一种基于水源热泵的多源耦合区域化供热系统的制作方法

1.本实用新型属于能源技术领域，具体涉及一种基于水源热泵的多源耦合区域化供热系统。


背景技术：

2.随着国家环保政策的推行，清洁能源供热已成为区域集中供热的主要方法，单一热源取热易产生供热量不足问题，因此进行多种能源耦合供热很有必要，其次现有的清洁能源综合热泵供热系统没有实现能量的梯级利用，造成能量浪费。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于水源热泵的多源耦合区域化供热系统，即通过污水及地表水源热泵系统、冷水相变机系统、空气源热泵系统及燃气锅炉等对污水或湖水中的显热、冷水中的潜热、空气中的显热及燃气燃烧的热量对热用户供热，实现了能量的综合利用。
4.本实用新型为解决上述技术问题，所采取的技术方案是：
5.本实用新型提供的方案为一种基于水源热泵的多源耦合区域化供热系统，它由污水供水管、供水泵、冷水供水管、污水回水管、污水及地表水源热泵、冷水相变机、中介水进水管一、第四循环水泵、中介水回水管一、第五节流阀、中介水进水管二、第五循环水泵、中介水回水管二、第六节流阀、第一热泵机组、第二热泵机组、主管一、第三循环水泵、第一板式换热器、主管二、第二板式换热器、主管三、热用户、主管四、第四节流阀、第一循环水泵、支管一、空气源热泵、支管三、第二节流阀、支管四、第二循环水泵、燃气锅炉、支管五、第三节流阀、支管二、第一节流阀、支管六、支管七、支管八、第七节流阀、第六循环水泵、末端供水管、末端回水管、末端调节阀组成，所述的污水供水管一端与污水及地表水源热泵相连通；所述的供水泵设置在污水供水管上；所述的冷水供水管一端与污水及地表水源热泵相连通，另一端与冷水相变机相连通；所述的污水回水管一端与冷水相变机相连通；所述的中介水进水管一一端与污水及地表水源热泵相连通，另一端与第一热泵机组相连通；所述的中介水回水管一一端与第一热泵机组相连通，另一端与污水及地表水源热泵相连通；所述的第四循环水泵设置在中介水回水管一上；所述的第五节流阀设置在中介水回水管一上，且位于第四循环水泵的入口与第一热泵机组之间；所述的中介水进水管二一端与冷水相变机相连通，另一端与第二热泵机组相连通；所述的中介水回水管二一端与第二热泵机组相连通，另一端与冷水相变机相连通；所述的第五循环水泵设置在中介水进水管二上；所述的第六节流阀设置在中介水回水管二上；所述的主管一一端与第一热泵机组相连通，另一端与第一板式换热器相连通；所述的第三循环水泵设置在主管一上；所述的主管二一端与第一板式换热器相连通，另一端与第二板式换热器相连通；所述的主管三一端与第二板式换热器相连通，另一端与末端回水管和主管四相连通；所述的主管四一端与末端回水管和主管三相连通，另一端与第一热泵机组相连通；所述的第四节流阀设置在主管四上；所述的支
管一一端与第一板式换热器相连通，另一端与空气源热泵相连通；所述的第一循环水泵设置在支管一上；所述的支管三一端与空气源热泵相连通，另一端与第一板式换热器相连通；所述的第二节流阀设置在支管三上；所述的支管四一端与燃气锅炉相连通，另一端与第二板式换热器相连通；所述的第二循环水泵设置在支管四上；所述的支管五一端与燃气锅炉相连通，另一端与第二板式换热器相连通；所述的第三节流阀设置在支管五上；所述的支管二一端与燃气锅炉相连通，另一端与空气源热泵相连通；所述的第一节流阀设置在支管二上；所述的支管六一端与主管四相连通，且连通点位于主管三和末端回水管的连通处与第四节流阀之间，另一端与第六循环水泵相连通；所述的支管八一端与第六循环水泵相连通，另一端与第二热泵机组相连通；所述的支管七一端与第二热泵机组相连通，另一端与主管四相连通，且连通点位于第四节流阀与第一热泵机组之间；所述的末端供水管一端与主管三相连通，另一端与热用户相连通；所述的末端调节阀设置在末端供水管上；所述的末端回水管一端与热用户相连通，另一端与主管四和主管三相连通。
6.本实用新型的运行原理为：供热时，污水或地表水在供水泵的作用下进入污水及地表水源热泵，热泵从污水或地表水中吸热后，将热量的品位提升后传递给中介水。中介水通过第四循环水泵的作用在其所在的回路中循环，调节第五节流阀可调节该回路中中介水的循环流量即调节从污水或地表水中的取热量。中介水进入第一热泵机组后，热泵机组吸收中介水中的热量将其进行品位提升，并将热量传递给另一侧的循环水。在第三循环水泵的作用下，该回路中的循环水吸收来自第一热泵机组中的热量后，在主管一内流动并进入第一板式换热器吸收空气源热泵所在回路中循环水的热量。循环水在第一板式换热器中充分吸热后，在主管二内流动进入第二板式换热器吸收燃气锅炉所在回路中循环水的热量，流出第二板式换热器，在主管三、末端供水管内流动进入热用户进行放热，充分放热后，一路循环水流经主管四、第四节流阀，另一路循环水流经、支管六、第七节流阀，在第六循环水泵的作用下进入第二热泵机组，吸收第二热泵机组内的热量后与上一路循环水汇合，回到第一热泵机组完成该路循环。污水或湖水在污水及地表水源热泵中放热后，进入冷水相变机，释放潜热，凝固成冰排回水源。在第五循环水泵作用下，该路循环水进入冷水相变机吸收热量后，经中介水进水管二进入第二热泵机组，将热量传递给机组内的工质进行释热，经第六节流阀、中介水回水管二回到冷水相变机从而完成该路循环。第一循环水泵和第二循环水泵所在支路中的循环水吸收来自空气源热泵和燃气锅炉的热量后将热量通过第一板式换热器和第二板式换热器传递给主管中的循环水。通过支管二和第一节流阀将燃气锅炉与空气源热泵相连，达到燃气锅炉的余热利用，提高空气源热泵性能系数的目的。在该系统运行时，可通过调节该系统内的七个节流阀改变不同热源间的耦合比例，当供热量较低时，可选择开启一个或其中几个节流阀，当供热量较高时，则需开启全部节流阀来满足供热需求。
7.本实用新型相对于现有技术具有如下特点及有益效果为：
8.1．本实用新型通过设置污水及地表水源热泵系统、冷水相变机系统、空气源热泵系统、燃气锅炉等进行供热，实现了多热源耦合供热，解决了单热源供热量不足、低值能源的梯级利用问题。
9.2．本实用新型通过设置燃气锅炉余热利用回路，解决了空气源热泵在冬季易结霜、热量不足的问题。
10.3．本实用新型通过设置七个节流阀进行流路控制，解决了各热源热量的配比问题，使系统能效最大化，实现了低值能源的综合利用。
11.4. 本实用新型通过多元耦合供热，增加了供热系统在极寒天气下运行的稳定性。
附图说明
12.图1是本实用新型的系统循环连接示意图
13.图中：污水供水管1、供水泵2、冷水供水管3、污水回水管4、污水及地表水源热泵5、冷水相变机6、中介水进水管一7、第四循环水泵8、中介水回水管一9、第五节流阀10、中介水进水管二11、第五循环水泵12、中介水回水管二13、第六节流阀14、第一热泵机组15、第二热泵机组16、主管一17
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1、主管二17
