一种双热源配合高低温独立蓄热罐的供热系统

1.本发明涉及能源领域，具体是一种双热源配合高低温独立蓄热罐的供热系统。


背景技术：

2.目前，用于供暖系统的能源消耗占据了很大的比例，调整能源结构、促进能源转型、增加清洁能源的消耗比例，对实现碳达峰、碳中和具有非常重要的意义。我国具有丰富的风力资源和太阳能资源等大量清洁能源，并且其室外设计温度在-12～-6℃之间，供暖时间为120～170天，可以充分利用其地理优势，增加太阳能及空气能用于供暖的消耗比例，来满足用户需求，减小碳排放。
3.太阳能作为典型的清洁能源受到越来越多的关注，如何将太阳能用于供暖系统以有效缓解能源危机及减少碳排放正在成为能源行业的热点。但太阳能供热系统设计不稳定是阻碍太阳能供热大力发展的重要原因，其关键问题是平稳持续的输出热量以维持供暖稳定。
4.目前，风电产业发展迅速。然而，为保障城镇集中供热的安全可靠性，热电联产机组按照“以热定电”的方式运行，其最小电出力受到供热负荷的制约，电网调峰能力降低，在供暖季夜间的风电高发时段，为保证电力供需平衡，部分风电机组被电网切除，从而出现“弃风”、风电设备的利用小时数低等现象，此现象亟待解决。
5.因此，如何利用蓄热技术，调节供暖期内用户热需求与热供给之间的不平衡、削峰填谷、克服不同可再生能源供应与需求在时间和空间上的错位、尽可能多地消纳可再生能源，对减少供热能耗具有重要作用。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种双热源配合高低温独立蓄热罐的供热系统。
7.本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种双热源配合高低温独立蓄热罐的供热系统，其特征在于，该供热系统包括太阳能集热器、空气源热泵、太阳能集热器循环泵、第一分支调节阀、太阳能集热器回水管线调节阀、太阳能集热器回水管线、太阳能集热器出水管线、供水总管第一分支、高温蓄热罐系统、第二分支调节阀、空气源热泵循环泵、空气源热泵回水管线调节阀、供水总管第二分支、空气源热泵供水管线、空气源热泵回水管线、低温蓄热罐系统、回水总管、供水总管、回水总管第一分支和回水总管第二分支；
8.太阳能集热器回水管线上设置有太阳能集热器循环泵，太阳能集热器回水管线的出口与太阳能集热器的进口连通；太阳能集热器出水管线的进口与太阳能集热器的出口连通，出口分别与供水总管第一分支的进口和高温蓄热罐系统的近热源端连通；供水总管第一分支上设置有第一分支调节阀；太阳能集热器回水管线的进口和高温蓄热罐系统的远热源端均与回水总管第一分支的出口连通；回水总管第一分支上设置有太阳能集热器回水管线调节阀；
9.空气源热泵回水管线上设置有空气源热泵循环泵，空气源热泵回水管线的出口与空气源热泵的进口连通；空气源热泵供水管线的进口与空气源热泵的出口连通，出口分别与供水总管第二分支的进口和低温蓄热罐系统的近热源端连通；供水总管第二分支上设置有第二分支调节阀；空气源热泵回水管线的进口和低温蓄热罐系统的远热源端均与回水总管第二分支的出口连通；回水总管第二分支上设置有空气源热泵回水管线调节阀；
10.回水总管第一分支的进口和回水总管第二分支的进口均与回水总管的出口连通；回水总管的进口与用户侧回水管线连通；
11.供水总管第一分支的出口和供水总管第二分支的出口均与供水总管的进口连通；供水总管的出口与用户侧供水管线连通。
12.与现有技术相比，本发明有益效果在于：
13.(1)本发明构建了一套高、低温独立蓄热罐系统，收集并储存来自清洁能源的多余热量，利用太阳能、风能或城市低谷电价进行供热，并配合高、低温蓄热罐来最大化可再生能源的利用率及克服可再生能源供热不连续、不稳定的缺点。
