专利名称：一种热泵与锅炉联合供暖系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用热泵进行供暖的系统和方法，属于热工技术领域。
背景技术：
近几年，随着热泵技术的日趋成熟与发展，各种热泵供热技术在我国得到了普遍的推广应用。热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置，热泵所供给的热量(即高位热源所获得的热量)是消耗的高位能与从低位热源吸取的热量的总和，因此采用热泵装置可以充分利用低品位能量而节约高位能量。
热泵是公认的一种节能装置，但其初投资高、供热温度低、性能随供热温度的提高而降低等缺点在一定程度上限制了其应用，特别是在以采暖热负荷为主要热负荷的热泵供热系统中，上述缺点更加明显。因为采暖热负荷是季节性热负荷，其大小完全取决于室外温度，在采暖期，室外温度差异很大，因而采暖热负荷的高峰和低谷相差悬殊，如果热泵机组的最大供热能力满足了设计热负荷的要求，除在室外气温最低的情况下，机组的出力达到额定值，而在其它时间则长期处于低负荷状况下运行，其结果必然使设备利用率低，效率差。另外，供热系统中热媒的最高温度也是根据室外气温最低时的设计热负荷来确定的，而在大部分运行时间里，由于负荷较小，散热设备并不需要如此高的热媒温度，如果根据热媒最高温度选配热泵机组，那么选定的热泵额定供热温度将远高于实际运行时散热设备需要的热媒温度，这也将引起热泵成本的提高和运行性能的降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种热泵与锅炉联合运行的供热系统。
本发明提出的一种热泵与锅炉联合供暖系统，含有热泵1、锅炉2、用户散热设备3、循环水泵4、定压补水装置6及连接管路，其特征在于所述热泵1、锅炉2、用户散热设备3、循环水泵4通过管路顺次串联连接，构成闭式热水供暖系统；所述热媒8首先在热泵1中吸热升温，然后再进入锅炉2继续吸热升温，最后再进入用户散热设备3放热，为用户供暖；所述由热泵1承担基本采暖负荷，负责将热媒8从回水温度加热到中间温度，锅炉2承担尖峰负荷，负责将热媒8由中间温度加热到供热温度。
在上述供暖系统中，所述热泵(1)为电力或其它动力机械驱动的压缩式热泵。
在上述供暖系统中，所述热泵(1)为燃气或燃油驱动的直燃型吸收式热泵。
在上述供暖系统中，所述热泵(1)为蒸汽或热水驱动的吸收式热泵。
在上述供暖系统中，所述锅炉(2)可替换为以蒸汽或热水为热源的加热器。
本发明的供暖系统主要由热泵机组、锅炉、循环水泵、低位热源、散热设备、定压补水装置及连接管路等组成，热泵与锅炉串联在供热系统中，在实际运行时由热泵承担均匀的热负荷，即基本热负荷，热泵机组不承担的尖峰负荷，则由锅炉承担，这样就出现热泵机组的最大供热能力小于设计热负荷，供热温度小于系统最大供热温度，使热泵机组能长期在满负荷或较大负荷下以较低的供热温度运行，有效地利用了设备，提高机组的利用率和运行效率，以取得最佳经济效益。
图1是本发明的一种热泵与锅炉联合运行的供热系统基本原理示意图。
图2是本发明的一种实施例——以电厂循环冷却水为低位热源、热泵与锅炉联合运行的供热系统基本原理示意图。
图中1-热泵2-锅炉3-用户散热设备4-循环泵 5-燃料6-定压补水装置7-低位热源介质8-供热热媒9-电厂凝汽器10-汽轮机排汽 11-凝结水 12-热网循环泵13-供水管线 14-回水管线 15-阀门具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步说明在图1中，由热泵1、锅炉2、用户散热设备3、循环水泵4、定压补水装置6及连接管路等构成热水供热系统，热泵1在高位能源(电能、蒸汽、燃油、燃气等)的驱动下，从低位热源介质7吸收热量，加热供热热媒8，热媒8在热泵1中吸热升温后，再进入锅炉2中进一步加热，然后再进入用户散热设备3供暖，在用户散热设备3中放热降温后再在循环泵4的驱动下返回热泵1加热，完成循环。
在图1所示的供热系统中，在室外气温最低的时候，热泵1与锅炉2均满负荷运行，热泵1首先将热媒8由回水温度Th加热到中间温度Tm，然后再由锅炉2将热媒8加热到最终设计温度Tg。随着气温升高，采暖热负荷降低，需热量减少，此时首先减小锅炉2的加热量，降低供热热媒8在锅炉2出口的温度，使用户散热设备3的散热量与热负荷相匹配。如果气温继续升高，则继续减小锅炉2的出力，直至全停。以后随着气温的继续升高，再逐步减小热泵1的制热量。如此操作可使热泵1承担基本采暖热负荷，并以较低的供热温度运行，实现整体效益的提高。
