一种换热站风光地热能耦合吸收式热泵供热系统的制作方法

1.本实用新型属于供热技术领域，尤其涉及一种风光地热能耦合吸收式热泵供热系统。


背景技术：

2.目前城市集中供热系统能源消费量中化石能源占比高达98%，目前城市集中供热面积扩张速率大，在逐步实施的降低碳排放政策下，供热行业低碳、减碳任务艰巨。近年来能源价格上涨迅猛，在煤炭价格持续处于高位的背景下，热源价格与成本挂钩，对供热项目的经济性影响较大。当前供热行业所处的市场与政策环境，要求供热企业尽快开展低碳清洁供暖技术路线，以推动行业发展。目前清洁供暖方式众多，但适用性不足、供热不稳定是限制其发展的主要原因，例如风能、太阳能、地热能等清洁能源都面临着诸多问题。风能波动性较强且高峰期处于夜晚，太阳能仅白天存在，地热能持续提取会导致土壤温度下降提热量减少。如何高效利用这些清洁能源实现对外供热，实现清洁低碳供热，是供热行业发展需要解决的主要问题。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本实用新型提供一种换热站风光地热能耦合吸收式热泵供热系统。该系统以风能与太阳能两种在时间上呈互补特性的清洁能源耦合，建立一种风力制热器利用风机带动搅拌器使水升温，加上太阳能集热器利用太阳能供热，配以相对稳定的地热能共同构成低温热源，使风、光、地热能三种清洁能源高效互补，能够持续对外提供低品位热能。利用集中供热系统一次网供水驱动吸收式热泵提取低温热源热量，用于二次网循环水实现对外供热。本实用新型建立的风光地热能耦合吸收式热泵高效利用了三种清洁能源，缩小热泵高低温热源温差，提高制热性能系数，同时增大一次网供回水温差，降低集中供热系统能耗，本系统有效提高清洁能源利用率并将之应用于集中供热系统中，提高了换热站供热能力，降低系统供热成本与碳排放指标。
4.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种换热站风光地热能耦合吸收式热泵供热系统，包括低温热源、吸收式热泵系统，低温热源包括并联的太阳能集热系统、风能集热系统以及地热系统；吸收式热泵系统接入一次网循环水管路和二次网循环水管路；吸收式热泵系统包括依次连接的发生器、工质溶液泵、吸收器、冷凝器、第二膨胀阀、蒸发器，吸收器经第一膨胀阀连接发生器；吸收器还连接冷凝器；冷凝器的低温侧连接二次网供水管路，吸收器的低温侧连接二次网回水管路；发生器的低温侧连接一次网供水管路和一次网回水管路；太阳能集热系统、风能集热系统以及地热系统中均将蒸发器作为低温热源输出端。
5.一次网供水管路和一次网回水管路分别连接发生器的高温侧进出口，发生器的水蒸汽出口连接冷凝器的高温侧入口，冷凝器的高温侧出口连接蒸发器的冷侧入口，蒸发器的冷侧出口连接吸收器的工质入口，吸收器的工质出口经工质溶液泵连接发生器的工质入
口，发生器的工质出口还连接吸收器的工质入口，所述工质为溴化锂溶液。
6.一次网供水管路至发生器的管路和冷凝器至二次网供水的管路上均设置有球阀，发生器至一次网回水管路上依次设置电动调节阀和球阀，二次网回水管路至吸收器的管路上依次设置球阀和电动调节阀。
7.一次网供水管路和一次网回水管路接入板式换热器的热侧入口和热侧出口；二次网供水管路至板式换热器的低温侧入口依次设置球阀、y型过滤器、二次网循环泵和电动阀，板式换热器高温侧出口设置电动调节阀。
8.与风能集热系统和地热系统并联的管路两端与太阳能集热系统两端均设置球阀。
9.太阳能集热系统包括太阳能集热器，太阳能集热器的入口沿着介质流向依次设置球阀和电动阀，太阳能集热器的出口设置球阀，蒸发器的热侧进出口连接太阳能集热系统的出入口，蒸发器的热侧出口至太阳能集热系统的入口设置球阀，太阳能集热系统的出口至蒸发器的热侧入口依次设置球阀和低温热源循环泵。
10.风能集热系统包括风力制热器，风力制热器的入口沿着介质流向依次设置球阀和电动阀，风力制热器的出口设置球阀，蒸发器的热侧进出口连接风能集热系统的出入口，风能集热系统的出入口均设置球阀，蒸发器的热侧出口至风能集热系统的入口设置球阀，风能集热系统的出口至蒸发器的热侧入口依次设置球阀和低温热源循环泵。
