一种非清洁水源热泵区域供热系统的制作方法

本实用新型涉及一种非清洁水源热泵区域供热系统，属于清洁能源应用技术领域。

背景技术：

非清洁水源指的是地表水(江、河、湖、海)和城市污水(原生污水、中水、一级a排放水)。该类水质有两个共同特点，其一，水中含有不同尺度的污杂物，热利用过程中需采用特殊的换热器；其二，受环境温度影响，热利用过程中水温在一定范围内随机性进行波动。区域供热系统，是指从城市集中热源，以蒸汽或热水为介质，经供热管网向指定区域的用户供应采暖和生活热水的系统，在我国现行的设计规范中，区域供热系统一次网供/回水温差最小规定为25℃。对于热源由电驱动热泵机组提供的区域供热系统，额定工况下该类机组热水侧(冷凝器侧)的设计供/回水温度通常为5～15℃，这是由热泵机组工作特性决定的。区域供热系统在部分负荷运行条件下的调节方式主要有质调节、量调节和质-量调节的方式，质调节指的是保证回水温度、系统水流量恒定，改变供水温度；量调节指的是保证供水和回水温度恒定，改变系统水流量；质-量调节指的是保证回水温度恒定，同时改变供水温度和系统水流量。电驱动热泵在地表水和城市污水水量充足的条件下，受低温热源侧的水温影响较大，水温变化会导致热泵机组本身制热量的偏离，据统计蒸发温度降低1℃，在相同冷凝温度条件下，同一台机组制热量将减少3％左右；水温还会影响热泵机组的压缩比，进而影响热泵机组用户侧(即冷凝器侧)供水温度偏离设计值，该类问题在离心式热泵机组尤为突出。

技术实现要素：

为解决现有技术中，由于环境温度变化和由于换热器效率下降，导致热泵机组低温侧(蒸发器侧)的进出水温度偏离设计值，使热泵机组用户侧(冷凝器侧)供水温度不能满足运行调节要求所导致的用户供暖不达标的问题，本实用新型提供了一种非清洁水源热泵区域供热系统，在热泵机组低温侧(蒸发器侧)引入辅助热泵，实现了蒸发器侧进出水温度恒定、可调节，进而保证热泵机组用户侧(冷凝器侧)进出水温度满足设计和运行调节的要求。

本实用新型的技术方案是：一种非清洁水源热泵区域供热系统，管路a两端分别连接取水点和退水点，所述管路a依次经过疏导式换热器和相变式污水换热器，管路b经过所述疏导式换热器和蒸发器a，疏导式换热器和蒸发器a之间的管路b上设有中介水循环泵a，疏导式换热器出水侧的管路b连接管路c和管路d的一端，所述管路c和管路d的另一端连接蒸发器a进水侧的管路b，管路c上设有控制阀a，管路d上设有控制阀b，管路e经过蒸发器a和冷凝器a，所述蒸发器a和冷凝器a之间设有离心式压缩机，所述冷凝器a两端分别接用户回水管和用户供水管，管路f经过所述相变式污水换热器和蒸发器b，管路g经过蒸发器b和冷凝器b，所述管路c经过冷凝器b。

