一种互联网式多热源城市低碳供热体系及其运行方法与流程

1.本发明属于城市供热技术领域，具体属于一种互联网式多热源城市低碳供热体系及其运行方法。


背景技术：

2.城市生活生产过程中，现有用热途径主要分为市政供热和自主供热两种方式，自主供热的热源通常为小型燃气锅炉、空气源热泵、地源热泵等分布式热源，市政供热的热源通常为热电厂、大型燃气锅炉等，供热媒介为城市供热管网系统。
3.当前供热管网系统的应用中普遍存在的问题有：
4.1)公共建筑用热特征具有不连续性，会带来用热负荷的一定幅度波动，降低供热管网稳定性；
5.2)若热用户在中途改用市政供热，原有自主供热的分布式热源将被闲置，造成能源与资源的浪费；
6.3)自主供热中，一方面会出现低负荷或无负荷时间段内设备闲置的情况，另一方面也会出现峰值负荷时设备运行荷载过大的情况，这些情况都会降低设备运行效率，另外，长期切换启动与停机状态也有损设备寿命。
7.4)自主供热的分布式热源，由于出水温服不固定，与市政供热管网供水水温不一致，所以分布式热源与市政供热管网的并网问题一直没有得到解决。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种互联网式多热源城市低碳供热体系及其运行方法，通过对分布式热源热量的梯级利用实现分布式热源与市政供热管网的稳定并网，从而联通了城市内既有的市政供热管网和既有分布式热源，有效提升市政供热管网的供热负荷稳定性、降低市政供热管网的初投资，还能提升分布式热源的使用效率，规避可再生能源产热不稳定的缺点，通过分布式热源用热与售热模式的切换，使市政供热管网回收分布式热源产生的多余热量，解决了用户只能在市政供热管网与分布式热源中二选一的问题，为用户提供更加灵活的用热方式，适用于新建城市热网的设计工作，可应用范围广泛。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种互联网式多热源城市低碳供热体系，包括市政供热管网和连接在市政供热管沿线上的分布式热源，所述市政供热管网的供水管与热用户的供水口相连，所述市政供热管网的回水管与管热用户的回水口相连，所述分布式热源的回水口同时与热用户的回水口及市政供热管网的回水管连接，分布式热源的供水口与热用户的供水口及市政供热管网的供水管连通，所述分布式热源中设置有温度传感器用于对所述分布式热源中的水温进行监测，所述分布式热源的供水口和回水口中均设置有控制器，所述控制器用于接收温度传感器的信号，控制分布式热源供水模式的切换。
10.进一步的，所述分布式热源为部分热用户处的自主供热设备。
11.进一步的，所述分布式热源的供水口处设置有热计量装置，所述热计量装置用于计量分布式热源出售给市政供热管网的热量值。
12.本发明还提供一种互联网式多热源城市低碳供热体系的运行方法，所述互联网式多热源城市低碳供热体系运行时包括用热和售热模式，其中用热模式包括市政供热管网向用户供热模式、分布式热源向用户供热模式；售热模式包括分布式热源向市政供热管网售热模式、分布式热源向附近区域热用户供热而形成的热量区域循环模式。
13.进一步的，当为市政供热管网向用户供热模式时，市政供热管网的供水管中的高温热水进入热用户的换热站，热用户出水口的低温热水在换热站中与高温热水换换热后经热用户供水口为热用户供热。
14.进一步的，当为分布式热源向用户供热模式时，市政供热管网回水管中的低温热水进入分布式热源进行换热，得到的高温热水进入热用户供水口，在热用户处释放热量后的低温回水经热用户回水口进入分布式热源的回水口。
15.进一步的，当为分布式热源向市政供热管网售热模式时，所述市政供热管网回水管中的低温热水进入分布式热源进行换热，得到的热水经温度传感器检测温度合格后，经分布式热源的供水口进入市政供热管网的供水管；得到的热水经温度传感器检测温度不合格后，经分布式热源的回水口进入市政供热管网的回水管用于提升市政供热管网回水管中的回水温度。
