CN111706899A - 一种风光电多能互补分布式供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风光电多能互补分布式供热系统，包括双级压缩式热泵、太阳能集热器、风力致热器、蓄热器、板式换热器；双级压缩式热泵包括蒸发器、低压级压缩机、高压级压缩机、冷凝器、中间支路膨胀阀、中间冷却器、蒸发主回路膨胀阀；太阳能集热器与所述板式换热器的进出口连接，构成太阳能集热环路；风力致热器与所述板式换热器的进出口连接，构成风力致热环路；蓄热器与所述板式换热器的进出口连接，构成蓄热环路；冷凝器与板式换热器的进出口连接。本发明能够解决系统中太阳能、风能供热功率不稳定的问题，同时合理利用采暖峰谷电价，提高了整个供暖系统能源利用率，降低了供暖成本，提高了供热质量，达到了节能减排的目的。
Description
技术领域
本发明属于供热技术领域，尤其涉及一种风光电多能互补分布式供热系统。
背景技术
我国北方寒冷地区基本以热电厂和燃煤锅炉作为主要采暖手段，存在空气污染严重、能源利用效率低、集中供热管网发展滞后等限制因素，受国家严格管控。寻找清洁高效的供暖方式成为有效解决环境问题的必要举措。以一种高效环保的新型供暖方式作为现有供暖方式的替代或补充，是目前亟待解决的首要目标。目前我国大力推行煤改电政策，在电驱动热泵的基础上，引入风能、太阳能等清洁能源供热是替代燃煤采暖的较好方式。太阳能与风能具有可再生、绿色环保的优点，是清洁供暖的必然发展趋势。
在北方寒冷地区，风、光、电等新能源采暖方式目前都受到不同的技术限制。传统的空气源热泵往往会出现制热量不足、制热性能差以及室外蒸发器结霜等问题，制热性能系数多在1.5～2.5范围内波动，导致其在北方冬季应用受限；风力制热作为一种新型的风能利用方式，受到风能的间歇性和不稳定性影响，其供热功率也随之波动，可靠性低；太阳能供热与风力制热相同，具有间歇性和不稳定性的特性，同时受北方冬季气候条件影响，受日照时间短、光照强度小等限制条件约束。
发明内容
本发明的目的是提供一种风光电多能互补分布式供热系统，针对清洁能源供热存在的问题，将风光电多种能源供热优化组合，利用空气源热泵联合太阳能集热器、风力致热器供暖，解决太阳能、风能的间歇性，不稳定性，利用效率低等问题。将双级压缩变频式空气源热泵、槽式太阳能集热器、风力致热器和蓄热器有机结合，解决系统中太阳能、风能供热功率不稳定的问题，同时合理利用采暖峰谷电价，提高整个供暖系统能源利用率，降低供暖成本，提高供热质量，达到节能减排的目的。
本发明提供了一种风光电多能互补分布式供热系统，包括双级压缩式热泵、太阳能集热器、风力致热器、蓄热器、板式换热器；所述双级压缩式热泵包括蒸发器、低压级压缩机、高压级压缩机、冷凝器、中间支路膨胀阀、中间冷却器、蒸发主回路膨胀阀；
所述太阳能集热器与所述板式换热器的进出口连接，构成太阳能集热环路；
所述风力致热器与所述板式换热器的进出口连接，构成风力致热环路；
所述蓄热器与所述板式换热器的进出口连接，构成蓄热环路；
所述冷凝器与所述板式换热器的进出口连接；
所述蒸发器一端通过低压级压缩机、高压级压缩机与所述冷凝器的一端连接；所述蒸发器另一端通过所述蒸发主回路膨胀阀、中间冷却器与所述冷凝器的另一端连接；
所述低压级压缩机、高压级压缩机之间连接有中间支路，所述中间支路一端与所述低压级压缩机、高压级压缩机之间的连接管路连通，另一端依次通过所述中间冷却器、中间支路膨胀阀与所述冷凝器连接。
进一步地，所述供热系统的运行方法包括：
在日间光照与风力充足时，通过太阳能集热器和风力致热器制取热量满足用户热负荷，冗余热量储存至蓄热器；
