一种采暖、空调、生活热水三联供装置及控制方法与流程

本发明涉及能源梯级利用相关技术领域，具体涉及一种采暖、空调、生活热水三联供装置及控制方法。

背景技术：

传统石化、建材以及电力等其他工业生产行业在生产过程中会伴生大量的低品位余废热资源，由于这些余废热资源品味不高，往往被丢弃，不予利用，或者利用形式单一，利用的深度不够，造成大量的能源浪费。

上述传统工业生产行业在冬季供暖、夏季供冷以及全年生活热水提供方面，一方面往往供暖、空调以及生活热水系统彼此独立，互不关联；另一方面，冬季采暖、生活热水以及空调冷源采用的驱动能源消耗的主要是高品位的电能以及蒸汽热能，由于工业生产行业用能时间相对较长，相应的高品位能源消耗较大，不利于工业生产领域的节能减排。

根据实际情况，受制于工艺生产等，余废热资源品味不高，工业生产过程中排放的废热热水温度也不会太高，如何通过恰当的方法，充分发掘这种低品位热能，并深度利用，为外界提供采暖热水、空调冷水以及全年生活热水，大幅度降低工业生产领域辅助系统的能耗。有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于9h型天然气发电厂的低温热水驱动的采暖、空调、生活热水三联供装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于9h型天然气发电厂的低温热水驱动的采暖、空调、生活热水三联供装置及控制方法，可以实现夏季供冷，冬季供暖，同时全年提供生活热水。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种采暖、空调、生活热水三联供装置，所述装置分别与工业余热热水水源、空调用水管道和生活用水管道相连接，所述装置包括供热模块、制冷模块和热水加热模块，所述供热模块、所述制冷模块和所述热水加热模块之间通过管道连接；所述供热模块分别与所述工业余热热水水源和所述空调用水管道相连接，用于利用余热热水的热量加热所述空调用水管道中的空调供暖用水；所述制冷模块分别与所述工业余热热水水源和所述空调用水管道相连接，用于利用余热热水的热量给所述空调用水管道中的空调制冷用水降温；所述热水加热模块分别与所述工业余热热水水源、所述供热模块、所述制冷模块和所述生活用水管道相连接，用于加热所述生活用水管道中的生活用水。

进一步的，所述工业废热热水水源通过接余热热水供水口和接余热热水回水口输送和回收余热热水；所述空调用水管道通过空调热水供水口和空调热水回水口输送空调供暖用水；所述空调用水管道通过空调冷水供水口和空调冷水回水口输送空调制冷用水；所述生活用水管道通过自来水进口和生活热水口输送所述生活用水；所述供热模块的进水端分别与所述接余热热水供水口和所述空调热水回水口相连接，所述供热模块的出水端分别与所述热水加热模块的进水端和所述空调热水供水口相连接；所述制冷模块的进水端分别与所述接余热热水供水口和所述空调冷水回水口相连接，所述制冷模块的出水端分别与所述热水加热模块的进水端和所述空调冷水供水口相连接；所述热水加热模块的进水端还分别与所述自来水进口和接余热热水供水口相连接，所述热水加热模块的出水端分别与所述生活热水口和所述接余热热水回水口相连接。

进一步的，所述供热模块包括空调热水循环泵、第一电动二通阀、第一换热器、第一电动调节阀；所述空调供暖用水通过管道流经所述空调热水循环泵和所述第一电动二通阀在所述第一换热器的二次侧换热后流出；所述余热热水通过管道流经所述第一电动调节阀在所述第一换热器的一次侧换热后流出。

进一步的，所述制冷模块包括：空调冷水循环泵、第二电动二通阀、低温热水型溴化锂制冷机、第三电动二通阀、冷却水循环泵、冷却塔和第二电动调节阀；所述空调制冷用水通过管道流经所述空调冷水循环泵、所述第二电动二通阀进入所述低温热水型溴化锂制冷机处理后得到温度较低的空调制冷用水；所述余热热水通过管道流经所述第二电动调节阀进入所述低温热水型溴化锂制冷机处理后流出；所述低温热水型溴化锂制冷机与所述冷却塔通过管道连接，进入所述冷却塔的管道上装有所述第三电动二通阀和所述冷却水循环泵。

进一步的，所述热水加热模块包括：生活热水循环泵、第四电动二通阀、第二换热器、第三换热器和第三电动调节阀；所述生活用水通过管道流经所述生活热水循环泵和所述第四电动二通阀依次进入所述第二换热器和所述第三换热器的二次侧换热后流出；所述余热热水通过管道流经所述第三电动调节阀在所述第三换热器的一次侧换热后流出。

