一种低熵增的双梯级高效综合供热系统
阅读说明：本技术 一种低熵增的双梯级高效综合供热系统 (Low-entropy-increase double-gradient efficient comprehensive heating system ) 是由 孙天奎 史明明 方鑫 袁煜杰 杨景刚 庄舒仪 肖小龙 苏伟 袁宇波 高磊 袁晓冬 于 2021-07-07 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种低熵增的双梯级高效综合供热系统,包括中温水箱进水管道、中温水箱出水管道、高温水箱进水管道、高温水箱出水管道、饮用水进水管路、高温饮用水出水管路、低温饮用水出水管路、低温饮用水箱、沸腾饮用水箱、泄压饮用水箱、中温水箱、高温水箱、中温加热换热器、高温加热换热器、高温冷凝器、中温散热换热器、低温散热换热器、沸腾水箱单向阀、泄压水箱单向阀、泄压水箱安全阀。本申请提供的系统实现了加热过程的分级,可以采用不同品质的热源、不同的加热方式分级供热,提升了综合加热效率；实现了多级的热回收,最大程度的降低热能流失,提升了综合热利用率。(The application provides a double-gradient efficient comprehensive heat supply system with low entropy increase, which comprises a medium-temperature water tank water inlet pipeline, a medium-temperature water tank water outlet pipeline, a high-temperature water tank water inlet pipeline, a high-temperature water tank water outlet pipeline, a drinking water inlet pipeline, a high-temperature drinking water outlet pipeline, a low-temperature drinking water tank, a boiling drinking water tank, a pressure-relief drinking water tank, a medium-temperature water tank, a high-temperature water tank, a medium-temperature heating heat exchanger, a high-temperature condenser, a medium-temperature heat-dissipation heat exchanger, a low-temperature heat-dissipation heat exchanger, a boiling water tank check valve, a pressure-relief water tank check valve and a pressure-relief water tank safety valve. The system provided by the application realizes the grading of the heating process, can adopt heat sources with different qualities and different heating modes to carry out grading heat supply, and improves the comprehensive heating efficiency; the multistage heat recovery is realized, the heat energy loss is reduced to the maximum extent, and the comprehensive heat utilization rate is improved.)
技术领域
本发明属于综合能源领域，具体涉及一种低熵增的双梯级高效综合供热系统。
背景技术
商业及居民等场景存在不同品质、不同用途的热需求，如空调用热、高温供热需求、生活热水、饮用热水等，而这些热需求目前都是通过电、燃气等高品质热源直接转化而得到的，转化效率受到制约，同时用热过程废热利用较低，系统综合效率仍有上升空间。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种低熵增的双梯级高效综合供热系统。