14.(2)本发明的热源分别来自太阳能集热器、空气源热泵这两部分。其中，太阳能集热器搭配高温蓄热罐，在太阳能资源条件良好时，充分利用太阳能供热，并能把多余热量储存在高温蓄热罐中，提高太阳能有效利用率。空气源热泵搭配低温蓄热罐，通过电热转换来消纳风电。
15.(3)太阳能集热器搭配空气源热泵，可有效弥补太阳能资源不稳定和连续阴雨天造成的太阳能无法持续供热的缺点，在供暖期提高清洁能源利用率，满足用户供热需求。
16.(4)夜间由空气源热泵产生的低温水进行供热，降低热电联产机组热出力、增加电网调峰能力。并且其消耗用电主要来自于风电，提高对风能的利用率；并可配合城市低谷电价，缓解城市用电高峰期的用电紧张，节约运行费用。
17.(5)对高、低温蓄热罐合理进行调控，在用户热负荷达到峰值时释放热量，保证供热系统在一个较高的功率范围内运行，对供热负荷起到削峰填谷的作用，克服供热系统运行的不稳定性。
附图说明
18.图1为本发明的系统连接示意框图；
19.图2为本发明实施例1的热用户24h内热负荷变化情况示意图；
20.图中，太阳能集热器1、高温蓄热罐2、空气源热泵3、低温蓄热罐4、用户侧供水管线5、用户侧回水管线6、太阳能集热器循环泵7、第一分支调节阀8、高温蓄热罐放热循环泵9、高温蓄热罐储热调节阀10、高温蓄热罐储热循环泵11、高温蓄热罐放热调节阀12、太阳能集热器回水管线调节阀13、太阳能集热器回水管线14、太阳能集热器出水管线15、供水总管第一分支16、高温蓄热罐系统17、第二分支调节阀18、低温蓄热罐储热调节阀19、低温蓄热罐放热循环泵20、空气源热泵循环泵21、低温蓄热罐储热循环泵22、低温蓄热罐放热调节阀23、空气源热泵回水管线调节阀24、供水总管第二分支25、空气源热泵供水管线26、空气源热泵回水管线27、低温蓄热罐系统28、回水总管29、供水总管30、回水总管第一分支31、回水总管第二分支32。
具体实施方式
21.下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本发明权利要求的保护范围。
22.本发明提供了一种双热源配合高低温独立蓄热罐的供热系统(简称供热系统)，其特征在于，该供热系统包括太阳能集热器1、空气源热泵3、太阳能集热器循环泵7、第一分支调节阀8、太阳能集热器回水管线调节阀13、太阳能集热器回水管线14、太阳能集热器出水管线15、供水总管第一分支16、高温蓄热罐系统17、第二分支调节阀18、空气源热泵循环泵21、空气源热泵回水管线调节阀24、供水总管第二分支25、空气源热泵供水管线26、空气源热泵回水管线27、低温蓄热罐系统28、回水总管29、供水总管30、回水总管第一分支31和回水总管第二分支32；
23.太阳能集热器回水管线14上设置有太阳能集热器循环泵7，太阳能集热器回水管线14的出口与太阳能集热器1的进口连通；太阳能集热器出水管线15的进口与太阳能集热器1的出口连通，出口通过三通分别与供水总管第一分支16的进口和高温蓄热罐系统17的近热源端连通；供水总管第一分支16上设置有第一分支调节阀8；太阳能集热器回水管线14的进口和高温蓄热罐系统17的远热源端通过三通均与回水总管第一分支31的出口连通；回水总管第一分支31上设置有太阳能集热器回水管线调节阀13；
24.空气源热泵回水管线27上设置有空气源热泵循环泵21，空气源热泵回水管线27的出口与空气源热泵3的进口连通；空气源热泵供水管线26的进口与空气源热泵3的出口连通，出口通过三通分别与供水总管第二分支25的进口和低温蓄热罐系统28的近热源端连通；供水总管第二分支25上设置有第二分支调节阀18；空气源热泵回水管线27的进口和低温蓄热罐系统28的远热源端通过三通均与回水总管第二分支32的出口连通；回水总管第二分支32上设置有空气源热泵回水管线调节阀24；
25.回水总管第一分支31的进口和回水总管第二分支32的进口通过三通均与回水总管29的出口连通；回水总管29的进口与用户侧回水管线6连通；