11.地热系统包括依次连接的y型过滤器、电动阀、地热井管道和地热井循环泵，地热系统的两端分别设置球阀作为出入口与蒸发器的热侧进出口连接，地热系统出口至蒸发器热侧入口依次设置球阀和低温热源循环泵，蒸发器热侧出口至地热系统入口设置球阀。
12.非采暖季时，太阳能集热系统和风能集热系统作为地热系统的的热源。
13.采暖季光照强度充足时，太阳能集热系统和风能集热系统作为低温热源；采暖季光照强度不足时，风能集热系统和地热系统作为低温热源。
14.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型将能源特性互补的风能、太阳能高效耦合，配以相对稳定的地热能共同组成热泵低温热源，能够利用一次网循环水驱动吸收式热泵系统实现清洁能源实现对外供热，可降低供热成本与碳排放量；建立的吸收式热泵系统以太阳能、风能与地热能耦合做低温热源，缩小了吸收式热泵系统高低温热源温差，提高制热性能系数，提高清洁能源利用率和系统供热能力；本实用新型所述风光地热能耦合吸收式热泵供热系统应用于集中供热系统换热站，可提高集中供热系统一次网供回水温差，降低能耗指标，扩大换热站供热能力，同时提高供热系统稳定性及用户的供热质量。
15.进一步的，在非采暖季利用风能与太阳能共同对地下土壤进行热量回灌，实现跨季节储热，提高系统采暖季供热能力，提高能源利用率；
16.进一步的，风力集热器利用风机带动搅拌器搅拌制热器内部水使其升温，以新型高效的风能利用方式将其提取实现对外供热；
附图说明
17.图1是本实用新型一种换热站风光地热能耦合吸收式热泵供热系统的结构示意图。
18.图中，1-第一球阀；2-第二球阀；3-第一y型过滤器；4-二次网循环泵；5-第一电动
调节阀；6-第三球阀；7-第四球阀；8-第二电动调节阀；9-发生器；10-工质溶液泵；11-第一膨胀阀；12-吸收器；13-冷凝器；14-膨胀阀；15-蒸发器；16-低温热源循环泵；17-第五球阀；18-第六球阀；19-太阳能集热器；20-第三电动调节阀；21-第七球阀；22-第八球阀；23-第九球阀；24-第十球阀；25-风力制热器；26-第四电动调节阀；27-第十一球阀；28-第十二球阀；29-第十三球阀；30-地热井循环泵；31-地热井管道；32-第五电动调节阀；33-第二y型过滤器；34-第十四球阀；35-第十五球阀；36-第三y型过滤器；37-第六电动调节阀；38-第十六球阀；39-第七电动调节阀；40-第十七球阀；41-第十八球阀；42-板式换热器。
具体实施方式
19.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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
21.如图1所示，一种多能互补的清洁能源热泵供热系统，包括低温热源、吸收式热泵系统，低温热源包括并联的太阳能集热系统、风能集热系统以及地热系统，太阳能集热系统、风能集热系统以及地热系统中均将蒸发器15作为热源输出端；溴化锂吸收式热泵系统接入一次网循环水管路和二次网循环水管路；溴化锂吸收式热泵系统包括依次连接的发生器9、工质溶液泵10、吸收器12、冷凝器13、第二膨胀阀14、蒸发器15，吸收器12经第一膨胀阀11连接发生器9；吸收器12还连接冷凝器13；具体的，冷凝器13的低温侧连接二次网供水管路，吸收器12的低温侧连接二次网回水管路；发生器9的高温侧连接一次网供水管路和一次网回水管路。图1所示“一网”即“一次网”，“二网”即“二次网”。
22.一次网供水管路和一次网回水管路接入板式换热器42的热侧入口和热侧出口，板式换热器42的冷侧出口和入口分别连接二次网供水管路和二次网回水管路；一次网供水管路上沿水流向依次设置第十五球阀35和第三y型过滤器36，板式换热器42的热侧出口设置第六电动调节阀37，一次网回水管路上设置第十八球阀41；二次网供水管路上设置第一球阀1，二次网回水管路上沿水流向依次设置第二球阀2、第一y型过滤器3以及二次网循环泵4，二次网循环泵4的出口至板式换热器42的冷侧入口设置第一电动调节阀5。
