專利名稱：熱量倍增型熱站換熱機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于供熱采暖領(lǐng)域，適用于具有蒸汽、熱水等高溫?zé)嵩吹募泄峋W(wǎng)、 鍋爐房或其他供熱系統(tǒng)的換熱站。
背景技術(shù)：
隨著我國居民生活水平的提高，人們對生活熱水和采暖熱水的需求量也不斷增力口。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國建筑能耗占社會總能耗的比例在22% 25%之間，其中約有40% 用于建筑采暖。北方城鎮(zhèn)地區(qū)采用熱網(wǎng)集中供熱或小區(qū)集中供熱的能耗約占建筑采暖能耗 的60%，目前長江流域許多新建的社區(qū)也開始采用集中供熱，很多城市也在規(guī)劃大規(guī)模集 中供熱網(wǎng)。由于集中供熱可以不用在每棟樓單獨設(shè)立鍋爐，有許多優(yōu)勢，因此這種方式將在 我國長期存在。而目前的集中供熱通常是用鍋爐直接燒出低溫?zé)崴?6(T9(TC )直接供給用 戶采暖，或利用圖1所示的供熱站將集中熱網(wǎng)中130°C的熱水(一次側(cè)熱水)轉(zhuǎn)換成低溫?zé)?水(二次側(cè)熱水)再供給用戶采暖，雖然換熱前后的熱量總量沒有改變，但可用能量損失卻 非常大。用鍋爐或集中熱網(wǎng)制備二次側(cè)采暖熱水的供熱效率總是小于1. 0的，且?guī)缀醪浑S 二次側(cè)熱水溫度和外界溫度的變化而變化。但根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，利用鍋爐燃燒化 石燃料或一次網(wǎng)的熱水，在不同外界環(huán)境溫度下制備不同溫度的二次側(cè)熱水應(yīng)該能夠獲得 比直接換熱更高的換熱效率。因此，開發(fā)熱量倍增型熱站換熱機(jī)組是實現(xiàn)熱網(wǎng)集中供熱與 小區(qū)集中供熱節(jié)能減排的重要途徑，具有重要的社會效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

實用新型內(nèi)容基于上述背景，本實用新型提出一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，適用于具有高溫 熱源的集中熱網(wǎng)或小區(qū)集中供熱系統(tǒng)的換熱站，利用鍋爐直接燒出的熱水或蒸汽，或者以 集中供熱網(wǎng)一次側(cè)熱源的130°C熱水作為吸收式熱泵機(jī)組的驅(qū)動熱源，通過吸收式熱泵機(jī) 組從空氣、水或土壤等環(huán)境介質(zhì)中提取熱量，則可制取比一次側(cè)供熱量更多的二次側(cè)低溫 熱水熱量，實現(xiàn)熱量的倍增。如果定義二次側(cè)產(chǎn)熱量與一次側(cè)供熱量之比為熱量倍增率，那 么在忽略熱量損失條件下，傳統(tǒng)熱站的熱量倍增率恒定為1. 0，而本實用新型提供的熱站換 熱機(jī)組的熱量倍增率將較大幅度地超過傳統(tǒng)熱站，二次側(cè)熱水需求溫度越低，空氣、水或土 壤的溫度越高，其熱量倍增率越大。本實用新型的具體技術(shù)方案如下—種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，包括換熱器、一次側(cè)熱媒入口管、一次側(cè)熱媒出口 管、二次側(cè)熱水進(jìn)水管和二次側(cè)熱水出水管，其特征在于所述的熱量倍增型熱站換熱機(jī)組 還包括吸收式熱泵機(jī)組，所述的吸收式熱泵機(jī)組包括發(fā)生器、吸收器、冷凝器和蒸發(fā)器；所 述的一次側(cè)熱媒入口管與所述發(fā)生器的入口管相連，發(fā)生器的出口管路分成兩路，一路經(jīng) 第一閥門與換熱器一次側(cè)入口相連通，另一路經(jīng)第二閥門與換熱器一次側(cè)熱媒出口管相連通；二次側(cè)熱水進(jìn)水管與吸收器的入口管相連通，吸收器的出口管經(jīng)過冷凝器后分為兩路， 一路經(jīng)第三閥門與換熱器二次側(cè)入口相連，另一路經(jīng)第四閥門與二次側(cè)熱水出水管相連 通。