26.供水总管第一分支16的出口和供水总管第二分支25的出口通过三通均与供水总管30的进口连通；供水总管30的出口与用户侧供水管线5连通。
27.优选地，所述高温蓄热罐系统17中的热量仅来自太阳能集热器1，能存储热量也能释放热量，包括高温蓄热罐2、高温蓄热罐放热循环泵9、高温蓄热罐储热调节阀10、高温蓄热罐储热循环泵11和高温蓄热罐放热调节阀12；
28.太阳能集热器出水管线15的出口通过高温蓄热罐放热循环泵9或高温蓄热罐储热调节阀10与高温蓄热罐2的近热源端连通；高温蓄热罐2的远热源端通过高温蓄热罐储热循环泵11或高温蓄热罐放热调节阀12与回水总管第一分支31的出口连通。
29.优选地，所述低温蓄热罐系统28中的热量仅来自空气源热泵3，能存储热量也能释放热量，包括低温蓄热罐4、温蓄热罐储热调节阀19、低温蓄热罐放热循环泵20、低温蓄热罐储热循环泵22和低温蓄热罐放热调节阀23；
30.所述空气源热泵供水管线26的出口通过温蓄热罐储热调节阀19或低温蓄热罐放热循环泵20与低温蓄热罐4的近热源端连通；低温蓄热罐4的远热源端通过低温蓄热罐储热循环泵22或低温蓄热罐放热调节阀23与回水总管第二分支32的出口连通。
31.本供热系统的四种运行模式如下，其中q1为太阳能集热器1的供热功率(w)、q2为高
温蓄热罐2的储热功率(w)、q3为空气源热泵3的供热功率(w)、q4为低温蓄热罐4的储热功率(w)、q为用户所需热负荷：
32.模式一、太阳能资源充足时，仅启动太阳能集热器1，仅利用太阳能集热器1产生的热量对用户供热，就可满足用户的供热需求；此时关闭空气源热泵3，减少供热成本，合理利用能源：
33.当太阳能集热器1的供热功率大于用户所需热负荷(即q1＞q)时，太阳能集热器1对用户供热的同时，将多余的热量储存于高温蓄热罐系统17中；此时开启太阳能集热器1、太阳能集热器循环泵7、高温蓄热罐储热循环泵11、太阳能集热器回水管线调节阀13、第一分支调节阀8和高温蓄热罐储热调节阀10；用户侧回水管线6中的低温水，经过回水总管29、回水总管第一分支31和太阳能集热器回水管线14流入太阳能集热器1中，此时低温水被加热为高温水，从太阳能集热器1内流出；一部分高温水经太阳能集热器出水管线15、供水总管第一分支16和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；另一部分高温水经过太阳能集热器出水管线15和高温蓄热罐储热调节阀10流入高温蓄热罐2，这部分热量被储存于高温蓄热罐2中；高温蓄热罐2内的冷水经高温蓄热罐储热循环泵11和太阳能集热器回水管线14进入太阳能集热器1，以维持高温蓄热罐2内水量的平衡；
34.当太阳能集热器1的供热功率正好等于用户所需热负荷(即q1＝q)时，太阳能集热器1只对用户供热，此时开启太阳能集热器1、太阳能集热器循环泵7、太阳能集热器回水管线调节阀13和第一分支调节阀8；用户侧回水管线6中的低温水，经过回水总管29、回水总管第一分支31和太阳能集热器回水管线14流入太阳能集热器1中，此时低温水被加热为高温水，从太阳能集热器1内流出，经太阳能集热器出水管线15、供水总管第一分支16和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；
