[發明專利]一種能量梯級利用的多能互補供熱系統及供熱方法

在審

• 申請號: 201710363111.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN108930996A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 郝江平;閆潤生;李小權
• 申請（專利權）人: 山西三合盛節能環保技術股份有限公司;北京北科能環能源環境科技有限公司;郝江平
• 主分類號: F24D11/02
• 分類號: F24D11/02;F25B30/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;武玥

本發明公開了一種能量梯級利用的多能互補供熱系統及供熱方法，所述供熱系統包括熱泵(2)、低溫加熱器(6)、高溫加熱器(5)、熱用戶(4)、循環泵(9)和循環管路(11)；所述熱泵(2)包括熱泵蒸發器(1)、熱泵冷凝器(3)；所述熱泵冷凝器(3)的低溫側出入口與循環管路(11)連接；所述循環管路(11)上沿管內介質流向依次設置有循環泵(9)、低溫加熱器(6)、高溫加熱器(5)和熱用戶(4)。本發明可在滿足同樣供熱需求下，充分利用低品質能，實現高品質能源的最佳利用。

技術領域

本發明屬于供熱系統領域，特別針對多能互補的供熱系統技術領域，具體地，本發明涉及一種能量梯級利用的多能互補供熱系統及供熱方法。

背景技術

許多供熱系統的供水溫度較高，但供熱系統回水或補水溫度較低，傳統加熱系統多采用高品質的能源直接將供水加熱到需要的高溫，這會增大傳熱不可逆損失，造成能量品質的浪費。

通過熱泵可以利用高品質的電能等驅動熱力循環，來提升低品質能的品質，但熱泵制熱性能系數(能效比COP)受高、低溫熱源的溫差影響，兩者溫差越大，制熱系數越低，將同樣數量的低品質能提升到高品質能所要消耗的電能等高品質能越大。近來，空氣源熱泵技術供熱應用較多，但空氣在夜間溫度較低，若讓熱泵正常運行且達到所需的供熱溫度，不僅制熱系數很低，且需采用兩級熱泵系統或中間不完全冷卻的準兩級熱泵系統(噴氣增焓等)，以降低蒸發器的工作溫度，降低冷凝器入口過熱度和改良壓縮機工況等。高溫差下工作的兩級或準兩級熱泵系統顯著增大了設備成本。

外界存在各種品級不同的能量，如果能夠按不同品級優化利用，由不同熱源依次加熱供水，則可減少傳熱不可逆損失，實現能量的梯級利用，節約高品質能。

另外，供熱負荷的需求是多變的，可利用的外界熱源熱量多少和品質也大多存在不穩定性，熱源與供熱負荷的需求在某時往往不完全匹配，如果不能依各種熱源資源情況及時調整不同的取熱量，則往往會增加高品質熱源的補熱量，使高品質熱的降質使用增加。

發明內容

針對已有技術存在的問題，本發明開發了一種能量梯級利用的多能互補供熱系統，可在滿足同樣供熱需求下，充分利用低品質能，實現高品質能源的最佳利用。

為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種能量梯級利用的多能互補供熱系統，所述供熱系統包括熱泵2、低溫加熱器6、高溫加熱器5、熱用戶4、循環泵9和循環管路11；

所述熱泵2包括熱泵蒸發器1、熱泵冷凝器3；所述熱泵冷凝器3的低溫側出入口與循環管路11連接；所述循環管路11上沿管內介質流向依次設置有循環泵9、低溫加熱器6、高溫加熱器5和熱用戶4。

所述的供熱系統設有加熱器旁路管路，所述加熱器旁路管路的一端連接在循環管路11上的熱用戶4與高溫加熱器5之間，另一端連接在循環管路11上的低溫加熱器6與循環泵9之間，所述加熱器旁路管路上設有后置分流閥13。

以加熱器旁路管路內的介質流向為基準，介質流向的來源為前，所述加熱器旁路管路在后置分流閥13前連接有前置分流管的一端，所述前置分流管的另一端連接在循環管路11上的低溫加熱器6和高溫加熱器5之間；所述前置分流管上設置有前置分流閥14。

進一步地，在加熱器旁路管路與循環管路11的連接點至低溫加熱器6之間的循環管路11上設置有低溫加熱器進口調節閥7。

更進一步地，熱用戶4內部分組設置為高溫組熱用戶與低溫組熱用戶，所述高溫組熱用戶與低溫組熱用戶可串聯連接也可并聯連接；所述低溫組熱用戶的入口連接著低溫循環管路的一端，所述低溫循環管路的另一端連接在循環管路11與加熱器旁路管路的連接點至循環泵9之間的循環管路11上，所述低溫循環管路上設置有低溫循環調節閥8。