[实用新型]一种蓄能式热泵耦合系统

说明书

本实用新型公开了蓄能式热泵耦合系统，包括风冷冷热水机组、水源热泵及蓄热/冷设备，制热时：水源热泵输入端连接风冷冷热水机组输出，蓄热设备输入端与水源热泵的输出连接，水源热泵的另一输出与蓄热设备输出连接后接入用户负载系统；制冷时：风冷冷热水机组、水源热泵及蓄热/冷设备均分别连接用户负载系统，水源热泵另一输出连接蓄热/冷设备输入。本技术通过不同设备的耦合方式，蓄能利用低谷电价政策，保证全天持续负载供给，充分消纳夜间电量，实现“削峰填谷，低谷蓄热”，在一定区域内保证发电及输配电均衡，增加发电和输配电企业效益，既解决了清洁能源供热难题，又在特殊室外环境下，调整设备运行策略，保持系统能效最优，降低运行成本。

技术领域

本申请的技术主要涉及工业、生活中的热力供给与调节技术领域，特别是针对不同地理、气候环境调节下运用不同的热力设备之间的热能耦合实现工作、生活建筑环境内部的温度调节，即一种蓄能式热泵耦合系统及其供热调节方法。

背景技术

在工业和生活中，热力系统是保证生产及生活环境的必要条件之一，其通过不同形式的热源热泵将热量输送至生产、生活的建筑环境中，在建筑规划设计中，热力系统的设计已经成为重要的一项内容。热力系统的热力有不同的来源方式：空气源热泵系统、水源热泵系统、土壤源热泵系统等，这些不同热力系统在实际工程应用过程中均有一定的局限性和适用性：空气源热力装置在室外空气温度低于-20℃时，效率衰减严重，供热温度低，基本失去了供热功能；水源热力系统应用的局限性在于需要较大体量的地下水或地表水，对环境造成一定的影响；土壤源热泵则需要较大的土地面积，且冬夏冷热不平衡，土壤冷堆积严重。

中国地域面积辽阔，南、北方气候差异显著，在热力供给上也存在多样化。通常的热力供给包括天然气形式的热力方式和电力热力供给方式。天然气与电力已经成为城市能源互补的优先选择策略。目前，城镇中的天然气主要用于炊事及采暖，炊事天然气的利用在全年每月用量基本均衡，但采暖用天然气却只有在冬季才大量消耗，为保障冬季采暖天然气使用需求，需要建设满足冬季采暖及炊事负荷的天然气储存站及输配管网等设施，投资巨大，但这些设施在非采暖季却处于较低负荷状态下运行，天然气储存及输配能力得不到有效发挥，存在投资浪费的情况。而城市的电力负荷高峰因普遍使用空调而往往发生在夏季，为满足夏季电力高峰负荷，同样需要投入大量资金建设发电厂、输配电网及变电设施，在非空调季同样未发挥出发电和输配电的能力，固定资产投资未高效利用。天然气与电力的能源互补利用形式，可有效解决以上两方面的问题：夏季适当发展燃气吸收式制冷，可充分发挥燃气储存及输配管网的能力，同时降低夏季空调负荷带来的发电及输配电网压力，减少电力设施投资；冬季发展电采暖，则可有效减少燃气储存、输配管网投资，同时客观上消纳了城市发电及输配电网的冗余容量，从而为城市能源供应及消费提供高效健康的发展方向。

天然气采暖的优点在于：(1)建造灵活，燃气锅炉集中管理，便于修理； (2)在节假日或无人的夜间可下降采暖温度或中止采暖，节省燃气和运转费用。但天然气属于不可再生资源，其主要缺点在于：(1)天然气采暖的热源设备(燃气锅炉)的排烟热损失大；(2)天然气冬季供应容易出现短缺。中国目前的地下储气库严重缺乏，地下储气地库气量为61亿立方米，仅占天然气消费总量的3％左右，远低于美国及俄罗斯17％的比例，目前国内的天然气短缺量为8000万立方米/日，缺口约10％。(3)利用天然气实现调峰能力严重不足；一个地区一旦大规模使用天然气采暖，则采暖季和非采暖季的用气量差异会非常大。以北京市为例，在非采暖季，北京市的天然气主要用于燃气调峰发电、工业燃气锅炉、居民的燃气热水小锅炉，厨房里的燃气炉灶等；到了冬季，因为供暖的需求，燃气的用气量增加，区域燃气锅炉供暖，家用燃气供暖小锅炉供暖，都是在采暖季才有的用气需求。以北京为例，北京的采暖季是大约4个月，占全年时间的1/3，但是用气量却超过全年的一半。此外，采暖用气量是与室外的气温呈正比，用气量波动非常剧烈，以北方某城市为例，1月份日平均最低温度与日平均最高温度的当天采暖用气量可相差2.5倍。城市燃气小时调峰问题一般均采用储气设施来储存一定量的燃气来解决，天然气储气设施及管网布局不到位，使得气源应急调度的成效大打折扣，在采暖季峰值期间调峰能力不足。