叠加式蓄能型热泵供热系统的制作方法

本实用新型属于供热工程技术领域，具体涉及叠加式蓄能型热泵供热系统。

背景技术：

目前城市规模增长迅速，供暖面积逐年扩大的同时。国家为减小供热所带来的空气污染在积极推进“煤改电”政策的实施。热泵技术作为清洁能源的代表在供热减少一次能源供热产生的环境污染的供热方式具有主导地位。在目前的城镇小区热泵供热系统设计中利用“谷电蓄能清洁能源”在供电谷值时段运行电蓄能设备供热蓄热。在供电平峰、高峰等时段放热有利于减少运行费用与配电容量具有积极作用，蓄能热泵系统是目前的主要供热模式。

目前的蓄能型的空气源热泵系统中，系统设计通常将蓄能泵与释能泵分别独立设置，蓄能泵连接热源设备与蓄能罐，释能泵连接蓄能罐与用户端。常规系统的蓄能供热系统中通常分为谷价电、峰价电、平价电等运行模式：

(1)供热处于“谷价电”时段，系统进入蓄热模式，开启热源设备与蓄能罐连通阀同时关闭热源设备与用户端的连通阀，通过蓄能泵进行热源设备、蓄能罐的热水循环，完成一个蓄能过程.

(2)供热处于“平价电”时段，系统进入直接供热模式，开启热源设备与用户端连通阀，同时关闭热源设备与蓄能罐的连通阀，通过释能泵进行热源设备、用户端进行热水循环，完成一个直接供热过程。

(3)供热处于“峰价电”时段，系统进入放热模式，开启蓄能罐与用户端连通阀，同时关闭热源设备与蓄能罐的连通阀，通过释能泵进行热源设备、蓄能罐进行热水循环，完成一个放热供热过程。

蓄能型的空气源热泵系统具有如下缺陷：

(a)常规的蓄能型供冷供热系统将释能泵与蓄能泵区分设计，对蓄能泵与释能泵分别按照不同设计工况进行选择配置，利用释能泵、蓄能泵之间的泵组启停，来实现蓄热、放热的切换。

由于社会供热项目里能源站蓄能泵、释能泵水泵功率通常约为 22KW-90KW，大功率设备的频繁启停切换会频繁产生大的启动电流，导致水泵继电器频繁切合运行下安全性降低。

(b)原系统由于热泵采用单级增热方式在冬季供暖中，机组系统效率随着天气温度的降低而降低，供水温度随着系统效率的降低而降低，热水温度的降低难以达到蓄能材料相变温度点导致无法蓄热的情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种叠加式蓄能型热泵供热系统，采用两级热泵模式，克服一级增温不利因素，将蓄能泵与释能泵合并设计采用一组循环泵解决系统循环问题。

一种叠加式蓄能型热泵供热系统，包括A热源组块1、B热源组块2、循环泵组3、蓄热罐4、全自动补水模块6和用户端，所述的用户端包括用户供水端13和用户回水端14，所述的B热源组块2的进口端和循环泵组3出口端连接，其出口端和A热源组块1的进口端、用户供水端13均相连接；所述的A热源组块1的进口端和用户供水端13连接，其出口端和蓄热罐4的进口端连接；所述的蓄热罐4的进口端和和循环泵组3出口端连接，其出口端和用户供水端13、用户回水端14连接；所述的循环泵组3的进口端、全自动补水模块6和用户端，所述的用户端包括用户供水端13和用户回水端14的出口端、用户回水端14连接；所述的全自动补水模块6的出口端和用户回水端14连接。