所述的第一閥門和第二閥門為流量調(diào)節(jié)閥；所述的第一閥門與第二閥門采用一只 調(diào)節(jié)流量的三通閥代替；所述吸收式熱泵機(jī)組為單效吸收式熱泵機(jī)組或多效吸收式熱泵機(jī) 組，或兩者的組合；所述吸收式熱泵機(jī)組為吸收式空氣源熱泵機(jī)組或吸收式水源熱泵機(jī)組， 或兩者的組合；進(jìn)入吸收式熱泵機(jī)組的一次側(cè)熱媒為熱水或蒸汽。采用上述技術(shù)方案具有下列顯著優(yōu)點①熱量倍增型熱站換熱機(jī)組通過熱媒驅(qū)動吸收式熱泵機(jī)組從周圍環(huán)境取熱，與現(xiàn) 有的常規(guī)熱站換熱機(jī)組相比倍增了熱量。將換熱機(jī)組從一次側(cè)熱媒得到的熱量記為Qin， 二次側(cè)熱水從換熱機(jī)組帶走的熱量為Q。ut，定義熱量倍增率=Q。ut/Qin，節(jié)能率=(熱量倍 增率-1) X 100%。當(dāng)一次側(cè)熱媒只通過吸收式熱泵機(jī)組的發(fā)生器，二次側(cè)熱水只通過吸收 式熱泵機(jī)組的吸收器和冷凝器時，其熱量倍增率即為吸收式熱泵機(jī)組的供熱性能系數(shù)COP ； 當(dāng)一次側(cè)熱媒先通過吸收式熱泵機(jī)組的發(fā)生器再通過換熱器一次側(cè)換熱通道，二次側(cè)熱水 先通過吸收式熱泵機(jī)組的吸收器和冷凝器，再通過換熱器二次側(cè)換熱通道時，熱量倍增率 有所下降，但仍大于1。以北京地區(qū)某公共建筑為例，一次側(cè)熱媒為130°C熱水，吸收式熱泵機(jī)組采用吸收 式空氣源熱泵機(jī)組，制取65°C的二次側(cè)熱水時，其全年平均熱量倍增率為1. 25，節(jié)能率達(dá) 25%。在滿足二次側(cè)熱水的供熱溫度和熱量的條件下，一次側(cè)熱媒的需求量將減少20%，可 減少一次側(cè)熱媒的輸配能耗40%左右。若采用蒸汽作為一次側(cè)熱媒，或采用工廠廢水、廢 氣及其他低品位熱源作為吸收式熱泵機(jī)組的蒸發(fā)熱源時，其熱量倍增率和節(jié)能率將大幅提 高。熱量倍增型換熱機(jī)組可用于集中熱網(wǎng)、小區(qū)供熱鍋爐房或其他供熱系統(tǒng)，在我國廣闊的 北方地區(qū)以及夏熱冬冷地區(qū)都適用，節(jié)能潛力巨大。②現(xiàn)有的常規(guī)熱站換熱機(jī)組在制取熱水時，所制取二次側(cè)熱水溫度改變時熱量不 變，而熱量倍增型熱站換熱機(jī)組能夠根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，在環(huán)境溫度高或者所 制取的熱水溫度低時，熱量倍增率和節(jié)能率均提高。目前采暖熱水的溫度有降低的趨勢，尤 其是地板采暖所需熱水溫度更低，熱量倍增型熱站換熱機(jī)組的節(jié)能優(yōu)勢更加明顯。③提高了一次能源的利用率，降低了一次能源的消耗，減少了 CO2等污染物的排 放，并且吸收式熱泵機(jī)組采用天然工質(zhì)，對環(huán)境友好。

