一种混水式大温差供热设备及供热方法与流程

本发明属于供热技术领域，尤其涉及一种混水式大温差供热设备及供热方法。

背景技术：

随着城市供热面积的不断增加，热负荷需求增长迅速，集中供热系统既有管网因流量和温度的限制已经很难满足需求。为了达到供热要求，需要从增大流量或提高温差这两方面着手。然而增大流量需要重新敷设管道，在交通密集的城市中成本很高，因此，只有提高供热供回水温差，才可以在流量不变的情况下提高管网的输配能力，满足热负荷的需求。由于集中供热系统的供水温度受管网承压能力的限制，一般无法显著提高，因此，大幅度降低回水温度是解决目前管网输配瓶颈的主要问题。此外，很多集中供热系统换热站已经建成，一般布局紧凑，无法安装分散式大温差换热设备，也是一个对大温差改造的限制条件。而在集中供热主干网，尤其是大温差长距离输送的主干网中，一般都建有中继能源站，其具备足够的场地进行集中式大温差改造。因此，迫切需要开发一种大温差供热方法及设备，在中继能源站进行大温差供热，在保证下游热用户的供热参数的前提下，降低一次回水的温度；同时充分利用中继能源站存在的燃气、蒸汽、电能等多种能源，进一步降低回水温度，拉大供回水温差，降低主干网的输配能耗。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种能够进行大温差供热的混水式大温差供热设备。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种混水式大温差供热设备，包括第一热泵；第一热泵包括第一加热器、第二加热器和第一降温器；下游热用户的二次水回水包括第一路回水和第二路回水；上游热源的一次水供水和所述第一路回水分别经所述第一加热器和所述第二加热器进行升温并汇合形成汇合水输出至所述下游热用户处；第二路回水经所述第一降温器进行降温并输出至所述上游热源。

本发明的第一方面提供了一种混水式供热方法，下游热用户的二次水回水包括第一路回水和第二路回水；上游热源的一次水供水经所述第一加热器进行升温；所述第一路回水经所述第二加热器进行升温；前述升温后的两路水汇合后输出至所述下游热用户处；第二路回水经所述第一降温器进行降温并输出至所述上游热源。

本发明通过在中继能源站设置一第一热泵，第一热泵包括第一加热器、第二加热器和第一降温器；下游热用户的二次水回水分为第一路回水和第二路回水，其中第一路回水经第二加热器加热，并与经第一加热器加热的上游热源处输送的一次水供水汇合并输出至下游热用户处；第二路回水经第一降温器进行降温并输出至上游热源处。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本发明将从上游热源处输送的一次水供水和下游热用户处的二次水回水通过第一热泵进行加热或降温，进而返回上游热源处或提供给下游热用户使用，即从下游热用户回来的低温水分为两路，一路被加热至高温，与经第一热泵加热的一次水供水一起送至下游热用户，另外一路充分利用中继能源站存在的燃气、蒸汽、电能等多种能源对二次水回水进一步降低回水温度，作为中继能源站回水回到上游热源处，以此实现在向下游热用户供热温度较高的前提下，对回到上游热源的回水进行逐级降温，大幅度降低了回水温度，实现了热量从低温向高温传递的过程，且降低了主干网的输配能耗，此外，由于集中降低了主干网回到热源的回水温度，实现了热源与中继能源站之间的小流量、大温差供热，因此为集中供热超长距离供热创造了条件。本发明能够在中继能源站进行大温差供热，在保证下游热用户的供热参数的前提下，降低一次回水的温度。

附图说明

图1是本发明的混水式大温差供热设备第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明的混水式大温差供热设备第二实施方式的结构示意图图；

图3是本发明的混水式大温差供热设备第三实施方式的结构示意图；

图4是本发明的混水式大温差供热设备第四实施方式的结构示意图；

图5是本发明的混水式大温差供热设备第五实施方式的结构示意图；

图6是本发明的混水式大温差供热设备第六实施方式的结构示意图；

图7是本发明的混水式大温差供热设备第七实施方式的结构示意图；

图8是本发明的混水式供热方法第一实施方式的流程图；

图9是本发明的混水式供热方法第二实施方式的流程图；

图10是本发明的混水式供热方法第三实施方式的流程图；

图11是本发明的混水式供热方法第四实施方式的流程图；

图12是本发明的混水式供热方法第五实施方式的流程图；

图13是本发明的混水式供热方法第六实施方式的流程图；

图14是本发明的混水式供热设备的一种实施方式的结构示意图；

图15是本发明的混水式供热设备的另一种实施方式的结构示意图。

附图标记：

1：第一热泵；11：第一加热器；12：第二加热器；13：第一降温器；2：第二热泵；21：第三加热器；22：第二降温器；3：再热器；4：第三热泵；40：第一发生器；41：第一蒸发器；5：换热器；51：第二发生器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明第一实施方式的混水式大温差供热设备的结构示意图。

