CN109764387B - 利用区域热网进行冷热联供的***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用区域热网进行冷热联供的***及控制方法。本发明利用现有集中供热***中的区域热网,通过增设冷水机,配合适宜温度范围的中介水,实现夏季集中制冷,冬季集中制热。本发明利用非供暖季闲置的区域供热管网作为中介水输送通道,从而无需新建冷水管网,可大幅度降低投资和设备管理维护费用。由于网路复用,本发明还能够将制冷所得废热回收并用于城市生活热水。同时,本发明所输出的供热管网输送中温中介水,可以拉大温差,提高输送能力和输送半径,降低输送能耗。本发明一方面可提高整个***的经济性和效率,另一方面也有利于减少化石燃料的消耗,降低污染物和碳排放。
Description
技术领域
本发明涉及城市供热领域,具体而言涉及一种利用区域热网进行冷热联供的***及控制方法。
背景技术
随着城市规模的不断发展和人口的不断增长,城市的运转需要更多的能源消耗来满足居民的供暖制冷需求。为了有效的节约能源、降低环境污染,进行集中供热、制冷是可持续发展的一项重要举措。
对于北方城市而言,城市的集中供暖体系经过长时间的发展已经比较成熟,但集中制冷体系却由于各种原因难以大范围推动。此外集中制冷还会集中产生大量的废热,也会加剧城市的热岛效应。
以北京为例,随着服务业、金融业和IT行业的发展,出现了大量的科技园、创业园和开发区等公建群,一定程度上具备了实施集中制冷改造的条件。但城市用地紧张,建设集中制冷站和冷水管网具有非常大的实施难度,如何可持续地发展城市集中制冷成为大型城市发展所面临的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种能够利用区域热网进行冷热联供的***以及该***的控制方法。
首先,为实现上述目的,提出一种利用区域热网进行冷热联供的***,其包括:区域热网,其一端连接供热厂,另一端连接至用户建筑物,所述区域热网包括高温中介水管道和低温中介水管道,所述高温中介水管道内容纳有20℃或以上的高温中介水,所述低温中介水管道内容纳有15℃或以下的低温中介水;所述供热厂,其内设置有热泵集成***,将所述区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中,以供全市生活热水使用;其中,供热大网回水的温度在50℃或以下,供热大网供水的温度在60℃或以上;用户端冷水机,其连接有环境温度调节管线,所述环境温度调节管线设置在用户区域内,将用户区域中的热量吸收至所述环境温度调节管线内,所述用户端冷水机用于将所述环境温度调节管线内的热量转移至所述区域热网的中介水中,以降低用户区域中的环境温度;用户端热泵,其连接所述环境温度调节管线,所述环境温度调节管线向所述用户区域提供热量,所述用户端热泵将所述区域热网的中介水中的热量转移至所述环境温度调节管线内,以提高用户区域中的环境温度;用户端阀门***,包括分别连接所述高温中介水管道、所述低温中介水管道与所述用户端冷水机进、出水口、所述用户端热泵的进、出水口的阀门,用于控制将所述区域热网中的中介水输入至所述用户端冷水机或用户端热泵,并接收所述用户端冷水机或用户端热泵排出的回水;环境温度传感器,其设置于所述用户建筑物内的公共区域内,用于采集用户区域内的环境温度Te;区域热网管线温度传感器,其设置于所述区域热网的高温中介水管道或低温中介水管道内,用于采集所述区域热网管线内的供水温度Ts;控制单元,与所述环境温度传感器和所述区域热网管线温度传感器电连接,用于根据所述环境温度Te以及所述供水温度Ts,将***设置在制热状态下或制冷状态下,并调节所述用户端阀门***中各阀门的开度,相应的提高或降低用户区域中的环境温度至设定的温度范围。
可选的,上述的利用区域热网进行冷热联供的***中,所述用户端冷水机、所述用户端热泵均设置在用户建筑物附近或用户建筑物内;所述用户端冷水机、所述用户端热泵共用同一组所述环境温度调节管线,其中,所述环境温度调节管线的入水口通过第一控制阀门连接所述用户端冷水机的冷水接口或所述用户端热泵的热水接口,所述环境温度调节管线的水口通过第二控制阀门连接所述用户端冷水机的热水接口或所述用户端热泵的冷水接口;所述第一控制阀门和所述第二控制阀门联动,在制热状态下,所述第一控制阀门打开所述用户端热泵的热水接口,同时,所述第二控制阀门打开所述用户端热泵的冷水接口,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;在制冷状态下,所述第一控制阀门打开所述用户端冷水机的冷水接口,所述第二控制阀门打开所述用户端冷水机的热水接口,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度。所述阀门之间的联动可通过机械的联动结构或联动控制的电路部件实现。
