本發(fā)明涉及冷熱電三聯(lián)供領(lǐng)域，尤其涉及一種城市能源規(guī)劃中的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

區(qū)域能源系統(tǒng)，像城市給水、電力一樣是一項公用事業(yè)，是城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是為了滿足某一特定區(qū)域內(nèi)建筑群落的集中供冷、供熱需求，由專門的能源中心集中制造冷水、熱水等，通過區(qū)域管網(wǎng)進行供給的一個或多個大規(guī)模生活熱水、中央空調(diào)冷熱源系統(tǒng)。目前，區(qū)域能源系統(tǒng)的發(fā)展主要集中在利用單一源點為整個區(qū)域供能，供能形式單一且缺少對供能末端的補償。尤其對于園區(qū)擴建項目，原有供能源點及管網(wǎng)系統(tǒng)無法滿足擴建區(qū)域需求，新建源點則需要新增污染源排放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約了能源，生產(chǎn)成本低，便于推廣使用。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，通過區(qū)域輸送管網(wǎng)為區(qū)域內(nèi)用戶供冷及供熱，其特征在于，所述復(fù)合型供熱供冷系統(tǒng)包括集中供熱系統(tǒng)、集中供冷系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)以及冰蓄冷供冷系統(tǒng)；所述地源熱泵系統(tǒng)分別連接所述集中供熱系統(tǒng)與集中供冷系統(tǒng)，所述冰蓄冷供冷系統(tǒng)連接所述集中供冷系統(tǒng)，所述集中供熱系統(tǒng)和集中供冷系統(tǒng)設(shè)置在所述區(qū)域的集中供能站；根據(jù)所述區(qū)域內(nèi)的綠地情況及供能末端負(fù)荷，設(shè)置多個地源熱泵系統(tǒng)，以提供對所述供能末端的供熱補償；供熱時，以所述地源熱泵系統(tǒng)為基礎(chǔ)熱源，所述集中供熱系統(tǒng)作為調(diào)峰；根據(jù)所述區(qū)域內(nèi)的供能末端負(fù)荷，設(shè)置多個冰蓄冷供冷系統(tǒng)，以提供對所述供能末端的供冷補償；供冷時，以所述地源熱泵系統(tǒng)和冰蓄冷制冷系統(tǒng)為基礎(chǔ)冷源，所述集中供冷系統(tǒng)作為調(diào)峰。

本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是：

前述的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，集中供熱系統(tǒng)采用燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，采用高溫市政熱水作為驅(qū)動熱源。

前述的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，復(fù)合型供熱供冷系統(tǒng)還包括多個大溫差換熱機組，連接集中供熱系統(tǒng)，將集中供熱系統(tǒng)中的熱水進行二次換熱后，輸送至區(qū)域內(nèi)用戶。

前述的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，大溫差換熱機組與地源熱泵系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)置在區(qū)域內(nèi)的多個能源站內(nèi)。

前述的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，集中供冷系統(tǒng)采用大溫差供冷機組，包括第一級制冷機組以及第二級制冷機組，第一級制冷機組以及第二級制冷機組串聯(lián)工作，以實現(xiàn)大溫差供冷；第一級制冷機組包括多臺吸收式制冷機組，進行第一級制冷，生成一次冷水；第二級制冷機組包括多臺離心式制冷機組，進行第二級制冷，生成二次冷水。

前述的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，吸收式制冷機組為溴化鋰吸收式制冷機組。

前述的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，區(qū)域輸送管網(wǎng)在供熱時輸送熱水，在供冷時輸送冷水。

前述的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，集中供冷系統(tǒng)為電制冷系統(tǒng)或者溴化鋰制冷系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果是：復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，利用大溫差技術(shù)，擴大原有管網(wǎng)的輸送能力；在不增加新源點的情況下，充分利用現(xiàn)有資源實現(xiàn)區(qū)域能源供應(yīng)。即充分利用可再生能源解決園區(qū)的冷熱需求，達到節(jié)能最大化，運行費用最低化；充分利用區(qū)域位置優(yōu)勢，利用市政熱網(wǎng)作為熱源的補充，從而最大化的保證了系統(tǒng)運行的安全可靠性；充分利用電廠余熱，夏季制冷，提高能源利用效率。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明實施例的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 為集中供熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱的系統(tǒng)示意圖；

圖3 為一種燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)功能耦合的系統(tǒng)連接示意圖；

圖4 本實施例的集中供冷系統(tǒng)的大溫差供冷機組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5 為本發(fā)明的大溫差供冷機組的具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6 為本發(fā)明的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)的一具體實施例的系統(tǒng)示意圖；

