一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统及方法，通过在末端用户前端及后端改造，形成水环热泵二次加热，PVT系统提高回水温度并储存热量在蓄热水箱中，提高温度的回水再经水环热泵为供水提供热量的系统。同时以距离为尺度，将集中供暖管网系统中各区域划分形成并联模式，各自相互独立、互不影响，各自为一系统，减小联动性。本发明专利技术既充分利用多种能源，减少了化石能源、电力能源的利用，也通过太阳能+热泵系统为用户供能，通过划分区域使供需更加高效匹配。此发明专利技术立足集中供暖，为建筑领域碳达峰提供了切实可行的技术路径和模式，该模式与超低能耗建筑等结合，极易实现建筑的零能耗和零碳目标。建筑的零能耗和零碳目标。建筑的零能耗和零碳目标。

【技术实现步骤摘要】
一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统及方法


[0001]本专利技术属于能源综合利用
，尤其是一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统及方法。

技术介绍

[0002]国家深入对能源改革，不断减少化石能源的消耗，提高绿色清洁和可再生能源的利用率。城市集中供热功能的发展也从“单一能源”向“多能源组合互补”发展，供热能源从单一化石能源、电力发电逐步转型至多能源综合利用供热系统。此举可以有效地调动资源配置，通过组合协同供热的方式，在系统稳定可靠的前提下，可以增加绿色清洁和可再生能源在整个供热体系中的比重，避免了由于新建或者改建集中供热管网系统中消耗的大量资金投入和供热能力不足等问题，解决了冬季集中供暖需求大的现实问题，降低集中供暖的运营成本，提高环境效益。
[0003]因管网系统损失，导致距离换热站较远端用户的供暖温度不足是目前常见问题。若提高整体供暖温度，则会造成距离换热站距离较近用户处温度较高，远超负荷造成能源浪费。水环热泵是用水环路将小型的水/热泵机组并联在一起形成一个封闭环路的系统，此套系统构成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统及方法，通过改善集中供暖系统，并综合利用热泵、太阳能能源等技术高效实现末端用户供暖问题。通过以距离为标准，划分独立供暖区域，实现对各区域供暖、生活热水等的多元化、个性化特性要求，从而实现基于PVT耦合水环热泵供暖系统。同时本专利技术与水环热泵结合，提供一种适用于有冷热分区的建筑供能模式，并通相变储能水箱储热，实现能量存储，解决建筑各不同房间因距离热源位置、楼层高低等因素，导致的供暖水温不均问题，最终实现满足末端用户的冬季供暖需求，提高房间内人员的热舒适。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统，安装在供水管和回水管两端，包括膨胀水箱、总供水阀门、支路供水阀门、回水阀门和水环热泵系统，其中供水管通过总供水阀门后以及各个分供水阀门连接不同区域的水环热泵系统以及对应的膨胀水箱。
[0006]而且，所述水环热泵系统包括水环热泵、蓄热水箱、PVT系统、定压膨胀罐、控制阀FM1、控制阀FM2、控制阀FM3、控制阀FM4、控制阀FM5、控制阀FM6、控制阀FM7、控制阀FM8和控制阀FM9，其中，供水管通过控制阀FM1连接水环热泵，回水管通过控制阀FM2连接水环热泵，水环热泵通过控制阀FM3为用户供暖供水，水环热泵通过控制阀FM4连接蓄热水箱，蓄热水箱通过控制阀FM5连接生活热水供水管，蓄热水箱通过控制阀FM6、控制阀FM8和控制阀FM9连接供暖回水，供暖回水通过控制阀FM9和控制阀FM7连接PVT系统的一端，PVT系统的另一端连接定压膨胀罐的一端，定压膨胀罐的另一端通过控制阀FM6连接蓄热水箱，其中控制阀
FM1、控制阀FM3和控制阀FM5作为供水管控制阀，控制阀FM2、控制阀FM4、控制阀FM6、控制阀FM7、控制阀FM8和控制阀FM9作为回水管控制阀。
[0007]而且，所述水环热泵作为供暖末端用户二次加热系统，依靠水环热泵从低温热源提取热量供给供水，提高供水温度，满足供暖要求；PVT系统和定压膨胀罐通过吸收热量提高回水温度。
[0008]而且，所述PVT系统包括光伏系统和相变储能水箱，其中光伏系统通过相变储能水箱连接水环热泵系统，光伏系统的余热释放至水箱通过热交换传递给水环热泵，在水环热泵热量饱和时通过相变材料存储在水箱内部。
[0009]而且，所述相变储能水箱包括壳体、冷水入口、PCM单元、热水出口、保温层、支撑架以及集热器回水口，其中壳体设置在支撑架内部，壳体侧面的下方设置冷水入口，壳体侧面的上方设置热水出口，壳体底部设置集热器回水口，PCM单元设置在壳体内部，支撑架设置在壳体内部的底面上，用于支撑PCM单元，相变储能水箱内介质为水，用于提供生活热水需求。
[0010]一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统的方法，包括以下步骤：步骤1、不同区域通过总供水阀门和支路供水阀门进行供水；步骤2、水环热泵对供水进行升温，二次加热至规定温度，提供给用户；步骤3、在回水时，若水温较低，打开控制阀FM8，使回水经过PVT集热，升高回水温度，再经相变储能水箱储热进入水环热泵，作为低温热源为高温热源提供热量；若PVT系统温度不高，则回水直接进入相变储能水箱储热，到水环热泵中换热。