可选的,上述的利用区域热网进行冷热联供的***中,所述供热厂设置在远离用户建筑的区域,其与多个区域热网连接,用于向所述各个区域热网提供中介水,并将各区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中。
可选的,上述的利用区域热网进行冷热联供的***中,所述供热厂的热泵集成***包括有相互并联的多级热泵,每一级所述热泵分别与一个区域热网连接,每一级所述热泵分别将其连接的区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中。
可选的,上述的利用区域热网进行冷热联供的***中,所述控制单元被设置为按照以下步骤调节所述用户端阀门***中各阀门的开度:第一步,按照设定的周期获取所述环境温度传感器所采集的环境温度Te和所述区域热网管线温度传感器所采集的供水温度Ts,在所述环境温度Te超过设定的周期跨度内均超过所述设定的温度范围的上限时,将所述***设置在制冷状态;在所述环境温度Te超过设定的周期跨度内均未达到所述设定的温度范围的下限时,将所述***设置在制热状态;第二步,制冷状态下,所述用户端冷水机的冷水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端冷水机的热水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度;制热状态下,所述用户端热泵的热水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端热泵的冷水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;第三步,根据所述环境温度Te和所述供水温度Ts计算所述用户端阀门***中各阀门开度的变化量为其中,T0表示所述设定的温度范围的中位数;K0表示阀门开度的初始值;∑R表示管道热能系数,取20~80km℃/kW由用户建筑物类型决定具体数值;l表示区域热网内管线的总长度;第四步,根据所述开度的变化量为ΔK,调节各阀门:在制冷状态下,连接所述用户端冷水机出水口和所述高温中介水管道的第一用户端阀门的开度,和/或连接所述用户端冷水机进水口和所述低温中介水管道的第二用户端阀门的开度,按照所述开度的变化量的绝对值|ΔK|增加;在制冷状态下,连接所述用户端热泵进水口和所述高温中介水管道的第三用户端阀门的开度,和/或连接所述用户端热泵出水口和所述低温中介水管道的第四用户端阀门的开度,按照所述开度的变化量ΔK增加。
可选的,上述的利用区域热网进行冷热联供的***中,所述热泵集成***中的热泵包括电动离心式热泵、电动螺杆压缩式热泵或直燃型吸收式热泵的任一种或组合。
其次,为实现上述目的,还提出一种用于上述利用区域热网进行冷热联供的***的控制方法,其步骤包括:第一步,按照设定的周期获取所述环境温度传感器所采集的环境温度Te和所述区域热网管线温度传感器所采集的供水温度Ts,在所述环境温度Te超过设定的周期跨度内均超过所述设定的温度范围的上限时,将所述***设置在制冷状态;在所述环境温度Te超过设定的周期跨度内均未达到所述设定的温度范围的下限时,将所述***设置在制热状态,其中,所述期跨度可设定为至少为12小时;第二步,制冷状态下,所述用户端冷水机的冷水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端冷水机的热水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度;制热状态下,所述用户端热泵的热水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端热泵的冷水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;第三步,根据所述环境温度Te和所述供水温度Ts计算所述用户端阀门***中各阀门开度的变化量ΔK;第四步,根据所述开度的变化量为ΔK,调节各阀门:在制冷状态下,连接所述用户端冷水机出水口和所述高温中介水管道的第一用户端阀门的开度,和/或连接所述用户端冷水机进水口和所述低温中介水管道的第二用户端阀门的开度,相对于当前的开度按照所述开度的变化量增加|ΔK|%;在制冷状态下,连接所述用户端热泵进水口和所述高温中介水管道的第三用户端阀门的开度,和/或连接所述用户端热泵出水口和所述低温中介水管道的第四用户端阀门的开度,相对于当前的开度按照所述开度的变化量ΔK增加ΔK%。
可选的,上述的控制方法中,所述各阀门开度的变化量按照如下方式计算获得:其中,T0表示所述设定的温度范围的中位数;K0表示阀门开度的初始值;∑R表示管道热能系数,取20~80km℃/kW,其具体数值由用户建筑物温度控制需求强弱而确定,商业建筑物的管道热能系数大于公共建筑物,公共建筑物的管道热能系数大于居民建筑物;l表示区域热网内管线的总长度,单位为km。