本申请实施例公开了一种低熵增的双梯级高效综合供热系统，包括中温水箱进水管道、中温水箱出水管道、高温水箱进水管道、高温水箱出水管道、饮用水进水管路、高温饮用水出水管路、低温饮用水出水管路、低温饮用水箱、沸腾饮用水箱、泄压饮用水箱、中温水箱、高温水箱、中温加热换热器、高温加热换热器、高温冷凝器、中温散热换热器、低温散热换热器、沸腾水箱单向阀、泄压水箱单向阀、泄压水箱安全阀、电加热器；
进一步地，饮用水进水管路连接饮用水供水水源和所述低温饮用水箱的进水口，中温加热换热器的进水口与低温饮用水箱的出水口相连；中温加热换热器的出水口与高温加热换热器的进水口相连，高温加热换热器的出水口与沸腾水箱单向阀的进水口相连，沸腾水箱单向阀的出水口与沸腾饮用水箱的进水口相连，沸腾饮用水箱的出水口与高温冷凝器的进水口相连，高温冷凝器的出水口与泄压饮用水箱的进水口相连，泄压饮用水箱的出水口与泄压水箱单向阀的进水口相连，泄压饮用水箱的排水口与泄压水箱安全阀相连，泄压水箱单向阀的出水口分别与高温饮用水出水管路和中温散热换热器的进水口相连，中温散热换热器的出水口与低温散热换热器的进水口相连，低温散热换热器的出水口与低温饮用水出水管路相连；低温散热换热器放置于低温饮用水箱内，高温加热换热器和高温冷凝器放置于高温水箱内，电加热器放置于沸腾饮用水箱内，中温加热换热器和中温散热换热器放置于中温水箱内；中温水箱进水管道与中温水箱的进水口相连，中温水箱出水管道与中温水箱的出水口相连，高温水箱进水管道与高温水箱的进水口相连，高温水箱出水管道与高温水箱的出水口相连。
本申请所采用的一种低熵增的双梯级高效综合供热系统，通过上述技术方案，本申请的有益效果是：
实现了加热过程的分级，可以采用不同品质的热源、不同的加热方式分级供热，提升了综合加热效率；实现了多级的热回收，最大程度的降低热能流失，提升了综合热利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种低熵增的双梯级高效综合供热系统示意图；
附图标记：
101-中温水箱进水管道、102-中温水箱出水管道、103-高温水箱进水管道、104-高温水箱出水管道、201-饮用水进水管路、202-高温饮用水出水管路、203-低温饮用水出水管路、301-低温饮用水箱、302-沸腾饮用水箱、303-泄压饮用水箱、401-中温水箱、402-高温水箱、501-中温加热换热器、502-高温加热换热器、503-高温冷凝器、504-中温散热换热器、505-低温散热换热器、601-沸腾水箱单向阀、602-泄压水箱单向阀、603-泄压水箱安全阀、604-电加热器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1本申请实施例提供的一种低熵增的双梯级高效综合供热系统示意图，本实施例的系统包括中温水箱进水管道101、中温水箱出水管道102、高温水箱进水管道103、高温水箱出水管道104、饮用水进水管路201、高温饮用水出水管路202、低温饮用水出水管路203、低温饮用水箱301、沸腾饮用水箱302、泄压饮用水箱303、中温水箱401、高温水箱402、中温加热换热器501、高温加热换热器502、高温冷凝器503、中温散热换热器504、低温散热换热器505、沸腾水箱单向阀601、泄压水箱单向阀602、泄压水箱安全阀603、电加热器604。
进一步地，饮用水进水管路201连接饮用水供水水源和低温饮用水箱301的进水口，中温加热换热器501的进水口与低温饮用水箱301的出水口相连；中温加热换热器501的出水口与高温加热换热器502的进水口相连，高温加热换热器502的出水口与沸腾水箱单向阀601的进水口相连，沸腾水箱单向阀的出水口与沸腾饮用水箱302的进水口相连，沸腾饮用水箱302的出水口与高温冷凝器503的进水口相连，高温冷凝器503的出水口与泄压饮用水箱303的进水口相连，泄压饮用水箱303的出水口与泄压水箱单向阀602的进水口相连，泄压饮用水箱303的排水口与泄压水箱安全阀603相连，泄压水箱单向阀602的出水口分别与高温饮用水出水管路202和中温散热换热器504的进水口相连，中温散热换热器504的出水口与低温散热换热器505的进水口相连，低温散热换热器505的出水口与低温饮用水出水管路203相连；低温散热换热器505放置于低温饮用水箱301内，高温加热换热器502和高温冷凝器503放置于高温水箱402内，电加热器604放置于沸腾饮用水箱302内，中温加热换热器501和中温散热换热器504放置于中温水箱401内；中温水箱进水管道101与中温水箱401的进水口相连，中温水箱出水管道102与中温水箱401的出水口相连，高温水箱进水管道103与高温水箱402的进水口相连，高温水箱出水管道104与高温水箱402的出水口相连。