圖1是現(xiàn)有常規(guī)熱站換熱機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型提供的采用吸收式空氣源熱泵機(jī)組的熱量倍增型熱站換熱機(jī) 組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型提供的采用吸收式水源熱泵機(jī)組的熱量倍增型熱站換熱機(jī)組 的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型提供的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組全效型倍增換熱模式的 運行示意圖。圖5是本實用新型提供的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組可調(diào)型倍增換熱模式的運行示意圖。其中1_換熱器；2-—次側(cè)熱媒入口管；3-—次側(cè)熱媒出口管；4-二次側(cè)熱水進(jìn) 水管；5- 二次側(cè)熱水出水管；6-吸收式熱泵機(jī)組；7-發(fā)生器；8-第一閥門；9-第二閥門； 10-吸收器；11-冷凝器；12-第三閥門；13-第四閥門；14-蒸發(fā)器；15-吸收式空氣源熱泵 機(jī)組；16-吸收式水源熱泵機(jī)組；17-風(fēng)冷式蒸發(fā)器；18-水冷式蒸發(fā)器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)和運行方式做進(jìn)一步說明。本實用新型提供的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，包括換熱器1、一次側(cè)熱媒入口 管2、一次側(cè)熱媒出口管3、二次側(cè)熱水進(jìn)水管4和二次側(cè)熱水出水管5，其特征在于所述 的熱量倍增型熱站換熱機(jī)組還包括吸收式熱泵機(jī)組6，所述的吸收式熱泵機(jī)組6包括發(fā)生 器7、吸收器10、冷凝器11和蒸發(fā)器14 ；所述的一次側(cè)熱媒入口管2與所述發(fā)生器7的入 口管相連，發(fā)生器7的出口管路分成兩路，一路經(jīng)第一閥門8與換熱器1 一次側(cè)入口相連， 另一路經(jīng)第二閥門9與換熱器1 一次側(cè)熱媒出口管3相連通；二次側(cè)熱水進(jìn)水管4與吸收 器10的入口管相連，吸收器10的出口管經(jīng)過冷凝器11后分為兩路，一路經(jīng)第三閥門12與 換熱器1 二次側(cè)入口相連，另一路經(jīng)第四閥門13與二次側(cè)熱水出水管5相連通。本實用新型提供的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，具有全效型倍增換熱和可調(diào)型 倍增換熱兩種運行模式。實施例一本實施例以熱水作為一次側(cè)熱媒，吸收式熱泵機(jī)組6采用吸收式空氣源熱泵機(jī)組 15。如圖2所示，一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，包括換熱器1、一次側(cè)熱媒入口管2、一次 側(cè)熱媒出口管3、二次側(cè)熱水進(jìn)水管4和二次側(cè)熱水出水管5，其特征在于所述的熱量倍增 型熱站換熱機(jī)組還包括吸收式空氣源熱泵機(jī)組15，所述的吸收式空氣源熱泵機(jī)組15包括 發(fā)生器7、吸收器10、冷凝器11和風(fēng)冷式蒸發(fā)器17 ；所述的一次側(cè)熱媒入口管2與所述發(fā)生 器7的入口管相連，發(fā)生器7的出口管路分成兩路，一路經(jīng)第一閥門8與換熱器1 一次側(cè)入 口相連，另一路經(jīng)第二閥門9與換熱器1 一次側(cè)熱媒出口管3相連通；二次側(cè)熱水進(jìn)水管4 與吸收器10的入口管相連，吸收器10的出口管經(jīng)過冷凝器11后分為兩路，一路經(jīng)第三閥 門12與換熱器1 二次側(cè)入口相連，另一路經(jīng)第四閥門13與二次側(cè)熱水出水管5相連通。1、全效型倍增換熱模式圖4是本實用新型提供的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組全效型倍增換熱模式的 運行示意圖。