熱水供給系統及方法
2023-05-26 14:24:11 1
專利名稱：熱水供給系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種熱水供給系統及方法，特別是涉及一種通過對供水系 統進行分流並進行熱量轉移來提供熱水的熱水供給系統及方法。
背景技術：
在城市的供水系統中，通常是將自來水廠經過處理的達到標準的水通 過供水管道送到用水單位，比如，生活小區、用水工廠或者用水園林單位 等等，經過上述單位的自來水供應管網送達各家各戶或者其他用水終端。
在上述供水系統中，送至用水終端的自來水的溫度通常在io攝氏度以上，
即使是在北方的冬季，由於所採取水管防凍措施的作用該溫度亦不會低於5 攝氏度。就一般用水而言，在大多數的情況下，用戶對自來水的溫度並不 敏感，例如在冬夏兩個季節，自來水的溫度可能會相差20攝氏度，但這並 不影響用戶的正常使用。例如，家庭中沖廁所用水、景觀用水、澆灌植物 用水對水溫沒有嚴格要求。在現實生活中有很多生活居住區的物業公司會 設置專門的熱水供應裝置，以便滿足住戶供暖、洗澡、洗衣、洗碗等對熱 水的需求。上述現有的熱水供應裝置一般採用燃氣鍋爐，通過燃燒天然氣 或者煤炭(但由於煤炭汙染比較嚴重，大多數的城市已實施煤改氣)來加 熱自來水，然後通過熱水供應管網提供給終端用戶。但是，現有的燃氣鍋 爐技術，其熱效率通常只有80°/。左右。
另一方面，隨著全球能源價格的高漲和生態環境問題的日益凸顯，以 高效清潔為特徵的新能源技術成為了世界各國竟相投入的研發領域。氫源 系統新技術可將生物質能和化石能源清潔高效地轉化為氫能，而與之集成 的燃料電池則可將氫能清潔高效地轉化為電能並副產熱能。可見，氫能及 燃料電池將成為多樣的 一次能源與多樣的終端能源之間的 一座新橋梁。
氫氣是一種二次能源，由各種一次能源轉換而來。在諸多氫氣製造途 徑之中，由於天然氣等碳氬化合物價格較低，因而碳氫化合物重整制氫被 認為是今後相當一段時間裡最為經濟可行的選擇。現有的蒸氣壓縮式熱泵循環技術作為熱水供給裝置具有高效清潔的優 勢。但是，蒸氣壓縮式熱泵循環技術的熱水供給系統的供熱係數(C0P)、 即能量效率受蒸發器工作溫度，即熱源溫度和冷凝器工作溫度，也即熱水 溫度的影響很大。對於空氣源熱泵來說，隨著冬季氣溫下降，熱泵循環的
蒸發器工作溫度隨之下降，從而引起熱泵系統COP即能量效率降低。
此外，現有的蒸氣壓縮式熱泵循環技術的壓縮機是使用電網電力驅動 的，因而其一次能源效率還受到電網用戶端發電效率的制約。當壓縮機採 用調頻控制時，由於需將電網的交流電力整流為直流電力，因而還會有整 流損失。
發明內容
本發明的主要目的在於，提供一種熱水供給系統以及熱水供應方法， 所要解決的技術問題是將現有的自來水分流出兩部分，使其中一部分自來 水的熱量轉移到另一部分自來水中以提高該部分自來水的溫度，從而更加
適於實用。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據
本發明提出的一種熱水供給系統，其包括供水主管道，用於提供水源； 以及熱量轉移子系統，用於使熱源水和被加熱水之間進行熱量轉移，使熱 源水的熱量向被加熱水轉移；上述的熱源水和被加熱水都來自於上述的供 水主管道。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。 優選的，前述的熱水供給系統的一個實施例，其中所述的供水主管道 上設有熱源水供應管道，連接至熱量轉移子系統，用於向熱量轉移子系 統提供作為熱源的水；及被加熱水供應管道，連接至熱量轉移子系統，用 於向熱量轉移子系統提供將被加熱的水；所述的熱量轉移子系統設置熱