35.当太阳能集热器1的供热功率小于用户所需热负荷(即q1＜q)时，同时利用太阳能集热器1和高温蓄热罐系统17中储存的热量对用户供热；此时开启太阳能集热器1、太阳能集热器循环泵7、高温蓄热罐放热循环泵9、太阳能集热器回水管线调节阀13、高温蓄热罐放热调节阀12和第一分支调节阀8；用户侧回水管线6中的低温水，一部分低温水经过回水总管29、回水总管第一分支31和太阳能集热器回水管线14流入太阳能集热器1，此时低温水被加热为高温水，从太阳能集热器1内流出，经太阳能集热器出水管线15、供水总管第一分支16和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；另一部分低温水经过回水总管29、回水总管第一分支31和高温蓄热罐放热调节阀12进入高温蓄热罐2中，高温蓄热罐2中的高温水经过高温蓄热罐放热循环泵9、供水总管第一分支16和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热，以维持高温蓄热罐2内水量的平衡。
36.模式二、夜晚或阴天等天气没有太阳能资源、或为了利用空气源热泵3消纳风电、或为了合理利用城市低谷电价产生热量以节约成本时，仅启动空气源热泵3，仅利用空气源热泵3产生的热量对用户供热：
37.模式二中，在低谷电价时间段内启动空气源热泵3，合理利用低谷电价，由于在相同的功率下其付出的代价相对较小，则提高空气源热泵3的功率，将空气源热泵3产生的多余热量储存起来，以在非低谷电价时期满足供热需求。
38.当空气源热泵3的供热功率大于用户所需热负荷(即q3＞q)时，空气源热泵3对用户供热的同时，将多余的热量储存于低温蓄热罐系统28中；此时开启空气源热泵3、空气源
热泵循环泵21、低温蓄热罐储热循环泵22、空气源热泵回水管线调节阀24、第二分支调节阀18和低温蓄热罐储热调节阀19；用户侧回水管线6中的低温水，经过回水总管29、回水总管第二分支32和空气源热泵回水管线27流入空气源热泵3，此时低温水被加热为高温水，从空气源热泵3内流出；一部分高温水经空气源热泵供水管线26、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；另一部分高温水经过空气源热泵供水管线26和低温蓄热罐储热调节阀19流入低温蓄热罐4，这部分热量被储存于低温蓄热罐4中；低温蓄热罐4内的冷水经低温蓄热罐储热循环泵22和空气源热泵回水管线27进入空气源热泵3，以维持低温蓄热罐4内水量的平衡。
39.当空气源热泵3的供热功率正好等于用户所需热负荷(即q3＝q)时，空气源热泵3只对用户供热，此时开启空气源热泵3、空气源热泵循环泵21、空气源热泵回水管线调节阀24和第二分支调节阀18；用户侧回水管线6中的低温水，经过回水总管29、回水总管第二分支32和空气源热泵回水管线27流入空气源热泵3，此时低温水被加热为高温水，从空气源热泵3内流出，经空气源热泵供水管线26、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热。
40.当空气源热泵3的供热功率小于用户所需热负荷(即q3＜q)时，同时利用空气源热泵3和低温蓄热罐系统28中储存的热量对用户供热；此时开启空气源热泵3、空气源热泵循环泵21、低温蓄热罐放热循环泵20、空气源热泵回水管线调节阀24、第二分支调节阀18和低温蓄热罐放热调节阀23；用户侧回水管线6中的低温水，一部分低温水经过回水总管29、回水总管第二分支32和空气源热泵回水管线27流入空气源热泵3，此时低温水被加热为高温水，从空气源热泵3内流出，经空气源热泵供水管线26、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；另一部分低温水经回水总管29、回水总管第二分支32和低温蓄热罐放热调节阀23进入低温蓄热罐4中，低温蓄热罐4中的高温水经过低温蓄热罐放热循环泵20、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热，以维持低温蓄热罐4内水量的平衡。
41.模式三、若太阳能资源充足、并且空气源热泵3可通过消纳风电或城市低谷电价等较低的成本来满足用户供热需求，则同时开启太阳能集热器1和空气源热泵3(即q1＞0，q3＞0)，利用较低成本的空气源热泵3产生的热量对用户供热，并且将太阳能集热器1产生的热量储存起来以降低供暖过程中的整体供热成本：
