[發(fā)明專(zhuān)利]利用太陽(yáng)能和熱泵替代部分傳統(tǒng)熱源的集中供熱方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010109272.7
• 申請(qǐng)日: 2010-02-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101813335A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇壯強(qiáng);陳堅(jiān);王新北;張巖;魏欣;張迪川;單秋潔;苗豫東;焦洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)聯(lián)美藍(lán)天環(huán)保新能源有限公司;沈陽(yáng)市地源熱泵規(guī)劃建設(shè)管理辦公室
• 主分類(lèi)號(hào): F24D11/02
• 分類(lèi)號(hào): F24D11/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用太陽(yáng)能和熱泵替代部分傳統(tǒng)熱源的集中供熱的方法及其實(shí)施系統(tǒng)， 具體地說(shuō)是在傳統(tǒng)的集中供熱聯(lián)合供熱系統(tǒng)中，用太陽(yáng)能替代部分燃煤，大量減少原煤的消 耗，同時(shí)大量減少污染物的排放，可廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)集中供熱的區(qū)域，屬于集中供熱技術(shù)領(lǐng) 域。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能廣泛的存在于大自然，但由于其品位低，收集成本高，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不好而沒(méi)有在 集中供熱領(lǐng)域使用。目前太陽(yáng)能的熱收集已經(jīng)十分成熟，太陽(yáng)能真空管的熱能收集效率可達(dá) 95％，但用太陽(yáng)能真空管將水直接加熱到供熱溫度，需要極大的真空管集熱面積，需要大量 的真空管，投資巨大；另外，太陽(yáng)能的間斷斷性和日照的不穩(wěn)定性也對(duì)連續(xù)供熱帶來(lái)了困難。

我國(guó)建筑能耗中80％是供冷供熱和供生活熱水，一般由集中供熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有的集中供 熱完全由煤炭或燃?xì)馓峁嵩?，既完全由碳燃燒轉(zhuǎn)化為熱能。用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿鹊推肺坏? 能源可以達(dá)到相應(yīng)效果，可我們大量使用的卻是高品位的能源，一些地方更是直接用柴油或 煤燒鍋爐取暖或供熱水，把高品位能源“大材小用”。

將太陽(yáng)能與集中供熱結(jié)合，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能部分替代傳統(tǒng)熱源并與傳統(tǒng)熱源運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性相當(dāng) 的新能源供熱方式。不僅可以節(jié)省電能，即消耗少量電能而得到幾倍于電能的熱量，而且可 以有效地提高太陽(yáng)能集熱器的效率，減少太陽(yáng)能集熱的面積，降低初投資。目前太陽(yáng)能技術(shù) 領(lǐng)域存在著嚴(yán)重的傳統(tǒng)技術(shù)偏見(jiàn)，使得太陽(yáng)能集熱在提供大規(guī)模集中供熱中的應(yīng)用明顯有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是采用太陽(yáng)能-熱泵系統(tǒng)與集中供熱聯(lián)合供熱的方式形成新型供熱模式，就 是用太陽(yáng)能集熱器在白天收集太陽(yáng)輻射能并轉(zhuǎn)成熱能，以水作為傳熱介質(zhì)和儲(chǔ)熱介質(zhì)，夜晚 利用谷電驅(qū)動(dòng)水源熱泵提取水中的熱量，將水中的熱量由熱泵升溫后送入供熱管網(wǎng)。將太陽(yáng) 能與集中供熱結(jié)合起來(lái)，爭(zhēng)取用太陽(yáng)能最大限度地代替燃煤，為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是它是白天日照時(shí)間利用太陽(yáng)能集熱器將太陽(yáng)能最大限度的收集起 來(lái)，存放于低溫水池中，延長(zhǎng)太陽(yáng)能供熱的使用時(shí)間，此時(shí)的供熱是由集中供熱的熱交換器 提供；晚上用熱泵將存放于低溫水池中的熱量(并非是余熱)提取出來(lái)用于供熱，利用夜間 谷電時(shí)間，驅(qū)動(dòng)熱泵運(yùn)行，可顯著降低運(yùn)行成本。這就是太陽(yáng)能與集中供熱混合供熱系統(tǒng)， 它的混合模式是指白天由集中供熱工作，晚上由熱泵工作，而熱泵的熱源是白天通過(guò)太陽(yáng)能 集熱器收集。

即白天使用集中供熱，夜間使用太陽(yáng)能-熱泵供熱，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能與集中供熱的聯(lián)合供 熱。這樣，既保證了在太陽(yáng)能不足或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，仍可通過(guò)集中供熱系統(tǒng)完成供熱，反 之，當(dāng)集中供熱出現(xiàn)故障時(shí)，也可使用太陽(yáng)能繼續(xù)供熱，提高了供熱的安全性；夜間采用谷 電為熱泵供電，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)方法是：通過(guò)太陽(yáng)能真空管集熱器，白天吸收太陽(yáng)能熱量，將蓄 能循環(huán)水水溫加熱到15℃以上，將加溫后的水放入一個(gè)容量相當(dāng)?shù)乃刂?，夜間用熱泵將水 池中水的熱量提取出來(lái)送入供熱循環(huán)水，通過(guò)供熱管網(wǎng)為客戶供熱。

本技術(shù)方案利用太陽(yáng)能和熱泵(以下敘述中稱(chēng)為‘太陽(yáng)能-熱泵系統(tǒng)’)替代部分傳統(tǒng)熱 源的集中供熱設(shè)計(jì)方法是：

第一步，根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合和用戶端散熱的設(shè)備確定熱負(fù)荷(單位：W/m²)；

該熱負(fù)荷，即房間的供熱負(fù)荷(Qg)系指為維持房間空氣的某一平均溫度而需要提供的 熱量，其值應(yīng)等于房間失熱量與得熱量的差值，即

房間供熱熱負(fù)荷(Qg)＝房間失熱量(Q失)-房間得熱量(Q失)

對(duì)一般民用建筑(特別是居住建筑)而言，房間的得熱量包括人體、電器和炊事等項(xiàng)散 熱，為不穩(wěn)定且數(shù)量較小的得熱量，一般情況下多不予計(jì)算(作為安全度考慮，也有的按建 筑面積計(jì)算一定數(shù)量)。這時(shí)的房間熱負(fù)荷即簡(jiǎn)化成等于該房間的失熱量。即Qg＝Q失 ＝QW+QF。

第二步，計(jì)算單位供熱面積日需求熱量：熱負(fù)荷×?xí)r間×熱負(fù)荷系數(shù)(1天等于3600 ×24秒)

該熱負(fù)荷系數(shù)是在設(shè)計(jì)供熱需求時(shí)，是按最冷溫度設(shè)計(jì)，但并不是每天都是最冷溫度， 由該系數(shù)折算實(shí)際供熱量；

第三步，根據(jù)是實(shí)際情況設(shè)計(jì)太陽(yáng)能-熱泵系統(tǒng)占總體供熱的比例，由此計(jì)算出單位供熱 面積太陽(yáng)能-熱泵系統(tǒng)日提供熱量；

第四步，選取適當(dāng)?shù)臒岜孟到y(tǒng)，確定其能效比；并由此計(jì)算出單位供熱面積由太陽(yáng)能集 熱器日提供熱量；