水輸出管道，用於輸出經過加熱的水；及熱源水輸出管道，用於輸出經過 熱量轉移後的熱源水。
優選的，前述的熱水供給系統的一個實施例，其中所述的熱量轉移子 系統包括由壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器構成的熱泵循環系統，所述 冷凝器連接於上述被加熱水供應管道，所述蒸發器連接於上述熱源水供應管道。
優選的，前述的熱水供給系統的一個實施例，其中所述的蒸發器內充
填蓄熱劑。蓄熱劑為下列物質中的一種或者幾種氯化4丐、氯化鎂、氯化 鉀、氯化氨、碳酸氫鉀、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、醋酸鈉、季銨鹽的水 合物或水溶液及其混合物；以及碳數為12 ~ 24的石蠟或其混合物。
本發明提供的上述系統，通過利用供水系統中存在的大量的熱作為熱 源來提高和穩定上述蒸發器的工作溫度，從而在系統的對外供給熱水的溫 度一定的條件下使上述熱泵循環的供熱係數即能量效率得到提高。
優選的，前述的熱水供給系統的一個實施例，其還包括燃料電池發電 子系統，用於發電並副產熱；所述燃料電池發電子系統所發電力提供給所 述的熱量轉移子系統，用於驅動所述的壓縮機。
優選的，前述的熱水供給系統的一個實施例，其中所述的燃料電池發 電子系統包括
重整制氫裝置，用於製備氫氣；燃料電池，以上述重整制氫裝置製備 的氫氣為原料發電並副產熱；以及循環泵和換熱裝置，用於將上述的副產 熱循環並進行熱交換；上述的熱水輸出管道連接至上述的換熱裝置，對被 力口熱水進4亍二次力口熱。
優選的，前述的熱水供給系統的一個實施例，其還包括內燃機子系 統、熱氣機子系統或燃氣輪機子系統；所述內燃機子系統包括內燃機， 用於產生動力和副產熱，並將該動力提供給所述的熱量轉移子系統，用於 驅動所述的壓縮機；以及循環泵和換熱裝置，用於將上述的副產熱循環並 進行熱交換；上述的熱水輸出管道連接至上述的換熱裝置，對被加熱水進 行二次加熱；所述熱氣機子系統包括熱氣機，用於產生動力和副產熱， 並將該動力提供給所述的熱量轉移子系統，用於驅動所述的壓縮機；以及 循環泵和換熱裝置，用於將上述的副產熱循環並進行熱交換；上述的熱水 輸出管道連接至上述的換熱裝置，對被加熱水進行二次加熱；所述燃氣輪 機子系統包括，燃氣輪機，用於產生動力和副產熱；並將該動力提供給所 述的熱量轉移子系統，用於驅動所述的壓縮機；以及換熱裝置，用於進行 熱交換；所述的熱源水輸出管道連接至上述的換熱裝置，對被加熱水進行 二次加熱。上述內燃氣、熱氣機或燃氣輪機所產生的動力可通過機械連接直才妄驅動壓縮才幾，亦可驅動發電才幾發電，然後由發電才幾驅動壓縮才幾。
本發明提供的上述系統，通過將燃料電池或內燃機、熱氣機、燃氣輪 機子系統所產副產熱用於上述熱泵循環的被加熱水的二次加熱，而將所產 電力或動力用於驅動上述壓縮機，在系統的對外供給熱水的溫度一定的條 件下使上述冷凝器的工作溫度得到顯著的降低，從而使上述熱泵循環的供 熱係數進而熱水供給系統的一次能源利用效率得到顯著的提高，同時使系 統整體更加簡潔、可靠。如上所述，本發明通過有機地融合所提供壓縮式 熱泵循環系統和燃料電池或內燃機、熱氣機、燃氣輪機子系統，取得了顯 著的協同效應。
本發明的目的及解決其技術問題還採用以下的技術方案來實現。依據
本發明提出的一種熱水供給方法，包括以下步驟將同一水源的自來水分 流出熱源水和被加熱水；以及進行熱量轉移，通過蒸氣壓縮式熱泵循環子 系統，將熱源水中的熱量轉移至被加熱水，提高被加熱水的溫度。