进一步的，所述装置还包括第四电动调节阀和第五电动调节阀；所述余热热水分4路，其中1路进入所述热水加热模块的所述第二换热器的一次侧，其中1路进入所述热水加热模块的所述第三换热器的一次侧，其中1路进入所述供热模块的所述第一换热器的一次侧，其中1路进入所述制冷模块的所述低温热水型溴化锂制冷机的热水进口；所述供热模块的所述第一换热器的一次侧出水或所述制冷模块的余热热水出口分两路，一路流经所述第四电动调节阀接余热热水回水口；一路流经所述第五电动调节阀进入所述热水加热模块，随后在所述热水加热模块的所述第二换热器换热后接所述接余热热水回水口。

进一步的，所述装置的各模块集成为一体式模块。

第二方面，本发明提供一种采暖、空调、生活热水三联供装置的控制方法，用于控制上述的采暖、空调、生活热水三联供装置，包括以下步骤：获取外部指令信号；根据所述外部指令信号，控制供热模块、制冷模块和热水加热模块的开闭，以形成所述三联供装置、工业余热热水水源、空调用水管道和生活用水管道之间的不同的冷热媒循环流路。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

1、通过本发明，在冬、夏季时可以充分增大一次加热热水的供、回水温差，实现能源梯级利用，降低一次加热热水的输送能耗。能够在执行灵活、可靠、复合供能的同时，实现低品位余热能深度回收，最大限度的节约能源，并具备结构紧凑、便于操控，适应性强等特点，特别适用于具备低品位余热能的场合应用；

2、本发明的技术方案中，可以实现供热模块单独供暖、制冷模块单独供冷、热水加热模块单独供生活热水、供热模块联合热水加热模块运行、制冷模块联合热水加热模块运行等五种运行模式；

3、本发明是供热模块联合热水加热模块运行、制冷模块联合热水加热模块运行两种运行工况下，该系统可以充分增大余热热水的供、回水温差，降低余热热水的输送能耗，实现能源梯级利用，最大限度的节约能源，实现低品位余热能深度回收利用；

4、本发明把供热模块、制冷模块和热水加热模块通过管道连接为一体化采暖、空调、生活热水三联供装置，所有切换阀门均为电动阀，并统一控制，执行灵活、可靠，结构紧凑，便于操控。

附图说明

图1是本发明的采暖、空调、生活热水三联供装置的结构示意图。

图中：

1.1、空调热水循环泵；1.2、第一电动二通阀；1.3、第一换热器；1.4、第一电动调节阀；2.1、空调冷水循环泵；2.2、第二电动二通阀；2.3、低温热水型溴化锂制冷机；2.4、第三电动二通阀；2.5、冷却水循环泵；2.6、冷却塔；2.7、第二电动调节阀；3.1、生活热水循环泵；3.2、第四电动二通阀；3.3、第二换热器；3.4、第三换热器；3.5、第三电动调节阀；4、第四电动调节阀；5、第五电动调节阀；6、第六电动调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

本实施例提供一种采暖、空调、生活热水三联供装置，所述装置分别与工业余热热水水源、空调用水管道和生活用水管道相连接，所述装置包括供热模块、制冷模块和热水加热模块，所述供热模块、所述制冷模块和所述热水加热模块之间通过管道连接；所述供热模块分别与所述工业余热热水水源和所述空调用水管道相连接，用于利用余热热水的热量加热所述空调用水管道中的空调供暖用水；所述制冷模块分别与所述工业余热热水水源和所述空调用水管道相连接，用于利用余热热水的热量给所述空调用水管道中的空调制冷用水降温；所述热水加热模块分别与所述工业余热热水水源、所述供热模块、所述制冷模块和所述生活用水管道相连接，用于加热所述生活用水管道中的生活用水。

本实施例属于一种适用于9h型天然气发电厂的低温热水驱动的采暖、空调、生活热水三联供装置，该装置为采暖热水、空调冷水、生活热水三联供系统，可以实现夏季供冷，冬季供暖，同时全年提供生活热水。通过本发明，在冬、夏季时可以充分增大一次加热热水的供、回水温差，实现能源梯级利用，降低一次加热热水的输送能耗。能够在执行灵活、可靠、复合供能的同时，实现低品位余热能深度回收，最大限度的节约能源，并具备结构紧凑、便于操控，适应性强等特点，特别适用于具备低品位余热能的场合应用。

具体的，所述工业废热热水水源通过接余热热水供水口和接余热热水回水口输送和回收余热热水；所述空调用水管道通过空调热水供水口和空调热水回水口输送空调供暖用水；所述空调用水管道通过空调冷水供水口和空调冷水回水口输送空调制冷用水。