當(dāng)外界溫度較高或所需制取熱水的溫度較低時，打開第二閥門9、第四閥門13，關(guān) 閉第一閥門8、第三閥門12，熱水驅(qū)動吸收式空氣源熱泵機(jī)組15從環(huán)境中取熱后，回到一次 側(cè)熱媒出口管3，用戶側(cè)的回水經(jīng)過吸收式空氣源熱泵機(jī)組15加熱升溫后，供給用戶使用。全效型倍增換熱模式下，熱量倍增型熱站換熱機(jī)組的熱量倍增率達(dá)到最大值，即 為吸收式空氣源熱泵機(jī)組15的供熱性能系數(shù)COP。2、可調(diào)型倍增換熱模式當(dāng)環(huán)境溫度較低或所需制取熱水的溫度較高時，吸收式空氣源熱泵機(jī)組15的效 率較低，全效型倍增換熱模式無法滿足用戶側(cè)需求。[0031]圖5是本實用新型提供的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組可調(diào)型倍增換熱模式的 運行示意圖。在可調(diào)型倍增換熱模式下，第一閥門8和第二閥門9為流量調(diào)節(jié)閥。打開第一閥門8、第二閥門9、第三閥門12，關(guān)閉第四閥門13，熱水驅(qū)動吸收式空氣 源熱泵機(jī)組15從環(huán)境中取熱后，一部分通過第一閥門8進(jìn)入換熱器1換熱，再回到一次側(cè) 熱媒出口管3，另一部分熱水直接回到一次側(cè)熱媒出口管3，用戶側(cè)的回水先經(jīng)過吸收式空 氣源熱泵機(jī)組15加熱后，通過換熱器1再次升溫，供給用戶使用。根據(jù)環(huán)境溫度和所需制取熱水溫度的不同，調(diào)節(jié)第一閥門8和第二閥門9的開度，控制進(jìn)入換熱器1的熱水流量，以保證制取的熱水溫度符合要求。環(huán)境溫度越低或所需制 取熱水溫度越高，則第一閥門8的開度越大，第二閥門9的開度越小，熱量倍增型熱站換熱 機(jī)組的熱量倍增率就越低。實施例二 本實施例以熱水作為一次側(cè)熱媒，吸收式熱泵機(jī)組6采用吸收式水源熱泵機(jī)組 16。如圖3所示，一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，包括換熱器1、一次側(cè)熱媒入口管2、一次 側(cè)熱媒出口管3、二次側(cè)熱水進(jìn)水管4和二次側(cè)熱水出水管5，其特征在于所述的熱量倍增 型熱站換熱機(jī)組還包括吸收式水源熱泵機(jī)組16，所述的吸收式水源熱泵機(jī)組16包括發(fā)生 器7、吸收器10、冷凝器11和水冷式蒸發(fā)器18 ；所述的一次側(cè)熱媒入口管2與所述發(fā)生器7 的入口管相連，發(fā)生器7的出口管路分成兩路，一路經(jīng)第一閥門8與換熱器1 一次側(cè)入口相 連，另一路經(jīng)第二閥門9與換熱器1 一次側(cè)熱媒出口管3相連通；二次側(cè)熱水進(jìn)水管4與吸 收器10的入口管相連，吸收器10的出口管經(jīng)過冷凝器11后分為兩路，一路經(jīng)第三閥門12 與換熱器1 二次側(cè)入口相連，另一路經(jīng)第四閥門13與二次側(cè)熱水出水管5相連通。熱量倍增型熱站換熱機(jī)組仍可實現(xiàn)實施例一所述的熱量倍增功能，同時具有全效 型倍增換熱模式和可調(diào)型倍增換熱模式。由于供給水冷式蒸發(fā)器18的地下水源、土壤源以 及廢熱水源的溫度穩(wěn)定且溫度較高，故在冬季可獲得更高的熱量倍增率，節(jié)能效果更為明
Mo此外，利用蒸汽驅(qū)動吸收式空氣源熱泵機(jī)組15或者吸收式水源熱泵機(jī)組16，第一 閥門8、第二閥門9采用流量調(diào)節(jié)閥，第一閥門8與第二閥門9合并采用調(diào)節(jié)流量的三通閥， 吸收式熱泵機(jī)組6采用單效或多效吸收式熱泵機(jī)組等技術(shù)方案，其管路布置和工作方式均 與以上實施例相同，故也屬于本專利的保護(hù)范圍，在此不再贅述。