如图1所示，该供热设备包括第一热泵1，第一热泵1包括第一加热器11、第二加热器12和第一降温器13，下游热用户的二次水回水包括第一路回水和第二路回水，这两路回水是从下游热用户处的二次水回水分流形成的两路水路，第一路回水经第二加热器12加热，与经第一加热器11加热后的高温水汇合并输出至下游热用户处，第二路回水经第一降温器13进行降温直接输出至上游热源处。

图2是本发明第二实施方式的混水式大温差供热设备的结构示意图。

如图2所示，在第一实施方式的基础上，该供热设备还包括第二热泵2；第二热泵2包括第三加热器21，第三加热器21与第二加热器12连通；其中，下游热用户的二次水回水包括第一路回水和第二路回水，这两路回水是从下游热用户处的二次水回水分流形成的两路水路，第一路回水依次经第二加热器12和第三加热器21加热，并与经第一加热器11加热的一次水供水进行汇合并输出至下游热用户处。

图3是本发明第三实施方式的混水式大温差供热设备的结构示意图。

如图3所示，在第一或第二实施方式的基础上，还包括第二热泵2，第二热泵包括第二降温器22；

第二降温器22与第一降温器13连通，以对经第一降温器13降温后的二次水回水进行再次降温并输出至上游热源处。

图4是本发明第四实施方式的混水式大温差供热设备的结构示意图。

如图4所示，该供热设备还包括第二热泵2；第二热泵2包括第三加热器21，第三加热器21与第二加热器12相互独立，分别连接至下游热用户处，第三加热器21对第二路回水中的一路进行升温，并与分别经第一加热器11和第二加热器12升温的一次水供水进行汇合形成汇合水并输出至下游热用户处。

图5是本发明第五实施方式的混水式大温差供热设备的结构示意图。

如图5所示，还包括第二热泵2，第二热泵2包括第二降温器22；第二降温器22与第一降温器13连通，以对经第一降温器13降温的第二路回水中的另一路继续降温并输出至上游热源处。

其中，第三加热器21与第二加热器12分别连接至下游热用户处可以理解为分别经第三加热器21和第二加热器12加热的热水通过三通管连接至下游热用户的输入管道处。

进一步的，如图6和图7所示，供热设备还可以包括一再热器3，该再热器3设置在输出汇合后的升温水的管道上，以对该升温水进行再次加热并输出至下游热用户处。其中，在第三、第五实施方式的基础上增加再热器的示意图分别如图6、图7所示。

可选的，在前述所有实施方式的基础上，第一热泵可以为热水型吸收式热泵。

可选的，在前述所有实施方式的基础上，第二热泵可以为直燃型吸收式热泵或蒸汽型吸收式热泵。因此，x代表蒸汽、天然气或电能的输入方向，上述第二热泵选择为直燃型吸收式热泵或蒸汽型吸收式热泵的目的是能够充分利用中继能源站存在的燃气、蒸汽、电能等多种能源，进一步降低回水温度，作为中继能源站回水回到上游热源处，以此实现在向下游热用户供热温度较高的前提下，对回到上游热源的回水进行逐级降温，大幅度降低了回水温度，实现了热量从低温向高温传递的过程，且降低了主干网的输配能耗。

可选的，在前述所有实施方式的基础上，再热器可以为热水锅炉或蒸汽-水换热器。

可选的，在本发明前述所有实施方式的基础上，第一加热器、第二加热器、第三加热器、第一降温器与第二降温器在连接时采用管道连接，这些管道上设置有阀门，用于开启或关闭水流。