可选的,上述的控制方法中,所述环境温度传感器或所述区域热网管线温度传感器所设定的采样的周期至少为每小时采样;每次采样后,均按照上述第一步至第4步对所述用户端阀门***中各阀门的开度进行调节。
可选的,上述的控制方法中,所述设定的周期跨度至少为12小时,以免出现误判。
有益效果
本发明,利用现有集中供热***中的区域热网,通过增设冷水机,配合适宜温度范围的中介水,实现夏季集中制冷,冬季集中制热。本发明利用非供暖季闲置的区域供热管网作为中介水输送通道,从而无需新建冷水管网,可大幅度降低投资和设备管理维护费用。由于网路复用,本发明还能够将制冷所得废热回收并用于城市生活热水。同时,本发明所输出的供热管网输送中温中介水,可以拉大温差,提高输送能力和输送半径,降低输送能耗。进一步,本发明***中所应用的供热厂内,建设有热泵集成***,在生产中介水的同时,可将废热回收至周边城市供热大网中,用于全市生活热水的使用。一方面可提高整个***的经济性和效率,另一方面也有利于减少化石燃料的消耗,降低污染物和碳排放。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本发明的实施例一起,用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的利用区域热网进行冷热联供的***的整体架构示意图;
图2是本发明的利用区域热网进行冷热联供的***中各阀门连接关系的示意图;
图3是本发明的利用区域热网进行冷热联供的***中供热厂内热泵集成***所包括的各级热泵之间连接关系的示意图。
图3中仅以一级热泵为例具体展示,其余各级热泵采用类似的拓扑结构实现。
图中,3表示区域热网供水调节阀,4表示区域热网回水增压泵前阀门,5表示区域热网回水增压泵后阀门,6表示用户回水截断阀,7表示区域热网负载,12表示区域热网回水增压泵,101表示第一控制阀门,201表示第二控制阀门,301表示第一用户端阀门,302表示第二用户端阀门,303表示第三用户端阀门,304表示第四用户端阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
本发明利用大型城市的集中供热***,除了在冬季提供供热外,在夏季还为部分地区提供城市生活热水服务。尤其利用其中处于闲置状态的部分管线以及烟气余热回收热泵,实现夏季制冷和输送制冷中介水。本发明涉及一种利用区域热网进行冷热联供的***,属于能源领域冷热同网。该***由供热厂热泵***、区域热网、水-水换热器、冷水机***、热力站热水型热泵***以及连接管路和附件组成。
相较于传统的集中制冷需要占用大量地方安置热泵并新建冷水管网,市区内改造困难,投资巨大,制冷输送冷损失大,且制冷产生的废热集中排放不易扩散,还会加剧城市热岛效应。本发明的主要优势在于:利用现有的热力管网和供热厂内空间建设热泵***,相较于传统的集中供热需要新建制冷站和冷水管网,本***节约了占地和建设冷水管网***的投资,且易于实施;利用热力管网输送中温中介水,可进一步降低输送冷损失,扩大供冷范围;在供热厂内建设热泵***,不仅解决了建设集中制冷站占地的问题,将制冷产生的余热回收至供热大网中供全市生活热水使用,不仅提高了经济性,也降低了化石燃料的使用,减少了氮氧化物和碳排放,且有利于降低城市的热岛效应,热泵***冬季可用于烟气余热回收,提高了设备的利用率,减少了投资回收期。
图1为根据本发明的一种利用区域热网进行冷热联供的***的整体架构,其包括:
区域热网,其一端连接供热厂,另一端连接至用户建筑物,所述区域热网包括高温中介水管道和低温中介水管道,所述高温中介水管道内容纳有20℃或以上的高温中介水,所述低温中介水管道内容纳有15℃或以下的低温中介水;
所述供热厂,其内设置有热泵集成***,将所述区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中,以供全市生活热水使用;其中,供热大网回水的温度在50℃或以下,供热大网供水的温度在60℃或以上;
用户端冷水机,其连接有环境温度调节管线,所述环境温度调节管线设置在用户区域内,将用户区域中的热量吸收至所述环境温度调节管线内,所述用户端冷水机用于将所述环境温度调节管线内的热量转移至所述区域热网的中介水中,以降低用户区域中的环境温度;
用户端热泵,其连接所述环境温度调节管线,所述环境温度调节管线向所述用户区域提供热量,所述用户端热泵将所述区域热网的中介水中的热量转移至所述环境温度调节管线内,以提高用户区域中的环境温度;
参考图2所述,所述的用户端阀门***,包括连接所述用户端冷水机出水口和所述高温中介水管道的第一用户端阀门301,连接所述用户端冷水机进水口和所述低温中介水管道的第二用户端阀门302,连接所述用户端热泵进水口和所述高温中介水管道的第三用户端阀门303,连接所述用户端热泵出水口和所述低温中介水管道的第四用户端阀门304。各阀门联合作用,控制将所述区域热网中的中介水输入至所述用户端冷水机或用户端热泵,并接收所述用户端冷水机或用户端热泵排出的回水;