優選的，前述的熱水供給方法的一個實施例，還包括以氫氣為原料 通過燃料電池發電和副產熱，所述的電作為所述的蒸氣壓縮式熱泵循環子 系統的動力，所述的副產熱用於對經過熱量轉移過程的被加熱水進行二次 力口熱。
優選的，前述的熱水供給方法的一個實施例，還包括以碳氫化合物 為原料進行重整反應，得到上述燃料電池的原料氫氣。
優選的，前述的熱水供給方法的一個實施例，還包括以碳氫化合物 為燃料，採用內燃機、熱氣機或者燃氣輪機產生動力和副產熱，所述的動 力作為所述的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統的動力，所述的副產熱用於對經 過熱量轉移過程的被加熱水進行二次加熱。
優選的，前述的熱水供給方法的一個實施例，其中所述的熱源水與被 加熱的水的流量之比為5 ~ 50。
藉由上述技術方案，本發明熱水供給系統及方法至少具有下列優點
1、本發明的實施例通過將現有的供水系統進行分流，並對分流的水進 行熱量轉移，從而可以有效利用供水系統中存在的大量的熱，有利於能源 的合理利用。2、 本發明的實施例中的燃料電池子系統、內燃機子系統、燃氣輪機子 系統、或者熱氣機子系統所產的動力和副產熱有效地用於熱量轉移系統， 顯著提高了熱水供給系統的能量效率。
3、 與現有的鍋爐燃燒式熱水系統相比較，在相同原料和供熱能力的條
件下，本發明的熱水系統和方法具有清潔高效的顯著優勢。
4 、本發明實施例中的熱水系統供熱係數也顯著高於以電網電力為動 力、以空氣為熱源的現有蒸氣壓縮式熱泵循環熱水系統的供熱係數。
綜上所述，本發明特殊結構的熱水供給系統及方法，其具有上述諸多 的優點及實用價值，從而更加適於實用。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的 技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例 並配合附圖詳細說明如後。
圖1是本發明熱水供給系統的實施例1的流程圖。
圖2是本發明熱水供給系統的實施例2的流程圖。
圖3是本發明熱水供給系統的另一個流程圖。
圖4是本發明熱水供給系統的實施例3的流程圖。
圖5是本發明熱水供給系統的實施例4的流程圖。
圖6是本發明包含燃料電池子系統的熱水供給系統的實施例5的流程圖。
圖7是本發明包含內燃機子系統的熱水供給系統的實施例6的流程圖。
圖8是本發明包含燃氣輪機子系統的熱水供給系統的實施例7的流程圖。
10'供水主管道11:;故加熱水供應管道
12熱源水供應管道13:熱水輸出管道
14熱源水輸出管道15:分流裝置
20熱量轉移子系統21:壓縮機
22冷凝器2 3:節流閥
24:蒸發器25:蓄熱劑
30:燃料電池發電子系統
31:重整制氫裝置32:燃料電池33 循環泵34 換熱裝置
40內燃機子系統41內燃一幾
42傳動才幾構43循環泵
44換熱裝置45煙氣管道
46冷卻水管道50燃氣輪機子系統
51燃氣輪機52傳動才幾構
54-換熱裝置55.煙氣管道
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功 效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的熱水供給系統及方法 其具體實施方式
其功效，詳細^L明如後。
請參閱圖1所示，是本發明熱水供給系統的實施例1的流程圖。該熱