所述供热模块的进水端分别与所述接余热热水供水口和所述空调热水回水口相连接，所述供热模块的出水端分别与所述热水加热模块的进水端和所述空调热水供水口相连接；所述制冷模块的进水端分别与所述接余热热水供水口和所述空调冷水回水口相连接，所述制冷模块的出水端分别与所述热水加热模块的进水端和所述空调冷水供水口相连接；所述热水加热模块的进水端还分别与所述自来水进口和接余热热水供水口相连接，所述热水加热模块的出水端分别与所述生活热水口和所述接余热热水回水口相连接。

具体的，所述供热模块包括空调热水循环泵1.1、第一电动二通阀1.2（v1）、第一换热器1.3（h1）、第一电动调节阀1.4（vtj1）；所述空调供暖用水通过管道流经所述空调热水循环泵1.1和所述第一电动二通阀1.2（v1）在所述第一换热器1.3（h1）的二次侧换热后流出；所述余热热水通过管道流经所述第一电动调节阀1.4（vtj1）在所述第一换热器1.3（h1）的一次侧换热后流出。

具体的，所述制冷模块包括：空调冷水循环泵2.1、第二电动二通阀2.2（v2.1）、低温热水型溴化锂制冷机2.3、第三电动二通阀2.4（v2.2）、冷却水循环泵2.5、冷却塔2.6和第二电动调节阀；所述空调制冷用水通过管道流经所述空调冷水循环泵2.1、所述第二电动二通阀2.2（v2.1）进入所述低温热水型溴化锂制冷机2.3处理后得到温度较低的空调制冷用水；所述余热热水通过管道流经所述第二电动调节阀进入所述低温热水型溴化锂制冷机2.3处理后流出；所述低温热水型溴化锂制冷机2.3与所述冷却塔2.6通过管道连接，进入所述冷却塔2.6的管道上装有所述第三电动二通阀2.4（v2.2）和所述冷却水循环泵2.5。

具体的，所述热水加热模块包括：生活热水循环泵3.1、第四电动二通阀3.2（v3）、第二换热器3.3（h2）、第三换热器3.4（h3）和第三电动调节阀3.5（vtj3）；所述生活用水通过管道流经所述生活热水循环泵3.1和所述第四电动二通阀3.2（v3）依次进入所述第二换热器3.3（h2）和所述第三换热器3.4（h3）的二次侧换热后流出；所述余热热水通过管道流经所述第三电动调节阀3.5（vtj3）在所述第三换热器3.4（h3）的一次侧换热后流出。

具体的，所述装置还包括第四电动调节阀4（vtj4）和第五电动调节阀5（vtj5）；所述余热热水分4路，其中1路进入所述热水加热模块的所述第二换热器3.3（h2）的一次侧，其中1路进入所述热水加热模块的所述第三换热器3.4（h3）的一次侧，其中1路进入所述供热模块的所述第一换热器1.3（h1）的一次侧，其中1路进入所述制冷模块的所述低温热水型溴化锂制冷机2.3的热水进口；所述供热模块的所述第一换热器1.3（h1）的一次侧出水或所述制冷模块的余热热水出口分两路，一路流经所述第四电动调节阀4（vtj4）接余热热水回水口；一路流经所述第五电动调节阀5（vtj5）进入所述热水加热模块，随后在所述热水加热模块的所述第二换热器3.3（h2）换热后接所述接余热热水回水口。

具体的，所述装置的各模块集成为一体式模块。

通过本实施例，在冬、夏季时可以充分增大一次加热热水的供、回水温差，实现能源梯级利用，降低一次加热热水的输送能耗。能够在执行灵活、可靠、复合供能的同时，实现低品位余热能深度回收，最大限度的节约能源，并具备结构紧凑、便于操控，适应性强等特点，特别适用于具备低品位余热能的场合应用；本实施例还可以实现供热模块单独供暖、制冷模块单独供冷、热水加热模块单独供生活热水、供热模块联合热水加热模块运行、制冷模块联合热水加热模块运行等五种运行模式；

本实施例把供热模块、制冷模块和热水加热模块通过管道连接为一体化采暖、空调、生活热水三联供装置，所有切换阀门均为电动阀，并统一控制，执行灵活、可靠，结构紧凑，便于操控。

在附图1所示的采暖、空调、生活热水三联供装置上，供热模块单独供暖工况：空调热水循环泵1.1、第一电动二通阀1.2（v1）、第一电动调节阀1.4（vtj1）以及第四电动调节阀4（vtj4）均开启，其它设备及阀门全关闭。70℃的余热热水经第一电动调节阀1.4（vtj1）、第一换热器1.3（h1）、第四电动调节阀4（vtj4）后接余热热水回水，第一换热器1.3（h1）二次侧换热产生60℃的空调热水。