16.进一步的，当为分布式热源向附近区域热用户供热而形成的热量区域循环模式时，所述市政供热管网回水管中的低温热水进入分布式热源进行换热，得到的高温热水经市政供热管网的供水管从附近热用户的供水口进入附近热用户处进行换热，换热后的低温热水从附近热用户的回水口进入所述市政供热管网回水管中，所述回水管中低温热水从分布式热源的回水口进入分布式热源中。
17.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
18.本发明提出一种互联网式多热源城市低碳供热体系，通过对分布式热源热量的梯级利用，解决了分布式热源与供热管网因为温度差异不能很好联合供热的问题，从而得到了联通市政供热管网和多个分布式热源的互联式热力管网，使市政供热与自主供热的设备能共同运行；
19.通过分布式热源保障峰值负荷和短期负荷，使得市政集中热源可只用于保证基础负荷，提升了可再生能源的利用率，降低供热总过程的碳排放量，并且由于基础负荷在整个供暖期的变化不大，所以多热源的共同运行可有效提升市政供热管网的稳定性，降低市政供热管网的初投资，还能提升分布式热源的使用效率，规避可再生能源产热不稳定的缺点；
20.同时本发明的互联网式多热源城市低碳供热体系通过分布式热源用热与售热模式的切换，使市政供热管网能够回收分布式热源产生的多余热量，此特点可使分布式热源在自用用户不使用或使用不完的时间段，进行热量出售，减少了分布式热源的停机和低负荷运行时间，提高了设备运行效率，提高了分布式热源的经济价值和运行效率，降低了用户的用热成本。
21.进一步的，本发明的互联网式多热源城市低碳供热体系中，用户可以自主决定什么时候切换市政热源、使用多少市政热量以及是否“出售”多余热量，用热过程更加灵活。
22.进一步的，本发明的互联网式多热源城市低碳供热体系中，利用市政供热管网回
水管中的低温热水作为分布式热源的供水，既能进一步利用热网回水管中的剩余热量，又能提升分布式热源的运行效率。
23.进一步的，本发明的互联网式多热源城市低碳供热体系中，当分布式热源切换为售热模式为市政供热管网售热时，既能提升城市热用户将自建分布式热源并入市政供热管网的积极性，又能保证已有分布式热源的产热可全部得到应用，减少分布式热源的停机时间，提升分布式热源的利用价值。
24.进一步的，当分布式热源与其附近热用户在市政供热管网中形成小型热量区域循环圈时，可使热量在最近端得到利用，可降低分布式热源所产生热量的热损失，还能在热用户周边解决用热需求，减少市政供热管网远途输送热量的时间即减少市政供热管网的负荷峰值及热量损耗，进一步提升了市政供热管网的负荷稳定性。
附图说明
25.图1为互联网式多热源城市低碳供热体系示意图；
26.图2为互联网式多热源城市低碳供热体系工作原理局部示意图；
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
28.如图1所示，本发明提供一种互联网式多热源城市低碳供热体系，包括市政供热管网，热用户和由部分热用户的自主供热设备组成的分布式热源，热用户和分布式热源均连接在市政供热管沿线上，其中市政供热管网由主热源、供水管和回水管构成，市政供热管网的供水管与热用户的供水口相连，市政供热管网的回水管与热用户的回水口相连，分布式热源的回水口同时与热用户的回水口和市政供热管网的回水管连接，分布式热源的供水口同时与热用户的供水口和市政供热管网的供水管连通，达到主热源、多个分布式热源和多个热用户互联互通的目的。
