一种多功能互补一体化能源系统的制作方法

本实用新型涉及相变储能系统领域，特别是涉及一种多功能互补一体化能源系统。

背景技术：

随着时代的发展，越来越多的建筑项目从对能源的单一性需求逐步的改为对能源的多样化需求。但每个能源系统(如供暖系统、制冷系统等)都是独立的，并且无法对资源进行最大程度的利用，造成资源的浪费。所以亟需将各个能源系统整合起来，以达到环保节能、经济合理、安全可靠的要求，实现科学建设。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种多功能互补一体化能源系统，通过充分利用地热资源，降低地热回灌温度，实现地热梯级利用，提高地热利用率；同时相变储能装置以及热泵在冬季及夏季有不同的使用功能，因此夏季供冷系统以及冬季供暖系统可以共用，进行多能互补；在保障室内温度的前提下，实现自动化调节能量供给的地热、储热和蓄冷的一体化能源系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多功能互补一体化能源系统，所述一体化能源系统分为生活热水系统、夏季供冷系统和冬季供热系统；

生活热水系统包括地热井、潜水泵、除砂器、一级换热器和第一循环泵；生活热水系统分为出水管路和回水管路两条管路，出水管路由所述地热井、潜水泵、除砂器、一级换热器和用户端依次相连构成；回水管路由用户端、第一循环泵、一级换热器和夏季供冷系统的二级换热器依次连接；

所述夏季供冷系统包括二级换热器、第二循环泵、热泵、冷却塔、制冷机组、第一冷却水泵、第二冷却水泵、相变储能装置、第四循环泵、换热器及第五循环泵；夏季供冷系统包括八条管路，其中：

第一管路由二级换热器第二循环泵、热泵和用户端依次连接构成；

第二管路由用户端、热泵和二级换热器依次相互连接构成；

第三管路由第一管路中第二循环泵和热泵之间引出后依次与冷却塔、第一冷却水泵、制冷机组、第二冷却水泵和相变储能装置相连接构成；

第四管路由相变储能装置、制冷机组、冷却塔、热泵与二级换热器之间的第二管路依次相互连接构成；

第五管路由第一管路中的热泵出水端引出并与第二冷却水泵和相变储能装置之间的第三管路相连接构成；

第六管路由热泵回水端引出并与制冷机组和相变储能装置之间的第四管路相连接构成；

第七管路由相变储能装置、第四循环泵、换热器、第五循环泵和第五管路依次相互连接构成；

第八管路由第六管路引出后依次与换热器和相变储能装置相互连接构成；

所述冬季供热系统包括一级换热器、二级换热器、第二循环泵、热泵、回灌泵、回灌井、电锅炉、相变储能装置和第三循环泵，冬季供热系统共分为三条供热管路，其中：

第一供热管路由一级换热器、二级换热器、第二循环泵、热泵和用户端相互连接构成；

第二供热管路由用户端、热泵、二级换热器回灌泵和回灌井依次相互连接构成；

第三供热管路由热泵的回水端引出后依次与电锅炉、第三循环泵、相变储能装置和热泵的出水端相互连接构成。

进一步的，地热井热源回水温度度，通过一级换热器以及二级换热器后温度变为度，通过回灌泵送回回灌井；其中一级换热器交换出的热量为用户端提供全年的生活热水，二级换热器交换出的热量经热泵补充后为用户端提供基载热负荷。

进一步的，相变储能装置为热池。

进一步的，相变储能装置内设置有相变储能材料，利用相变储能材料的潜热储存热量，由电锅炉提供能量，相变储能材料吸热，由固态变为液态；在末端供热处，相变储能装置将热量输送给末端设备，相变储能材料放热，由液态变为固态。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

1.实现地热能源的梯级利用，提升了资源的利用率。

2.相变储能装置实现冬夏两用，高效可靠，蓄冷蓄热在一个系统内有机统一。

3.热泵的冬夏两用，冬天充分利用地热的低温度段提供热量，夏天切换至冷却塔提供制冷基载负荷。

4.在冬季与夏季，利用热泵及制冷机组承担基载负荷，利用相变储能装置承担尖峰负荷，既实现了能源削峰填谷的社会效益，通过峰谷电价差也获得了可观的经济效益。整个系统设备在不同工况下的自动化程度高，充分利用，环保节能，经济合理，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是生活热水系统的结构示意图。

图3是夏季供冷系统的结构示意图。

图4是冬季供热系统的结构示意图。

附图标记：1-地热井，2-潜水泵，3-除砂器，4-一级换热器，5-循环泵，6-二级换热器，7-循环泵，8-热泵，9-回灌泵，10-回灌井，11-冷却塔，12-电锅炉，13-循环泵，14-制冷机组，15-冷却水泵，16-冷却水泵，17-相变储能装置，18-循环泵，19-换热器，20-循环泵