42.模式三中，充分利用可再生能源，既能将来自太阳能集热器1产生的清洁低成本热量储存起来，又能付出较小的代价利用空气源热泵3产生的热量满足要求。在整个供热系统需要消纳城市高峰用电等付出较大成本供热时，可利用储存的来自太阳能集热器1产生的低成本热量供热，来降低整个供暖期间的供热成本。
43.当空气源热泵3的供热功率大于用户所需热负荷(即q3＞q且q1＞0)时，太阳能集热器1中的热量全部储存在高温蓄热罐系统17中，空气源热泵3对用户供热的同时，将多余的热量储存于低温蓄热罐系统28中；此时开启太阳能集热器1、太阳能集热器循环泵7、高温蓄热罐储热循环泵11、太阳能集热器回水管线调节阀13、高温蓄热罐储热调节阀10、空气源热泵3、空气源热泵循环泵21、低温蓄热罐储热循环泵22、空气源热泵回水管线调节阀24、第二分支调节阀18和低温蓄热罐储热调节阀19；用户侧回水管线6中的一部分低温水经过回水总管29、回水总管第一分支31和太阳能集热器回水管线14流入太阳能集热器1，此时低温水
被加热为高温水，高温水从太阳能集热器1内流出，经太阳能集热器出水管线15和高温蓄热罐储热调节阀10流入高温蓄热罐2，这部分热量被储存于高温蓄热罐2中；高温蓄热罐2内的冷水经高温蓄热罐储热循环泵11和太阳能集热器回水管线14进入太阳能集热器1，以维持高温蓄热罐2内水量平衡；用户侧回水管线6中的另一部分低温水经过回水总管29、回水总管第二分支32和空气源热泵回水管线27流入空气源热泵3，此时低温水被加热为高温水，高温水从空气源热泵3内流出；从空气源热泵3内流出的一部分高温水经空气源热泵供水管线26、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；从空气源热泵3内流出的另一部分高温水经过空气源热泵供水管线26和低温蓄热罐储热调节阀19流入低温蓄热罐4，这部分热量被储存于低温蓄热罐4中；低温蓄热罐4内的冷水经低温蓄热罐储热循环泵22和空气源热泵回水管线27进入空气源热泵3，以维持低温蓄热罐4内水量的平衡；
44.当空气源热泵3的供热功率正好满足用户所需热负荷(即q3＝q且q1＞0)时，太阳能集热器1中的热量全部储存在高温蓄热罐系统17中，空气源热泵3只对用户供热；此时开启太阳能集热器1、太阳能集热器循环泵7、高温蓄热罐储热循环泵11、太阳能集热器回水管线调节阀13、高温蓄热罐储热调节阀10、空气源热泵3、空气源热泵循环泵21、空气源热泵回水管线调节阀24和第二分支调节阀18；用户侧回水管线6中的一部分低温水经过回水总管29、回水总管第一分支31和太阳能集热器回水管线14流入太阳能集热器1，此时低温水被加热为高温水，高温水从太阳能集热器1内流出，经太阳能集热器出水管线15和高温蓄热罐储热调节阀10流入高温蓄热罐2，这部分热量被储存于高温蓄热罐2中；高温蓄热罐2内的冷水经高温蓄热罐储热循环泵11和太阳能集热器回水管线14进入太阳能集热器1，以维持高温蓄热罐2内水量平衡；从用户侧回水管线6中的另一部分低温水经过回水总管29、回水总管第二分支32和空气源热泵回水管线27流入空气源热泵3，此时低温水被加热为高温水，高温水从空气源热泵3内流出，经空气源热泵供水管线26、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；