图8为本发明一种混水式供热方法的第一实施方式的流程图，该供热方法包括：

s1，将下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；

s2，上游热源的一次水供水经第一加热器11进行升温；

s3，第一路回水经第二加热器12进行升温；

s4，前述升温后的两路水汇合后输出至下游热用户处；

s5，第二路回水经第一降温器13进行降温并输出至上游热源。

其中，步骤s2和s3还可以是调换执行顺序，或者并列执行，步骤s5与前述的步骤s2、s3可以为并列关系。

图9是本发明一种混水式供热方法的第二实施方式的流程图。

如图9所示，在步骤s3的第一路回水经第二加热器12进行升温后，还包括：

s30，采用第三加热器21对经第二加热器12加热的二次水回水进行再次加热。

图10是本发明一种混水式供热方法的第三实施方式的流程图。

如图10所示，该供热方法还包括：

s50，采用第二降温器22对经第一降温器13降温后的二次水回水进行再次降温并输出至上游热源处。

图11是本发明一种混水式供热方法的第四实施方式的流程图。

如图11所示，第二路回水包括第一路子回水和第二路子回水；

s31，采用第三加热器21对第一路子回水进行升温，并与分别经第一加热器11和第二加热器12升温的一次水供水进行汇合形成汇合水并输出至下游热用户处。

图12是本发明一种混水式供热方法的第五实施方式的流程图。

如图12所示，第二路回水包括第一路子回水和第二路子回水；

s51，采用第一降温器13和第二降温器22依次对第二路子回水进行降温。

图13是本发明一种混水式供热方法的第六实施方式的流程图。

如图13所示，在将汇合水输出至下游热用户处之前，还包括：

s40，采用再热器3对输出至下游热用户处的热水进行再次加热。

在前述所有实施方式中，本发明的水路流程的特点是进行热交换的两路水是互相连通混合的，即下游热用户的低温水可以经过再次降温送至上游热源处进行利用，也可以经过再次加热升温送至下游热源处，上游热源的高温水可以经过降温送回上游热源进行利用，也可以直接与经加热的下游热用户的低温水进行汇合送至下游热用户继续使用。

图14是本发明一种混水式供热设备的第七实施方式的流程图。

如图14所示，该供热设备包括第三热泵4和换热器5，其中，第三热泵为吸收式热泵或压缩式热泵，第三热泵4和换热器5均为天然气或蒸汽型。

第三热泵4包括第一发生器40和第一蒸发器41；

其中，下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水；

第一发生器40，连接至下游热用户处，以对第一路回水进行加热升温；

第一蒸发器41，连接至下游热用户处，以对第二路回水进行降温并输出至上游热源处；

换热器5包括第二发生器51，与第一发生器40连通，以对经第一发生器40加热的第一路回水继续加热升温；

热源管道，连接至上游热源处，以将上游热源输出的热水与经第一发生器40和第二发生器51依次加热的热水汇合并输出至下游热用户处。

作为另一种实施方式，如图15所示，还可以是将第一发生器40和第二发生器51分别与下游热用户处的二次水供水连接，以分别对二次水供水进行加热。具体结构包括第三热泵4和换热器5，其中，第三热泵为吸收式热泵或压缩式热泵，第三热泵4和换热器5均为天然气或蒸汽型。

第三热泵4包括第一发生器40和第一蒸发器41：

其中，下游热用户的二次水回水划分为第一路回水和第二路回水，第一路回水包括第一路子回水和第二路子回水；

第一发生器40，连接至下游热用户处，以对第一路子回水进行加热升温；

第一蒸发器41，连接至下游热用户处，以对第二路回水进行降温并输出至上游热源处；

换热器5包括第二发生器51，与第一发生器40为并联，以对第二路子回水加热升温，并与经加热升温后的第一路子回水汇合输出至下游热用户；

热源管道，连接至上游热源处，以将上游热源输出的热水与分别经加热的第一路子回水和第二路子回水汇合并输出至下游热用户处，其中，热源管道是指不需要进行加热器进行加热，直接连通至下游热用户处进行供热的管道，在图14和图15中分别是位于换热器5上方的管路。

需要说明的是，以上所有附图中，x或y代表蒸汽、天然气或电能的输入方向。所有附图中管路上箭头代表水流方向。

本发明旨在保护一种混水式大温差供热设备，将从热源处来的高温水通过一级吸收式热泵和/或二级吸收式热泵或压缩式热泵，直接作为高温水提供给下游热用户使用，从下游热用户回来的低温水分为两路，一路被加热至高温，与高温水一起送至下游热用户，另外一路经过降温，作为中继能源站回水回到上游热源处，以此实现在向下游热用户供热温度较高的前提下，对回到上游热源的回水进行逐级降温，大幅度降低了回水温度，实现了热量从低温向高温传递的过程；此外，由于集中降低了主干网回到热源的回水温度，实现了热源与中继能源站之间的小流量、大温差供热，因此为集中供热超长距离供热创造了条件。

本发明提供的混水式大温差供热设备，实现了在保证下游热用户的供热参数的前提下，充分利用上游热源高温热水及外部能源燃气、蒸汽或电能的制冷驱动能力，大幅度降低回到上游热源的水温，实现中继能源站与上游热源之间的大温差、小流量的供热方式，大大提高了管网的输配能力，也为超远距离供热创造了必要条件，解决了分散式大温差换热机组占地面积大、不易全面推广的弊端，在主干网输配能力不足、热源不足的情况下，解决了大温差供热的问题，具有较强的实用性和广泛的适用性。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，即不对本发明的保护范围进行限定。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。