專利名稱：高原專用耦合式節能采暖系統的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種采暖系統，特別是關于一種高原地區專用的節 能采暖系統。
背景技術：
在高原高寒地區，比如中國的'漆西北地區，4000米左右的海拔使水的 沸點只有80攝氏度左右，當熱水輸送到終端用戶時一般都會降到80攝氏 度以下，這樣的熱水將很難滿足人們的需求，因此普通的供熱鍋爐或采暖 系統都難以解決高原高寒地區的供熱問題。另外，目前的采暖系統一般是通過燃燒煤、油、天然氣等有限的自然 資源提供熱水，這不但會造成自然資源的枯竭，還會帶來環境污染，因此， 全世界都在努力地提倡使用清潔無污染而且用之不盡的太陽能和地熱等 資源。此外，熱泵技術也是目前全世界都在大力提倡的節能技術。并且，中 國的滇西北地區太陽能比較豐富，地下2~9米深處有地下水，常年在18~20 攝氏度左右。因此，在上述地區可以充分地結合利用太陽能-地熱-熱泵技 術進行采暖。比如中國專利第200510023386.9號所揭示的一種采用燃氣或燃油輔 助加熱的太陽能熱水與空調采暖系統，包括太陽能集能器、換熱式熱水器 水箱、輔助加熱爐、空調采暖裝置，換熱式熱水器水箱是包括一換熱式加 熱水箱與儲熱水箱的復合式水箱，換熱式加熱水箱與儲熱水箱可一體或分體設置，換熱式加熱水箱與儲熱水箱管路間連有一換熱循環泵，空調采暖 裝置經供熱循環泵、輔助加熱爐與換熱式加熱水箱管路相連，系統按照空調采暖優先模式控制換熱式加熱水箱與儲熱水箱的工作溫度。雖然第200510023386.9號專利所示的采暖系統使用了太陽能，但是，該采暖系統 不適用于高原高寒地區。因此，提供一種結合利用太陽能、地熱、以及熱泵技術的高原專用耦 合式節能采暖系統成為了業界需要解決的問題。發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種可以充分提高供暖水溫度 并且節能環保的高原專用耦合式節能釆暖系統。本實用新型的技術方案是提供一種高原專用耦合式節能采暖系統， 包括熱泵、埋入地下恒溫層的地熱盤管、用戶終端、 一號泵以及二號泵， 地熱盤管通過管線連接在熱泵的第一交換流道的輸出端與輸入端之間形 成第一工質回路， 一號泵設置在第一工質回路中將第一工質由第一交換流 道的輸出端輸送到第一交換流道的輸入端，用戶終端連接在熱泵的第二交 換流道的輸出端與輸入端之間形成第二工質回路，二號泵設置在第二工質 回路中將第二工質由第二交換流道的輸出端輸送到第二交換流道的輸入 端，其中，第二工質回路中進一步包括一常壓導熱油供熱鍋爐，常壓導熱 油供熱鍋爐的低溫供暖水入口通過管線與熱泵的第二交換流道的輸出端 連通，常壓導熱油供熱鍋爐的高溫供暖水出口通過管線連通到用戶終端。熱泵是本領域常用的設備，熱泵內部設有壓縮機、第一換熱器、可與 第一換熱器充分進行熱交換的第一交換流道、節流裝置、第二換熱器、可 與第二換熱器充分進行熱交換的第二交換流道以及三通閥或者四通閥。通 過三通閥或者四通閥的轉換，熱泵既可以制熱也可以制冷。比如，對用戶 終端制熱時，第二換熱器將釋放熱量，則，第二工質(比如水)從第二交 換流道的輸入端流入再從第二交換流道的輸出端流出后被加熱升溫，然后 輸送給終端用戶；此時，第一換熱器將吸收熱量，則，第一工質(比如水) 從第 一 交換流道的輸入端流入再從第 一 交換流道的輸出端流出后被冷凝降溫將熱量傳遞給第 一換熱器。優選地，在地熱盤管與熱泵的第 一交換流道的輸入端之間進一步設有 太陽能集熱器以及蓄熱水箱，蓄熱水箱包括換熱空間以及設在換熱空間的 換熱盤管，太陽能集熱器通過管線與換熱空間連通形成太陽能加熱回路， 第 一工質回路的至少 一部分流經換熱盤管。本實用新型將太陽能、地熱、熱泵技術耦合成一個有機的采暖系統， 充分實現了節能環保的要求。