45.当空气源热泵3的供热功率小于用户所需热负荷(即q3＜q且q1＞0)时，太阳能集热器1中的热量全部储存在高温蓄热罐系统17中，同时利用空气源热泵3和低温蓄热罐系统28中储存的热量对用户供热；此时开启太阳能集热器1、太阳能集热器循环泵7、高温蓄热罐储热循环泵11、太阳能集热器回水管线调节阀13、高温蓄热罐储热调节阀10、空气源热泵3、空气源热泵循环泵21、低温蓄热罐放热循环泵20、空气源热泵回水管线调节阀24、第二分支调节阀18和低温蓄热罐放热调节阀23；用户侧回水管线6中的一部分低温水经过回水总管29、回水总管第一分支31和太阳能集热器回水管线14流入太阳能集热器1，此时低温水被加热为高温水，高温水从太阳能集热器1内流出，经太阳能集热器出水管线15和高温蓄热罐储热调节阀10流入高温蓄热罐2，这部分热量被储存于高温蓄热罐2中；高温蓄热罐2内的冷水经高温蓄热罐储热循环泵11和太阳能集热器回水管线14进入太阳能集热器1，以维持高温蓄热罐2内水量平衡；用户侧回水管线6中的一部分低温水经过回水总管29、回水总管第二分支32和空气源热泵回水管线27流入空气源热泵3，此时低温水被加热为高温水，从空气源热泵3内流出，经空气源热泵供水管线26、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热；用户侧回水管线6中的剩余低温水经回水总管29、回水总管第二分支32和低温蓄热罐放热调节阀23进入低温蓄热罐4中，低温蓄热罐4中的高温水经过低温蓄热罐放热循环泵20、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热，以维
持低温蓄热罐4内水量的平衡；
46.模式四、若太阳能资源缺失，且处于城市高峰用电期间，此时启动空气源热泵3会产生较高的供热成本，则同时关闭太阳能集热器1和空气源热泵3，利用高温蓄热罐系统17和低温蓄热罐系统28储存的热量联合对用户供热：
47.利用高温蓄热罐2和低温蓄热罐4中储存的热量对用户供热(即q1＝0，q3＝0，q2+q4＞q)；此时开启太阳能集热器回水管线调节阀13、高温蓄热罐放热调节阀12、高温蓄热罐放热循环泵9、第一分支调节阀8、空气源热泵回水管线调节阀24、低温蓄热罐放热调节阀23、低温蓄热罐放热循环泵20和第二分支调节阀18；用户侧回水管线6中的一部分低温水经过回水总管29、回水总管第一分支31和高温蓄热罐放热调节阀12进入高温蓄热罐2中，高温蓄热罐2中的高温水经过高温蓄热罐放热循环泵9、供水总管第一分支16和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热，以维持高温蓄热罐2内水量的平衡；用户侧回水管线6中的另一部分低温水经回水总管29、回水总管第二分支32和低温蓄热罐放热调节阀23进入低温蓄热罐4中，低温蓄热罐4中的高温水经过低温蓄热罐放热循环泵20、供水总管第二分支25和供水总管30流入用户侧供水管线5对用户供热，以维持低温蓄热罐4内水量的平衡。
48.实施例1
49.(1)供热系统运行的节能性：
50.在供热期的初、末寒期，室外环境温度相对较高，为达到用户室内的设计温度，供热系统所需提供的热量较小，白天太阳环境条件较为良好，此时可利用太阳能集热器1供热，可维持白天用户的供热需求并可把多余热量收集到高温蓄热罐2中；当夜间太阳能集热器1无法工作时，可主动通过空气源热泵3配合低谷电价及消纳风电供热，以满足用户需求。此时采用在太阳能资源状况良好时仅由太阳能集热器1供热、夜间时仅由空气源热泵3供热的供热模式。
51.假设太阳能集热器1的供热功率q1的最大值为1.5mw，空气源热泵3的供热功率q3的最大值为2mw。城市商业电价和低谷电价分别为0.7和0.3元/kwh(低谷电价时间段为22:00-7:00)。
52.用户所需热负荷q在一天当中的变化规律如图2所示：设常规运行模式中，假设太阳能集热器1一天内工作为8h，空气源热泵3一天内工作16h，则太阳能集热器1的供热功率按照1.5mw稳定运行，可输出热量为4.32
×
107kj，由于此时供热功率大于用户所需热负荷q，经计算可富裕热量δq为1.5mwh(5.4