在光照或风力不足时，通过蓄热器释放储存热量进行供暖，若同时蓄热器储热亦不足，启动双级压缩式热泵制热补充热量空缺；
在夜间无光照时，峰电时段利用风力致热器制取热量供暖，热量不足时释放蓄热器储存热量作为补充，若同时蓄热器储热亦不足，启动双级压缩式热泵补充热量空缺；
在谷电时段，利用双级压缩式热泵制取热量，热泵所制取热量一部分与风力致热器共同供暖，一部分储存至蓄热器中，以供次日峰电时段补充供暖热量空缺。
进一步地，所述太阳能集热器为槽式太阳能集热器。
进一步地，所述太阳能集热器、风力致热器、蓄热器的进出口均设有分、集水阀。
进一步地，所述板式换热器与所述蓄热器连接的管路上设有循环水泵。
进一步地，所述冷凝器与所述板式换热器连接的管路上设有球阀。
借由上述方案，通过风光电多能互补分布式供热系统，具有如下技术效果：
1)将风光电多种能源供热组合，以太阳能集热器、风力致热器和电驱动热泵作为互补热源，弥补了太阳能、风能的间歇性、不稳定性等问题。
2)采用适用于寒冷地区的双级压缩变频空气源热泵，将工质压缩过程分段进行，引入中间冷却过程，降低压缩机耗功、提高制热性能系数，较常规电取暖更为节能、经济。
3)合理利用采暖峰谷电价，提高了整个供暖系统能源利用率，降低了供暖成本，提高了供热质量，达到了节能减排的目的。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是本发明风光电多能互补分布式供热系统的结构示意图。
图中标号：
1-蒸发器；2-低压级压缩机；3-高压级压缩机；4-冷凝器；5-中间支路膨胀阀；6-中间冷却器；7-蒸发主回路膨胀阀；8-太阳能集热器；9-风力致热器；10-蓄热器；11-板式换热器；12-分、集水阀；13-球阀；14-循环水泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种风光电多能互补分布式供热系统，包括双级压缩式热泵、太阳能集热器8、风力致热器9、蓄热器10、板式换热器11、分集水阀12、球阀13、循环水泵14；双级压缩式热泵包括蒸发器1、低压级压缩机2、高压级压缩机3、冷凝器4、中间支路膨胀阀5、中间冷却器6、蒸发主回路膨胀阀7；
太阳能集热器8与板式换热器11的进出口连接，构成太阳能集热环路；
风力致热器9与板式换热器11的进出口连接，构成风力致热环路；
蓄热器10与板式换热器11的进出口连接，构成蓄热环路；
冷凝器4与板式换热器11的进出口连接；
蒸发器4一端通过低压级压缩机2、高压级压缩机3与冷凝器4的一端连接；蒸发器4另一端通过蒸发主回路膨胀阀7、中间冷却器6与冷凝器4的另一端连接；
低压级压缩机1、高压级压缩机2之间连接有中间支路，中间支路一端与低压级压缩机1、高压级压缩机2之间的连接管路连通，另一端依次通过中间冷却器6、中间支路膨胀阀5与冷凝器4连接。
太阳能集热器8、风力致热器9、蓄热器10的进出口均设有分、集水阀12；板式换热器11与蓄热器10连接的管路上设有循环水泵14；冷凝器4与板式换热器11连接的管路上设有球阀。通过设置循环水泵14有利于水的循环，通过设置分、集水阀12及球阀13方便各环路的切换、控制及维护。
太阳能集热环路中太阳能集热器收集的热量通过换热器传递到热水管路进入热水管用于供热。风力致热环路中通过风力机捕获风能，将风力传送到致热器转子轴心，通过切割磁感线产生感应电流发生热效应，将风能高效地转化为热能传递到热水管用于供热。由于热负荷波动性和太阳能、风能的不稳定性，为了满足热用户供暖需求的同时进行多时段协同的运行优化调度，本实施例通过配置蓄热器进行热能存储来解决。通过实时监测供水温度，当供水温度低于设定值时启动空气源热泵进行补热。
该供热系统的运行方法包括：
