本发明专利技术公开一种太阳能驱动的大温差供热系统及方法，采用太阳能蓄热蒸汽发生器和电蒸汽锅炉作为热泵系统的驱动热源，利用热泵系统吸收一次网供暖回水的余热，降低一次网供暖回水温度，同时二次网供暖回水吸收热泵系统的放热设备的热量得到梯级加热，提高二次网供暖回水温度，太阳辐射不足时启动电蒸汽锅炉，电蒸汽锅炉利用部分谷电作为驱动能量；热泵依靠太阳能来驱动，初步加热二次网回水，并利用乏汽进一步加热二次网给水；采用太阳能蓄热蒸汽发生器驱动热泵系统，有助于实现太阳能的梯级利用，发掘低温余热，利用原有管网，在几乎不增加碳排放的条件下增加15％以上的供热出力，实现多能势匹配的耦合互补清洁高效低碳或零碳供热。热。热。
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能驱动的大温差供热系统及方法
[0001]本专利技术属于供热
，具体涉及一种太阳能驱动的大温差供热系统及方法。
技术介绍
[0002]供热技术是低温热媒(一般为水)在热源中被加热后，经输送管道送往室内，通过散热设备放出热量，使室内的温度升高；散热后温度降低，再通过回收管道返回热源加热进行循环使用的一种技术，是解决寒冷地区居民冬季采暖的基本生活需求的服务。其中，也包括向工业园区、产业园等区域供热。集中供暖是供暖的一种形式，具体的过程为：热源的热量通过一次网输送到换热站，用以加热二次网的供暖回水。一次网给水经过换热后返回热源厂重新加热，换热后的二次网供暖水经输送管道输送到用户。近年来，随着城镇规模的不断扩大、人民生活水平的提高，人们的供暖需求大幅度增长，已有的供暖管道逐渐难以满足新增用户的需求，供暖管道水流量难以加大，导致老旧热网覆盖范围内供暖紧缺。目前二次网的供暖回水温度多在30℃～40℃，因此一次网回水温度多在40℃～50℃，一次网回水还有大量余热可以利用，若将一次网回水温度降低至30℃以下，可以在现有热网水量不变的条件下将热网的供热能力提升30％以上，解决供暖不足的难题。降低一次网回水温度也可以减少一次网回水在管道中的散热损失。因此，提高供回水温差，利用一次网回水余热是发掘现有供暖管道供暖潜力的最佳方式，对提高热网输送能力，降低热网运行成本具有重要的意义。
[0003]热泵是一种能够充分利用低品位热能的高效节能装置，近年来受到了广泛的关注。热泵的工作原理是从低温物体中吸收热量，释放给高温物体，仅消耗少量的功就可以得到较大的供热量，可以把较难利用的低品位热能有效地利用起来。通常热泵的制热系数为4～5，也就是说，热泵能够从低温热源中吸热将自身所消耗能量的4到5倍的热能传送到高温物体。目前市场上的主要热泵根据制冷原理的不同可分为压缩式热泵和吸收式热泵。根据低温热源的区别可分为空气源热泵、水源热泵、地热源热泵等，具体应用包括家用采暖、商用热水器、烘干领域等。目前热泵已广泛应用于锅炉排出烟气的余热回收，工厂排出污水的余热回收等。
[0004]新能源不依赖于传统化石燃料，不产生污染，对生态环境友好，成为未来大力发展的对象。现有技术中，太阳能的中高温利用可以通过聚光集热装置将太阳能聚集起来将传热介质升温至400℃左右，高温的传热介质与水换热产生高温高压的水蒸汽。直接利用太阳能产生的高温蒸汽供暖，存在着巨大的不可逆损失，利用蒸汽驱动热泵从低温工质中吸取热量用于供暖，比直接供暖的供暖量提升50％以上。因此，将太阳能与热泵技术有效结合实现低碳甚至零碳供暖是本专利技术要解决的关键问题。
[0005]现有技术中，大连元始机电科技有限公司申请的CN10934089A一种多居民小区的新供暖技术中从热电厂出来的低温水经过供热换热站，利用换热器和热泵机组提升供热水温度，达到供热温度，直接将热水输送到用户进行供热。热泵机组所用的电能来自热电厂。通过这套供暖系统可以提高供暖能源的利用效率，降低冬季供暖污染排放，但是系统中采
