[發(fā)明專利]一種集中式與分布式短期蓄熱并聯(lián)的太陽能供暖系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114526509A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳硯銘;陳耀文;劉艷峰;莊照犇;王登甲;張亞亞
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: F24D15/02
• 分類號: F24D15/02;F24D15/04;F24D19/00;F24D19/10;F24S10/30;F24S60/30;F24S50/40
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 王晶

本發(fā)明公開了一種集中式與分布式短期蓄熱并聯(lián)的太陽能供暖系統(tǒng)及方法，包括短期集中蓄熱的太陽能熱源站、輸配管線、分布式蓄熱換熱站以及用戶供暖系統(tǒng)，處于供暖季時(shí)集中太陽能集熱系統(tǒng)收集的熱量經(jīng)第一換熱器換熱后儲(chǔ)存在集中式短期蓄熱水箱中，集中式短期蓄熱水箱中的熱量經(jīng)輸配管線輸配到各個(gè)熱用戶進(jìn)行供暖。當(dāng)太陽能集熱場不能集熱時(shí)將換熱站內(nèi)的空氣源熱泵加熱并聯(lián)的分布式短期蓄熱系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水，經(jīng)加熱后的熱水存儲(chǔ)于各分布式短期蓄熱水箱，儲(chǔ)存的熱量經(jīng)第三換熱器換熱再輸配到各個(gè)熱用戶進(jìn)行供暖。本發(fā)明將集中式短期蓄熱與分布式短期蓄熱并聯(lián)結(jié)合，提高太陽能供暖系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能供暖技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集中式與分布式短期蓄熱并聯(lián)的太陽能供暖系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

太陽能供暖是現(xiàn)階段太陽能熱利用技術(shù)中的重要技術(shù)分支。雖然太陽能資源總量巨大，但由于太陽輻射存在日波動(dòng)的特點(diǎn)，造成了日間太陽能供暖系統(tǒng)供暖間歇不穩(wěn)定。現(xiàn)階段低成本的熱水蓄熱是緩解太陽能供暖不穩(wěn)定的最為有效的方式。

根據(jù)太陽能供暖蓄熱水體規(guī)模的大小一般可分跨季節(jié)長期和短期蓄熱兩種方式。短期蓄熱系統(tǒng)具有造價(jià)低，熱損失小，但熱存儲(chǔ)量有限的特點(diǎn)，因此一般常用于用戶或小規(guī)模太陽能供暖系統(tǒng)中。跨季節(jié)大規(guī)模蓄熱水體，蓄熱持續(xù)周期長和散熱面積大，導(dǎo)致集中式短期蓄熱水箱的熱損失占比較大，尤其蓄熱水池的設(shè)計(jì)蓄熱溫度較高時(shí)蓄熱損失更為顯著。因此當(dāng)長、短期蓄熱應(yīng)用中均存在各自的優(yōu)勢與缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種集中式與分布式短期蓄熱并聯(lián)的太陽能供暖系統(tǒng)及方法，當(dāng)夜間或陰雨天氣等太陽能集熱場不能收集到熱量的情況，集中式短期蓄熱水箱提供的熱量不能滿足熱用戶的供暖需求，此時(shí)通過空氣源熱泵提取空氣中的熱量儲(chǔ)存在分布式短期蓄熱水箱中，進(jìn)而將熱量輸送至用戶供暖系統(tǒng)。此外，空氣源熱泵消耗的電力優(yōu)先采用風(fēng)電和光伏等余電，從而起到了消納可再生能源余電的作用，減少供熱系統(tǒng)運(yùn)行的碳排放量。本發(fā)明的設(shè)計(jì)能夠保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有益于太陽能集中供暖系統(tǒng)在我國太陽能資源豐富的城鎮(zhèn)地區(qū)推廣使用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種集中式與分布式短期蓄熱并聯(lián)的太陽能供暖系統(tǒng)，包括短期集中蓄熱的太陽能熱源站、輸配管線，分布式蓄熱換熱站以及用戶供暖系統(tǒng)31；

所述分布式蓄熱換熱站設(shè)置有多組，所述太陽能熱源站與各分布式換熱站通過遠(yuǎn)距離輸配管線連接，其中集中蓄熱水池與短期分布式蓄熱水箱以并聯(lián)的方式進(jìn)行連接。

所述短期集中蓄熱的太陽能熱源站包括集中太陽能集熱系統(tǒng)1和集中式短期蓄熱水箱3，所述集中式短期蓄熱水箱3具有熱分層，上部的水溫相對較高而下部水溫相對較低，在所述集中式短期蓄熱水箱3高溫水和低溫水處各設(shè)置一溫度傳感器與兩根管線，兩根管線分別與第一換熱器2和第二換熱器4相連接，分別用于在供暖季將集中太陽能集熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量儲(chǔ)存起來，和在供暖季將儲(chǔ)存的熱量輸送至各熱用戶；

所述分布式蓄熱換熱站并聯(lián)設(shè)置，所述太陽能熱源站與并聯(lián)起來的各分布式蓄熱換熱站和用戶供暖系統(tǒng)通過輸配管線相連，所述輸配管線供暖供水管上設(shè)置第二換熱管路熱水管14，供暖回水管上設(shè)置第二換熱管路冷水管15；

所述供暖供水管的輸配管線上設(shè)置閘閥六11、溫度傳感器三16，所述供暖回水管上的輸配管線上設(shè)置閘閥七12、溫度傳感器四17。

所述第一換熱器2的熱源側(cè)通過集熱循環(huán)環(huán)路的供、回管與集中太陽能集熱系統(tǒng)1中的太陽能集熱器陣列1-1相連接，第一換熱器2的換熱側(cè)通過第一換熱管路熱水管2-1和第一換熱管路冷水管2-2與集中式短期蓄熱水箱3相連接，閘閥二5串接在第一換熱管路熱水管2-1上，閘閥三6、熱水循環(huán)泵一7串接在第一換熱管路冷水管2-2上。