本申请提供的低熵增的双梯级高效综合供热系统的运行过程为：低温饮用水经饮用水进水管路201送至低温饮用水箱301，与低温散热换热器505内中的循环温水进行热交换初步加热；初步加热后的饮用水经低温饮用水箱301的出水口进入中温加热换热器内，与中温水箱401中的中温热水进行热交换进一步加热；进一步加热后的饮用水进入高温加热换热器502与高温水箱402中的高温热水进行热交换加热至高温；加热至高温的饮用水经沸腾水箱单向阀601进入沸腾饮用水箱302内由电加热器604加热至沸腾；
进一步地，经电加热器604加热至沸腾的饮用水产生的水蒸气进入高温冷凝器503，与高温水箱402中高温水进行热交换后冷凝，冷凝后的饮用水进入泄压饮用水箱303；
进一步地，泄压饮用水箱303中的高温冷凝水经泄压水箱单向阀602由高温饮用水出水管路202供出，为用户提供高温蒸馏水；同时，泄压饮用水箱303中的高温冷凝水经单向阀602进入中温散热换热器504与中温水箱401内中温水进行热交换进一步降温；进一步降温后的饮用水进入低温散热换热器505与低温饮用水箱301中的低温饮用水热交换降至常温，通过低温饮用水出水管路203为用户提供低温蒸馏水；
进一步地，中温水箱401通过中温水箱进水管道101和中温水箱出水管道102接入中温用热回路，高温水箱402通过高温水箱进水管道103和高温水箱出水管道104接入高温用热回路。
进一步地，泄压水箱安全阀603用于在冷凝不完全的情况下，泄压饮用水箱303、高温冷凝器503及沸腾饮用水箱302的气压处于安全水平。
为进一步解释本发明的原理，本申请还提供结合本系统的具体应用来示例解释本发明。
以能源站应用场景为例，低温饮用水箱301、泄压饮用水箱303体积为0.05立方米，沸腾饮用水箱302体积为0.0.5立方米，中温水箱401和高温水箱402体积均为1.5立方米，系统水管均采用DN25，饮用水进水管路201供水水压为0.07MPa，泄压水箱安全阀603设定压力为0.1MPa，中温加热换热器501、高温加热换热器502、高温冷凝器503、中温散热换热器504及低温散热换热器505额定功率均为5kW，沸腾饮用水箱302的加热功率为5kW。
中温水箱401通过中温水箱进水管道101和中温水箱出水管道102接入供热空调闭式水循环系统，空调系统热源为PVT光伏废热和空气源热泵，热源输出水温为40℃至50℃，热源出水与回水温差控制在5℃以内；高温水箱402通过高温水箱进水管道103和高温水箱出水管道104接入生活热水开式供水系统，热源为空调系统与光热系统，水温控制在70℃至80℃；水源水温约为15℃至20℃。
当低温饮用水出水管路203或高温饮用水出水管路202有用水需求时，低温饮用水因水压差经饮用水进水管路201供入系统。供入的水在低温饮用水箱301中初步升温，该升温过程不受控制，升温幅度取决于低温散热换热器505内水温及流量。经初步升温的饮用水进入中温加热换热器501与中温水箱401内中温水进行换热升温，流出水温约为40℃。经二次升温的饮用水进入高温加热换热器502与高温水箱402进行换热升温，流出水温约为70℃。经三次升温的饮用水进入沸腾饮用水箱302通过电加热至沸腾，水蒸气进入高温冷凝器503与高温水箱402进行换热冷凝，冷凝水温度约为80℃，部分工况下未完成冷凝的水蒸气进入泄压饮用水箱303中冷凝，当压强超过0.1MPa，过量的水蒸气通过泄压水箱安全阀603释放。经过降温的冷凝水可由高温饮用水出水管路202流出，为用户提供约80℃的高温蒸馏水，或进入中温散热换热器504与中温水箱401进一步换热降温，流出水温约为50℃。经过二次降温的冷凝水进入低温散热换热器505与低温饮用水箱301进行换热降温，进一步降温后经低温饮用水出水管路203流出，为用户提供约30℃的蒸馏水。
综上，本系统实现了为了分级提升供热品质，在不同级别内采用不同品质的能源和热提升方式最大程度地降低加热过程的熵值，提升加热效率。同时，对待不同品质的用热需求采用分级供热的方式，最大程度的利用废热，提高用热效率，最终达到提高系统综合效率的目的。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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