一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，在系统参与二级网供热时，将浅层地热资源、风热资源和太阳能三种清洁能源按温度高低进行梯级利用，将热网回水分三个温度区间，利用压缩式热泵提热对二级网回水进行梯级加热；系统运行灵活性高，日间光照条件较好时，利用三个热泵子系统对用户热网回水进行梯级加热，夜间无光照时，利用地源热泵和风力制热器耦合热泵对热网回水进行梯级加热，全天充分利用清洁能源供暖，缩小各级加热温差，提高各级热泵COP，实现清洁能源的梯级利用，提高清洁能源利用率和系统供热能力，相对于传统集中供热系统碳排放降低，实现清洁采暖，同时提高用户供热质量，保证供热系统的安全可靠性。全可靠性。全可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统


[0001]本专利技术属于供热
，具体涉及一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统。

技术介绍

[0002]在碳达峰、碳中和与城市集中供热面积逐年递增的背景下，集中供热系统的发展正面临严峻挑战，如何在现有供热系统的基础上寻求一种节能高效、低碳环保的供热方式是亟待解决的一大问题。
[0003]地热能具有便于收集、蕴含低品位热能较高、提热量相对稳定、便于利用等一系列优点，非常适合作为城市清洁采暖的低品位热源。风能、太阳能也是便于利用的清洁能源，二者虽具有间歇性和不稳定性，但其昼夜波动特性刚好互补，将风、光做低品位热源利用压缩式热泵提热后用于供暖是清洁采暖的利好方向。
[0004]在目前“双碳”背景下，如何利用清洁能源解决集中供热系统面临的诸多问题，例如供热面积发展过快导致热源供热能力不足、火电机组供热碳排放指标过高、清洁能源利用方式不加供热能力不足等都是亟待解决的重要问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，将用户采暖回水分成高中低三个温度区间进行梯级加热，以缩小在每个温度区间工作的热泵高、低温热源温差，高效利用地热能、风能、太阳能清洁能源提高热泵制热性能系数。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，包括依次并联设置在热网循环水管道上的地源热泵系统，风力制热器耦合压缩式热泵系统和太阳能集热器耦合压缩式热泵系统；
[0008]地源热泵系统，以浅层地热资源做低温热源，以第一压缩式热泵对二级网回水进行梯级加热，用于加热用户二次网回水；
[0009]风力制热器耦合压缩式热泵系统，以风热资源做低温热源，以第二压缩式热泵对二级网回水进行梯级加热；
[0010]太阳能集热器耦合压缩式热泵系统，以太阳能做低温热源，以第三压缩式热泵对二级网回水进行梯级加热。
[0011]具体的，地源热泵系统包括地热水循环水泵，地热水循环水泵的输出端经地热管井、第一过滤器和第一压缩式热泵与地热水循环水泵的输入端连接，第一压缩式热泵与热网循环水管道并联连接。
[0012]进一步的，第一压缩式热泵包括第一蒸发器，第一蒸发器的输出端经第一压缩机，第一冷凝器和第一膨胀阀与第一蒸发器的输入端连接，第一冷凝器的高温水侧进口和出口
与热网循环水管道并联设置。
[0013]更进一步的，第一冷凝器的进口管道上设置有第四球阀，第一冷凝器的出口管道上设置有第五球阀，热网循环水管道上设置有第一球阀和第一电动调节阀。
[0014]具体的，风力制热器耦合压缩式热泵系统包括闭式循环水泵，闭式循环水泵的输出端经风力制热器，第二过滤器和第二压缩式热泵与闭式循环水泵的输入端连接，第二压缩式热泵与热网循环水管道并联连接。
[0015]进一步的，第二压缩式热泵包括第二蒸发器，第二蒸发器的输出端经第二压缩机，第二冷凝器和第二膨胀阀与第二蒸发器的输入端连接，第二冷凝器的高温水侧进口和出口与热网循环水管道并联设置。
[0016]更进一步的，第二冷凝器的进口管道上设置有第六球阀，第二冷凝器的出口管道上设置有第七球阀，热网循环水管道上设置第二球阀和第二电动调节阀。
[0017]具体的，太阳能集热器耦合压缩式热泵系统包括闭式循环水泵，闭式循环水泵的输出端经太阳能集热器，第三过滤器和第三压缩式热泵系统与闭式循环水泵的输入端连接，第三压缩式热泵系统与热网循环水管道并联连接。
[0018]进一步的，第三压缩式热泵包括第三蒸发器，第三蒸发器的输出端经第三压缩机，第三冷凝器和第三膨胀阀与第三蒸发器的输入端连接，第三冷凝器的高温水侧进口和出口与热网循环水管道并联设置。
[0019]更进一步的，第三冷凝器的进口管道上设置有第八球阀，第三冷凝器的出口管道上设置有第九球阀，热网循环水管道上设置第一球阀和第三电动调节阀。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0021]本专利技术一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，将不同温度等级的清洁能源依次做低温热源，其中土壤地埋管闭式循环水温度最低，风力制热器制取的热水温度中等，集热器制取的热水温度最高，同时将热网回水到供水的温升区间也划分为三个，从低到高利用这三种热泵依次加热，按这种顺序排列可以充分提取清洁能源制取的低品位热能加热热网循环水，实现能量梯级利用，提高清洁能源利用率，提高各级热泵COP，降低供热成本和污染物排放。