圖7 為圖6 所示實施例的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1 為本發(fā)明實施例的一種復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實施例的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)包括集中供熱系統(tǒng)、集中供冷系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)以及冰蓄冷供冷系統(tǒng)。其中，所述集中供熱系統(tǒng)為市政供熱系統(tǒng)；所述集中供冷系統(tǒng)為電制冷系統(tǒng)或者溴化鋰制冷系統(tǒng)。

所述地源熱泵系統(tǒng)分別連接所述集中供熱系統(tǒng)與集中供冷系統(tǒng)，所述冰蓄冷供冷系統(tǒng)連接所述集中供冷系統(tǒng)，所述集中供熱系統(tǒng)和集中供冷系統(tǒng)設(shè)置在所述區(qū)域的集中供能站。

根據(jù)所述區(qū)域內(nèi)的綠地情況及供能末端負(fù)荷，設(shè)置多個地源熱泵系統(tǒng)，以提供對所述供能末端的供熱補償；供熱時，以所述地源熱泵系統(tǒng)為基礎(chǔ)熱源，所述集中供熱系統(tǒng)作為調(diào)峰；根據(jù)所述區(qū)域內(nèi)的供能末端負(fù)荷，設(shè)置多個冰蓄冷供冷系統(tǒng)，以提供對所述供能末端的供冷補償；供冷時，以所述地源熱泵系統(tǒng)和冰蓄冷制冷系統(tǒng)為基礎(chǔ)冷源，所述集中供冷系統(tǒng)作為調(diào)峰。

在本實施例中，所述集中供熱系統(tǒng)采用燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，采用高溫市政熱水作為驅(qū)動熱源。

在本實施例中，如圖2 所示，所述復(fù)合型供熱供冷系統(tǒng)還包括多個大溫差換熱機組，連接所述集中供熱系統(tǒng)，將所述集中供熱系統(tǒng)中的熱水進行二次換熱后，輸送至所述區(qū)域內(nèi)用戶。所述大溫差換熱機組與地源熱泵系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)置在所述區(qū)域內(nèi)的多個能源站內(nèi)。例如圖2 所示，有兩個能源站#1 和#2，每一能源站分別包括一個大溫差換熱機組、一個地源熱泵系統(tǒng)與一個冰蓄冷系統(tǒng)。但是，本發(fā)明不限于此，每一能源站不是必須包括大溫差換熱機組與地源熱泵系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)，也可以只有大溫差換熱機組，或者只有地源熱泵系統(tǒng)，或者包括其中兩者。

在本實施例中，所述集中供冷系統(tǒng)采用大溫差供冷機組，包括第一級制冷機組以及第二級制冷機組，所述第一級制冷機組以及第二級制冷機組串聯(lián)工作，以實現(xiàn)大溫差供冷；所述第一級制冷機組包括多臺吸收式制冷機組，進行第一級制冷，生成一次冷水；所述第二級制冷機組包括多臺離心式制冷機組，進行第二級制冷，生成二次冷水。在本實施例中，所述吸收式制冷機組為溴化鋰吸收式制冷機組。如圖3 所示，本實施例的集中供冷系統(tǒng)采用大溫差供冷機組，包括第一級制冷機組11 以及第二級制冷機組12，所述第一級制冷機組11 以及第二級制冷機組12 串聯(lián)工作，以實現(xiàn)大溫差供冷；所述第一級制冷機組11 包括多臺吸收式制冷機組，進行第一級制冷，生成一次冷水；所述第二級制冷機組12 包括多臺離心式制冷機組和/ 或采用冰蓄冷技術(shù)，進行第二級制冷，生成二次冷水。在本實施例中，所述吸收式制冷機組為溴化鋰吸收式制冷機組，其制冷量為7100KW。

圖4 為本發(fā)明的大溫差供冷機組的具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4 所示，所述第一級制冷機組為4 臺溴化鋰吸收式制冷機組，所述第二級制冷機組為4 臺離心式制冷機組。第一級的4 臺溴化鋰吸收式制冷機組將回水溫度從13℃降至8℃，第二級的4 臺離心式制冷機組將8℃降至3℃，以實現(xiàn)大溫差供冷。

在一替代方案中，第二級的制冷機組可以采用冰蓄冷制冷機組代替，也可以采用離心式制冷機組與冰蓄冷制冷機組共同進行二級制冷。在本實施例中，最大尖峰供冷能力56270kW(16000RT)，總供冷水管管徑為DN700，服務(wù)建筑面積約90萬平方米。