如图1所示，制冷模块单独供冷工况：空调冷水循环泵2.1、第二电动二通阀2.2（v2.1）、低温热水型溴化锂制冷机2.3、第三电动二通阀2.4（v2.2）、冷却水循环泵2.5、冷却塔2.6以及第二电动调节阀均开启，其它设备及阀门全关闭。70℃的余热热水经第二电动调节阀、低温热水型溴化锂制冷机2.3、第四电动调节阀4（vtj4）后接余热热水回水，12℃的空调制冷用水经低温热水型溴化锂制冷机2.3后产生7℃的空调冷水供水。

如图1所示，热水加热模块单独供生活热水工况：生活热水循环泵3.1、第四电动二通阀3.2（v3）以及第三电动调节阀3.5（vtj3）均开启，其它设备及阀门全关闭。热水加热模块中设2级换热器，第二换热器3.3（h2）为预热器，第三换热器3.4（h3）为再热器，70℃的余热热水1路经预热第二换热器3.3（h2）换热后变成58℃左右的热水接余热热水回水，另1路经再热第三换热器3.4（h3）换热后变成58℃左右的热水接余热热水回水。

如图1所示，供热模块联合热水加热模块运行工况：空调热水循环泵1.1、第一电动二通阀1.2（v1）、第一电动调节阀1.4（vtj1）、第五电动调节阀5（vtj5）、生活热水循环泵3.1、第四电动二通阀3.2（v3）以及第三电动调节阀3.5（vtj3）均开启，其它设备及阀门全关闭。70℃的余热热水经供热模块中的采暖第一换热器1.3（h1）后降温为58℃的低温热水，58℃的低温热水进入生活热水加热模块中的第1级预热第二换热器3.3（h2），对生活热水进行预热，然后58℃的低温热水继续降温至30℃左右的热水；另1路70℃的余热热水经第2级再热第三换热器3.4（h3）换热后变成58℃左右的热水。第1级预热第二换热器3.3（h2）30℃左右的出水与第2级再热第三换热器3.4（h3）58℃左右的出水混合后，接余热热水回水。以此实现该工况下充分降低余热热水的供、回水温差，降低余热热水的输送能耗，实现能源梯级利用，最大限度的节约能源，实现低品位余热能深度回收利用。

如图1所示，制冷模块联合热水加热模块运行工况：空调冷水循环泵2.1、第二电动二通阀2.2（v2.1）、低温热水型溴化锂制冷机2.3、第三电动二通阀2.4（v2.2）、冷却水循环泵2.5、冷却塔2.6、第二电动调节阀、第五电动调节阀5（vtj5）、生活热水循环泵3.1、第四电动二通阀3.2（v3）以及第三电动调节阀3.5（vtj3）均开启，其它设备及阀门全关闭。70℃的余热热水经低温热水型溴化锂制冷机2.3后降温为58℃的低温热水，58℃的低温热水进入生活热水加热模块中的第1级预热第二换热器3.3（h2），对生活热水进行预热，然后58℃的低温热水继续降温至30℃左右的热水；另1路70℃的余热热水经第2级再热第三换热器3.4（h3）换热后变成58℃左右的热水。第1级预热第二换热器3.3（h2）30℃左右的出水与第2级再热第三换热器3.4（h3）58℃左右的出水混合后，接余热热水回水。以此实现该工况下充分降低余热热水的供、回水温差，降低余热热水的输送能耗，实现能源梯级利用，最大限度的节约能源，实现低品位余热能深度回收利用。

实施例二：

本实施例提供一种采暖、空调、生活热水三联供装置的控制方法，用于控制实施例一所述的采暖、空调、生活热水三联供装置，包括以下步骤：获取外部指令信号；根据所述外部指令信号，控制供热模块、制冷模块和热水加热模块的开闭，以形成所述三联供装置、工业余热热水水源、空调用水管道和生活用水管道之间的不同的冷热媒循环流路，从而可以实现供热模块单独供暖、制冷模块单独供冷、热水加热模块单独供生活热水、供热模块联合热水加热模块运行、制冷模块联合热水加热模块运行等五种运行模式；

本实施例是供热模块联合热水加热模块运行、制冷模块联合热水加热模块运行两种运行工况下，该系统可以充分增大余热热水的供、回水温差，降低余热热水的输送能耗，实现能源梯级利用，最大限度的节约能源，实现低品位余热能深度回收利用；

本实施例可把供热模块、制冷模块和热水加热模块通过管道连接为一体化采暖、空调、生活热水三联供装置，所有切换阀门均为电动阀，并统一控制，执行灵活、可靠，结构紧凑，便于操控。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。