本实用新型涉及供热系统技术领域，尤其是一种空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统。
背景技术：
随着社会经济的迅速发展，能源消耗和环境破坏日益加剧，节能减排已经成为全世界关注的焦点，采用燃煤锅炉供暖的传统供暖方式因污染环境和大量消耗能源正逐步被新的采暖方式所取代。空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，空气源热泵系统冷热源合一，结构简单，施工安装方便，不占用建筑的有效使用面积，使用成本低，安全可靠，对环境无污染。但是空气源热泵的性能会随室外气候变化而变化，传统的空气源热泵机组在室外空气温度高于-3℃的情况下，均能安全可靠地运行，温度低于-5℃时可靠性较差，能效比急剧下降。蓄热电锅炉分为水蓄热和固体蓄热两种，是利用午夜低谷时段电力将水或固体蓄热介质加热到一定的温度，同时也要满足低谷时段建筑物的供暖负荷，在平电时段和峰电时段利用被加热的蓄热体余温来供暖的一种供暖方式，系统运行稳定，不排出二氧化硫等有害气体，无烟尘，无污染。在温度高于-5℃时蓄热电锅炉的热效率明显低于空气源热泵，但在温度低于-5℃时热效率远高于空气源热泵。
现有技术中已经有将空气源热泵和蓄热电锅炉联用的供热装置，如中国专利申请CN107091494A公布的一种蓄热电锅炉和空气源热泵联用供热装置及供热方法，利用分别与水箱连接的蓄热电锅炉和空气源热泵协调供暖，使整体供热更经济合理，出水温度有保证。但是该供热装置受水箱容积限制存在夜间低谷电蓄能量不足的风险，当室外温度低于-5℃时，如果夜间电蓄能不足就仍需占用部分高峰电，造成电力供应更加紧张，直接影响了电网的正常运行；此外，该供热装置采用的蓄热电锅炉结构复杂，不利于检修，在温度较低的情况下若蓄热电锅炉出现故障将直接影响正常供暖。
因此，如何提供一种空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统，既能高效利用夜间低谷期电量，有效避免因夜间电蓄能不足而占用日间高峰电的状况，又便于系统的检修，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统，该空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统克服了现有技术的不足，既能高效利用夜间低谷期电量，有效避免因夜间电蓄能不足而占用日间高峰电的状况，又便于系统的检修，避免因空气源热泵或蓄热电锅炉故障而导致供热系统瘫痪。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统，包括由空气源热泵、水蓄热电锅炉、固体蓄热电锅炉、主水箱组成的夜间蓄热系统和由空气源热泵、固体蓄热电锅炉、主水箱、辅水箱、分水器、热用户组成的供热循环系统，所述空气源热泵的进水管经第一三通阀门分别与主水箱和辅水箱连接，空气源热泵的出水管经第二三通阀门分别与主水箱和辅水箱连接，主水箱和水蓄热电锅炉通过进水管和出水管连接，辅水箱与固体蓄热电锅炉通过进水管和出水管连接，主水箱和辅水箱通过设有止回阀的水管连接，分水器与辅水箱通过水管连接。
进一步的，所述空气源热泵的出水管、连接主水箱和水蓄热电锅炉的出水管以及连接辅水箱与固体蓄热电锅炉的出水管上均设有用于热量转移的循环泵，连接主水箱和水蓄热电锅炉的出水管以及连接辅水箱与固体蓄热电锅炉的出水管上还设有止回阀。
进一步的，所述空气源热泵上设有用于测量环境温度的外部空气温度传感器。
进一步的，所述主水箱上设有用于测量主水箱温度的主水箱温度传感器、用于测量主水箱水位的主水箱水位感应器和用于保持主水箱内合适水位、水温的设有止回阀的第一外部进水管。
进一步的，辅水箱上设有用于测量辅水箱温度的辅水箱温度传感器、用于测量辅水箱水位的辅水箱水位感应器和用于保持辅水箱内合适水位、水温的设有止回阀的第二外部进水管。
进一步的，所述空气源热泵包括用于吸收空气中热量并将冷风排出的热泵蒸发器、用于将空气中的热量压缩成高温高压循环介质的热泵压缩机、用于将高温高压介质冷凝放热并将释放的热量交换给水箱输入水的热泵冷凝器和用于节流降压的膨胀阀，空气源热泵的进水管和出水管与热泵冷凝器相连。
进一步的，所述固体蓄热电锅炉内设有热风循环机和风水热交换器，连接辅水箱与固体蓄热电锅炉的进水管和出水管均接入风水热交换器内，利用热风循环机将空气送入固体蓄热电锅炉储热介质，利用风水热交换器将热风循环机带动的加热后的空气加热辅水箱的水。
进一步的，所述主水箱和辅水箱箱体内壁均设有保温层，保温层用于保持主水箱和辅水箱内水温。
进一步的，所述分水器与热用户连接，热用户从分水器获得的热水在使用后通过热用户的管路流回主水箱，实现水循环利用。
进一步的，所述空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统由中央控制系统控制，中央控制系统接收来自主水箱温度传感器、外部空气温度传感器、辅水箱温度传感器、主水箱水位感应器、辅水箱水位感应器的信号输入，通过输出信号控制第一外部进水管上的止回阀、第二外部进水管上的止回阀、第一三通阀门、第二三通阀门、连接主水箱和水蓄热电锅炉的出水管上的止回阀、连接辅水箱与固体蓄热电锅炉的出水管上的止回阀和系统中所有的循环泵。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的一种空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统系统安全可靠，高效利用夜间低谷期电量，有效避免因夜间电蓄能不足而占用日间高峰电的状况；系统便于系统的检修，空气源热泵、水蓄热电锅炉和固体蓄热电锅炉的任一出现故障均不导致系统供暖中断，避免了因空气源热泵或蓄热电锅炉故障而导致供热系统瘫痪；夜间蓄电系统各组成部分相互协调作用，主水箱体积的减小不影响低谷期蓄能；根据时间段、室外温度，主水箱、辅水箱温度以及主水箱、辅水箱水位控制系统运作方式，提高了工作效率，使系统更加经济合理。