环境温度传感器,其设置于所述用户建筑物内的公共区域内,用于采集用户区域内的环境温度Te;
区域热网管线温度传感器,其设置于所述区域热网的高温中介水管道或低温中介水管道内,用于采集所述区域热网管线内的供水温度Ts;
控制单元,与所述环境温度传感器和所述区域热网管线温度传感器电连接,用于根据所述环境温度Te以及所述供水温度Ts,将***设置在制热状态下或制冷状态下,并调节所述用户端阀门***中各阀门的开度,相应的提高或降低用户区域中的环境温度至设定的温度范围。
参考图2,用户建筑物内,需要制热或制冷的区域定义为用户区域。用户建筑物包括有多种性质,不同性质的用户建筑物具备不同的温度控制需求强度,因而对应有不同的管道热能系数∑R,∑R一般取20~80km℃/kW。一般,商业建筑物的管道热能系数∑R=80,公共建筑物的管道热能系数∑R=60,居民建筑物的管道热能系数∑R=20。
针对上述不同的环境温度控制需求,上述***中的控制单元通过如下的方式根据所述环境温度Te以及所述供水温度Ts,将***设置在制热状态下或制冷状态下,并调节所述用户端阀门***中各阀门的开度,以最低的能耗维持用户区域内环境温度舒适:
第一步,按照设定的周期获取所述环境温度传感器所采集的环境温度Te和所述区域热网管线温度传感器所采集的供水温度Ts,在所述环境温度Te超过设定的周期跨度内均超过所述设定的温度范围的上限时,将所述***设置在制冷状态;在所述环境温度Ts超过设定的周期跨度内均未达到所述设定的温度范围的下限时,将所述***设置在制热状态;
第二步,制冷状态下,所述用户端冷水机的冷水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端冷水机的热水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度;制热状态下,所述用户端热泵的热水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端热泵的冷水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;
第三步,根据所述环境温度Te和所述供水温度Ts计算所述用户端阀门***中各阀门开度的变化量为其中,T0表示所述设定的温度范围的中位数;K0表示阀门开度的初始值;∑R表示管道热能系数,取20~80km℃/kW由用户建筑物类型决定具体数值;l表示区域热网内管线的总长度;
第四步,根据所述开度的变化量为ΔK,调节各阀门:在制冷状态下,连接所述用户端冷水机出水口和所述高温中介水管道的第一用户端阀门301的开度,和/或连接所述用户端冷水机进水口和所述低温中介水管道的第二用户端阀门302的开度,按照所述开度的变化量的绝对值|ΔK|增加;例如,控制其开度K相对于当前的开度按照所述开度的变化量增加|ΔK|%;
在制冷状态下,连接所述用户端热泵进水口和所述高温中介水管道的第三用户端阀门303的开度,和/或连接所述用户端热泵出水口和所述低温中介水管道的第四用户端阀门304的开度,按照所述开度的变化量ΔK增加;例如,控制其开度K相对于当前的开度按照所述开度的变化量ΔK增加ΔK%。
为充分利用现有区域热网并增加能源利用效率,上述***中:所述用户端冷水机、所述用户端热泵均设置在用户建筑物附近或用户建筑物内。所述用户端冷水机、所述用户端热泵共用同一组所述环境温度调节管线,其中,所述环境温度调节管线的入水口通过第一控制阀门101连接所述用户端冷水机的冷水接口或所述用户端热泵的热水接口,所述环境温度调节管线的水口通过第二控制阀门201连接所述用户端冷水机的热水接口或所述用户端热泵的冷水接口。
所述第一控制阀门和所述第二控制阀门联动,在制热状态下,所述第一控制阀门打开所述用户端热泵的热水接口,同时,所述第二控制阀门打开所述用户端热泵的冷水接口,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;在制冷状态下,所述第一控制阀门打开所述用户端冷水机的冷水接口,所述第二控制阀门打开所述用户端冷水机的热水接口,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度。
所述供热厂可选择设置在远离用户建筑的区域,其与多个区域热网连接,用于向所述各个区域热网提供中介水,并将各区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中。