[0022]进一步的，提取土壤低品位热能加热热网循环水，压缩式热泵内部工质在蒸发器蒸发吸热，经压缩机压缩成高温高压状态，在冷凝器放热加热热网水，凝结工质经膨胀阀膨胀降压后回到蒸发器，工质在蒸发器中蒸发就提取低温热源循环水中的热量了。
[0023]进一步的，第一蒸发器的输出端经第一压缩机，第一冷凝器和第一膨胀阀与第一蒸发器的输入端连接，第一冷凝器的高温水侧进口和出口与热网循环水管道并联设置，用于控制土壤源热泵是投运还是切除，提高系统灵活性，电动调节阀可以调节进入冷凝器的流量和热网母管流量二者之间的分配。压缩式热泵内部工质在蒸发器蒸发吸热，经压缩机压缩成高温高压状态，在冷凝器放热加热热网水，凝结工质经膨胀阀膨胀降压后回到蒸发器，工质在蒸发器中蒸发就提取低温热源循环水中的热量了。
[0024]进一步的，第一冷凝器的进口管道上设置有第四球阀，第一冷凝器的出口管道上设置有第五球阀，热网循环水管道上设置有第一球阀和第一电动调节阀，用于控制土壤源热泵是投运还是切除，提高系统灵活性，电动调节阀可以调节进入冷凝器的流量和热网母管流量二者之间的分配。
[0025]进一步的，闭式循环水泵的输出端经风力制热器，第二过滤器和第二压缩式热泵与闭式循环水泵的输入端连接，第二压缩式热泵与热网循环水管道并联连接，用于控制土壤源热泵是投运还是切除，提高系统灵活性，电动调节阀可以调节进入冷凝器的流量和热网母管流量二者之间的分配。
[0026]进一步的，第二蒸发器的输出端经第二压缩机，第二冷凝器和第二膨胀阀与第二蒸发器的输入端连接，第二冷凝器的高温水侧进口和出口与热网循环水管道并联设置，用于控制土壤源热泵是投运还是切除，提高系统灵活性，电动调节阀可以调节进入冷凝器的流量和热网母管流量二者之间的分配。压缩式热泵内部工质在蒸发器蒸发吸热，经压缩机压缩成高温高压状态，在冷凝器放热加热热网水，凝结工质经膨胀阀膨胀降压后回到蒸发器，工质在蒸发器中蒸发就提取低温热源循环水中的热量了。
[0027]进一步的，第二冷凝器的进口管道上设置有第六球阀，第二冷凝器的出口管道上设置有第七球阀，热网循环水管道上设置第二球阀和第二电动调节阀，用于控制土壤源热泵是投运还是切除，提高系统灵活性，电动调节阀可以调节进入冷凝器的流量和热网母管流量二者之间的分配。
[0028]进一步的，闭式循环水泵的输出端经太阳能集热器，第三过滤器和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，其特征在于，包括依次并联设置在热网循环水管道(12)上的地源热泵系统，风力制热器耦合压缩式热泵系统和太阳能集热器耦合压缩式热泵系统；地源热泵系统，以浅层地热资源做低温热源，以第一压缩式热泵对二级网回水进行梯级加热，用于加热用户二次网回水；风力制热器耦合压缩式热泵系统，以风热资源做低温热源，以第二压缩式热泵对二级网回水进行梯级加热；太阳能集热器耦合压缩式热泵系统，以太阳能做低温热源，以第三压缩式热泵对二级网回水进行梯级加热。2.根据权利要求1所述的基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，其特征在于，地源热泵系统包括地热水循环水泵(8)，地热水循环水泵(8)的输出端经地热管井(11)、第一过滤器(9)和第一压缩式热泵与地热水循环水泵(8)的输入端连接，第一压缩式热泵与热网循环水管道(12)并联连接。3.根据权利要求2所述的基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，其特征在于，第一压缩式热泵包括第一蒸发器(7)，第一蒸发器(7)的输出端经第一压缩机(6)，第一冷凝器(4)和第一膨胀阀(5)与第一蒸发器(7)的输入端连接，第一冷凝器(4)的高温水侧进口和出口与热网循环水管道(12)并联设置。4.根据权利要求3所述的基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，其特征在于，第一冷凝器(4)的进口管道上设置有第四球阀(30)，第一冷凝器(4)的出口管道上设置有第五球阀(31)，热网循环水管道(12)上设置有第一球阀(2)和第一电动调节阀(3)。5.根据权利要求1所述的基于清洁能源梯级利用的多能互补供热系统，其特征在于，风力制热器耦合压缩式热泵系统包括闭式循环水泵(19)，闭式循环水泵(19)的输出端经风力制热器(21)，第二过滤器(20)和第二压缩式热泵与闭式循环水泵(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪宇，王钰泽，耿如意，刘长瑞，孙明兴，乔磊，刘国臣，尚海军，徐瑞皎，梁世鑫，魏灿赢，刘圣冠，石春寒，贺凯，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司西安西热节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：