用集中供热管网传送夏季制冷废热的热回收利用系统的制作方法

本实用新型属于加热领域，涉及一种用集中供热管网传送夏季制冷废热的热回收利用系统。

背景技术：

目前，机关、商用楼宇及民用住宅，夏季都普遍使用空调制冷。大量冷却塔和家用空调外机在城市中持续扩散的废热气体，加剧了城市热岛效应和大气污染的形成；此外，夏季仍有部分居民和商家（如洗浴场所）使用热水。这些热水用户，无一不是通过耗电、燃气、煤而获得热水。形成在同一区域内的弃热和耗能取热并存的矛盾现象。在数量上、收集建筑制冷废热转用为居民及商业热需求绰绰有余， 将城市中的制冷废热转为同城所需热水的热源，不仅能降低因制冷而伴生的城市“热岛”效应，还使城市中夏季热水的获取减少煤、电的消耗。如此一举两得，皆因没有制冷废热集中收存和较长距离输送的技术途径和设备，致使城市中夏季制冷向大气散热和热水用户耗电、耗燃料的现象当前依然并存。

城市集中供热系统中的地下一次管网，多由当地市政部门统一规划，沿城市主要街道铺设，一个地下供热管网的传输距离最高可达到2万米。在热源厂的首站设一个大型循环泵，冬季由大型循环泵提供动力，将热源厂的热能换成70-110℃高温热水沿一次网供水管路经换热站换热降温后，沿一次网回水管路回到热源厂首站的地下供热设施。一次网设置的初衷是作为冬季供热的热传输的基础设施。每年供暖期结束后，一次网便进入闲置期，但一次网在闲置期间并不放水，即热传媒仍存于管路之中。地下供热一次网供水主管路和回水主管路内的水便处于静止状态，因没有热源补充水温由供暖末期的40-50℃缓慢降至夏季初的20-30℃。以一条直径DN1000铺设长度2万米的地下供热管网为例：供回水管路总长度为4万米，每延米存水量约为0.75吨，存水量约为3万吨，夏季水温在20℃左右。经测算，按照管内存水温升30℃计算，（约可蓄存热能）可吸热3777吉焦 。如此庞大并具有潜在功能的设施每年却有半数时间停用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用集中供热管网传送夏季制冷废热的热回收利用系统，用于有集中供热系统的城市在夏季回收区域内制冷废热并作为用热场所的热源，将区域内制冷和供热有机结合，消除大量制冷废热对城市环境的影响及夏季用热对电能或燃料的消耗。

本实用新型的制冷废热回收利用系统包括：城市集中供热地下一次网供水主管路和回水主管路、冷气用户的制冷机组，所作出的创新是：在供热一次网沿线设置中央制冷废热回收站和/或分户制冷废热回收站、消费热水换热站，连接中央制冷废热回收站一次网主管路的一次网分支管路。

所述的中央制冷废热回收站包括电热泵机组、连接电热泵机组与制冷末端的二次网、安装在二次网上的循环泵、安装在一次网分支管路上的冷却塔、控制系统组成，其中，电热泵冷凝器的进口接一次网分支管路供水管，冷凝器出口接一次网分支管路回水管，电热泵的蒸发器经二次网连接制冷末端；所述的冷却塔通过电动三通切换阀跨接在一次网分支管路供水管和回水管之间。

所述的分户制冷废热回收站，包括安装在一次网回水管路上的阀门，分别连接在阀门两侧的两条一次网回水分支管路，连接在阀门上游的一次网回水管分支管路为分户制冷废热回收站供水管，连接在阀门下游的一次网回水管分支管路为分户制冷废热回收站回水管，分户制冷废热回收站与用户端电热泵之间连接二次网，安装在二次网上的循环泵、连接用户端电热泵与制冷末端的制冷循环管路、用户端电热泵蒸发器与制冷末端连接制冷循环管路上安装的用户端循环泵，通过电动三通切换阀跨接在一次网分支管路供水管和回水管之间的冷却塔，其中，二次网供水管接用户端电热泵冷凝器进口，冷凝器出口接二次网回水管。