[0011]步骤4、回水通过回水阀门流入回水管。
[0012]本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术通过在末端用户前端及后端改造，形成水环热泵二次加热，PVT系统提高回水温度并储存热量在蓄热水箱中，提高温度的回水再经水环热泵为供水提供热量的系统。同时以距离为尺度，将集中供暖管网系统中各区域划分形成并联模式，各自相互独立、互不影响，各自为一系统，减小联动性。本专利技术既充分利用多种能源，减少了化石能源、电力能源的利用，也通过太阳能+热泵系统为用户供能，通过划分区域使供需更加高效匹配。此专利技术立足集中供暖，为建筑领域碳达峰提供了切实可行的技术路径和模式，该模式与超低能耗建筑等结合，极易实现建筑的零能耗和零碳目标。
附图说明
[0013]图1为本专利技术水环热泵系统结构图；图2为本专利技术管网改造图；图3为本专利技术相变储能水箱结构图。
[0014]标号说明：1
‑
水环热泵、2
‑
蓄热水箱、3
‑
PVT系统、4
‑
定压膨胀罐、5
‑
控制阀FM1、6
‑
控制阀FM2、7
‑
控制阀FM3、8
‑
控制阀FM4、9
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控制阀FM5、10
‑
控制阀FM6、11
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控制阀FM7、12
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控制阀FM8、13
‑
控制阀FM9，14
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膨胀水箱、15
‑
不同区域、16
‑
水环热泵系统、17
‑
总供水阀门FM10、18
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回水阀门FM11、19
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支路供水阀门FM12、20
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支路供水阀门FM13、21
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支路供水阀门FM14、22
‑
回水阀门FM15、23
‑
回水阀门FM16、24
‑
冷水入口、25
‑
PCM单元、26
‑
热水出口、27
‑
保温层、28
‑
支
撑架以及29
‑
集热器回水口。
具体实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术做进一步详述。
[0016]一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统，安装在供水管和回水管两端，如图2所示，包括膨胀水箱14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统，安装在供水管和回水管两端，其特征在于：包括膨胀水箱、总供水阀门、支路供水阀门、回水阀门和水环热泵系统，其中供水管通过总供水阀门后以及各个分供水阀门连接不同区域的水环热泵系统以及对应的膨胀水箱。2.根据权利要求1所述的一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统，其特征在于：所述水环热泵系统包括水环热泵、蓄热水箱、PVT系统、定压膨胀罐、控制阀FM1、控制阀FM2、控制阀FM3、控制阀FM4、控制阀FM5、控制阀FM6、控制阀FM7、控制阀FM8和控制阀FM9，其中，供水管通过控制阀FM1连接水环热泵，回水管通过控制阀FM2连接水环热泵，水环热泵通过控制阀FM3为用户供暖供水，水环热泵通过控制阀FM4连接蓄热水箱，蓄热水箱通过控制阀FM5连接生活热水供水管，蓄热水箱通过控制阀FM6、控制阀FM8和控制阀FM9连接供暖回水，供暖回水通过控制阀FM9和控制阀FM7连接PVT系统的一端，PVT系统的另一端连接定压膨胀罐的一端，定压膨胀罐的另一端通过控制阀FM6连接蓄热水箱，其中控制阀FM1、控制阀FM3和控制阀FM5作为供水管控制阀，控制阀FM2、控制阀FM4、控制阀FM6、控制阀FM7、控制阀FM8和控制阀FM9作为回水管控制阀。3.根据权利要求2所述的一种集中供热系统末端二次加热的多能互补系统，其特征在于：所述水环热泵作为供暖末端用户二次加热系统，依靠水环热泵从低温热源提取热量供给供...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫涛，王富卿，赵晨阳，张旭泽，程宝华，陈若博，王晶莹，王浩柱，石琳光，刘勍，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网天津市电力公司城南供电分公司，
类型：发明
国别省市：