为提高供热厂运行效率,参考图3灰色部分所示,本发明中,供热厂的热泵集成***包括有相互并联的多级热泵,每一级所述热泵分别与一个区域热网连接,其可具体采用类似图3中左侧的阀门管网结构。每一级所述热泵分别将其连接的区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中。
所述热泵集成***中的热泵包括电动离心式热泵、电动螺杆压缩式热泵或直燃型吸收式热泵的任一种或组合。
具体而言,上述***中,环境温度传感器或区域热网管线温度传感器所设定的采样的周期至少为每小时采样;每次采样后,***均按照采样所获得的数据进行上述第一步至第4步,以对所述用户端阀门***中各阀门的开度进行调节。
由此,本发明能够通过对区域热网的复用,在夏季实现制冷,在冬季进行制热,通过这种集中供热、供冷的方式提高能源转换效率,并通过对区域热网内热能的回收,用于供热大网,降低城市热岛效应。
以上仅为本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种利用区域热网进行冷热联供的***,其特征在于,包括:
区域热网,其一端连接供热厂,另一端连接至用户建筑物,所述区域热网包括高温中介水管道和低温中介水管道,所述高温中介水管道内容纳有20℃或以上的高温中介水,所述低温中介水管道内容纳有15℃或以下的低温中介水;
所述供热厂,其内设置有热泵集成***,将所述区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中,以供全市生活热水使用;其中,供热大网回水的温度在50℃或以下,供热大网供水的温度在60℃或以上;
用户端冷水机,其连接有环境温度调节管线,所述环境温度调节管线设置在用户区域内,将用户区域中的热量吸收至所述环境温度调节管线内,所述用户端冷水机用于将所述环境温度调节管线内的热量转移至所述区域热网的中介水中,以降低用户区域中的环境温度;
用户端热泵,其连接所述环境温度调节管线,所述环境温度调节管线向所述用户区域提供热量,所述用户端热泵将所述区域热网的中介水中的热量转移至所述环境温度调节管线内,以提高用户区域中的环境温度;
用户端阀门***,包括分别连接所述高温中介水管道、所述低温中介水管道与所述用户端冷水机进、出水口、所述用户端热泵的进、出水口的阀门,用于控制将所述区域热网中的中介水输入至所述用户端冷水机或用户端热泵,并接收所述用户端冷水机或用户端热泵排出的回水;
环境温度传感器,其设置于所述用户建筑物内的公共区域内,用于采集用户区域内的环境温度Te;
区域热网管线温度传感器,其设置于所述区域热网的高温中介水管道或低温中介水管道内,用于采集所述区域热网管线内的供水温度Ts;
控制单元,与所述环境温度传感器和所述区域热网管线温度传感器电连接,用于根据所述环境温度Te以及所述供水温度Ts,将***设置在制热状态下或制冷状态下,并按照如下步骤调节所述用户端阀门***中各阀门的开度,相应的提高或降低用户区域中的环境温度至设定的温度范围:
第一步,按照设定的周期获取所述环境温度传感器所采集的环境温度Te和所述区域热网管线温度传感器所采集的供水温度Ts,在所述环境温度Te在设定的周期跨度内均超过所述设定的温度范围的上限时,将所述***设置在制冷状态;在所述环境温度Te在设定的周期跨度内均未达到所述设定的温度范围的下限时,将所述***设置在制热状态;
第二步,制冷状态下,所述用户端冷水机的冷水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端冷水机的热水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度;制热状态下,所述用户端热泵的热水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端热泵的冷水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;
第三步,根据所述环境温度Te和所述供水温度Ts计算所述用户端阀门***中各阀门开度的变化量为
其中,T0表示所述设定的温度范围的中位数;K0表示阀门开度的初始值;∑R表示管道热能系数,取20~80km℃/kW,由用户建筑物类型决定具体数值;l表示区域热网内管线的总长度;
第四步,根据所述开度的变化量为ΔK,调节各阀门:在制冷状态下,连接所述用户端冷水机出水口和所述高温中介水管道的第一用户端阀门(301)的开度,和/或连接所述用户端冷水机进水口和所述低温中介水管道的第二用户端阀门(302)的开度,按照所述开度的变化量的绝对值|ΔK|增加;在制热状态下,连接所述用户端热泵进水口和所述高温中介水管道的第三用户端阀门(303)的开度,和/或连接所述用户端热泵出水口和所述低温中介水管道的第四用户端阀门(304)的开度,按照所述开度的变化量ΔK增加。
2.如权利要求1所述的利用区域热网进行冷热联供的***,其特征在于,所述用户端冷水机、所述用户端热泵均设置在用户建筑物附近或用户建筑物内;
