性和连续性。r/>[0005]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统，其特征在于，包括平板型太阳能集热器(1)，所述平板型太阳能集热器(1)的出液口分为两路，其中一路通过管道经一号控制阀(V1)连接至一号逆流板式热交换器(4)的热侧流体入口，另一路通过管道连接至蓄热水箱(9)的进液口，且该路管道上沿液体方向依次设置有二号控制阀(V2)和三号控制阀(V3)；所述一号逆流板式热交换器(4)的热侧流体出口通过管道经太阳能系统集热循环泵(2)连接至平板型太阳能集热器(1)的进液口；所述蓄热水箱(9)的出液口分为两路，其中一路通过管道经七号控制阀(V7)连接至太阳能系统集热循环泵(2)的进液口，另一路通过管道连接至一号逆流板式热交换器(4)的冷侧流体进口，且该路管道上沿液体方向依次设置有热源侧
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循环泵(7)和八号控制阀(V8)；所述蓄热水箱(9)的用户侧循环管道出水口分为两路，其中一路通过管道经六号控制阀(V6)连接至用户侧
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供水管道，另一路通过管道经五号控制阀(V5)连接至二号逆流板式热交换器(11)的冷侧流体进口，所述二号逆流板式热交换器(11)的冷侧流体出口连接至用户侧
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供水管道，所述二号逆流板式热交换器(11)的热侧流体进口和热侧流体出口分别连接城市热网
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供水管道和城市热网
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回水管道；所述蓄热水箱(9)的用户侧循环管道进水口连接用户侧
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回水管道，且该管道上沿液体流动方向依次设置有用户侧
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循环泵(10)、十一号控制阀(V11)，所述用户侧
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循环泵(10)的出水口还通过管道经十二号控制阀(V12)连接至蓄热水箱(9)的用户侧循环管道出水口连接的管道上；所述一号逆流板式热交换器(4)的冷侧流体出口通过管道经九号控制阀(V9)连接至空气源热泵
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冷凝器(8)的热源侧循环水进口，所述九号控制阀(V9)的出液口和八号控制阀(V8)的进液口之间通过管道连接有十号控制阀(V10)，所述空气源热泵
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冷凝器(8)的热源侧循环水出口通过管道经四号控制阀(V4)连接至三号控制阀(V3)进液口，所述空气源热泵
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冷凝器(8)的出液口和进气口之间沿制冷剂流动方向通过管道依次连接空气源热泵
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膨胀阀(5)、空气源热泵
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蒸发器(3)、空气源热泵
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压缩机(6)。2.根据权利要求1所述的常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统，其特征在于，系统有七种运行模式，包括空气源热泵系统单独供热模式、太阳能集热系统单独供热模式、热网单独供热模式、太阳能
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空气源热泵并联互补供热模式、太阳能
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空气源热泵串联互补供热模式、空气源热泵
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热网互补供热模式、太阳能
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热网互补供热模式。3.根据权利要求2所述的常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统，其特征在于，所述空气源热泵系统单独供热模式的运行条件：空气源热泵系统能效处于高能效区，环境温度在12℃以上，COP在2.8以上；太阳能辐射强度位于低辐射区，辐射强度在0
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750KJ/m2，有效的热量为6.4kW以下；所述太阳能集热系统单独供热模式的运行条件：太阳能辐射强度位于高辐射区，辐射强度在1700KJ/m2以上，有效的热量为24.5kW以上；所述热网单独供热模式的运行条件：空气源热泵系统能效位于低能效区，环境温度在
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13℃以下，COP在2.0以下；运行时间为夜间，太阳能辐射强度为0KJ/m2；所述太阳能
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空气源热泵并联互补供热模式的运行条件：空气源热泵系统能效位于中能效区以上，环境温度在
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13℃以上，COP在2.0以上；太阳能辐射强度位于中辐射区，辐射强度在750
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1700KJ/m2，有效的热量为6.4kW
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24.5kW；所述太阳能
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空气源热泵串联互补供热模式的运行条件：空气源热泵系统能效位于低
能效区，环境温度在
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13℃以下，COP在2.0以下；太阳能辐射强度位于低辐射区以上，辐射强度在750KJ/m2以上，有效的热量为6.4kW以上；所述空气源热泵
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热网互补供热模式的运行条件：空气源热泵系统能效位于中能效区，环境温度在
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13℃
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12℃，COP在2
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2.8；运行时间为夜间，辐射强度在0KJ/m2；所述太阳能
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热网互补供热模式的运行条件：空气源热泵系统停止运行；太阳能辐射强度位于低辐射区以上，辐射强度在750KJ/m2以上，有效的热量为6.4kW以上。4.根据权利要求2所述的常规能源与清洁能源耦合的多能源供热系统，其特征在于，系统运行模式为空气源热泵系统单独供热模式时，一号控制阀(V1)、二号控制阀(V2)、五号控制阀(V5)、七号控制阀(V7)、八号控制阀(V8)、九号控制阀(V9)、十二号控制阀(V12)关闭，三号控制阀(V3)、四号控制阀(V4)、六号控制阀(V6)、十号控制阀(V10)、十一号控制阀(V11)开启；空气源热泵
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蒸发器(3)从室外空气中提取热量后，经过空气源热泵
