[发明专利]一种多热源互补供热系统及方法

说明书

本发明公布了一种多热源互补供热系统及方法，水水热泵(8)作为基础热源，锅炉(2)作为调峰热源；低环温空气源采集装置(1)作为低温热源进入水水热泵(8)的蒸发器侧，蒸发器侧的回水再回流到低环温采集装置(1)获取热能；基础热源和调峰热源并联运行为用户端循环供暖系统提供热源；基础热源提供不低于60％的供热负荷，其余供热负荷由调峰热源进行补充；其优点是：1)热泵可适用于低环温，拓展了水/地源热泵、空气源热泵的使用条件；2)多热源互补的方式供热，可充分发挥各单一热源的优势，形成清洁能源、可再生能源的多能互补、梯阶利用；3)热泵能效比高，供热成本低。

技术领域

本专利涉及清洁能源和可再生能源供热领域，特别是涉及一种多热源互补供热系统及方法。

背景技术

目前，分布式能源供热系统采用单一热源，如燃气热水锅炉、电热锅炉(包括蓄热电锅炉)、水/地源热泵、空气源热泵等。分布式供热系统以上述单一热源建立锅炉房或热能站，通过供/回水管网与用户散热终端形成循环热水供热系统。

燃气热水锅炉是以燃气(如天然气、液化石油气、城市煤气、沼气等)为燃料，通过燃烧器对水加热，实现供暖，锅炉智能化程度高、加热快、低噪音、无灰尘。但采用单一燃气热水锅炉作为供热热源其缺点是：1)“气荒”造成冬季供热保障性差；随着“煤改气”城镇供热形成对天然气的过分依赖，冬季出现“气荒”，造成分布式供热热源因燃气断供而陷于瘫痪；2)用能单价高；天然气是化石燃料属于不可再生资源，气源受国际能源市场影响，气价必将呈上涨趋势，北方地区冬季燃气涨价已成常态；3)氮排放；燃气锅炉烟气排放形成的温岛效应，排放物中含有氮氧化物，对大气均造成污染；4)碳排放指标高；中小型燃气锅炉热效率低，耗气量大，碳排放指标较高。

电热水锅炉是通过电力使电热组件发热，产生出热水的锅炉。其中，蓄热电锅炉按蓄热介质分为水箱蓄热和高温相变储热材料蓄热。电热锅炉自动化程度高、加热快、低噪音、无灰尘。采用单一电热锅(包括蓄热电锅炉)作为供热热源的缺点是：1)电价高；在无供热优惠电价地区，单位面积电力消耗成本约为燃气锅炉的两倍，用户难以承担；2)配电容量大；配电容量至少是锅炉额定功率的1.65倍以上；3)蓄热电热锅炉不节能；普遍推广的蓄热电热锅炉利用分时电价工作，并未降低能耗，只是降低了能耗费用，因为存在中间换热(水/水或者风/水换热)热效率比普通电热锅炉还低，属于不节能设备。

分布式供热系统中热泵的常用机型有：水/地源热泵和空气源热泵。热泵可将自然界低品位热能转移至高品位用于供暖。热泵本身消耗一部分能量(电能)，把环境介质中贮存的能量(水、土壤、空气中储存的低品位热能)通过传热工质循环系统转移至高品位对水进行加热，热泵装置所消耗的高品味能量(电能)仅为输出能量中的一小部分，因此，采用热泵技术可节约大量高品位能源。但采用单一热泵作为供热热源的缺点是：1)水/地源热泵是以岩土体、地层土壤、地下水或地表水为低温热源，其中水源热泵需要打抽水井和回灌井，由于回灌较难持续，容易造成地质危害；打井受制于当地地下水管控，目前很难获批。地源热泵的地热能交换系统占地面积大，投资较高。2)空气源热泵的制热量随环境温度的降低而衰减，在环境温度较低时，蒸发器侧出现结霜现象，由于融霜技术尚不完善，造成空气源热泵涡旋式压缩机工作负荷过大容易烧损。

发明内容

本专利的目的就是提供一种多源互补热源供热系统及方法，实现各单一热源供热优势互补，以解决上述单一热源的各自缺点。

本专利的技术方案是：一种多热源互补供热系统，其特征是：包括并联运行的基础热源与调峰热源，所述基础热源为水水热泵，所述调峰热源为锅炉；低环温空气源采集装置是由多台空气源热泵并联组成，每台空气源热泵采集空气中的热能，从其冷凝器侧输出低温热水经热容单元后作为低温热源进入水水热泵的蒸发器侧，该低温热水在水水热泵释放热能后再返回到空气源热泵的冷凝器侧；从集水器引出的供热循环回水分别进入锅炉和水水热泵的冷凝器侧加热，加热后的热水依次经分水器、用户端室内散热设备、集水器形成供热循环；基础热源提供不低于60％的供热负荷，其余供热负荷由调峰热源进行补充；供热控制器分别对锅炉、水水热泵、空气源热泵的运行进行控制；