更優選地，在地熱盤管與蓄熱水箱之間進一步設有至少一個輔助電加 熱器，當太陽能不能為蓄熱水箱加熱時，開啟輔助電加熱器為第一工質回 路加熱以保證系統穩定地運行。可選擇地，該系統可以僅采用地熱盤管而不采用太陽能集熱器，或者， 僅采用太陽能集熱器而不采用地熱盤管。本實用新型的供熱鍋爐是采用導熱油對供暖水加熱的鍋爐，這是針對于水—水供熱鍋爐而言。水-水供熱鍋爐具有許多缺陷首先，由于水的沐 點較低，鍋爐出水溫度一般只能達到95攝氏度左右，在高原地區，水的 沸點更低，鍋爐出水溫度則只能達到80攝氏度左右，那將很難滿足供暖 的需求；其次，由于導熱水-供暖水之間的溫差較小，為了提高換熱效率必 須加大換熱管道的直徑，鍋爐的體積也隨之加大，這將需要消耗很多的鋼材；另外，導熱水在鍋爐中容易產生水垢，必須經常對鍋爐內部進行清洗， 否則將會發生安全事故。導熱油供熱鍋爐可以克服上述缺陷。所謂常壓導熱油供熱鍋爐，是指，鍋爐本體內的導熱油在常壓下循環 流動，而換熱管道內的供暖水則是在帶壓的狀態下流動(即，通過水泵加 大該采暖系統的輸送管道內的水壓，可使供暖水的加熱溫度達到150攝氏 度左右而不發生汽化)，途徑換熱管道的帶壓狀態的供暖水與鍋爐本體內 的被加熱的常壓狀態的導熱油進行熱交換，從而，既避免了鍋爐本體帶壓運行而導致的安全隱患又能夠將供暖水加熱到較高的溫度。優選地，常壓導熱油供熱鍋爐包括內部設有導熱油流通空間的鍋爐本6體、設于導熱油流通空間內的至少一個電加熱器、設于導熱油流通空間內 且位于電加熱器上方的至少一條供暖水換熱管道，其中，導熱油流通空間的上部出口通過上循環管道與一循環油泵的入口連通，導熱油流通空間的 下部入口通過下循環管道與循環油泵的出口連通。其中，循環油泵使導熱油處于一種循環運動狀態，充分提高了導熱油 的對流換熱效率，并且促進了導熱油的溫度均一性，避免了局部溫度過高， 從而防止了 "積炭"現象的發生。優選地，上循環管道上設有至少一個導熱油過濾器。導熱油過濾器可 以將導熱油中可能出現的雜質過濾掉，從而杜絕了這些雜質可能帶來的安 全隱患。優選地，在導熱油過濾器與循環油泵的入口之間的上循環管道上進一 步設有至少一個蓄熱器。蓄熱器內設有高效固體蓄熱材料，其能以較小的 體積儲存大量的熱量。導熱油流經蓄熱器時，部分熱量可以被儲存起來。 因此，可以在夜間利用廉價的低谷電進行蓄熱，在白天的用電高峰時讓蓄 熱器將儲存的熱量釋放出來，從而達到了錯峰用電、環保節能的目的。優選地，導熱油流通空間內進一步設有一個均流板，均流板將導熱油 流通空間分為位于上部的油水換熱區以及位于下部的導熱油加熱區，至少 一個電加熱器位于導熱油加熱區內，至少一個供暖水換熱管道位于油水換 熱區內。其中，均流板上開設若干個用于供導熱油從導熱油加熱區流向油 水換熱區的流通孔。具體地，均流板的中央部分設置的流通孔較少，均流 板的邊緣部分設置的流通孔較多，從而使導熱油較為均勻地進入油水換熱 區。另外，鍋爐本體上部設有與導熱油流通空間連通的膨脹器。 可選擇地，常壓導熱油供熱鍋爐系統包括設置在導熱油流通空間內的 第 一組供暖水換熱管道及第二組供暖水換熱管道以及設置在鍋爐本體外 壁上的至少一個進水腔室、至少一個過渡腔室及至少一個出水腔室。具體 地，第一組供暖水換熱管道與第二組供暖水換熱管道分別包括兩個或兩個以上的供暖水換熱管道。第一組供暖水換熱管道中的每個供暖水換熱管道 的入口都與進水腔室連通，進水腔室進一步與供暖系統的低溫水出口連 通。第一組供暖水換熱管道中的每個供暖水換熱管道的出口都與過渡腔室 連通。第二組供暖水換熱管道中的每個供暖水換熱管道的入口都與過渡腔 室連通，第二組供暖水換熱管道中的每個供暖水換熱管道的出口都與出水 腔室連通，出水腔室進一步與供暖系統的高溫水入口連通。優選地，第 一組供暖水換熱管道設置在第二組供暖水換熱管道上方。 可選擇地，可以不設進水腔室、過渡腔室及出水腔室，而是直接采用 一個或多個盤管、彎管或者直管作為供暖水換熱管道，其入口和出口分別 與供暖系統的{氐溫水出口和高溫水入口連通。