×
106kj)，如图2中阴影部分所示，可储存于高温蓄热罐2中。
53.在空气源热泵3工作过程中，其工作时间若不在城市低谷电价规定时间内，按照1.8mw的供热功率运行，其余时间按照2mw功率运行，则在整个运行过程中可输出热量1.1
×
108kj，经计算可富裕热量为2.2mwh(7.92
×
106kj)。
54.相较于无蓄热装置的常规太阳能-空气源热泵系统，在相同用户所需热负荷q的变化情况下(图2所示)，为满足供热需求，则设太阳能集热器1的供热功率为1.4mw、空气源热泵3的供热功率为1.9mw且需要两者同时稳定运行，太阳能集热器1的输出热量约为11.2mwh(4.032
×
107kj)，空气源热泵3的输出热量约为29.8mwh(1.0728
×
108kj)。
55.综上所述，无蓄热装置的常规太阳能-空气源热泵系统与本发明供热系统的产热量如表1所示：
56.表1
[0057][0058]
由表1可见，在供暖期24h内，同无蓄热装置的常规太阳能-空气源热泵系统相比，本发明可节约热量1.332
×
107kj，约节省总热量的7.9％，并把富裕热量储存在蓄热罐内，持续稳定地为用户提供热，消减供热负荷峰值。
[0059]
(2)高温蓄热罐2和低温蓄热罐4的经济性：
[0060]
假设本发明供热系统的最大供热出力为0.6mw，同样按照(1)中的运行模式，白天用户所需最大热负荷为0.4mw，夜间用户所需最大热负荷为0.6mw，则选型太阳能集热器1的额定供热功率约为0.4mw、空气源热泵3的额定供热功率约为0.6mw，用户侧回水温度为45℃，高温蓄热罐2的蓄热温度约为90℃，低温蓄热罐4的蓄热温度为60℃。
[0061]
a.水罐容量按机组承担100％负荷计算(在计算过程中按照最不利计算)。对于高温蓄热罐2的设计储存热量约为2mwh，低温蓄热罐4的设计储热量为5mwh，考虑到蓄热罐的储热能力为87％，则选择q2为2.3mwh、q4为5.75mwh。
[0062]
b.由v＝860*q/1000/δt，则高温蓄热罐2的设计容量v2＝44m3、低温蓄热罐4的设计容量v4＝330m3。
[0063]
c.在设计过程中：
[0064]
方案一：若蓄热罐仅配置为高温蓄热罐2，由上式计算需约153m3，则需额外支付对低温水加热的费用，由q＝cmδt、m＝ρv且ρ＝1000kg/m3、c为水的比热容4.2
×
103j/(kg
·
℃)、热价以40元/gj计算，则将原低温蓄热罐4内的低温水储存到高温蓄热罐2内将需要额外支付费用m3为2165元，且高温蓄热罐系统17造价相对昂贵，按照prv1＝5000元/m3计算，则高温蓄热罐系统17造价为76.5万元。若在一个供暖期内(按照130天计算)，蓄热罐通过合理的储热及放热，供暖期间共为用户提供373.75mwh热量时，第一年蓄热系统的初投资及运行费用为90.5万元。
[0065]
方案二：若蓄热罐仅配置为低温蓄热罐4，由上式计算约需460m3，按照低温蓄热罐系统28造价prv2＝2000元/m3计算，则低温蓄热罐造价为92万元。
[0066]
方案三：若蓄热罐分别配置高温蓄热罐2和低温蓄热罐4，同样按照高温蓄热罐系统17造价prv1＝5000元/m3，低温蓄热罐系统28造价prv2＝2000元/m3，则需88万元。
[0067]
其中方案二和方案三无需承担对低温水的加热费用，第一年蓄热系统的初投资及运行费用仅为蓄热罐的造价费用，但需要注意的是低温蓄热罐占用面积较大，设计时需考虑是否有足够的使用面积安放低温蓄热罐，并承担其使用面积的投资费用。
[0068]
综上考虑，相对于仅配置高温蓄热罐2或仅配置低温蓄热罐4来说，同时配置高温蓄热罐2和低温蓄热罐4在满足热量需求的同时，并可带来较为可观的经济效益。
[0069]
本发明未述及之处适用于现有技术。