所述用户端冷水机、所述用户端热泵共用同一组所述环境温度调节管线,其中,所述环境温度调节管线的入水口通过第一控制阀门(101)连接所述用户端冷水机的冷水接口或所述用户端热泵的热水接口,所述环境温度调节管线的水口通过第二控制阀门(201)连接所述用户端冷水机的热水接口或所述用户端热泵的冷水接口;所述第一控制阀门和所述第二控制阀门联动,在制热状态下,所述第一控制阀门打开所述用户端热泵的热水接口,同时,所述第二控制阀门打开所述用户端热泵的冷水接口,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;在制冷状态下,所述第一控制阀门打开所述用户端冷水机的冷水接口,所述第二控制阀门打开所述用户端冷水机的热水接口,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度。
3.如权利要求1所述的利用区域热网进行冷热联供的***,其特征在于,所述供热厂设置在远离用户建筑的区域,其与多个区域热网连接,用于向所述各个区域热网提供中介水,并将各区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中。
4.如权利要求3所述的利用区域热网进行冷热联供的***,其特征在于,所述供热厂的热泵集成***包括有相互并联的多级热泵,每一级所述热泵分别与一个区域热网连接,每一级所述热泵分别将其连接的区域热网中的中介水的余热回收至供热大网中。
5.如权利要求4所述的利用区域热网进行冷热联供的***,其特征在于,所述热泵集成***中的热泵包括电动离心式热泵、电动螺杆压缩式热泵或直燃型吸收式热泵的任一种或组合。
6.一种用于权利要求1至5任一所述利用区域热网进行冷热联供的***的控制方法,其特征在于,步骤包括:
第一步,按照设定的周期获取所述环境温度传感器所采集的环境温度Te和所述区域热网管线温度传感器所采集的供水温度Ts,在所述环境温度Te在设定的周期跨度内均超过所述设定的温度范围的上限时,将所述***设置在制冷状态;在所述环境温度Te在设定的周期跨度内均未达到所述设定的温度范围的下限时,将所述***设置在制热状态;
第二步,制冷状态下,所述用户端冷水机的冷水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端冷水机的热水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端冷水机通过其冷水接口向所述环境温度调节管线注入冷水,将所述环境温度调节管线吸收用户区域内环境温度而获得的热量转移至所述区域热网中高温中介水管道内,降低用户区域中的环境温度;制热状态下,所述用户端热泵的热水接口与所述环境温度调节管线的入水口连通,所述用户端热泵的冷水接口与所述环境温度调节管线的出水口连通,所述用户端热泵将所述区域热网中高温中介水管道内的热量转移至所述用户端热泵的热水接口以输入至所述环境温度调节管线内,提高用户区域中的环境温度;
第三步,根据所述环境温度Te和所述供水温度Ts计算所述用户端阀门***中各阀门开度的变化量ΔK;
第四步,根据所述开度的变化量为ΔK,调节各阀门:
在制冷状态下,连接所述用户端冷水机出水口和所述高温中介水管道的第一用户端阀门(301)的开度,和/或连接所述用户端冷水机进水口和所述低温中介水管道的第二用户端阀门(302)的开度,相对于当前的开度按照所述开度的变化量增加|ΔK|%;
在制热状态下,连接所述用户端热泵进水口和所述高温中介水管道的第三用户端阀门(303)的开度,和/或连接所述用户端热泵出水口和所述低温中介水管道的第四用户端阀门(304)的开度,相对于当前的开度按照所述开度的变化量ΔK增加ΔK%。
7.如权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述各阀门开度的变化量按照如下方式计算获得:
其中,T0表示所述设定的温度范围的中位数;K0表示阀门开度的初始值;∑R表示管道热能系数,取20~80km℃/kW,其具体数值由用户建筑物温度控制需求强弱而确定,商业建筑物的管道热能系数大于公共建筑物,公共建筑物的管道热能系数大于居民建筑物;l表示区域热网内管线的总长度,单位为km。
8.如权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述环境温度传感器或所述区域热网管线温度传感器所设定的采样的周期至少为每小时采样;每次采样后,均按照上述第一步至第4步对所述用户端阀门***中各阀门的开度进行调节。
9.如权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述设定的周期跨度至少为12小时。
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