用的是电驱动热泵，消耗了一定的电能，整体上依然存在碳排放。江苏盛世节能科技有限公司申请的CN211854164U一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统将地源热泵作为辅助热源，弥补太阳能供热量的不足，地源热泵可以利用地源热量，也可以利用蓄热水箱的余热。该系统对地源热泵和太阳能进行了有效地耦合，提高了地源热泵取热的可靠性，提高了集热系统的集热效率。但是地源热泵实施复杂，对地理环境要求较高，另外，系统中的太阳能未得到充分利用。新疆蔚蓝创造节能科技有限公司申请的CN217928947U太阳能热风及电锅炉供暖系统优先使用太阳能供热，电锅炉作为辅助热源，风机的电量来源于光伏发电，整个系统清洁低碳。但是该系统并未详细描述太阳能加热风的具体方式，整体效率不易评估，另外，系统中缺乏蓄能装置，可以进一步减少电锅炉的使用时间。CN217635828U中介绍了一种换热站风光地热能耦合吸收式热泵供热系统，该系统中风、光、地热能三种清洁能源高效互补，持续对外提供低品位热能，利用供热系统一次网供水驱动吸收式热泵提取低温热源热量，用于二次网循环水实现对外供热。但是该方法减少了一次网供水给二次网回水的换热量，而是以吸收式热泵作为代替，整个系统显得麻烦复杂，并且一次网供水作为驱动热源后依然有余热可以利用，此专利中并未给出利用方法。
技术实现思路
[0006]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种太阳能驱动的大温差供热系统，通过热泵吸收一次网供暖回水的余热，提高供回水温差，二次网供暖回水吸收放热设备的热量进行梯级加热。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种太阳能驱动的大温差供热方法，采用太阳能蓄热蒸汽发生器和电蒸汽锅炉作为热泵系统的驱动热源，利用热泵系统吸收一次网供暖回水的余热，降低一次网供暖回水温度，同时二次网供暖回水吸收热泵系统的放热设备的热量得到梯级加热，提高二次网供暖回水温度，太阳辐射不足时启动电蒸汽锅炉，电蒸汽锅炉使用低谷电力。
[0008]经过降温的一次网供暖回水吸收锅炉的冷凝热。
[0009]经过降温的一次网供暖回水吸收工业余热。
[0010]同时提供一种太阳能驱动的大温差供热系统，包括太阳能集热模组、太阳能蓄热蒸汽发生器、电蒸汽锅炉、热泵系统；太阳能蓄热蒸汽发生器和电蒸汽锅炉连接热泵系统的驱动设备，二次网供暖回水管道连接热泵系统的放热设备，一次网供暖回水管道连接热泵系统的吸热设备，热泵系统为压缩式热泵系统或吸收式热泵系统。
[0011]压缩式热泵系统包括凝汽器、中背压汽轮机、压缩机、第一蒸发器、第一节流阀以及第一冷凝器；太阳能蓄热蒸汽发生器和电蒸汽锅炉的蒸汽出口连接中背压汽轮机进气口，中背压汽轮机连接并驱动压缩机，中背压汽轮机的蒸汽出口连接凝汽器乏汽进口；压缩机的出口依次连接第一冷凝器和第一蒸发器，第一蒸发器连接压缩机的入口，二次网供暖回水管道依次连接第一冷凝器和凝汽器，一次网供暖回水管道连接蒸发器；第一冷凝器和第一蒸发器之间设置节流阀，凝汽器的疏水出口连接太阳能蓄热蒸汽发生器和电蒸汽锅炉入水口。
[0012]吸收式热泵系统包括发生器、第二冷凝器、第一换热器、第二节流阀、第二蒸发器、吸收器、溶液阀、溶液泵以及第二换热器；发生器的工质出口依次连接第二冷凝器的热侧、
第二蒸发器的冷侧、吸收器以及第二换热器，第二换热器连接发生器的工质入口，太阳能蓄热蒸汽发生器和电蒸汽锅炉依次连接发生器和第一换热器的热侧，二次网供暖回水管道依次连接第二冷凝器和第一换热器的冷侧；第一换热器的疏水接入太阳能蓄热蒸汽发生器和电蒸汽锅炉的进水口；一次网供暖回水管道第二蒸发器的热侧；吸收器至第二换热器的管路上设置溶液泵；发生器与热交换器双向连通，第二换热器至吸收器的管路上设置溶液阀，第二冷凝器和第二蒸发器之间设置有第二节流阀。