本实用新型的进一步完善是：在分户制冷用户端电热泵的冷凝器中穿过供居民用热水的自来水管。

所述的消费热水换热站是在增加原有二次网采暖换热站增加热水水换热器、一次网循环泵、穿过水水换热器的自来水管路，热用户末端，以及控制系统组成。

本实用新型的工作原理包括

1、中央制冷与一次网蓄能

首先由中央制冷废热回收站的二次网循环泵提供动力，将电热泵机组制取的7℃冷水沿二次网供水管路送入建筑内的制冷末端，7℃冷水与室内空气进行热量交换后温度升至12℃，再沿二次网回水管路进入电热泵机组蒸发端，经过机组蒸发端降温后再次成为7℃冷水进入二次网循环泵，在二次网循环泵的作用下进入二次网供水管路中，从而完成一次中央制冷的一个循环过程。

由中央制冷废热回收站的一次网循环泵提供动力，抽取供热一次网供水主管路的20-30℃温水，沿一次网供水支管送入电热泵机组冷凝侧，经电热泵机组的电压缩机做工吸收蒸发器冷循环水的热量转变为高温热导入冷凝端20-30℃温水温水中，经过机组冷凝端升温后成为40-50℃热水，再沿一次网回水支管回到供热一次网的回水主管路中。抽取供热一次网供水主管路20-30℃温水，通过电热泵机组升温后再回灌至供热一次网回水主管路，为维持供热一次网的供回水主管路自身的水力平衡，供热一次网回水主管路会从远端与供热一次网供水主管路连接，将温度较高的水从一次网的回水主管路补入供热一次网供水主管路中，由此实现供热一次网的供回水主管路的水力平衡和地下供热一次网供回水主管路蓄能的一个过程。

在运行过程中，检测到一次网供水主管温度高于电热泵机组冷凝侧设计温度，不能作为电热泵机组的冷却水使用时，通过控制器输出信号将电动三通阀将管路从一次网循环散热切换至密闭式冷却塔中散热，密闭式冷却塔作为一次网蓄热的备用散热器，确保电热泵机组的安全运行。

2、区域制冷废热远距离传输与利用

由设置在消费热水换热站的一次网循环泵提供动力，将供热一次网回水主管路的40-50℃热水沿一次网回水支管路抽进水水换热器的一次网侧进口，在水水换热器内与二次网侧的15-20℃自来水换热后，一次网的水温由40-50℃降至20-30℃后，从水水换热器的一次网侧出口沿一次网供水支管路进入供热一次网供水主管路中，而升温20-30℃的自来水沿自来水热水管路进入热用户末端，从而完成一次区域制冷废热远距离与利用的一次过程。

3、分户制冷的一次网蓄热及废热利用

首先，由用户端循环泵提供动力，将用户端电热泵蒸发端制取的冷循环水，沿制冷循环管路送入风机盘管中，冷水通过风机盘管与室内空气进行热交换后，冷循环水温度得以升高室温得以下降，升温后的冷循环水沿制冷循环管路回到用户端电热泵蒸发端，经过用户端电热泵蒸发端再次降温后成为冷循环水后再次进入制冷循环管路中，从而完成一次分户制冷循环过程。

与此同时，由二次网循环泵提供动力，抽取供热一次网回水上游管路的低温水，沿二次网供水管送入用户端电热泵二次网侧冷凝端，经用户端电热泵的电压缩机做工吸收蒸发器冷循环水的热量转变为高温热导入冷凝端的低温水中，经过冷凝端升温后的低温水，沿二次网回水管回到供热一次网回水下游管路中。抽取供热一次网回水上游管路低温水，通过用户端电热泵升温后再回灌至供热一次网回水下游管路，为维持供热一次网的供回水主管路自身的水力平衡，供热一次网回水主管路会从远端与供热一次网供水主管路连接，将温度较低的水从一次网的供水主管路补入供热一次网回水上游管路中，由此实现供热一次网的供回水主管路的水力平衡和地下供热一次网供回水管路蓄能的一个过程。