在本實施例中，所述區(qū)域輸送管網(wǎng)在供熱時輸送熱水，在供冷時輸送冷水。

在本實施例中，所述集中供冷系統(tǒng)為電制冷系統(tǒng)或者溴化鋰制冷系統(tǒng)，也可以為電制冷和冰蓄冷系統(tǒng)。

首先，本發(fā)明實施例的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)中的制冷系統(tǒng)采用大溫差供冷，制冷距離變大，工藝較為簡單，實現(xiàn)較為容易，并且可以有效減少冷凍水輸送系統(tǒng)的輸配能耗，降低冷凍水系統(tǒng)的補給水量，減少水資源的消耗，同時可以降低冷凍水附屬系統(tǒng)的規(guī)模。

其次，本發(fā)明實施例的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)可以實現(xiàn)冷熱同網(wǎng)，即供熱、供冷管徑能夠相互匹配，大幅縮短了管網(wǎng)建設(shè)周期，降低了管網(wǎng)工程投資、節(jié)約了管網(wǎng)建設(shè)用地；冷、熱負(fù)荷的需求不同，運行策略也有所不同。通過“冷熱同網(wǎng)”運行，分析確定了冷、熱網(wǎng)運行時管網(wǎng)管損、運行阻力、循環(huán)泵能耗等因素的不同以及管道材質(zhì)、管徑對冷、熱管網(wǎng)運行的影響，提高了管網(wǎng)運行水平；降低了管網(wǎng)檢修維護工作量和維護費用，提高了管網(wǎng)使用率。

最后，本發(fā)明實施例的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)可以在不增加新源點的情況下，充分利用現(xiàn)有資源實現(xiàn)區(qū)域能源供應(yīng)。即充分利用可再生能源解決園區(qū)的冷熱需求，達到節(jié)能最大化，運行費用最低化；充分利用區(qū)域位置優(yōu)勢，利用市政熱網(wǎng)作為熱源的補充，從而最大化的保證了系統(tǒng)運行的安全可靠性；充分利用電廠余熱，夏季制冷，提高能源利用效率。

其具體實現(xiàn)如下：

供熱時：在能源站內(nèi)通過采用大溫差機組，利用130℃的高溫市政熱水作為驅(qū)動熱源，制取低溫的供暖熱水，對于用戶末端采用空調(diào)供熱的系統(tǒng)可以采用直供系統(tǒng)，對于采用地板輻射采暖的末端用戶，可以在用戶入口處增設(shè)混水泵，提供適合地板輻射采暖的水溫。

地源熱泵系統(tǒng)是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)的環(huán)保能源利用系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)通常是轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方，還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，一個年度形成一個冷熱循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能減排的功能。集中供熱系統(tǒng)為地源熱泵系統(tǒng)提供驅(qū)動電力，地源熱泵系統(tǒng)還可以承擔(dān)低谷電階段的冷熱負(fù)荷。兩種供能方式相互補充，供能形式更加靈活、經(jīng)濟性更佳，清潔能源的高效利用和可再生能源可以減少污染物的排放。

圖5 為能源站中的大溫差換熱機組與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱的系統(tǒng)示意圖。如圖5 所示，從集中供熱中心輸送過來的130℃高溫市政熱水首先進入能源站，作為驅(qū)動熱源，在能源站采用大溫差換熱機組，經(jīng)過大溫差換熱機組中的吸收式熱泵機組和水/ 水換熱器進行熱交換，換取低溫55℃的供暖熱水，輸送至用戶。同時，地源熱泵系統(tǒng)也提供55℃的低溫?zé)崴斔椭劣脩?，利用地源熱泵系統(tǒng)可以提高能源利用率。

關(guān)于集中供熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)的連接，現(xiàn)有技術(shù)很多都做了公開，此處不再贅述。

在本發(fā)明實施例中，復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)在供冷時，以所述地源熱泵系統(tǒng)3和冰蓄冷制冷系統(tǒng)4 為基礎(chǔ)冷源，所述集中供冷系統(tǒng)2 作為調(diào)峰。

本發(fā)明的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)采用大溫差供冷系統(tǒng)，回水溫差變大，則制冷距離變大，工藝較為簡單，實現(xiàn)較為容易，并且可以有效減少冷凍水輸送系統(tǒng)的輸配能耗，降低冷凍水系統(tǒng)的補給水量，減少水資源的消耗，同時可以降低冷凍水附屬系統(tǒng)的規(guī)模。其次，采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組和離心式電制冷技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合型供冷裝機方案。即吸收式制冷機( 第一級初冷) 與離心式制冷機( 第二級深冷) 前后串連工作，使供冷溫度范圍達到10℃ (13℃ -3℃ )，實現(xiàn)了“大溫差供冷”，將供冷范圍由傳統(tǒng)的3 公里擴大到5 公里?？s小了供冷管網(wǎng)的管徑要求，使供熱供冷管徑相互匹配，“冷熱同網(wǎng)”得到實現(xiàn)。