優選地，導熱油為常壓運行，供暖水為帶壓運行。可選擇地，采用兩個或兩個以上的電加熱器對導熱油進行加熱。可選擇地，導熱油流通空間內包括三組或三組以上的供暖水換熱管道 本實用新型的有益效果是首先，本實用新型的系統綜合利用了太陽 能集熱器、熱泵、地熱盤管、輔助電加熱器、常壓導熱油供熱鍋爐，充分 保證了該系統可以安全環保、穩定高效、低能耗地運行，并可以充分將供 暖水溫度提高到95攝氏度以上；其次，循環油泵使導熱油處于一種循環 運動狀態，充分提高了導熱油的對流換熱效率，避免了局部溫度過高，防 止了 "積炭"現象的發生；此外，以導熱油作換熱介質，不會產生水垢， 并且過濾器的使用可以進一步除掉導熱油中的雜質，從而充分杜絕了安全 隱患；另外，蓄熱器的使用可以充分地錯峰用電，節省運行成本；最后， 采用地熱盤管，而不是抽取地下水，避免了地層塌陷。
以下結合附圖和實施例，來進一步說明本實用新型，但本實用新型不 局限于這些實施例，任何在本實用新型基本精神上的改進或替代，仍屬于 本實用新型權利要求書中所要求保護的范圍。
圖l是本實用新型的實施例1的示意圖。圖2是本實用新型的實施例1的常壓導熱油供熱鍋爐的示意圖。 圖3是本實用新型的實施例2的示意圖。圖4是本實用新型的實施例2的常壓導熱油供熱鍋爐的示意圖。
具體實施方式
實施例1請參照圖l及圖2,本實用新型的高原專用耦合式節能采暖系統包括 常壓導熱油供熱鍋爐1000、用戶終端2000、 一號泵6000、熱泵4000、埋 入地下恒溫層的地熱盤管5000、 二號泵3000、輔助電加熱器7000、蓄熱 水箱8000以及太陽能集熱器9000。其中，地熱盤管5000通過管線連接在熱泵4000的第一交換流道的輸 出端4020與輸入端4010之間形成第一工質回路， 一號泵6000設置在第 一工質回路中將第一工質由第一交換流道的輸出端4020輸送到第一交換 流道的輸入端4010。其中，用戶終端2000連接在熱泵4000的第二交換流道的輸出端4040 與輸入端4030之間形成第二工質回路，二號泵3000設置在第二工質回路 中將第二工質由第二交換流道的輸出端4040輸送到第二交換流道的輸入 端4020。其中，常壓導熱油供熱鍋爐IOOO設置在第二工質回路中，常壓導熱 油供熱鍋爐IOOO的低溫供暖水入口 1010通過管線與熱泵4000的第二交 換流道的輸出端4040連通，常壓導熱油供熱鍋爐1000的高溫供暖水出口 1020通過管線連通到用戶終端2000。其中，蓄熱水箱8000及太陽能集熱器9000設在一號泵6000與熱泵 4000的第一交換流道的輸入端4010之間。蓄熱水箱8000包括換熱空間 8010以及設在所述換熱空間的換熱盤管8020。太陽能集熱器9000通過管線與換熱空間8010連通形成太陽能加熱回路。第一工質回路流經換熱盤管8020。其中，輔助電加熱器設在一號泵6000與蓄熱水箱8000的換熱盤管 8020之間。其中，常壓導熱油供熱鍋爐1000包括內部設有導熱油流通空間的 鍋爐本體10、設于導熱油流通空間內并且將導熱油流通空間分為位于上部 的油水換熱區110以及位于下部的導熱油加熱區130的均流板20、設于導 熱油加熱區130內的兩個電加熱器30、設于油水換熱區110內的第一組供 暖水換熱管道410及第二組供暖水換熱管道420、設于鍋爐本體IO上方并 與導熱油流通空間連通的膨脹器60、以及設于鍋爐本體IO外部并通過管 道與導熱油流通空間連通的過濾器70、蓄熱器80及循環油泵90。其中，油水換熱區110的上部出口通過上循環管道510依次與過濾器 70、蓄熱器80、循環油泵90的入口連通，導熱油加熱區130的下部入口 通過下循環管道530與循環油泵90的出口連通。其中，均流板20上開設若干個用于供導熱油從導熱油加熱區130流 向油水換熱區110的流通孔202。