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冷凝器(8)与热源侧循环水进行换热；换热后的循环水将热量储存在蓄热水箱(9)；热源侧循环水在蓄热水箱(9)中换热后，经热源侧
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循环泵(7)进入空气源热泵
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冷凝器(8)；用户侧
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回水经过用户侧
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循环泵(10)进入蓄热水箱(9)进行换热后，向用户供水；系统运行模式为太阳能集热系统单独供热时，一号控制阀(V1)、四号控制阀(V4)、五号控制阀(V5)、八号控制阀(V8)、九号控制阀(V9)、十号控制阀(V10)、十二号控制阀(V12)关闭，二号控制阀(V2)、三号控制阀(V3)、六号控制阀(V6)、七号控制阀(V7)、十一号控制阀(V11)开启；平板型太阳能集热器(1)收集太阳辐射后，将循环水在平板型太阳能集热器(1)中加热；加热后的循环水将热量储存在蓄热水箱(9)；热源侧循环水在蓄热水箱(9)中换热后，经太阳能系统集热循环泵(2)进入平板型太阳能集热器(1)；用户侧
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回水经过用户侧
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循环泵(10)进入蓄热水箱(9)进行换热后，向用户供水；系统运行模式为热网单独供热时，一号控制阀(V1)、二号控制阀(V2)、三号控制阀(V3)、四号控制阀(V4)、六号控制阀(V6)、七号控制阀(V7)、八号控制阀(V8)、九号控制阀(V9)、十号控制阀(V10)、十一号控制阀(V11)关闭，五号控制阀(V5)和十二号控制阀(V12)开启；用户侧
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回水经过用户侧
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循环泵(10)进入二号逆流板式热交换器(11)与热网进行换热后，向用户供水；系统运行模式为太阳能
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空气源热泵并联互补供热时，一号控制阀(V1)、五号控制阀(V5)、八号控制阀(V8)、九号控制阀(V9)、十二号控制阀(V12)关闭，二号控制阀(V2)、三号控制阀(V3)、四号控制阀(V4)、六号控制阀(V6)、七号控制阀(V7)、十号控制阀(V10)、十一号控制阀(V11)开启；空气源热泵
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蒸发器(3)从室外空气中提取热量后，经过空气源热泵
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冷凝器(8)与热源侧循环水进行换热；平板型太阳能集热器(1)收集太阳辐射后，循环水在平板型太阳能集热器(1)中加热；加热后的循环水与经空气源热泵
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冷凝器(8)换热的循环水进行混水后，将热量储存在蓄热水箱(9)；混合循环水在蓄热水箱(9)中换热后，分别经热源侧
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循环泵(7)和太阳能系统集热循环泵(2)进入空气源热泵
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冷凝器(8)与平板型太阳能集热器(1)；用户侧
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回水经过用户侧
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循环泵(10)进入蓄热水箱(9)进行换热后，向用户供水；系统运行模式为太阳能
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空气源热泵串联互补供热时，二号控制阀(V2)、五号控制阀(V5)、七号控制阀(V7)、十号控制阀(V10)、十二号控制阀(V12)关闭，一号控制阀(V1)、三号控制阀(V3)、四号控制阀(V4)、六号控制阀(V6)、八号控制阀(V8)、九号控制阀(V9)、十一号
控制阀(V11)开启；空气源热泵
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蒸发器(3)从室外空气中提取热量后，经过空气源热泵
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冷凝器(8)与热源侧循环水进行换热；换热后的循环水将热量储存在蓄热水箱(9)；热源侧循环水在蓄热水箱(9)中换热后，经热源侧
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循环泵(7)进入一号逆流板式热交换器(4)与经过平板型太阳能集热器(1)加热后的循环水进行换热，最后进入空气源热泵
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冷凝器(8)；用户侧
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回水经过用户侧
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循环泵(10)和十一号控制阀(V11)进入蓄热水箱(9)进行换热后，向用户供水；系统运行模式为空气源热泵
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热网互补供热时，一号控制阀(V1)、二号控制阀(V2)、六号控制阀(V6)、七号控制阀(V7)、八号控制阀(V8)、九号控制阀(V9)、十二号控制阀(V12)关闭，三号控制阀(V3)、四号控制阀(V4)、五号控制阀(V5)、十号控制阀(V10)、十一号控制阀(V11)开启；空气源热泵
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蒸发器(3)从室外空气中提取热量后，经过空气源热泵
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冷凝器(8)与热源侧循环水进行换热；换热后的循环水将热量储存在蓄热水箱(9)；热源侧循环水在蓄热水箱(9)中换热后，经热源侧
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循环泵(7)进入空气源热泵
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冷凝器(8)；用户侧
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回水经过用户侧
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循环泵(10)和十一号控制阀V11进入蓄热水箱(9)进行换热后，经过五号控制阀V5进入二号逆流板式热交换器(11)与热网进行换热，最后为用户供热；系统运行模式为太阳能
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热网互补供热时，一号控制阀(V1)、四号控制阀(V4)、六号控制阀(V6)、八号控制阀(V8)、九号控制阀(V9)、十号控制阀(V10)、十二号控制阀(V12)关闭，二号控制阀(V2)、三号控制阀(V3)、五号控制阀(V5)、七号控制阀(V7)、十一号控制阀(V11)开启；太阳能在该模式中承担预热任务；用户侧循环水与热网换热前，在蓄热水箱(9)中进行预热；用户侧循环水被预热后，进入二号逆流板式热交换器(11)与热网进行二次换热。5.一种上述权利要求1至4中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘馨，鄂闯，梁传志，冯国会，张萌，杨晓丹，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：