水供給系統包括供水主管道10和熱量轉移子系統20。其中供水主管道10 用於提供水源，其可以為進入住宅小區的市政供水管線，或者進入某個建 築或者建築群的供水管線，或者其他用水單位的主要供水管線。在該供水 主管道10上設有分流裝置15，其可以引出兩條分流管線，分別是被加熱水 供應管道11和熱源水供應管道12,都連接至熱量轉移子系統20，用於向熱 量轉移子系統20提供作為熱源的熱源水以及提供將被加熱的被加熱水。該 熱量轉移子系統20，用於將熱源水的熱量轉移到被加熱水，從而提高被加 熱水的溫度，此時熱源水的溫度會相應降低。在該熱量轉移子系統20上還 設有熱水輸出管道13，用於輸出經過加熱的被加熱水；以及熱源水輸出 管道14,用於輸出已經進行熱量轉移的熱源水。上述的供水主管道10的供 水被分流一部水之後，其仍然承擔原有的供水功能。本實施例的熱水供給 系統，在不影響原有供水系統的功能情況下，通過對水源進行部分分流和 熱量轉移，可以同時提供溫度不同的三種水源， 一種為與環境溫度基本一 致的普通水， 一種為熱量轉移後溫度降低的涼水， 一種為接收熱量後溫度 提高後的熱水。
請參閱圖2所示，是本發明熱水供給系統的實施例2的流程圖。本實 施例與上述的實施例的不同之處在於，上述的熱源水輸出管道14的出水端連接至供水主管道10,使溫度降低後的水與水源水混合，但由於作為熱源 的熱源水的量與水源水的量相比甚微，使供水主管道10的溫度略有下降， 但不會影響正常使用。從而使降溫後的涼水不至於由於溫度太低而不適合 使用，避免造成水資源的浪費。
請參閱圖4所示，是本發明熱水供給系統的實施例3的流程圖。該熱 水供給系統包括供水主管道10、被加熱水供應管道11 、熱源水供應管道12 、 熱水輸出管道13、熱源水輸出管道14以及熱量轉移子系統20。其中，熱量 轉移系統20是包括有壓縮機21、冷凝器22、節流閥23和蒸發器24的蒸 氣壓縮式熱泵循環子系統。該被加熱水供應管道11連接至所迷的冷凝器22， 熱源水供應管道12連接至所述的蒸發器24,熱水輸出管道13起始於冷凝 器22，熱源水輸出管道14起始於蒸發器24,其出水端連接至供水主管道 10。所述的壓縮機21用於壓縮製冷劑並使製冷劑溫度上升；冷凝器22用 於進行熱交換，使高溫的製冷劑向被加熱水放熱以提高被加熱水的溫度； 經過節流閥23的製冷劑在蒸發器24中膨脹並吸收熱源水的熱量。所述壓 縮才幾21由電初4區動，由電網供電。
請參閱圖5所示，是本發明熱水供給系統的實施例4的流程圖。與實 施例3相比，本實施例的熱水供給系統的蒸發器24包括製冷劑流路、熱源 水流路以及蓄熱劑充填容器，在蓄熱劑充填容器中充填蓄熱劑25，蓄熱劑 以相變溫度低於熱源溫度2 ~ 5。C的潛熱蓄熱劑為宜所述的蓄熱劑直接充填 在外部換熱器中；或者將蓄熱劑封裝在密閉容器中，並將該密閉容器設置 在外部熱交換器中。較佳的，蓄熱劑25為下列物質中的一種或者幾種氯 化4丐、氯化鎂、氯化鉀、氯化氨、碳酸氫鉀、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、 醋酸鈉或季銨鹽的水合物或水溶液及其混合物；以及碳數為12~24的石蠟 或其混合物。在蒸發器24中，自來水與製冷工質進行熱交換、自來水與蓄 熱劑進行熱交換、蓄熱劑與製冷工質進行熱交換、或者自來水、製冷工質 與蓄熱劑三者之間進行熱交換。蓄熱劑的作用在於，其可以吸收熱源水的 熱量，並在熱泵循環中對製冷劑進行放熱。這樣，即使在熱泵循環不工作 的情況下，蓄熱劑亦可通過相變(融解)吸收流經蒸發器的熱源水的熱量， 而在熱泵循環工作卻無熱源水流經蒸發器的情況下，蓄熱劑亦可通過相變 (凝固)將其所蓄潛熱釋放給製冷劑，從而保證熱泵的連續高效運行。請參閱圖6所示，是本發明熱水供給系統的實施例5的流程圖。該熱