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型提供一种多能互补一体化能源系统，主要部分包括地热井1与热泵8的热量梯级利用，热泵8与相变储能装置17的联合供冷，热泵8与相变储能装置17的联合供热，热泵8与制冷机组14共用冷却塔以及夏季、冬季两用的相变储能装置17。该一体化能源系统分为全年的生活热水系统①、夏季供冷系统②和冬季供暖系统③。

全年的生活热水系统①所使用的设备为地热井1，潜水泵2，除砂器3，一级换热器4，循环泵5。地热井1、潜水泵2、除砂器3与一级换热器4侧：热水系统运行工况为经潜水泵2将热水从地热井1提出，除砂器3除沙后，为一级换热器4提供供水温度为60℃，回水温度为45℃的能量；一级换热器4与循环泵5侧：由一级换热器4进行能量交换后，通过循环泵5为循环水提供动能，为用户提供供水温度为55℃，回水温度为40℃的生活热水。

夏季供冷系统②所使用的设备为二级换热器6，循环泵7，热泵8，冷却塔11，制冷机组14，冷却水泵15，冷却水泵16，相变储能装置17，循环泵18，换热器19以及循环泵20。供冷系统运行工况为冷却塔11与二级换热器6和热泵8管路上连接，接口采用三通阀，夏季供冷关闭三通阀二级换热器6侧，采用冷却塔11与热泵8连接，热泵8全天为用户端提供供水温度为7℃，回水温度为12℃的供冷基载负荷；

热泵8、冷却水泵15与冷却塔11连接侧：热泵8与制冷机组14共用冷却塔11，启动制冷机组14，冷却水泵15为循环水提供动能，冷却塔11冷却循环水回到制冷机组14。制冷机组14、冷却水泵16与相变储能装置17侧：利用冷却水泵16提供动能，与相变储能装置17内运用相变材料进行相变蓄冷，循环水能量交换后回到制冷机组14；

相变储能装置17、循环泵18与换热器19侧：关闭制冷机组14，启用相变储能装置17，利用循环泵18为循环水提供动能，经换热器19进行能量交换后回到相变储能装置17；之后通过用户端侧循环泵20给循环水提供动能，从而为用户供冷。同时热泵8亦提供供冷基载负荷，进行供水温度为7℃，回水温度为12℃的联合供冷。

冬季供暖系统③所使用的设备为二级换热器6，循环泵7，热泵8，回灌泵9，回灌井10，电锅炉12，相变储能装置17，循环泵13。二级换热器6、回灌泵9与回灌井10侧：供暖系统运行工况为梯级利用后的45℃热水经二级换热器6换热后成为20℃低能量热水，经回灌泵9送回回灌井10；

二级换热器6、循环泵7与热泵8侧：二级换热器交换出循环水通过循环泵7提供动能，为热泵8提供供水温度42℃，回水温度17℃的热能，之后循环水回到二级换热器6，热泵8为热水提供热能，给用户提供供水温度为55℃，回水温度为40℃的基载热负荷；

电锅炉12、相变储能装置17与循环泵13侧：当热负荷不足时利用相变储能装置17进行补充：开启电锅炉12给系统提供90℃热水，通过循环泵13为循环水提供动能，为相变储能装置17蓄能，同时保证室内供暖，关闭11电锅炉，利用相变储能装置17与热泵8进行供水温度为55℃，回水温度为40℃的联合供暖。

根据1中的描述系统特征在于：地热井1热源出水温度60度，通过一级板式换热器4以及二级板式换热器6后温度变为20度，通过回灌泵9送回回灌井10。其中一级板式换热器4交换出的热量为用户提供全年的生活热水，二级板式换热器6交换出的热量经热泵8补充后为用户提供基载热负荷。

具体的，由于相变储能装置17在夏季起到蓄冷作用，冬季在插入相变材料后起到储热作用，因此相变储能装置17在夏季和冬季可以共用。热泵8在夏季与冷却塔11作用后为用户提供部分基载冷负荷，冬季为二级板式换热器进行能量补充位用户提供基载热负荷，因此热泵8在夏季和冬季可以共用。

相变储能装置17内填充有相变储能材料，利用相变材料的潜热储存热量，由电锅炉提供能量，相变材料吸热，由固态变为液态；在末端供热处，相变储能装置17将热量输送给末端设备，相变材料放热，由液态变为固态。系统常压运行，安全可靠。

以现实生活为例计算，地热井出的热源成本2元/吨。原生活热水收费30元/吨，采用本实用新型能源系统后地热水成本4元/吨，运输成本0.7元/吨，合计4.7元/吨，为原费用的16％；地热水梯级利用后热量经热泵补充后进行供暖，原市政收费面积40元/㎡，采用本实用新型能源系统后供暖成本14.2元/㎡，为原费用的36％；供冷收费80元/㎡，采用本实用新型能源系统后供冷成本22元/㎡，为原费用的27.5％。相比于常规能源系统，本实用新型一体化能源系统能源成本低，运行稳定，占地小，对能源的利用率高，并极大的增加了商业价值。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。