所述管路g上设有螺杆式压缩机和控制阀c，螺杆式压缩机和控制阀c位于蒸发器b和冷凝器b之间。

所述管路f上设有中介水循环泵b，所述中介水循环泵b位于变式污水换热器和蒸发器b之间。

所述管路e上设有控制阀d，所述控制阀d位于蒸发器a和冷凝器a之间。

本实用新型的有益效果是：与采用煤、天然气、电锅炉作为辅助热源的热泵区域供热系统相比，该系统采用小压缩比的热泵机组作为辅助热泵，与用户侧热泵进行联合运行，节约了一次能源，减少了二氧化碳、氮氧化物及其它污染物的排放；与其它的非清洁水源热泵供热系统相比较，由于对低温侧(蒸发器侧)的进出水温度、流量可调节、可控制，保证了用户侧(冷凝器侧)的供回水温度、流量处于可调节和可控制的范围，避免了由于低温侧水温过低、流量过小，所引起的用户侧用能品质的下降，例如供水温度不达标的问题出现；由于辅助热泵采用的小压缩比热泵机组，其低温侧和高温侧温差在15℃范围内，其cop值可大于8.0，辅助热泵的运行费用比采用燃煤、天然气和电锅炉的方式更低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中附图标记如下：1、管路a，2、取水点，3、退水点，4、疏导式换热器，5、相变式污水换热器，6、管路b，7、蒸发器a，8、管路c，9、管路d，10、中介水循环泵a，11、控制阀a，12、控制阀b，13、管路e，14、冷凝器a，15、离心式压缩机，16、用户回水管，17、用户供水管，18、管路f，19、蒸发器b，20、中介水循环泵b，21、冷凝器b，22、管路g，23、螺杆式压缩机，24、控制阀c，25、控制阀d。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型做进一步说明：

一种非清洁水源热泵区域供热系统，管路a1两端分别连接取水点2和退水点3，所述管路a1依次经过疏导式换热器4和相变式污水换热器5，管路b6经过所述疏导式换热器4和蒸发器a7，疏导式换热器4和蒸发器a7之间的管路b6上设有中介水循环泵a10，疏导式换热器4出水侧的管路b6连接管路c8和管路d9的一端，所述管路c8和管路d9的另一端连接蒸发器a7进水侧的管路b6，管路c8上设有控制阀a11，管路d9上设有控制阀b12，管路e13经过蒸发器a7和冷凝器a14，所述蒸发器a7和冷凝器a14之间设有离心式压缩机15，所述冷凝器a14两端分别接用户回水管16和用户供水管17，管路f18经过所述相变式污水换热器5和蒸发器b19，管路g22经过蒸发器b19和冷凝器b21，所述管路c8经过冷凝器b21。所述管路g22上设有螺杆式压缩机23和控制阀c24，螺杆式压缩机23和控制阀c24位于蒸发器b19和冷凝器b21之间。所述管路f18上设有中介水循环泵b20，所述中介水循环泵b20位于变式污水换热器5和蒸发器b19之间。所述管路e13上设有控制阀d25，所述控制阀d25位于蒸发器a7和冷凝器a14之间。

取水点水体热能经过疏导式换热器4、蒸发器a7、冷凝器a14换热，提供给用户，与采用煤、天然气、电锅炉作为辅助热源的热泵区域供热系统相比，节约了一次能源，减少了二氧化碳、氮氧化物及其它污染物的排放，配合中介水循环泵a10以及离心式压缩机15的作用，对低温侧(蒸发器侧)的进出水温度、流量可调节、可控制，保证了用户侧(冷凝器侧)的供回水温度、流量处于可调节和可控制的范围，避免了由于低温侧水温过低、流量过小，所引起的用户侧用能品质的下降，例如供水温度不达标的问题出现。

本实用新型中的所提及的小压缩比辅助热泵机组，指热泵的冷凝压力和蒸发压力之比较常规热泵机组的压缩比要小，通常为常规热泵机组压缩比的20％～30％，常规热泵机组压缩比约为8～10；热泵机组的温升小，蒸发器和冷凝器温差仅在10～15℃，其cop值比常规热泵高出1.5倍以上。

本实用新型中所提及的相变式污水换热器，利用了水凝结成冰的相变潜热，水凝结为冰所释放的潜热是相同质量水温度变化1℃时，热量的80倍，可以大幅提高热能利用效率。

本实用新型中所提及的疏导式换热器和相变式污水换热器均需具有在线清洗功能，因此可以扩大应用水源的范围。

本实用新型中所设置的控制阀a11和控制阀b12为电动阀门，其开度的大小用于控制进入蒸发器7的水温保持恒定的同时，最大可能的降低辅助热泵的运行能耗。

作为优选，还可以对管路a1中的水体通过相变式污水换热器5进行二次换热，并通过蒸发器b19、冷凝器b21将热能传递到管路c8，并利用中介水循环泵b20和螺杆式压缩机23进行调节，关闭控制阀b12，打开控制阀a11，将管路b6与管路c8热量合并后在到蒸发器a7进行换热。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。