在本實施例中，均流板20的中央部分設 置的流通孔202較少，邊緣部分設置的流通孔202較多。其中，常壓導熱油供熱鍋爐1000還包括設置在鍋爐本體10外壁上的 一個進水腔室430、 一個過渡腔室450及一個出水腔室470。具體地，第一組供暖水換熱管道410與第二組供暖水換熱管道420分 別包括位于同一層面上的五個供暖水換熱管道。第一組供暖水換熱管道 410中的每個供暖水換熱管道的入口都與進水腔室430連通，進水腔室430 進一步與低溫供暖水入口 IOIO連通。第一組供暖水換熱管道410中的每 個供暖水換熱管道的出口都與過渡腔室450連通。第二組供暖水換熱管道 420中的每個供暖水換熱管道的入口都與過渡腔室450連通，第二組供暖 水換熱管道420中的每個供暖水換熱管道的出口都與出水腔室470連通， 出水腔室470進一步與高溫供暖水出口 1020連通。常壓導熱油供熱鍋爐1000使用時，常壓的導熱油在循環油泵90的驅動下在導熱油加熱區130、油水換熱區110、導熱油過濾器70、蓄熱器80 之間循環流動。在導熱油加熱區130內，導熱油被電加熱器30加熱到250 攝氏度左右；高溫的導熱油通過均流板20的流通孔202均勻流入油水換 熱區110;在油水換熱區110內，供暖水先在第一組供暖水換熱管道410 內與油水換熱區IIO上部的溫度較高的導熱油進行熱交換，然后，被初步 加熱的在第二組供暖水換熱管道420內與油水換熱區IIO下部的溫度最高 的導熱油進行熱交換；供暖水達到預定溫度后送入供暖系統；導熱油與供 暖水換熱后溫度降低，通過上循環管道510流經過濾器70時被除去雜質， 流經蓄熱器80時向蓄熱器內儲存熱量，最后通過下循環管道530重新進 入導熱油力o熱區130 ^皮力0熱。 該系統的工作原理是第一工質回路從熱泵第一交換流道的輸出端4020流出的大約15度 的第一工質進入地熱盤管5000被加熱到20度左右后流入蓄熱水箱8000 的換熱盤管8020。若日照充足時，太陽能集熱器9000不斷地將蓄熱水箱 8000的換熱空間8010內的媒介水循環加熱到30度左右，從而第一工質在 換熱盤管8020內被加熱到30度左右后從輸入端4010進入第一交換流道 為熱泵4000提供熱々某水；若日照不足時，開啟輔助電加熱器為第一工質 力口熱。第二工質回路終端用戶2000的大約70度的第二工質回水由第二交 換管道的輸入端4030進入熱泵4000內，第二工質在熱泵4000內吸收熱 量升溫到80度左右從第二交換流道的輸出端4040流向常壓導熱油供熱鍋 爐IOOO的低溫供暖水入口 1010,第二工質在常壓導熱油供熱鍋爐1000內 被加熱到大約95度以后從常壓導熱油供熱鍋爐1000的高溫供暖水出口 1020流向終端用戶2000為其供暖。實施例2請參照圖3及圖4，作為本實用新型的另一種方案，其它部分與實施 例1相同，不同之處在于不采用蓄熱水箱8000，第一工質回路直接流經太陽能集熱器9000內 部被力口熱。輔助電加熱器7000設在太陽能集熱器9000與熱泵4000之間。 不采用第一組供暖水換熱管道410、第二組供暖水換熱管道420、進 水腔室430、過渡腔室450及出水腔室470，而是采用一個設置在油水換 熱區110內的盤管440,供暖水從供暖系統的低溫水出口流入盤管440內 并與盤管440外的高溫導熱油進行熱交換，供暖水達到預定溫度后流出盤 管440進入供暖系統的高溫水入口 。在導熱油加熱區130內采用三個電加熱器30對導熱油進行加熱。