进一步地，B热源组块2出口端通过电动三通阀VT18和A热源组块 1的进口端、用户供水端13均相连接。

进一步地，蓄热罐4的出口端通过电动三通阀VT29和用户供水端13、用户回水端14均相连接。

进一步地，还包括辅助电加热器5，所述的辅助电加热器5设置在A 热源组块出口端和蓄热罐4的进口端连接管路上。

进一步地，循环泵组3的出口端通过电动阀V110连通蓄热罐4和辅助电加热器5的连接管路，连通点为a。

进一步地，蓄热罐4和连通点a的连接管路设置电动阀V312。

进一步地，电动阀V312和连通点a的连接管路通过电动阀V211连通蓄热罐4和电动三通阀VT18的连接管路。

进一步地，还包括智能模块7，所述的智能模块和用户回水端14、电动三通阀VT18、电动三通阀VT29、电动阀V110、电动阀V211、电动阀 V312均相连接。

进一步地，循环泵组3为变频水泵组，所述的全自动补水模块6为全自动饮水机。

进一步地，A热源组块1和B热源组块2均包括多个空气源热泵。

本实用新型的有益效果如下：

(1)将蓄能型的空气源热泵系统中的蓄能泵和释能泵合并设计成循环泵组3解决系统循环问题。

(2)循环泵组3采用变频水泵组，可以根据“蓄能侧”、“释能侧”的不同运行工况运用电机频率进行调节，始终让变频泵在不同的运行工况下进行工作，满足在不同工况下的运行要求；由于循环泵组3采用变频设计，有利于减小循环泵组3启动时的启动电流，保护配电缆线路、配电元件的的安全运行；将释放泵与蓄能泵整合，使用循环泵组3减少了项目的投资成本，同时了减少了释放泵与蓄能泵的差异化，易于循环泵组3维护保养。

(3)采用A热源组块1和B热源组块2两级热泵模式，充分避免1 级热泵由于天气原因引起的热水温度不达标的情况；保证在极寒天气依然可以保证出水温度，增强了系统的安全性；满足由于冬季温度降低时热泵无法满足蓄能材料的相变温度要求。

(4)智能模块7不仅可以根据用户供水端13和用户回水端14温差控制循环泵组3电机的工作频率；也可以根据本系统的供热和蓄热的不同状态，控制循环泵组3电机的工作效率，使供水量达到要求值；还可以根据谷价电和峰价电时间段，控制电动三通阀VT1、电动三通阀VT2、电动阀V1、电动阀V2和电动阀V3的开关情况进行供热和蓄热的切换。

(5)直接供热时，智能模块7根据供水和回水的温差关系控制循环泵组3电机的工作效率，供水温度假如是X，当回水温度是Y，X和Y之间的差值达到一定阈值时，B热源组块2和A热源组块1开始进行增机，循环泵组3随着B热源组块2和A热源组块1的空气源热泵台数的增加开始增频；随着回水温度升高，说明用户供水端13需要热量减小，B热源组块2和A热源组块1的空气源热泵台数开启数量减小，循环泵组3进行降频运行。

(6)蓄能时，智能模块7根据参与蓄能的循环泵3产生供热量所需的水流量，以及需要克服B热源组块2、A热源组块1与蓄能罐之间的水阻力时，来控制循环泵组3所需要的水泵频率。

(7)释能时，智能模块7根据参与释能的热泵产生供热量所需的水流量，以及需要克服B热源组块2、A热源组块1与用户供水端13之间的水阻力时，来控制循环泵组3所需要的水泵频率。

(8)智能模块7还可以根据用户供水端13和用户回水端14压差控制电动三通阀VT29的开度使用户供水端13和用户回水端14温差在预定范围内运行。

(9)当B热源组块2、A热源组块1不能满足供热的条件时，手动切换辅助电加热器阀门(未画出)启用辅助电加热器。

附图说明

附图1是本实用新型一实施例的结构示意图；

图中：1.A热源组块；2.B热源组块；3.循环泵组；4.蓄热罐；5.辅助电加热器；6.全自动补水模块；7.智能模块；8.电动三通阀VT1；9.电动三通阀VT2；10.电动阀V1；11.电动阀V2；12.电动阀V3；13.用户供水端；14.用户回水端；15.应急阀；虚线为回水管路，实线为供水管路。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

参考图1所示，一种叠加式蓄能型热泵供热系统，包括A热源组块1、 B热源组块2、循环泵组3、蓄热罐4、全自动补水模块6和用户端，所述的用户端包括用户供水端13和用户回水端14；所述的B热源组块2的进口端和循环泵组3出口端连接，其出口端和A热源组块1的进口端、用户供水端13均相连接；所述的A热源组块1的进口端和用户供水端13连接，其出口端和蓄热罐4的进口端连接；所述的蓄热罐4的进口端和和循环泵组3出口端连接，其出口端和用户供水端13、用户回水端14连接；所述的循环泵组3的进口端、全自动补水模块6和用户端，所述的用户端包括用户供水端13和用户回水端14的出口端、用户回水端14连接；所述的全自动补水模块6的出口端和用户回水端14连接。

直接供热时，水经过循环泵组3加压后经过A热源组块1、B热源组块2的空气源热泵对用户端供水端直接供热。

蓄热时，水经过循环泵组3加压后，通过A热源组块1、B热源组块 2对蓄热罐进行蓄热。

放热时，蓄热罐的水对用户端供水端放热。

该实施例的有益效果：

(1)将蓄能型的空气源热泵系统中的蓄能泵和释能泵合并设计成循环泵组3解决系统循环问题。

(2)采用A热源组块1和B热源组块2两级热泵模式，充分避免1 级热泵由于天气原因引起的热水温度不达标的情况；保证在极寒天气依然可以保证出水温度，增强了系统的安全性；满足由于冬季温度降低时热泵无法满足蓄能材料的相变温度要求。

