[發明專利]常規能源與清潔能源耦合的多能源供熱系統及其控制系統

在審

• 申請號: 202210410376.4
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114857640A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 劉馨;鄂闖;梁傳志;馮國會;張萌;楊曉丹
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: F24D12/02
• 分類號: F24D12/02;F24D19/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種常規能源與清潔能源耦合的多能源供熱系統及其控制系統：供熱系統包括平板型太陽能集熱器、空氣源熱泵、逆流板式熱交換器、蓄熱水箱、循環水泵、控制閥等，平板型太陽能集熱器和空氣源熱泵分別與所述儲熱水箱連通，所述蓄熱水箱與所述逆流板式熱交換器連通，所述逆流板式熱交換器與末端供熱裝置連通；控制系統包括監測模塊、計算模塊、控制模塊。本發明能夠實現清潔能源與常規能源耦合供熱，改善熱網供熱能力不足問題，在實現在清潔能源利用率最大化的同時，保證供熱的穩定性和連續性。

技術領域

本發明涉及多能源耦合供熱技術領域，更具體的說，是涉及一種常規能源與清潔能源耦合的多能源供熱系統及其控制系統。

背景技術

目前，我國，熱泵、太陽能和熱網等單一供熱方式的發展已經相對成熟，但多能源耦合供熱系統研究處于起步階段。在設計方面，多能源耦合供熱系統的各個熱源的容量尚未形成標準規范，難以實現“1+12”的耦合效果。在運行方面，未考慮單一能源特性，導致耦合后系統匹配度和能源利用率低。嚴寒地區，太陽能-空氣源熱泵互補供熱系統夜間運行時，由于環境溫度低且沒有太陽輻射，空氣源熱泵受環境溫度和結霜現象的影響導致運行性能低、電熱轉化效率低等諸多問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種常規能源與清潔能源耦合的多能源供熱系統及其控制系統，能夠實現清潔能源與常規能源耦合供熱，改善熱網供熱能力不足問題，在實現在清潔能源利用率最大化的同時，保證供熱的穩定性和連續性。

本發明的目的可通過以下技術方案實現。

本發明常規能源與清潔能源耦合的多能源供熱系統，包括平板型太陽能集熱器，所述平板型太陽能集熱器的出液口分為兩路，其中一路通過管道經一號控制閥連接至一號逆流板式熱交換器的熱側流體入口，另一路通過管道連接至蓄熱水箱的進液口，且該路管道上沿液體方向依次設置有二號控制閥和三號控制閥；所述一號逆流板式熱交換器的熱側流體出口通過管道經太陽能系統集熱循環泵連接至平板型太陽能集熱器的進液口；所述蓄熱水箱的出液口分為兩路，其中一路通過管道經七號控制閥連接至太陽能系統集熱循環泵的進液口，另一路通過管道連接至一號逆流板式熱交換器的冷側流體進口，且該路管道上沿液體方向依次設置有熱源側-循環泵和八號控制閥；

所述蓄熱水箱的用戶側循環管道出水口分為兩路，其中一路通過管道經六號控制閥連接至用戶側-供水管道，另一路通過管道經五號控制閥連接至二號逆流板式熱交換器的冷側流體進口，所述二號逆流板式熱交換器的冷側流體出口連接至用戶側-供水管道，所述二號逆流板式熱交換器的熱側流體進口和熱側流體出口分別連接城市熱網-供水管道和城市熱網-回水管道；所述蓄熱水箱的用戶側循環管道進水口連接用戶側-回水管道，且該管道上沿液體流動方向依次設置有用戶側- 循環泵、十一號控制閥，所述用戶側-循環泵的出水口還通過管道經十二號控制閥連接至蓄熱水箱的用戶側循環管道出水口連接的管道上；

所述一號逆流板式熱交換器的冷側流體出口通過管道經九號控制閥連接至空氣源熱泵-冷凝器的熱源側循環水進口，所述九號控制閥的出液口和八號控制閥的進液口之間通過管道連接有十號控制閥，所述空氣源熱泵-冷凝器的熱源側循環水出口通過管道經四號控制閥連接至三號控制閥進液口，所述空氣源熱泵-冷凝器的出液口和進氣口之間沿制冷劑流動方向通過管道依次連接空氣源熱泵-膨脹閥、空氣源熱泵-蒸發器、空氣源熱泵-壓縮機。

系統有七種運行模式，包括空氣源熱泵系統單獨供熱模式、太陽能集熱系統單獨供熱模式、熱網單獨供熱模式、太陽能-空氣源熱泵并聯互補供熱模式、太陽能-空氣源熱泵串聯互補供熱模式、空氣源熱泵-熱網互補供熱模式、太陽能-熱網互補供熱模式。

所述空氣源熱泵系統單獨供熱模式的運行條件：空氣源熱泵系統能效處于高能效區，環境溫度在12℃以上，COP在2.8以上；太陽能輻射強度位于低輻射區，輻射強度在0-750KJ/m²，有效的熱量為6.4kW以下；