23.一次网供水管路连接发生器9的高温侧入口，一次网回水管路连接发生器9的高温侧出口，发生器9的水蒸汽出口连接冷凝器13的高温侧入口，冷凝器13的高温侧出口连接蒸发器15的冷侧入口，蒸发器15的冷侧出口连接吸收器12的工质入口，吸收器12的工质出口经工质溶液泵10连接发生器9的工质入口，发生器9的工质出口还连接吸收器12的工质入口，发生器9的工质出口与吸收器12的工质入口之间设置第一膨胀阀11，所述工质为溴化锂溶液；一次网供水进入发生器9将其中的溴化锂稀溶液加热蒸发，形成水蒸汽和溴化锂浓溶液，溴化锂浓溶液经第一膨胀阀11降压成为稀溶液进入吸收器12，二次网循环水依次进入
吸收器12进行一次加热后进入冷凝器13，水蒸汽进入冷凝器13加热二次网循环水，二次网循环水经加热后进入二次网供水管路；水蒸汽冷凝后饱和水经膨胀阀进入蒸发器15用低温热源加热后形成水蒸汽进入吸收器12与溴化锂浓溶液混合放热变为溴化锂稀溶液，同时加热二次网循环水，溴化锂稀溶液经工质溶液泵进入发生器9。
24.一次网供水为发生器9驱动源，一次网供水管路至发生器9的高温侧设置第十六球阀38，发生器9高温侧出口至一次网供水管路依次设置第七电动调节阀39和第十七球阀40。
25.蒸发器15沿着介质流向依次连接第八球阀22、第七球阀21、第三电动调节阀20、太阳能集热器19、第六球阀18、第五球阀17以及低温热源循环泵16，同时，低温热源循环泵16连接蒸发器15的热侧入口。
26.蒸发器15沿着介质流向依次连接第八球阀22、第十二球阀28、第十一球阀27、第四电动调节阀26、风力制热器25、第十球阀24、第九球阀23、第五球阀17以及低温热源循环泵16，同时，低温热源循环泵16连接蒸发器15的热侧入口。
27.蒸发器15沿着介质流向依次连接第八球阀22、第十二球阀28、第十四球阀34、第二y型过滤器33、第五电动调节阀32、地热井管道31、地热井循环泵30、第十三球阀29、第九球阀23、第五球阀17以及低温热源循环泵16，同时，低温热源循环泵16连接蒸发器15的热侧入口。
28.本实用信息一种多能互补的清洁能源热泵供热系统的运行方法，具体为：系统中由太阳能集热器19、风力制热器25、地热井管道31组成的低温热源存在多种排列组合运行方法，采暖季以光照强度不同包含两种主要运行方式，非采暖季以一种方式运行，具体如下：
29.采暖季光照强度充足：在非阴雨天气的白天，运行风力制热器25与太阳能集热器19做低温热源，地热井管道31关闭，太阳能集热器19利用光照加热低温热源循环水，风力制热器25利用风能吹扫风机带动搅拌器使循环水升温，二者共同组成吸收式热泵系统的低温热源，吸收式热泵系统利用一次网供水做驱动热源提取低温热源中低品位热能，吸收式热泵系统加热二次网回水升温后供至热用户实现对外供热。
30.采暖季光照强度不足：在阴雨天或夜间时，运行风力制热器25与地热井管道31，太阳能集热器管路关闭，风力制热器25利用风能吹扫风机带动搅拌器使循环水升温，地热井循环水吸收地下土壤温度升温，二者共同组成吸收式热泵热泵系统的低温热源，吸收式热泵系统利用一次网供水做驱动热源提取低温热源中低品位热能，热泵加热二次网回水升温后供至热用户实现对外供热。
31.非采暖季：采暖季以外时段吸收式热泵系统不运行，太阳能集热器19与风力制热器25分别利用太阳能与风能加热低温热源循环水，将集热量送入地热井管道31回灌至地下土壤中，提高土壤温度。
32.综上所述，本实用新型所述系统以风能与太阳能两种在时间上呈互补特性的清洁能源耦合，建立一种风力制热器利用风机带动搅拌器使水升温，加上太阳能集热器利用太阳能供热，配以相对稳定的地热能共同构成低温热源，使风、光、地热能三种清洁能源高效互补，能够持续对外提供低品位热能。利用集中供热系统一次网供水驱动吸收式热泵提取低温热源热量，用于二次网循环水实现对外供热。本实用新型建立的风光地热能耦合吸收式热泵高效利用了三种清洁能源，缩小热泵高低温热源温差，提高制热性能系数，同时增大
一次网供回水温差，降低集中供热系统能耗，本系统有效提高清洁能源利用率并将之应用于集中供热系统中，提高了换热站供热能力，降低系统供热成本与碳排放指标。
33.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。