[發明專利]一種多熱源互補供熱系統及方法

在審

• 申請號: 202111108190.5
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113757772A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 孟偉;王易平
• 申請（專利權）人: 孟偉;王易平
• 主分類號: F24D15/02
• 分類號: F24D15/02;F24D17/02;F24D19/10;F24D19/00;F25B30/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種多熱源互補供熱系統及方法，水水熱泵(8)作為基礎熱源，鍋爐(2)作為調峰熱源；低環溫空氣源采集裝置(1)作為低溫熱源進入水水熱泵(8)的蒸發器側，蒸發器側的回水再回流到低環溫采集裝置(1)獲取熱能；基礎熱源和調峰熱源并聯運行為用戶端循環供暖系統提供熱源；基礎熱源提供不低于60％的供熱負荷，其余供熱負荷由調峰熱源進行補充；其優點是：1)熱泵可適用于低環溫，拓展了水/地源熱泵、空氣源熱泵的使用條件；2)多熱源互補的方式供熱，可充分發揮各單一熱源的優勢，形成清潔能源、可再生能源的多能互補、梯階利用；3)熱泵能效比高，供熱成本低。

技術領域

本專利涉及清潔能源和可再生能源供熱領域，特別是涉及一種多熱源互補供熱系統及方法。

背景技術

目前，分布式能源供熱系統采用單一熱源，如燃氣熱水鍋爐、電熱鍋爐(包括蓄熱電鍋爐)、水/地源熱泵、空氣源熱泵等。分布式供熱系統以上述單一熱源建立鍋爐房或熱能站，通過供/回水管網與用戶散熱終端形成循環熱水供熱系統。

燃氣熱水鍋爐是以燃氣(如天然氣、液化石油氣、城市煤氣、沼氣等)為燃料，通過燃燒器對水加熱，實現供暖，鍋爐智能化程度高、加熱快、低噪音、無灰塵。但采用單一燃氣熱水鍋爐作為供熱熱源其缺點是：1)“氣荒”造成冬季供熱保障性差；隨著“煤改氣”城鎮供熱形成對天然氣的過分依賴，冬季出現“氣荒”，造成分布式供熱熱源因燃氣斷供而陷于癱瘓；2)用能單價高；天然氣是化石燃料屬于不可再生資源，氣源受國際能源市場影響，氣價必將呈上漲趨勢，北方地區冬季燃氣漲價已成常態；3)氮排放；燃氣鍋爐煙氣排放形成的溫島效應，排放物中含有氮氧化物，對大氣均造成污染；4)碳排放指標高；中小型燃氣鍋爐熱效率低，耗氣量大，碳排放指標較高。

電熱水鍋爐是通過電力使電熱組件發熱，產生出熱水的鍋爐。其中，蓄熱電鍋爐按蓄熱介質分為水箱蓄熱和高溫相變儲熱材料蓄熱。電熱鍋爐自動化程度高、加熱快、低噪音、無灰塵。采用單一電熱鍋(包括蓄熱電鍋爐)作為供熱熱源的缺點是：1)電價高；在無供熱優惠電價地區，單位面積電力消耗成本約為燃氣鍋爐的兩倍，用戶難以承擔；2)配電容量大；配電容量至少是鍋爐額定功率的1.65倍以上；3)蓄熱電熱鍋爐不節能；普遍推廣的蓄熱電熱鍋爐利用分時電價工作，并未降低能耗，只是降低了能耗費用，因為存在中間換熱(水/水或者風/水換熱)熱效率比普通電熱鍋爐還低，屬于不節能設備。

分布式供熱系統中熱泵的常用機型有：水/地源熱泵和空氣源熱泵。熱泵可將自然界低品位熱能轉移至高品位用于供暖。熱泵本身消耗一部分能量(電能)，把環境介質中貯存的能量(水、土壤、空氣中儲存的低品位熱能)通過傳熱工質循環系統轉移至高品位對水進行加熱，熱泵裝置所消耗的高品味能量(電能)僅為輸出能量中的一小部分，因此，采用熱泵技術可節約大量高品位能源。但采用單一熱泵作為供熱熱源的缺點是：1)水/地源熱泵是以巖土體、地層土壤、地下水或地表水為低溫熱源，其中水源熱泵需要打抽水井和回灌井，由于回灌較難持續，容易造成地質危害；打井受制于當地地下水管控，目前很難獲批。地源熱泵的地熱能交換系統占地面積大，投資較高。2)空氣源熱泵的制熱量隨環境溫度的降低而衰減，在環境溫度較低時，蒸發器側出現結霜現象，由于融霜技術尚不完善，造成空氣源熱泵渦旋式壓縮機工作負荷過大容易燒損。

發明內容

本專利的目的就是提供一種多源互補熱源供熱系統及方法，實現各單一熱源供熱優勢互補，以解決上述單一熱源的各自缺點。

本專利的技術方案是：一種多熱源互補供熱系統，其特征是：包括并聯運行的基礎熱源與調峰熱源，所述基礎熱源為水水熱泵，所述調峰熱源為鍋爐；低環溫空氣源采集裝置是由多臺空氣源熱泵并聯組成，每臺空氣源熱泵采集空氣中的熱能，從其冷凝器側輸出低溫熱水經熱容單元后作為低溫熱源進入水水熱泵的蒸發器側，該低溫熱水在水水熱泵釋放熱能后再返回到空氣源熱泵的冷凝器側；從集水器引出的供熱循環回水分別進入鍋爐和水水熱泵的冷凝器側加熱，加熱后的熱水依次經分水器、用戶端室內散熱設備、集水器形成供熱循環；基礎熱源提供不低于60％的供熱負荷，其余供熱負荷由調峰熱源進行補充；供熱控制器分別對鍋爐、水水熱泵、空氣源熱泵的運行進行控制；