其次，采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組和離心式電制冷技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合型供冷裝機方案。即吸收式制冷機( 第一級初冷) 與離心式制冷機( 第二級深冷) 前后串連工作，使供冷溫度范圍達到10℃ (13℃ -3℃ )，實現(xiàn)了“大溫差供冷”，將供冷范圍由傳統(tǒng)的3 公里擴大到5 公里?？s小了供冷管網(wǎng)的管徑要求，使供熱供冷管徑相互匹配，“冷熱同網(wǎng)”得到實現(xiàn)。在本實施例中，如圖5 所示，集中制冷站安裝了4 臺制冷量為7100KW(2000RT)離心式機組與4 臺制冷量為7100KW(2000RT) 熱水吸收式冷水機組，最大尖峰供冷能力56270kW(16000RT)，總供冷水管管徑為DN700，服務(wù)建筑面積約90 萬平方米。

圖6 為本發(fā)明的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)的一具體實施例的系統(tǒng)示意圖；圖7為圖6 所示實施例的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在該具體實施例中，針對某一園區(qū)的規(guī)劃情況以及周邊的能源供應(yīng)狀況，采用復(fù)合型的綠色、低碳能源供應(yīng)方案，結(jié)合周邊綠地情況，采用以地源熱泵系統(tǒng)為基礎(chǔ)熱源，市政熱網(wǎng)作為補充的復(fù)合型供熱方案。

為了實現(xiàn)整個園區(qū)的能源供應(yīng)，擬采用“一源兩站多管網(wǎng)”的能源實施思路。

“一源”——指的是園區(qū)內(nèi)的熱電中心。在園區(qū)的熱電中心，利用現(xiàn)有的場地，再擴建1 臺9E 型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，利用它作為熱源，為園區(qū)解決70％的供熱負(fù)荷。同時在熱電中心再建設(shè)一座集中制冷站，制冷規(guī)模為80MW，其中40MW 利用發(fā)電余熱進行制冷，余下的40MW 通過采用冰蓄冷技術(shù)實現(xiàn)大溫差供冷，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

“兩站”——指的是在園區(qū)建設(shè)2 座能源站。從熱電中心輸送過來的高溫?zé)崴紫冗M入能源站，在能源站采用大溫差換熱機組，換取低溫?zé)崴筝斔椭翀@區(qū)各個用戶。其中1# 能源站還設(shè)有地源熱泵系統(tǒng)和冰蓄冷系統(tǒng)，冬季，1# 能源站對外供熱的熱源一部分為從熱電中心過來的熱，另一部分為地源熱泵系統(tǒng)提供的熱水；夏季，1# 能源站還可以對外實現(xiàn)集中供冷，供冷冷源為能源站內(nèi)的地源熱泵系統(tǒng)和冰蓄冷系統(tǒng)聯(lián)合提供的低溫冷水。2#能源站完全靠利用從熱電廠輸送過來的高溫?zé)崴偷蜏乩渌畬崿F(xiàn)冬夏季對外供熱供冷。

“多管網(wǎng)”——指的是園區(qū)現(xiàn)有貫穿南北的DN800 熱力干線，以及該熱力干線進入園區(qū)之后到兩個能源站的一次管線，此外還有從能源站出來至園區(qū)各個用戶的二次管線。

各個站內(nèi)設(shè)置的設(shè)備如下表1 所示，表2 為各個站內(nèi)能源供應(yīng)設(shè)備種類。

表1 各個站內(nèi)能源供應(yīng)方式及能力

表2 各個站內(nèi)能源供應(yīng)設(shè)備種類表

本發(fā)明的復(fù)合型區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，利用大溫差技術(shù)，擴大原有管網(wǎng)的輸送能力；在不增加新源點的情況下，充分利用現(xiàn)有資源實現(xiàn)區(qū)域能源供應(yīng)。即，充分利用可再生能源解決園區(qū)的冷熱需求，達到節(jié)能最大化，運行費用最低化；充分利用區(qū)域位置優(yōu)勢，利用市政熱網(wǎng)作為熱源的補充，從而最大化的保證了系統(tǒng)運行的安全可靠性；充分利用電廠余熱，夏季制冷，提高能源利用效率。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。