作为上述实施例的优选实施例，B热源组块2出口端通过电动三通阀 VT18和A热源组块1的进口端、用户供水端13均相连接。电动三通阀 VT18有两个流向，分别为B-A、B-C，通过B热源组块2一级加热的水一部分通过电动三通阀VT18的B-C流向用户供水端13，另外一部分通过电动三通阀VT18的B-A流向A热源组块1。

电动三通阀VT18的B-C支路可并联应急阀15，电动三通阀VT18的 B-A支路可并联应急阀15，防止电动三通阀VT18B-C支路和/或B-A支路不能工作时，可以启动应急阀15，保证水能通过应急阀15支路进入A热源组块1的进口端和/或用户供水端13。

作为上述实施例的优选实施例，蓄热罐4的出口端通过电动三通阀 VT29和用户供水端13、用户回水端14均相连接。电动三通阀VT29有两个流向，分别为E-F、E-D,从电动三通阀VT18流过来的水和蓄热罐4流过来的水一部分经过E-F流向用户供水端13，一部分经E-D流向用户回水端14。

电动三通阀VT29的E、F支路可并联应急阀15，电动三通阀VT29 的E、D支路可并联应急阀15，防止电动三通阀VT29E-F支路和/或E-D 支路不能工作时，可以启动应急阀15，保证水能通过应急阀15支路进入用户供水端13和/或用户回水端14。

作为上述实施例的优选实施例，还包括辅助电加热器5，所述的辅助电加热器5设置在A热源组块1出口端和蓄热罐4的进口端连接管路上。该优选实施例的有益效果：万一天气特别寒冷时当B热源组块2、A热源组块1两级热泵无法满足蓄能材料的相变温度要求，还可以手动切换辅助电加热器(5)阀门(未画出)启用辅助电加热器(5)，保证在极寒天气依然可以保证出水温度，增强了系统的安全性。

作为上述实施例的优选实施例，循环泵组3的出口端通过电动阀V110 连通蓄热罐4和辅助电加热器5的连接管路，连通点为a。当放热时电动阀V110打开，循环泵组3通过打开的电动阀V110给蓄热罐4加压，蓄热罐4的水通过电动三通阀VT29流向用户供水端13。

作为上述实施例的优选实施例，蓄热罐4和连通点a的连接管路设置电动阀V312。当蓄热时电动阀V3打开，热水经过加热流过电动阀V3 储存在蓄热罐4里面，当放热时电动阀V110和V312打开，循环泵组3 通过打开的电动阀V110和V312给蓄热罐4加压，蓄热罐4的水通过电动三通阀VT29流向用户供水端13。

作为上述实施例的优选实施例，电动阀V312和连通点a的连接管路通过电动阀V211连通蓄热罐4和电动三通阀VT18的连接管路。直接供热时从A热源组块1出口出来的热水通过电动阀V211流向用户供水端 13。

作为上述实施例的优选实施例，循环泵组3为变频水泵组，所述的全自动补水模块6可以是全自动饮水机也可以是别的能实现自动补水的设备。该优选实施例的有益效果：循环泵组3采用变频水泵组，可以根据“蓄能侧”、“释能侧”的不同运行工况运用电机频率进行调节，始终让变频泵在不同的运行工况下进行工作，满足在不同工况下的运行要求；由于循环泵组3采用变频设计，有利于减小循环泵组3启动时的启动电流，保护配电缆线路、配电元件的的安全运行；将释放泵与蓄能泵整合，使用循环泵组3减少了项目的投资成本，同时了减少了释放泵与蓄能泵的差异化，易于循环泵组3维护保养。通过直接供热、蓄热、严寒天气等情况来描述该优选实施例运行情况。

作为上述实施例的优选实施例，A热源组块1和B热源组块2均包括多个空气源热泵。空气源热泵适用范围广、运行成本低、无污染、性能稳定、占地空间小。

该优选实施例的工作方式如下：

(I)直接供热：水经过循环泵组3加压后经过A热源组块1、B热源组块2加热，经过电动三通阀VT18分流后沿A-B/B-C两个方向进行分流，此时方向开度为A-B5％，B-C95％，电动阀V1、电动阀V2关闭，电动阀V3开启根据用户端压差控制电动三通阀VT2的EF开度；在极端天气寒冷天气下，B热源组块2、A热源组块1的空气源热泵直接供热。电动三通阀VT18的开度A-B70％、B-C30％，电动阀V110、电动阀V312关闭，电动阀V211开启，根据用户供水端13和用户回水端14温差控制电动三通阀VT29的EF开度在B热源组块2、A热源组块1的空气源热泵不能满足供热的条件下，手动切换辅助电加热器阀门(未画出)启用辅助电加热器。

