[发明专利]一种利用城市生活垃圾降解热量的复合热泵系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用城市生活垃圾降解热量的复合热泵系统及方法。其中，该系统包括：用户侧供暖第一循环回路、用户侧供暖第二循环回路、水源热泵换热系统回路、空气源热水循环回路、水源热泵换热系统回路和水源热泵热水系统回路。本发明采用水源热泵复合系统将城市生活垃圾填埋场中有机生活垃圾降解热作为热源，使废热得到有效利用，向用户供暖和/或提供生活热水，拓宽了传统地源热泵的应用范围，解决了传统地源热泵用于冬季热负荷占优或单供暖及提供生活热水的工程项目时所存在的长期运行效果不佳的问题。

技术领域

本发明属于供热设备领域，尤其涉及一种利用城市生活垃圾降解热量的复合热泵系统及方法。

背景技术

以地源热泵为代表的水源热泵，能够利用大量可再生的低温热源(如浅层地热能、地表/地下水、废热)实现建筑冬季供暖、夏季制冷及提供生活热水等，是公认的高效、节能和环保的新能源供冷供热技术。尽管水源热泵具有相对较高的运行能效，但其需要附近存在一定规模的、可用的低温热源(如工厂余热)，或需要大量垂直钻孔或大面积开挖水平敷设地下换热管道，初投资较高，还会面临埋管用地不足等问题；单纯的地埋管地源热泵系统更是无法用于单供暖项目，否则会造成地下岩土体的冷热量严重失衡，进而影响系统正常运行。这些问题限制了水源热泵技术的进一步推广和普遍应用。

对于北方常见的冬季供暖热负荷占优(地埋管的冬季吸热量远大于夏季放热量)的项目，甚至单供暖的工程项目，如何结合水源热泵本身的特点，与低温废热及其他新能源应用形式(如空气源热泵)相结合，充分发挥水源热泵高效节能优势、拓宽其应用范围，是一种有益探索。

低温型空气源热泵主要适用于供暖工况，虽然理论能效不是最高的，但其使用灵活，可作为补充、备用或调峰热源，甚至还可以满足一部分夏季供冷需求。

随着城市化进程不断扩大和人们生活水平的提高，城市固体废弃物的数量也在逐年递增。目前，城市生活垃圾的处理方式主要采用填埋法，堆肥法，焚烧法，高温分解法等，大多数城市采取填埋方式，其中的有机物在长期的填埋降解过程中会产生大量的低温热量。通常情况下，由于有机物不断地分解放热，会使得填埋场中密封的生活垃圾温度比周围的土壤温度高出10～35℃，且可持续时间超过5～20年。但是现有技术中，城市生活垃圾降解热量均未得到利用，这样使得能源大大浪费而未得到合理利用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种利用城市生活垃圾降解热量的复合热泵系统，其采用水源热泵将城市生活垃圾填埋场中有机生活垃圾降解热作为热源，使废热得到有效利用，向用户供暖和/或提供生活热水，拓宽了水源热泵的应用范围，解决了水源热泵用于冬季热负荷占优或单供暖及提供生活热水的工程项目时所存在的长期运行效果不佳的问题，使城市生活垃圾作为免费热源并能够使其持续地发挥作用。

本发明的一种利用城市生活垃圾降解热量的复合热泵系统，包括：

用户侧供暖第一循环回路，其由通过供回水管道依次串联连接的用户侧第一循环水泵、水源热泵机组、用户侧分水器和用户侧集水器构成；

用户侧供暖第二循环回路，其由通过供回水管道依次串联连接的用户侧第二循环水泵、低温空气源热泵机组、用户侧分水器和用户侧集水器构成；

水源热泵换热系统回路，其由管道依次串联连接的地源侧第一循环水泵、水源热泵机组、地源侧分水器、埋管式换热器和地源侧集水器构成；

空气源热水循环回路，其由热水供回水管道依次串联连接的用户侧第二循环水泵、低温空气源热泵机组和热水储水箱构成；

水源热泵换热系统回路，其由管道依次相连的地源侧第二循环水泵、水源热泵热水机、地源侧分水器、埋管式换热器和地源侧集水器构成；

水源热泵热水系统回路，其由热水供回水管道依次串联连接的热水循环水泵、水源热泵热水机和热水储水箱构成。