在日间光照与风力充足时，通过太阳能集热器和风力致热器制取热量满足用户热负荷，冗余热量储存至蓄热器；
在光照或风力不足时，通过蓄热器释放储存热量进行供暖，若同时蓄热器储热亦不足，启动双级压缩式热泵制热补充热量空缺；
在夜间无光照时，峰电时段利用风力致热器制取热量供暖，热量不足时释放蓄热器储存热量作为补充，若同时蓄热器储热亦不足，启动双级压缩式热泵补充热量空缺；
在谷电时段，利用双级压缩式热泵制取热量，热泵所制取热量一部分与风力致热器共同供暖，一部分储存至蓄热器中，以供次日峰电时段补充供暖热量空缺。
在本实施例中，太阳能集热器可采用槽式太阳能集热器，提高集热效果。
该风光电多能互补分布式供热系统，具有如下技术效果：
1)将风光电多种能源供热组合，以太阳能集热器、风力致热器和电驱动热泵作为互补热源，弥补了太阳能、风能的间歇性、不稳定性等问题。
2)采用适用于寒冷地区的双级压缩变频空气源热泵，将工质压缩过程分段进行，引入中间冷却过程，降低压缩机耗功、提高制热性能系数，较常规电取暖更为节能、经济。
3)合理利用采暖峰谷电价，提高了整个供暖系统能源利用率，降低了供暖成本，提高了供热质量，达到了节能减排的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种风光电多能互补分布式供热系统，其特征在于，包括双级压缩式热泵、太阳能集热器、风力致热器、蓄热器、板式换热器；所述双级压缩式热泵包括蒸发器、低压级压缩机、高压级压缩机、冷凝器、中间支路膨胀阀、中间冷却器、蒸发主回路膨胀阀；
所述太阳能集热器与所述板式换热器的进出口连接，构成太阳能集热环路；
所述风力致热器与所述板式换热器的进出口连接，构成风力致热环路；
所述蓄热器与所述板式换热器的进出口连接，构成蓄热环路；
所述冷凝器与所述板式换热器的进出口连接；
所述蒸发器一端通过低压级压缩机、高压级压缩机与所述冷凝器的一端连接；所述蒸发器另一端通过所述蒸发主回路膨胀阀、中间冷却器与所述冷凝器的另一端连接；
所述低压级压缩机、高压级压缩机之间连接有中间支路，所述中间支路一端与所述低压级压缩机、高压级压缩机之间的连接管路连通，另一端依次通过所述中间冷却器、中间支路膨胀阀与所述冷凝器连接。
2.根据权利要求1所述的风光电多能互补分布式供热系统，其特征在于，所述供热系统的运行方法包括：
在日间光照与风力充足时，通过太阳能集热器和风力致热器制取热量满足用户热负荷，冗余热量储存至蓄热器；
在光照或风力不足时，通过蓄热器释放储存热量进行供暖，若同时蓄热器储热亦不足，启动双级压缩式热泵制热补充热量空缺；
在夜间无光照时，峰电时段利用风力致热器制取热量供暖，热量不足时释放蓄热器储存热量作为补充，若同时蓄热器储热亦不足，启动双级压缩式热泵补充热量空缺；
在谷电时段，利用双级压缩式热泵制取热量，热泵所制取热量一部分与风力致热器共同供暖，一部分储存至蓄热器中，以供次日峰电时段补充供暖热量空缺。
3.根据权利要求1所述的风光电多能互补分布式供热系统，其特征在于，所述太阳能集热器为槽式太阳能集热器。
4.根据权利要求1所述的风光电多能互补分布式供热系统，其特征在于，所述太阳能集热器、风力致热器、蓄热器的进出口均设有分、集水阀。
5.根据权利要求4所述的风光电多能互补分布式供热系统，其特征在于，所述板式换热器与所述蓄热器连接的管路上设有循环水泵。
6.根据权利要求5所述的风光电多能互补分布式供热系统，其特征在于，所述冷凝器与所述板式换热器连接的管路上设有球阀。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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