水供給系統還與上述的實施例4和實施例相比，還包括燃料電池發電子系 統30,用於發電並副產熱。所述燃料電池發電子系統30所發電力提供給所 述的熱量轉移子系統20,用於驅動所述的壓縮機21。所述的燃料電池發電 子系統30包括重整制氫裝置31、燃料電池32、循環泵33和換熱裝置34。 其中所述的重整制氫裝置31,採用碳氫化合物和水為原料，在催化劑的作 用下發生重整反應製備氫氣。所述的燃料電池32，以上述重整制氫裝置31 製得的氫氣為原料進行發電，產生直流電並副產熱。所述的循環泵33,其 採用上述燃料電池32發出直流電為動力，用於循環燃料電池的冷卻水。所 述的換熱裝置34，用於進行燃料電池的冷卻水的熱交換，使進入的熱水被 降溫，並被循環至燃料電池。熱量轉移子系統20的熱水輸出管道13連接 至換熱裝置34，從而使被加熱水進行二次加熱，從而達到更高的溫度。本 實施例的熱水供給系統是採用碳氬化合物為原料來提供熱水，比採用鍋爐 直接燃燒碳氫化合物加熱水具有更高的供熱效率。
上述的燃料電池32為磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池 (MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)或者質子交換膜燃料電池(PEMFC)。
請參閱圖7所示，是本發明包含內燃機子系統或熱氣機子系統的熱水 供給系統的實施例6的流程圖。與實施例4相比，本實施例的熱水供給系 統還包括內燃機子系統40,以天然氣和空氣為原料，產生動力並副產熱。 所述內燃機系統40所產生的動力提供給所述的熱量轉移子系統20,用於驅 動所述的壓縮機21。所述的內燃機發電子系統40包括內燃機41、傳動機 構42、循環泵43和換熱裝置44。所述的內燃機41,以碳氫化合物為燃料， 較佳的以天然氣為燃料產生動力並副產熱，並通過傳動機構42來驅動壓縮 機21工作。內燃機的煙氣通過煙氣管道45通入換熱裝置44中，內燃機的 冷卻熱通過冷卻水管道46通入換熱裝置44中。所述的循環泵43，用於循 環內燃機41的冷卻水。熱量轉移子系統20的熱水輸出管道13連接至換熱 裝置44。所述的換熱裝置44,用於進行內燃機的冷卻水和煙氣與被加熱水 的熱交換，冷卻水被降溫循環至內燃機，煙氣經熱回收後排放，而被加熱 水得到二次加熱，從而達到更高的溫度。本實施例中所述的內燃機可以被
熱氣機所代替，並可以達到相同的技術效果。請參閱圖8所示，是本發明包含燃氣輪機子系統的熱水供給系統的實
施例7的流程圖。與實施例4相比，本實施例的熱水供給系統還包括燃氣 輪機子系統50，用於產生動力並副產熱，其產生的動力提供給所述的熱量 轉移子系統20,用於驅動所述的壓縮機21。所述的燃氣輪機子系統50包 括燃氣輪機51、傳動機構52和換熱裝置54。所述的燃氣輪機51,以碳氳 化合物為燃料，較佳的以天然氣為燃料，產生動力並副產熱，該動力通過 傳動機構52將動力傳送到壓縮機21。上述的副產熱是燃料燃燒後的煙氣所 攜帶的熱量，煙氣通過煙氣管道55通入換熱裝置54中，進過換熱後進行 排放。熱量轉移子系統20的熱水輸出管道13連接至換熱裝置54，對被加 熱水進行二次加熱，從而達到更高的溫度。
上述構成的熱量轉移系統2 0和燃料電池發電子系統3 0 、內燃;f几子系統 (或者熱氣機子系統)40和燃氣輪機子系統50也可以應用於實施例1中， 從而形成本發明的另外的實施例。