附图说明
图1为本实用新型总体结构示意图；
其中，1空气源热泵、2水蓄热电锅炉、3主水箱、4辅水箱、5固体蓄热电锅炉、6分水器、7热用户、8第一外部进水管、9第二外部进水管、10主水箱温度传感器、11外部空气温度传感器、12辅水箱温度传感器、13主水箱水位感应器、14辅水箱水位感应器、15第一三通阀门、16第二三通阀门、17进水管、18出水管、19热泵蒸发器、20热泵压缩机、21热泵冷凝器、22膨胀阀。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示实施例中，一种空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统，包括由空气源热泵1、水蓄热电锅炉2、固体蓄热电锅炉5、主水箱3组成的夜间蓄热系统和由空气源热泵1、固体蓄热电锅炉5、主水箱3、辅水箱4、分水器6、热用户7组成的供热循环系统，所述空气源热泵1的进水管17经第一三通阀门15分别与主水箱3和辅水箱4连接，空气源热泵1的出水管18经第二三通阀门16分别与主水箱3和辅水箱4连接，主水箱3和水蓄热电锅炉2通过进水管和出水管连接，辅水箱4与固体蓄热电锅炉5通过进水管和出水管连接，主水箱3和辅水箱4通过设有止回阀的水管连接，分水器6与辅水箱4通过水管连接；空气源热泵1的出水管18、连接主水箱3和水蓄热电锅炉2的出水管以及连接辅水箱4与固体蓄热电锅炉5的出水管上均设有循环泵，连接主水箱3和水蓄热电锅炉2的出水管以及连接辅水箱4与固体蓄热电锅炉5的出水管上还设有止回阀；空气源热泵1上设有外部空气温度传感器11，主水箱3上设有主水箱温度传感器10、主水箱水位感应器13和设有止回阀的第一外部进水管8，辅水箱4上设有辅水箱温度传感器12、辅水箱水位感应器14和设有止回阀的第二外部进水管9；空气源热泵1包括热泵蒸发器19、热泵压缩机20、热泵冷凝器21和膨胀阀22，空气源热泵1的进水管17和出水管18与热泵冷凝器21相连；固体蓄热电锅炉5内设有热风循环机和风水热交换器，连接辅水箱4与固体蓄热电锅炉5的进水管和出水管均接入风水热交换器内；主水箱3和辅水箱4箱体内壁均设有保温层；分水器6与热用户7连接，热用户7从分水器6获得的热水在使用后通过热用户7的管路流回主水箱3；空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统由中央控制系统控制，中央控制系统接收来自主水箱温度传感器10、外部空气温度传感器11、辅水箱温度传感器12、主水箱水位感应器13、辅水箱水位感应器14的信号输入，通过输出信号控制第一外部进水管8上的止回阀、第二外部进水管9上的止回阀、第一三通阀门15、第二三通阀门16、连接主水箱3和水蓄热电锅炉2的出水管上的止回阀、连接辅水箱4与固体蓄热电锅炉5的出水管上的止回阀和系统中所有的循环泵。
工作原理：本实用新型的一种空气源热泵和蓄热电锅炉联合集中供热系统，通过空气源热泵1和水蓄热电锅炉2在23:00至次日7:00对主水箱3的水加热并通过固体蓄热电锅炉5内的固体介质蓄热，系统在夜间运行时，通过控制第一三通阀门15和第二三通阀门16使空气源热泵1仅与主水箱3连通，系统在日间运行时则使空气源热泵1仅与辅水箱4连通。空气源热泵可将水加热至55℃，冬季供暖目标温度T0一般为55-70℃，因此系统夜间运行分为两种情况：（1）室外温度高于-5℃，首先通过空气源热泵1将水加热至55℃，然后通过水蓄热电锅炉2将已加热到55℃的水继续加热到温度T，T=T0+（20-30℃）；（2）室外温度低于-5℃，仅通过水蓄热电锅炉2加热主水箱3内的水至T；情况（1）与情况（2）下固体蓄热电锅炉5均同步运行，且固体蓄热电锅炉5与辅水箱4连接的水管上的止回阀关闭。系统日间运行时，关闭水蓄热电锅炉2与主水箱3连接的进水管上的止回阀，水蓄热电锅炉2停止运行，此时的供热系统分两种情况运行：（1）室外温度高于-5℃，辅水箱4经第二外部进水管9进入水的水通过空气源热泵1加热至55℃，主水箱3的水流入辅水箱4，辅水箱4内水温达到供暖目标温度并流入分水器6，通过分水器6进入热用户7；（2）室外温度低于-5℃，辅水箱4经第二外部进水管9进入水的水通过固体蓄热电锅炉5加热至55℃，主水箱3的水流入辅水箱4，辅水箱4内水温达到供暖目标温度并流入分水器6，通过分水器6进入热用户7。当冬季气温转暖，室外温度日间、晚间均保持在0-12℃之间时，水蓄热电锅炉2、水箱3和固体蓄热电锅炉5均停止运行，仅通过空气源热泵1加热辅水箱4中的水进行供暖。另外，当空气源热泵1、水蓄热电锅炉2、固体蓄热电锅炉5任一出现故障时，调整系统运行方式，故障检修期间供热系统仍可正常运行，可最大限度的减少故障检修期间的损失。
上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。