權利要求1. 一種高原專用耦合式節能采暖系統，包括熱泵、埋入地下恒溫層的地熱盤管、用戶終端、一號泵以及二號泵，所述地熱盤管通過管線連接在所述熱泵的第一交換流道的輸出端與輸入端之間形成第一工質回路，所述一號泵設置在所述第一工質回路中將第一工質由所述第一交換流道的輸出端輸送到所述第一交換流道的輸入端，所述用戶終端連接在所述熱泵的第二交換流道的輸出端與輸入端之間形成第二工質回路，所述二號泵設置在所述第二工質回路中將第二工質由所述第二交換流道的輸出端輸送到所述第二交換流道的輸入端，其特征在于，所述第二工質回路中進一步包括一常壓導熱油供熱鍋爐，所述常壓導熱油供熱鍋爐的低溫供暖水入口通過管線與所述熱泵的第二交換流道的輸出端連通，所述常壓導熱油供熱鍋爐的高溫供暖水出口通過管線連通到所述用戶終端。
2、 如權利要求1所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特征在于， 在所述地熱盤管與所述熱泵的第 一交換流道的輸入端之間進一步設有太 陽能集熱器以及蓄熱水箱，所述蓄熱水箱包括換熱空間以及設在所述換熱 空間的換熱盤管，所述太陽能集熱器通過管線與所述換熱空間連通形成太 陽能加熱回路，所述換熱盤管為所述第 一 工質回路的 一 部分。
3、 如權利要求2所述的高原專用耦合式節能釆暖系統，其特征在于， 在所述地熱盤管與所述蓄熱水箱之間進一步設有至少一個輔助電加熱器。
4、 如權利要求1 3之一所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特 征在于，所述常壓導熱油供熱鍋爐包括內部設有導熱油流通空間的鍋爐本 體、設于所述導熱油流通空間內的至少一個電加熱器、設于所述導熱油流 通空間內且位于所述電加熱器上方的至少一條供暖水換熱管道，所述導熱油流通空間的上部出口通過上循環管道與一循環油泵的入口連通，所述導 熱油流通空間的下部入口通過下循環管道與所述循環油泵的出口連通。
5、 如權利要求4所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特征在于， 所述上循環管道上設有至少一個導熱油過濾器以及至少一個蓄熱器。
6、 如權利要求4所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特征在于， 所述導熱油流通空間內進一步設有一個均流板，所述均流板將所述導熱油至少一個電加熱器位于所述導熱油加熱區內，所述至少一個供暖水換熱管 道位于所述油水換熱區內。
7、 如權利要求6所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特征在于， 所述均流板上開設若干個用于供導熱油從所述導熱油加熱區流向所述油 水換熱區的流通孔。
8、 如權利要求4所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特征在于， 所述鍋爐本體上部設有與所述導熱油流通空間連通的膨脹器。
9、 如權利要求4所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特征在于， 所述常壓導熱油供熱鍋爐包括設置在所述導熱油流通空間內的第 一組供 暖水換熱管道及第二組供暖水換熱管道以及設置在所述鍋爐本體外壁上 的至少一個進水腔室、至少一個過渡腔室及至少一個出水腔室。
10、 如權利要求9所述的高原專用耦合式節能采暖系統，其特征在于， 所述第一組供暖水換熱管道設置在所述第二組供暖水換熱管道上方。
專利摘要本實用新型公開了一種高原專用耦合式節能采暖系統，包括由常壓導熱油供熱鍋爐、用戶終端、一號泵、熱泵、埋入地下恒溫層的地熱盤管、二號泵、輔助電加熱器、蓄熱水箱以及太陽能集熱器構成的綜合采暖系統。本實用新型綜合利用了太陽能集熱器、熱泵、地熱盤管、輔助電加熱器以及常壓導熱油供熱鍋爐，充分保證了系統可以安全環保、穩定高效、低能耗地運行，并可以充分將供暖水溫度提高到95攝氏度以上。
文檔編號F24D3/00GK201110594SQ20072005028
公開日2008年9月3日 申請日期2007年4月13日 優先權日2007年4月13日
發明者野 趙 申請人:野 趙