[0013]太阳能集热模组包括槽式太阳能集热器和导热油泵，太阳能蓄热蒸汽发生器包括空气
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导热油换热器、风机以及蓄热体，槽式太阳能集热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种太阳能驱动的大温差供热方法，其特征在于，采用太阳能蓄热蒸汽发生器(2)和电蒸汽锅炉(4)作为热泵系统的驱动热源，利用热泵系统吸收一次网供暖回水的余热，降低一次网供暖回水温度，同时二次网供暖回水吸收热泵系统的放热设备的热量得到梯级加热，提高二次网供暖回水温度，太阳辐射不足时启动电蒸汽锅炉(4)，电蒸汽锅炉(4)使用低谷电力。2.根据权利要求1所述太阳能驱动的大温差供热方法，其特征在于，经过降温的一次网供暖回水吸收锅炉的冷凝热。3.根据权利要求1所述太阳能驱动的大温差供热方法，其特征在于，经过降温的一次网供暖回水吸收工业余热。4.一种太阳能驱动的大温差供热系统，其特征在于：包括太阳能集热模组(1)、太阳能蓄热蒸汽发生器(2)、电蒸汽锅炉(4)、热泵系统；太阳能蓄热蒸汽发生器(2)和电蒸汽锅炉(4)连接热泵系统的驱动设备，二次网供暖回水管道连接热泵系统的放热设备，一次网供暖回水管道连接热泵系统的吸热设备，热泵系统为压缩式热泵系统或吸收式热泵系统。5.根据权利要求4所述太阳能驱动的大温差供热系统，其特征在于：压缩式热泵系统包括凝汽器(5)、中背压汽轮机(6)、压缩机(7)、第一蒸发器(8)、第一节流阀(9)以及第一冷凝器(10)；太阳能蓄热蒸汽发生器(2)和电蒸汽锅炉(4)的蒸汽出口连接中背压汽轮机(6)进气口，中背压汽轮机(6)连接并驱动压缩机(7)，中背压汽轮机(6)的蒸汽出口连接凝汽器(5)乏汽进口；压缩机(7)的出口依次连接第一冷凝器(10)和第一蒸发器(8)，第一蒸发器(8)连接压缩机(7)的入口，二次网供暖回水管道依次连接第一冷凝器(10)和凝汽器(5)，一次网供暖回水管道连接蒸发器；第一冷凝器(10)和第一蒸发器(8)之间设置节流阀(9)，凝汽器(5)的疏水出口连接太阳能蓄热蒸汽发生器(2)和电蒸汽锅炉(4)入水口。6.根据权利要求4所述太阳能驱动的大温差供热系统，其特征在于：吸收式热泵系统包括发生器(11)、第二冷凝器(12)、第一换热器(13)、第二节流阀(14)、第二蒸发器(15)、吸收器(16)、溶液阀(17)、溶液泵(18)以及第二换热器(19)；发生器(11)的工质出口依次连接第二冷凝器(12)的热侧、第二蒸发器(15)的冷侧、吸收器(16)以及第二换热器(19)，第二换热器(19)连接发生器(11)的工质入口，太阳能蓄热蒸汽发生器(2)和电蒸汽锅炉(4)依次连接发生器(11)和第一换热器的热侧，二次网供暖回水管道依次连接第二冷凝器(12)和第一换热器(13)的冷侧；第一换热器(13)的疏水接入太阳能蓄热蒸汽发生器(2)和电蒸汽锅炉(4)的进水口；一次网供暖回水管道第二蒸发器(15)的热侧；吸收器(16)至第二换热器(19)的管路上设置溶液泵(18)；发生器(11)与热交换器双向连通，第二换热器(19)至吸收器(16)的管路上设置溶液阀(17)；第二冷凝器(12)和第二蒸发器(15)之间设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓世丰，张浩远，房义涛，赵钦新，邵怀爽，王云刚，梁志远，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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