權(quán)利要求一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，包括換熱器(1)、一次側(cè)熱媒入口管(2)、一次側(cè)熱媒出口管(3)、二次側(cè)熱水進(jìn)水管(4)和二次側(cè)熱水出水管(5)，其特征在于所述的熱量倍增型熱站換熱機(jī)組還包括吸收式熱泵機(jī)組(6)，所述的吸收式熱泵機(jī)組(6)包括發(fā)生器(7)、吸收器(10)、冷凝器(11)和蒸發(fā)器(14)；所述的一次側(cè)熱媒入口管(2)與所述發(fā)生器(7)的入口管相連，發(fā)生器(7)的出口管路分成兩路，一路經(jīng)第一閥門(8)與換熱器(1)一次側(cè)入口相連，另一路經(jīng)第二閥門(9)與換熱器(1)一次側(cè)熱媒出口管(3)相連通；二次側(cè)熱水進(jìn)水管(4)與吸收器(10)的入口管相連，吸收器(10)的出口管經(jīng)過冷凝器(11)后分為兩路，一路經(jīng)第三閥門(12)與換熱器(1)二次側(cè)入口相連，另一路經(jīng)第四閥門(13)與二次側(cè)熱水出水管(5)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，其特征在于所述的第一閥 門(8)和第二閥門(9)為流量調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，其特征在于所述的第一閥 門(8)與第二閥門(9)采用一只調(diào)節(jié)流量的三通閥代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，其特征在于所述吸收式熱 泵機(jī)組(6)為單效吸收式熱泵機(jī)組或多效吸收式熱泵機(jī)組，或兩者的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，其特征在于所述吸收式熱 泵機(jī)組(6)為吸收式空氣源熱泵機(jī)組(15)或吸收式水源熱泵機(jī)組(16)，或兩者的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，其特征在于進(jìn)入吸收式熱 泵機(jī)組(6)的一次側(cè)熱媒為熱水或蒸汽。
專利摘要熱量倍增型熱站換熱機(jī)組，屬于供熱采暖領(lǐng)域。本實用新型的技術(shù)特征是在現(xiàn)有集中供熱一次側(cè)熱媒通過換熱器轉(zhuǎn)換成二次側(cè)熱水的基礎(chǔ)上，將一次側(cè)熱媒先連接吸收式熱泵機(jī)組作為驅(qū)動源，通過吸收式熱泵機(jī)組從環(huán)境熱源中取熱，從而實現(xiàn)二次側(cè)熱量倍增的目的。本實用新型可以直接利用現(xiàn)有一次側(cè)的熱水或蒸汽作為熱媒，驅(qū)動吸收式熱泵機(jī)組從外界空氣或水源環(huán)境中取熱實現(xiàn)二次側(cè)熱量倍增換熱，根據(jù)工況變化，也可以利用吸收式熱泵機(jī)組的出口熱媒，進(jìn)一步加熱流出吸收式熱泵機(jī)組的二次側(cè)熱水。在保證二次側(cè)使用功能的前提下，減小了單位供熱面積的一次網(wǎng)供熱量和熱媒流量，從而減小了熱網(wǎng)管道尺寸，降低了一次能源消耗及其輸配能耗，具有顯著的節(jié)能效果。
文檔編號F24D3/18GK201628303SQ20102916600
公開日2010年11月10日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者吳偉, 張曉靈, 李先庭, 李筱, 石文星, 董俐言 申請人:清華大學(xué)