(II)蓄热：水经过循环泵组3加压后经过B热源组块2加热，经过电动三通阀VT18分流后沿A-B/B-C两个方向进行分流，此时电动三通阀 VT18的开度A-B70％、B-C30％，电动阀V110、电动阀V211关闭，电动阀V312开，根据用户回水端14回水温度控制电动三通阀VT29开度，当进蓄热罐水温达不到蓄热温度，手动切换辅助电加热器阀门(未画出)启用辅助电加热器。

(III)放热：水经过循环泵组3加压后经过B热源组块2加热，经过电动三通阀VT18分流后沿A-B/B-C两个方向进行分流，此时电动三通阀 VT18的开度A-B95％、B-C5％，电动阀V211关闭，电动阀V312、电动阀V110开，电动三通阀VT29开度E-F100％、E-D0％。

上述电动三通阀VT18、VT29的开度只是示例性说明，根据需要选择开启范围，具体开度范围根据不同运行工况下用户、热源的关系进行调节。

作为上述实施例的优选实施例，还包括智能模块7，所述的智能模块和用户回水端14、电动三通阀VT18、电动三通阀VT29、电动阀V110、电动阀V211、电动阀V312均相连接。

电动三通阀VT18包括AB/BC两个方向,电动三通阀VT29包括EF/ED 两个方向。

该优选实施例的工作方式如下：

①直接供热时，智能模块7根据供水和回水的温差关系控制电机的工作效率，供水温度假如是X，当回水温度是Y，X和Y之间的差值超过阈值，用户供水端13供热不足，A热源组块1、B热源组块2开始进行增机，循环泵组3随着A热源组块1、B热源组块2的空气源热泵台数的增加开始增频；随着回水温度升高，说明用户供水端13需要热量减小，A热源组块1、B热源组块2的空气源热泵开启数量减小，循环泵组3进行降频运行；由于循环泵组3采用变频设计，有利于减小循环泵组3启动时的启动电流；保护配电缆线路、配电元件的的安全运行，同时也节约了成本，智能模块7还可以根据用户供水端13和用户回水端14温差控制电动三通阀VT29的开度，使供水和回水达到一个平衡状态，在最节能的状态进行直接供热。

②蓄热时，智能模块7根据参与蓄热的热泵产生供热量所需的水流量，以及需要克服空气源，热泵与蓄热罐4之间的水阻力(其中包含了一部分为保证用户端夜间不结冰而到用户端的一部分的水阻力，例如B--C30％)，来控制循环泵组3所需要的水泵频率，释能时，根据参与释能的循环泵组 3产生供热量所需的水流量，以及需要克服A热源组块1、B热源组块2 与用户供水端13之间的水阻力时(其中包含了一部分为保证蓄能罐不结冰而到用户端的一部分的水阻力，例如B-C5％)，来控制循环泵组3所需要的水泵频率，使循环泵组3始终处在一个动态的变频状态。③在用电谷时，智能模块7可以控制电动三通阀VT18的开度A-B70％，B-C30％，电动阀V110，电动阀V211关闭，电动阀V312打开，进行蓄热，当回水温度低于蓄热温度时，还可以控制电动三通阀VT29的开度使EF开口变大，天气寒冷时还可以手动打开辅助电加热器5进行加热，使用户供水端13 和用户回水端14温差在预定范围内运行，放热时智能模块7在用电峰时控制电动三通阀VT18的开度为AB95％，BC5％，电动阀V211关闭，电动阀V110，电动阀V312开，电动三通阀VT29的开度为E-F100％，E-D0％，进行放热，整个系统的运行刚好避开了用电高峰期，使使用成本大大降低，同时也减小了供电中心的压力。

④在极端寒冷的气候下，智能模块7还可以根据温度的变化，自行控制电动三通阀VT18的开度为A-B70％，B-C30％，电动阀V110，电动阀V312 关闭，电动阀V211开启，根据用户供水端13和用户回水端14温差控制电动三通阀VT2的开度，在A热源组块1和B热源组块2不能供热的条件下，手动打开辅助电加热器5进行供热，本系统分为A热源组块1，和 B热源组块2两级加热，克服一级增温不利因素。

上述电动三通阀VT18、VT29的开度只是示例性说明，根据需要选择开启范围，具体开度范围根据不同运行工况下用户、热源的关系进行调节。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。