本發明的實施例8還提出一種熱水供給方法，其是採用上述實施例4 所述的熱水供給系統提供熱水，該方法包括將同一水源的水分流出熱源 水和被加熱水；然後進行熱量轉移，即通過蒸氣壓縮式熱泵循環子系統進行 熱泵循環，將熱源水中的熱量轉移至被加熱水，提高被加熱水的溫度。較 佳的，本發明的實施例9還提出一種熱水供給方法，其是在上述實施例8 中還包括燃料電池以氫氣為原料發電和副產熱的步驟，所述的燃料電池產 生的電作為所述的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統的電力來源，所述的副產熱 用於對經過熱量轉移過程的被加熱水進行二次加熱。所述的燃料電池為磷 酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池 (SOFC)或者質子交換膜燃料電池(PEMFC)。
較佳的，本發明的實施例IO還提出一種熱水供給方法，其是在上述實 施例9中還包括以碳氫化合物為原料進行重整反應的步驟，製備所述的燃 料電池的原料氬氣，較佳的，所述碳氫化合物為天然氣。
本發明的實施例11還提出一種熱水供給方法，其是在上述實施例8中 還包括以碳氫化合物為燃料採用內燃機、熱氣機或者燃氣輪機產生動力和 副產熱，所述的動力作為所述的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統的動力，所述 的副產熱用於對經過熱量轉移過程的糹皮加熱水進行二次加熱。較佳的，上述實施例中熱源水與被加熱的水的流量之比為5~50。較佳 的，上述實施例中將經過熱量轉移步驟後的熱源水輸出到自來水供應管道 中，與水源水進行混合。較佳的，上述各個實施的水源水為市政供應的自 來水或中水。
比專交例1
採用天然氣鍋爐提供熱水，水源水(市政供應的自來水)的溫度為15 。C，所供熱水的溫度為5(TC,其熱效率亦即一次能源效率為80%。
比較例2
採用以市電直接加熱的電熱水器提供熱水，水源水(市政供應的自來 水)的溫度為15。C，所供熱水的溫度為50°C，其熱效率為95%。由於市電 的用戶端發電效率通常為33%,因而本比較例的一次能源效率約為31%。
比4交例3
採用以市電為動力的空氣源壓縮式熱泵循環系統提供熱水，水源水(市 政供應的自來水)的溫度為15°C，所供熱水的溫度為5(TC。氣溫為15。C， 熱泵循環系統蒸發器中製冷劑的蒸發溫度為(TC,冷凝器中製冷劑的冷凝溫 度為55°C,壓縮機絕熱效率為0.85,其供熱係數(COP)為4.07。由於市 電的用戶端發電效率通常為33%，因而本比較例的一次能源效率約為l34°/。。
實例1
以市電為動力，採用實施例8的方法^是供熱水，熱源水與^C加熱水的 流量之比、即分別流經蒸發器和冷凝器的自來水流量之比為15。水源水(市 政供應的自來水)的溫度為15°C，所供熱水溫度為50°C,蒸氣壓縮式熱泵 循環子系統蒸發器中製冷劑的蒸發溫度為8. 2°C，熱源水的出水溫度13. 2 °C,冷凝器中製冷劑的冷凝溫度為55°C，壓縮機絕熱效率為0.85,本實施 例的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統COP為4. 85，系統整體的一次能源效率為 160%。實例2
採用實施例10的方法提供熱水，熱源水與被加熱水的流量之比為15。 蒸發器中充填有碳數為15的石蠟，其凝固點與凝固熱分別約為IO'C和 170kJ/kg。水源水(市政供應的自來水)的溫度為15°C，所供熱水溫度為 50°C,熱泵循環子系統蒸發器中製冷劑的蒸發溫度為8. 4°C,熱源水的出水 溫度13. 4°C,冷凝器中製冷劑的冷凝溫度為49. 3°C,壓縮機絕熱效率為 0.85。質子交換膜燃料電池發電子系統以天然氣為原料，其發電效率為37 %，熱回收效率為40%。本實施例的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統COP為 5.60，系統整體的一次能源效率為247°/。。
