一种利用低品位热源的农业设施供热系统及工作方法与流程

本发明属于换热系统，具体涉及一种利用低品位热源的农业设施供热系统及工作方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、农业设施对供热稳定性要求高，传统供热方式依赖燃煤、燃气或电加热，能耗高、运行成本大。工业生产过程中产生大量低品位余热，水温通常在20℃至45℃之间，因温度较低，直接用于供热的效率不高，大量余热被浪费。此外，工业余热的排放具有间歇性和不稳定性，余热量随生产负荷波动较大，无法直接稳定地为设施农业供热。现有供热系统缺乏根据余热排放状态灵活调节供热方式的能力，当余热充足时无法有效储存多余热量，当余热不足时又缺乏备用热源，导致供热不稳定或能源浪费。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种利用低品位热源的农业设施供热系统及工作方法，解决了现有供热系统缺乏根据余热排放状态灵活调节供热方式的能力导致供热不稳定或能源浪费的的问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种利用低品位热源的农业设施供热系统，包括低品位余热、储热装置、设施农业、水源热泵、热源循环泵、供热循环泵、释热循环泵、末端散热设备、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、止回阀以及多个温度传感器；所述低品位余热、热源循环泵与水源热泵的热源侧形成热源侧循环回路；所述水源热泵的供热侧进水口通过供热循环泵连接第一电动阀，所述储热装置的热水口连接第三电动阀，所述第一电动阀连接第三电动阀，所述第三电动阀远离储热装置的一端连接末端散热设备的出水口，所述末端散热设备的进水口连接水源热泵的供热侧出水口，形成供热侧主循环回路；所述水源热泵的出水口经三通分流，一部分热源进入设施农业中的末端散热设备，经末端设备出口至第一电动阀和供热循环水泵，形成供热回路；水源热泵的出水口经三通分流后的另一部分热源经第二电动阀后进入储热装置进行储热，储热装置的热水口连接第三电动阀，接入第一电动阀前，与设施农业末端散热设备的出口的低温热源汇合，共同接入供热循环水泵入口，经循环水泵加压后进入水源热泵再次加热，形成储热回路；所述储热装置的热水口依次通过第二电动阀、末端散热设备、释热循环泵连接第一电动阀的靠近第三电动阀的一端和止回阀，最后至储热装置，形成释热回路；所述第四电动阀两端分别连接末端散热设备的进水口和出水口；所述温度传感器分别设置在低品位余热处、水源热泵的供热侧出水端、末端散热设备的回水端、设施农业内、储热装置顶部和储热装置底部。

4、进一步地，还包括控制器，所述控制器分别与热源循环泵、供热循环泵、释热循环泵、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、水源热泵和多个温度传感器电连接，所述控制器根据温度传感器的检测信号控制热源循环泵、供热循环泵、释热循环泵、各电动阀和水源热泵的启停。

5、第二方面，本发明还提供了一种利用低品位热源的农业设施供热系统的工作方法，包括：检测低品位余热处的水温；根据低品位余热处的水温范围判断余热状态；

6、当控制器检测到低品位余热处的温度传感器显示的水温处于中温区间时，水源热泵供热处于运行模式；

7、当控制器检测到低品位余热处的温度传感器显示的水温处于高温区间时，水源热泵边供热边蓄热运行模式；

8、当控制器检测到低品位余热处的温度传感器显示的水温处于低温区间时，蓄热装置供热运行模式，以保证设施农业持续稳定供热。

9、进一步地，当控制器检测到低品位余热处的温度传感器显示的水温处于中温区间时，控制器控制热源循环泵、供热循环泵、水源热泵、第一电动阀和末端散热设备开启，控制释热循环泵、第二电动阀和第三电动阀关闭，控制水源热泵使供水温度高于回水温度。

10、进一步地，当控制器检测到低品位余热处的温度传感器显示的水温处于高温区间时，控制器控制热源循环泵、供热循环泵、水源热泵、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀和末端散热设备开启，控制释热循环泵关闭，止回阀关闭，控制水源热泵使供水温度高于回水温度，水源热泵输出的高温供水一部分通过第二电动阀进入储热装置进行储热，另一部分进入末端散热设备进行供热，当储热装置底部的温度传感器检测到水温达到第一温度阈值时，控制器控制第二电动阀和第三电动阀关闭，结束储热。

11、进一步地，当控制器检测到低品位余热处的温度传感器显示的水温处于低温区间时，控制器控制热源循环泵、供热循环泵、水源热泵、第一电动阀和第三电动阀关闭，第二电动阀开启，控制释热循环泵和末端散热设备开启，止回阀开启，储热装置中的高温热水通过释热循环泵和止回阀输送至末端散热设备进行供热，控制器通过调节释热循环泵的循环流量使供水温度高于回水温度，当储热装置顶部的温度传感器检测到水温达到第二温度阈值时，控制器控制第二电动阀和释热循环泵关闭，结束释热。

12、进一步地，所述第四电动阀根据设施农业内的温度传感器检测信号调节进入末端散热设备的供水流量。

13、进一步地，所述中温区间为低品位余热处温度传感器检测到的水温满足20℃~45℃；所述控制器控制水源热泵的启动，使供水温度控制在55℃，回水温度控制在45℃。

14、进一步地，所述高温区间为低品位余热处温度传感器检测到的水温≥45℃；所述控制器控制水源热泵的启动，使供水温度控制在75℃，回水温度控制在60℃；所述第一温度阈值为75℃。

15、进一步地，所述低温区间为低品位余热处温度传感器检测到的水温≤20℃；所述控制器通过调节释热循环泵的循环流量，使供水温度控制在75℃，回水温度控制在45℃；所述第二温度阈值为45℃。

16、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

17、本发明通过水源热泵与储热装置的组合配置，实现了对低品位余热的高效利用和灵活调度。水源热泵将低品位余热提升至可用供热温度，解决了低品位余热温度过低无法直接供热的问题。储热装置在余热充足时储存多余热量，在余热不足时释放储存热量，实现了余热的时间转移和调峰填谷，克服了工业余热间歇性排放导致的供热不稳定问题。将原本被浪费的低品位余热转化为稳定可靠的供热热源，显著降低了设施农业的供热能耗和运行成本。

18、本发明通过多温度传感器联合控制，三种运行模式包括水源热泵供热模式，充分利用中温余热；水源热泵供热边蓄热模式，在满足当前供热需求的同时储存多余热量；蓄热装置供热模式，释放储存热量保证供热连续性。三种模式的自动切换无需人工干预，系统能够根据余热排放的波动灵活调整供热方式，既保证了供热的稳定性，又避免了能源浪费。储热装置底部和顶部的温度传感器分别监测储热和释热过程，当达到设定阈值时自动结束储热或释热，实现了储热装置的精确控制。末端散热设备的供水和回水温度传感器实时监测供热效果，控制器根据温度反馈调节水源热泵出力或释热循环泵流量，保证供热温度稳定。设施农业内的室温传感器为第四电动阀提供反馈信号，实现供热量与实际热负荷的精确匹配。多传感器联合控制机制使系统运行高度智能化和自动化，显著提高了系统对复杂工况的适应能力和运行可靠性。