29.其中，分布式热源中设置有温度传感器，温度传感器对分布式热源中的水温进行监测，分布式热源连接的供水口和回水口中均设置有控制器，所述控制器用于控制分布式热源的供水模式，当温度传感器测得分布式热源中水温的温度信号后通过控制器对分布式热源中的水进行分流，温度在市政供热温度范围内的热水经分布式热源的供水口进入市政供热管网的供水管，温度较低不能被直接利用的热水可进入市政供热管网的回水管，用于提升管网回水温度，此特点对分布式热源的热量进行了梯级利用，解决了分布式热源与供热管网因为温度差异不能很好联合供热的问题。
30.优选的，分布式热源主要有小型燃气锅炉、空气源热泵、地源热泵等。
31.优选的，分布式热源的供水口处设置有热计量装置，通过热计量装置获取分布式热源供给市政供热管网的热量值，再通过统一定价换算为市政供热管网回收分布式热量的热费。
32.本发明的互联网式多热源城市低碳供热体系运行时包括用热和售热模式，本发明在分布式热源处装有一系列传感器用于切换用热和售热模式，当感应到所产出热量满足自己的热用户使用且有富裕时，开启售热模式，即开启分布式热源与市政供热管网的供水管连接的阀门，向市政供热管网输送富裕热水，当热量不再富裕时，关闭分布式热源与市政供
热管网的供水管连接的阀门，关闭售热模式。
33.其中用热模式包括市政供热管网向用户供热模式，分布式热源向用户供热模式；售热模式包括分布式热源向市政供热管网售热模式以及分布式热源向附近区域热用户供热而形成的热量区域循环模式，下面结合附图2和各个运行模式的工作原理对本发明做进一步详细的说明，图中“回”代表回水管，“供”代表供水管：
34.1)主热源向用户供热模式：市政供热管网供水管中的高温热水经供1进入热用户的换热站中，释放热量后经回1进入市政供热管网回水管，热用户1的低温水通过回2进入换热站中提升水温后，经供2供给热用户1使用；
35.2)分布式热源向用户供热模式：市政供热管网回水管中的低温热水经供5进入分布式热源热泵内与蒸发器换热后经回5回到市政供热管网回水管，热泵将提取到的热量输送到冷凝器处与热用户1回4中的低温热水换热后得到用户侧高温热水，用户侧高温热水经供4送入热用户1，热用户1处低温回水经回4回到分布式热源处冷凝器，既能进一步利用热网回水管中的剩余热量，又能提升分布式热源的运行效率。
36.3)分布式热源向市政供热管网售热模式：市政供热管网回水管中的低温热水经供5进入分布式热源热泵内与蒸发器换热后经回5回到市政供热管网回水管，热泵将提取到的热量输送到冷凝器处对回3中的低温热水进行换热与提升温度，温度传感器检测水温，若高温热水符合市政供热温度范围，则控制器控制分布式热源的供水口打开，高温热水经供3进入市政供热管网的供水管中，经过管网循环，市政供热管网回水管的低温回水经回3回到分布式热源处冷凝器，通过热计量装置获取分布式热源供给市政供热管网的热量值，再通过统一定价换算为市政供热管网回收分布式热量的热费；
37.若高温热水不符合市政供热温度范围，则控制器控制分布式热源的回水口打开，热水经回水口进入市政供热管网的回水管中，为市政供热管网的回水提升温度，这个模式既能提升城市热用户将自建分布式热源并入城市热网的积极性，又能保证已有分布式热源的产热可全部得到应用，减少分布式热源的停机时间，提升分布式热源的利用价值。
38.4)热量区域循环模式：市政供热管网回水管中低温热水经供5进入分布式热源处蒸发器，经回5回到回水管，热泵将提取到的热量输送到冷凝器处对回3的低温热水进行换热与提升温度，得到的高温热水经供3进入市政供热管网的供水管中，经供6进入热用户2，释放热量后经回6回到市政供热管网的回水管中，经过管网循环，低温热水由回水管经回3回到分布式热源处冷凝器，这个模式可降低分布式热源所产生热量的热损失，还能在热用户周边解决用热需求，减少市政供热管网远途输送热量的时间即减少市政供热管网的负荷峰值及热量损耗，进一步提升了市政供热管网的负荷稳定性。