在运行过程中，检测到一次网回水上游管路温度高于用户端电热泵冷凝端设计温度，不能作为用户端电热泵的冷却水使用时，通过控制器输出信号将电动三通阀将管路切换至密闭式冷却塔中散热，密闭式冷却塔作为一次网蓄热的备用散热器，确保用户端电热泵的安全运行。

分户制冷废热利用采用自来水管与用户端电热泵冷凝端换热模式，直接加热单元内热用户冷水，使用热源为用户端电热泵的制冷废热。

本实用新型的积极效果是

“复苏”夏季处在“休眠”状态的集中供热一次网，作为夏季收集制冷排热转为同城需要热水场所的加热源的传送设施，其社会效益有：

1、充分利用北方城市地下热网的优势，实现了24小时大型蓄能和长距离热量输送，满足一次网沿线分散不连续的用热需求。

2、将单体中央制冷和居民分户制冷模式，转变为大型区域性冷热联供综合利用模式。提高了一次网沿线分户制冷废热的综合利用水平，减少生产40-50℃的二次能源能耗，进而控制了区域电煤消耗和烟气污染物排放总量。

3、减少了并入一次网的机关、商用楼宇及民用住宅的制冷废热排放总量，缓解了城市区域内热岛效应的形成。

附图说明

图1为本实用新型的整体系统图。

具体实施方式

参阅图1，本实用新型的制冷废热的热回收利用系统包括：城市集中供热地下一次网供水主管路2和回水主管路1、冷气用户的制冷机组13和14，所作出的创新是：在供热一次网沿线设置中央制冷废热回收站5-2和/或分户制冷废热回收站5-1、消费热水换热站5-3，连接中央制冷废热回收站一次网主管路的一次网回水分支管路10-1和供水分支管路10-2；

所述的中央制冷废热回收站5-2包括电热泵机组14、连接电热泵机组与制冷末端的二次网回水管路11-1、二次网供水管路11-2安装在二次网上的循环泵6、安装在一次网分支管路上的密闭式冷却塔7、安装在一次网分支管路上的一次网和冷却塔循环泵8、电集中控制系统，其中，电热泵机组14冷凝器14-1的进口接一次网分支管路供水管10-2，冷凝器出口接一次网分支管路回水管10-1，电热泵机组的蒸发器14-2经二次网连接制冷末端16；所述的冷却塔7通过电动三通切换阀9跨接在一次网分支管路供水管10-2和回水管10-1之间；

所述的分户制冷废热回收站5-1，包括安装在一次网回水管路上的阀门4，分别连接在阀门两侧的两条一次网回水分支管路10-1，连接在阀门上游的一次网回水管分支管路为分户制冷废热回收站5-1供水管，连接在阀门下游的一次网回水管分支管路为分户制冷废热回收站5-1回水管，分户制冷废热回收站5-1与用户端电热泵13之间连接二次网，安装在二次网上的循环泵6、连接用户端电热泵13与制冷末端16的制冷循环管路15、用户端电热泵蒸发器13-2与制冷末端16连接制冷循环管路15上安装的用户端循环泵21，通过电动三通切换阀9跨接在一次网分支管路供水管和回水管之间的冷却塔7，其中，二次网供水管11-2接分布式电热泵冷凝器13-1进口，冷凝器13-1出口接二次网回水管11-1；

在用户端电热泵13的冷凝器13-1中穿过供居民用热水的自来水管17。

所述的消费热水换热站是在原有的包括采暖水水换热器20、用户散热器19的二次网采暖换热站5-3中增加供热水的水水换热器12、一次网循环泵8和电动三通切换阀9、自来水管路17，热用户末端18、消费热水换热站电控制系统组成。