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2、主管三17
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3、主管四17
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4、第三循环水泵18、第一板式换热器19、第二板式换热器20、热用户21、第四节流阀22、第一循环水泵23、支管一24
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1、支管二24
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2、支管三24
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3、支管四24
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4、支管五24
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5、支管六24
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6、支管七24
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7、支管八24
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8、空气源热泵25、第二节流阀26、第二循环水泵27、燃气锅炉28、第三节流阀29、第一节流阀30、第七节流阀31、第六循环水泵32、末端供水管33、末端回水管34、末端调节阀35。
具体实施方式
14.具体实施方式一，如图所示，本实施方式的一种基于水源热泵的多源耦合区域化供热系统，它由污水供水管1、供水泵2、冷水供水管3、污水回水管4、污水及地表水源热泵5、冷水相变机6、中介水进水管一7、第四循环水泵8、中介水回水管一9、第五节流阀10、中介水进水管二11、第五循环水泵12、中介水回水管二13、第六节流阀14、第一热泵机组15、第二热泵机组16、主管一17
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1、第三循环水泵18、第一板式换热器19、主管二17
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2、第二板式换热器20、主管三17
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3、热用户21、主管四17
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4、第四节流阀22、第一循环水泵23、支管一24
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1、空气源热泵25、支管三24
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3、第二节流阀26、支管四24
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4、第二循环水泵27、燃气锅炉28、支管五24
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5、第三节流阀29、支管二24
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2、第一节流阀30、支管六24
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6、支管七24
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7、支管八24
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8、第七节流阀31、第六循环水泵32、末端供水管33、末端回水管34、末端调节阀35组成，所述的污水供水管1一端与污水及地表水源热泵5相连通；所述的供水泵2设置在污水供水管1上；所述的冷水供水管3一端与污水及地表水源热泵5相连通，另一端与冷水相变机6相连通；所述的污水回水管4一端与冷水相变机6相连通；所述的中介水进水管一7一端与污水及地表水源热泵5相连通，另一端与第一热泵机组15相连通；所述的中介水回水管一9一端与第一热泵机组15相连通，另一端与污水及地表水源热泵5相连通；所述的第四循环水泵8设置在中介水回水管一9上；所述的第五节流阀10设置在中介水回水管一9上，且位于第四循环水泵8的入口与第一热泵机组15之间；所述的中介水进水管二11一端与冷水相变机6相连通，另一端与第二热泵机组16相连通；所述的中介水回水管二13一端与第二热泵机组16相连通，另一端与冷水相变机6相连通；所述的第五循环水泵12设置在中介水进水管二11上；所述的第六节流阀14设置在中介水回水管二13上；所述的主管一17
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1一端与第一热泵机组15相连通，另一端与第一板式换热器19相连通；所述的第三循环水泵18设置在主管一17
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1上；所述的主管二17
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2一端与第一板式换热器19相连通，另一端与第二板式换热器20相连通；所述的主管三17
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3一端与第二板式换热器20相连通，另一端与末端回水管34和主管四17
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4相连通；所述的主管四17
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4一端与末端回水管34和主管三17
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3相连通，另一端与第一热泵机组
15相连通；所述的第四节流阀22设置在主管四17
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4上；所述的支管一24