上述热泵1可为电力或其它动力机械驱动的蒸汽压缩式热泵，也可以是蒸汽、热水、燃油、燃气等驱动的吸收式热泵。
上述锅炉2所用的燃料5可以是燃气、燃油、燃煤、电力及工业余热。
上述锅炉2也可以是以蒸汽或热水为热源的加热器。
为了进一步说明本发明的实施方法，下面举一实施例说明。
实施例一种以电厂循环冷却水为低位热源、热泵与锅炉联合运行的供热系统，如图3所示从电厂凝汽器9出来的温度在25℃左右的循环冷却水在热网循环泵12的驱动下，通过供水管线13输送到热泵1，在热泵1的蒸发器中放热降温至15℃左右，再通过回水管线14返回电厂，在电厂凝汽器9中被汽轮机排汽10加热升温至25℃左右后，再通过供水管线13输送到热泵，完成电厂冷却水的循环；汽轮机排汽10在凝汽器9中冷凝放热，凝结水11再返回电厂锅炉；供热热媒8在热泵1中被加热至50℃左右，再进入锅炉2中被加热至60℃左右，送入用户散热设备3，在用户散热设备3中放热降温至40℃左右，再在循环水泵4的驱动下返回热泵1，完成供热循环。上述供热热媒温度参数是供热系统在设计工况下运行的参数，即设计工况下，热媒在热泵1和锅炉2中的温升都为10℃，热泵1和锅炉2的供热能力相等，热化系数(热泵机组的供热能力与设计热负荷之比)为0.5。该系统的运行原则是以热泵机组承担基本负荷，锅炉承担尖峰负荷，即室外气温最低时热泵1与锅炉2均满负荷运行，随着室外气温的升高，逐渐减小锅炉2的供热量，直至全停，以后随着室外气温的再升高，可适当降低供热热媒8在热泵机组1出口的温度。虽然热泵1与锅炉2的供热能力相等，但由于热泵机组承担基本热负荷，从而使热泵机组能够长期在额定负荷下运行，其供热量可达系统全年总供热量的90％以上，锅炉2的供热量尚不到全年总供热量的10％，充分发挥了热泵的节能特性，另外热泵的供水温度最高为50℃，因此可选用技术成熟、价格便宜的常温水源热泵，实际运行时其供水温度随气温的升高还可以适当降低，进一步提高热泵性能。
权利要求
1.一种热泵与锅炉联合供暖系统，含有热泵(1)、锅炉(2)、用户散热设备(3)、循环水泵(4)、定压补水装置(6)及连接管路，其特征在于所述热泵(1)、锅炉(2)、用户散热设备(3)、循环水泵(4)通过管路顺次串联连接，构成闭式热水供暖系统；所述热媒(8)首先在热泵(1)中吸热升温，然后再进入锅炉(2)继续吸热升温，最后再进入用户散热设备(3)放热，为用户供暖；所述由热泵(1)承担基本采暖负荷，负责将热媒(8)从回水温度加热到中间温度，锅炉(2)承担尖峰负荷，负责将热媒(8)由中间温度加热到供热温度。
2.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于所述热泵(1)为电力或其它动力机械驱动的压缩式热泵。
3.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于所述热泵(1)为燃气或燃油驱动的直燃型吸收式热泵。
4.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于所述热泵(1)为蒸汽或热水驱动的吸收式热泵。
5.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于所述锅炉(2)可替换为以蒸汽或热水为热源的加热器。
全文摘要
本发明涉及一种热泵与锅炉联合运行的供热系统，属于热工技术领域。其特征是该系统含有热泵机组、锅炉、循环水泵、低位热源、散热设备、定压补水装置及连接管路等，热泵与锅炉串联在供热系统中。在实际运行时热媒先由热泵加热，再由锅炉加热，并由热泵承担基本热负荷，锅炉承担尖峰热负荷，这样热泵机组的最大供热能力小于系统设计热负荷，供热温度小于系统最大供热温度，使热泵机组能长期在满负荷或较大负荷下以较低的供热温度运行，有效地利用了设备，提高机组的利用率和运行效率，以取得最佳经济效益。
文档编号F24D3/00GK1916507SQ200610112859
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月6日 优先权日2006年9月6日
发明者付林, 张世钢, 江亿, 肖常磊, 戴威, 孙作亮 申请人:清华大学