CN101865567A - 利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的*** - Google Patents

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张军
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Shenyang Huayu Ground-Source Heat Pump Heating Co., Ltd.
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张军
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Abstract

本发明涉及利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***，属于供热技术领域，该***主要包括：蒸汽锅炉、汽轮机、水源热泵和换热器，其连接关系为：蒸汽锅炉的出口与汽轮机的入口相连，汽轮机的出口与换热器的热入口相连；换热器的热出口与蒸汽锅炉的入口相连，供热管网的回水与水源热泵的热入口相连，水源热泵的热出口与换热器的冷入口连，换热器的冷出口与供热管网的供水相连，低位热源的供回水分别与水源热泵的冷入口和冷出口相连；汽轮机通过连轴器与水源热泵相连。本发明***中蒸汽中的能量不仅没有被白白释放掉，而且还通过热泵从外界获取了大量能源。

Description

利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***
技术领域
本发明属于供热技术领域，特别涉及利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***。
背景技术
水源热泵技术是根据卡诺循环的原理，通过输入一部分高品位能量，利用自然界中各种可再生的低品位能源为建筑提供供暖、制冷、和生活热水的技术。水源热泵技术需要输入的高品位能量主要为电能，它可以利用的各种可再生的低品位能源包括：地下土壤中的浅层地能、江河湖海中的低品位热能、城市污水和工业废水中的低品位热能、各种工业余热等等。
利用水源热泵技术进行供热时需要消耗电能，由于目前电厂的发电效率一般只有30％左右，再加上输变电的损失，用户端用电效率只有25％左右，也就是说用户使用一份电能，电厂就要消耗四份的一次能源，所以电驱动的热泵的节能率总体上是不高的。
现有的供热方式一般是用锅炉直接加热热水或蒸汽进行供热。由于锅炉的效率一般在70-85％之间，所以消耗一份的一次能源只能获得0.7-0.85份的热能。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***，本发明***中蒸汽中的能量不仅没有被白白释放掉，而且还通过热泵从外界获取了大量能源。
本发明提出的利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***，其特征在于，该***主要包括：蒸汽锅炉、汽轮机、水源热泵和换热器，其连接关系为：蒸汽锅炉的出口与汽轮机的入口相连，汽轮机的出口与换热器的热入口相连；换热器的热出口与蒸汽锅炉的入口相连，供热管网的回水与水源热泵的热入口(31)相连，水源热泵的热出口(32)与换热器的冷入口连，换热器的冷出口与供热管网的供水相连，低位热源的供回水分别与水源热泵的冷入口(33)和冷出口(34)相连；汽轮机通过其自身带有的连轴器与水源热泵相连。
本发明的技术特点及有益效果：
本发明用蒸汽锅炉产生的蒸汽直接驱动热泵，从外部获取各种可再生的低品位能源例如：地下土壤中的浅层地能、江河湖海中的低品位热能、城市污水和工业废水中的低品位热能、各种工业余热等等，利用这些低品位能源加热供热管网的循环水驱动水源热泵做功后的蒸汽中仍然含有大量的能量，利用这些能量通过换热器再次加热供热管网的循环水，而这些蒸汽最后成为冷凝水回到锅炉中。在这一过程中，蒸汽中的一部分能量用于从外部获取可再生的低品位能源，另一部分用于直接加热供热循环水，蒸汽中的能量不仅没有被白白释放掉，而且还通过热泵从外界获取了大量能源。
附图说明
图1为本发明的蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***构成及工作流程示意图。
具体实施方式
本发明提出一种蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***和方法，结合附图及实施例详细说明如下：
本发明的结构如图1所示，该***主要包括：蒸汽锅炉1、汽轮机2、水源热泵3、换热器4，其连接关系为：蒸汽锅炉1的出口与汽轮机2的入口21相连，汽轮机2的出口与换热器4的热入口41相连；换热器4的热出口42与蒸汽锅炉1的入口相连，供热管网的回水6与水源热泵3的热入口31相连，水源热泵3的热出口32与换热器4的冷入口43相连，换热器4的冷出口44与供热管网的供水5相连，低位热源7的供回水分别与水源热泵3的冷入口33和冷出口34相连。汽轮机2的运动轴通过(其自身带有的)连轴器与热泵机组中压缩机的运动轴相连，这样，汽轮机的旋转运动可以带动压缩机的旋转运动，从而带动热泵机组3工作。
本发明的工作过程为：如图1所示，锅炉1产生的蒸汽进入汽轮机2，先驱动水源热泵3，通过水源热泵3获取低位热源中的热能加热供热管网中的循环水，蒸汽驱动水源热泵3后仍然含有大量的热能，通过换热器4再次加热供热管网中的循环水，这样，供热管网中的循环水先经水源热泵3加热，再经换热器4加热，最后进入供热管网向用户供热。由于锅炉的效率一般为75-85％，蒸汽轮机的效率一般为16-30％，水源热泵的能效比为4.5-5.0(消耗一份高品位能量，可以得到4-5份的热能)。所以，根据以上技术指标测算，消耗一份的一次能源，最终得到的用于供热的热能最大可以为：0.85×0.3×5.0+0.85×0.7＝187％，相同效率的锅炉采用传统的供热方式的供热效率仅为85％；最小也可以达到：0.75×0.16×4.5+0.75×0.84＝117％，相同效率的锅炉采用传统的供热方式的供热效率仅为75％。本发明可以大大提高能源的利用效率。
本***中各设备的具体实施例说明如下：
蒸汽锅炉1、汽轮机2、开启式水源热泵3和换热器4均为现有的成熟产品。蒸汽锅炉1即为普通的蒸汽锅炉；汽轮机2即为普通的工业汽轮机(其自身带有连轴器)；开启式水源热泵3即为普通的可以用蒸汽轮机驱动的开式热泵；换热器4即为普通的汽水换热器。

Claims (1)

1.一种利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热的***，其特征在于，该***主要包括：蒸汽锅炉、汽轮机、水源热泵和换热器，其连接关系为：蒸汽锅炉的出口与汽轮机的入口相连，汽轮机的出口与换热器的热入口相连；换热器的热出口与蒸汽锅炉的入口相连，供热管网的回水与水源热泵的热入口(31)相连，水源热泵的热出口(32)与换热器的冷入口连；汽轮机通过连轴器与水源热泵相连，换热器的冷出口与供热管网的供水相连，低位热源的供回水分别与水源热泵的冷入口(33)和冷出口(34)相连。
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Applicant before: Zhang Jun

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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