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1一端与第一板式换热器19相连通，另一端与空气源热泵25相连通；所述的第一循环水泵23设置在支管一24
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1上；所述的支管三24
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3一端与空气源热泵25相连通，另一端与第一板式换热器19相连通；所述的第二节流阀26设置在支管三24
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3上；所述的支管四24
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4一端与燃气锅炉28相连通，另一端与第二板式换热器20相连通；所述的第二循环水泵27设置在支管四24
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4上；所述的支管五24
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5一端与燃气锅炉28相连通，另一端与第二板式换热器20相连通；所述的第三节流阀29设置在支管五24
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5上；所述的支管二24
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2一端与燃气锅炉28相连通，另一端与空气源热泵25相连通；所述的第一节流阀30设置在支管二24
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2上；所述的支管六24
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6一端与主管四17
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4相连通，且连通点位于主管三17
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3和末端回水管34的连通处与第四节流阀22之间，另一端与第六循环水泵32相连通；所述的支管八24
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8一端与第六循环水泵32相连通，另一端与第二热泵机组16相连通；所述的支管七24
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7一端与第二热泵机组16相连通，另一端与主管四17
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4相连通，且连通点位于第四节流阀22与第一热泵机组15之间；所述的末端供水管33一端与主管三17
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3相连通，另一端与热用户21相连通；所述的末端调节阀35设置在末端供水管33上；所述的末端回水管34一端与热用户21相连通，另一端与主管四17
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4和主管三17
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3相连通。
15.工作原理：
16.供热时，污水或湖水在供水泵2的作用下进入污水及地表水源热泵5，热泵从污水或地表水中吸热后，将热量的品位提升后传递给中介水，中介水通过第四循环水泵8的作用在其所在的回路中循环，调节第五节流阀10可调节该回路中中介水的循环流量即调节从污水或湖水中的取热量。中介水进入第一热泵机组15后，热泵机组吸收中介水中的热量将其进行品位提升，并将热量传递给另一侧的循环水。在第三循环水泵18的作用下，该回路中的循环水吸收来自第一热泵机组15中的热量后，在主管一17
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1内流动并进入第一板式换热器19吸收空气源热泵25所在回路中循环水的热量。循环水在第一板式换热器19中充分吸热后，在主管二17
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2内流动进入第二板式换热器20吸收燃气锅炉28所在回路中循环水的热量，流出第二板式换热器20，在主管三、末端供水管内流动进入热用户进行放热，充分放热后，一路循环水流经主管四17
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4、第四节流阀22，另一路循环水流经支管六24
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6、第七节流阀31，在第六循环水泵32的作用下进入第二热泵机组16，吸收第二热泵机组16内的热量后与上一路循环水汇合，回到第一热泵机组15完成该路循环。污水或湖水在污水换热器5中放热后，进入冷水相变机6，释放相变潜热，凝固成冰排回水源。在第五循环水泵12作用下，该路循环水进入冷水相变机6吸收热量后，经中介水进水管二11进入第二热泵机组16，将热量传递给机组内的工质进行释热，经第六节流阀14、中介水回水管二13回到冷水相变机6从而完成该路循环。第一循环水泵23和第二循环水泵27所在支路中的循环水吸收来自空气源热泵25和燃气锅炉28的热量后将热量通过第一板式换热器19和第二板式换热器20传递给主管中的循环水。通过支管二24
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2和第一节流阀30将燃气锅炉28与空气源热泵25相连，达到燃气锅炉28的余热利用，提高空气源热泵25性能系数的目的。在该系统运行时，可通过调节该系统内的七个节流阀改变不同热源间的耦合比例，当供热量较低时，可选择开启一个或其中几个节流阀，当供热量较高时，则需开启全部节流阀来满足供热需求。
17.以上所述只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述所述限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化
和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。