實例3
採用實施例10的方法提供熱水，熱源水與被加熱水的流量之比為5。 蒸發器中充填有碳數為15的石蠟，其凝固點與凝固熱分別約為l(TC和 170kJ/kg。水源水(市政供應的自來水)的溫度為15°C,所供熱水溫度為 50°C,熱泵循環子系統蒸發器中製冷劑的蒸發溫度為5. 3°C，熱源水的出水 溫度10. 3°C,冷凝器中製冷劑的冷凝溫度為49. 0°C,壓縮機絕熱效率為 0.85。質子交換膜燃料電池發電子系統以天然氣為原料，其發電效率為37 %，熱回收效率為40%。本實施例的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統COP為 5.22，系統整體的一次能源效率為233°/。。
實例4
採用實施例11的方法4是供熱水，熱源水與糹皮加熱水的流量之比為50。 蒸發器中充填有碳數為15的石蠟，其凝固點與凝固熱分別約為l(TC和 170kJ/kg。水源水(中水)的溫度為15°C，所供熱水溫度為50°C,熱泵循 環子系統蒸發器中製冷劑的蒸發溫度為9. 5°C,熱源水的出水溫度14. 5°C, 冷凝器中製冷劑的冷凝溫度為47. rc，壓縮機絕熱效率為0. 8、內燃機子 系統以天然氣為燃料，其發電效率為28%，熱回收效率為50%。本實施例 的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統COP為6.13，系統整體的一次能源效率為 222%。
上述比較例及實例中的COP (供熱係數)為熱泵循環系統對外輸出的熱量與壓縮機所耗電能之比，而系統整體的 一次能源效率為系統整體對外輸 出的熱量與所投入一次能源的熱量之比，比較例1及實例2、 3、 4的一次
能源為天然氣，比較例2、 3及實例1的一次能源為火力發電廠所用燃料， 如天然氣、煤炭等。
本發明所述實施例中未曾詳細描述的其他技術細節，皆可採用現有技 術中的對應方案實現。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式 上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發 明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利 用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍 內。
權利要求
1、一種熱水供給系統，其特徵在於其包括供水主管道，用於提供水源；以及熱量轉移子系統，用於使熱源水和被加熱水之間進行熱量轉移，使熱源水的熱量向被加熱水轉移；上述的熱源水和被加熱水都來自於上述的供水主管道。
2、 根據權利要求1所述的熱水供給系統，其特徵在於其中所述的供水 主管道上設有熱源水供應管道，連接至熱量轉移子系統，用於向熱量轉移子系統提 供作為熱源的水；及被加熱水供應管道，連接至熱量轉移子系統，用於向 熱量轉移子系統提供將被加熱的水；所述的熱量轉移子系統設置熱水輸出管道，用於輸出經過加熱的水； 及熱源水輸出管道，用於輸出經過熱量轉移後的熱源水。
3、 根據權利要求1或2所述的熱水供給系統，其特徵在於其中所述的 熱量轉移子系統包括由壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器構成的熱泵循環 系統，所述冷凝器連接於上述被加熱水供應管道，所述蒸發器連接於上述 熱源水供應管道。
4、 根據權利要求3所述的熱水供給系統，其特徵在於其中所述的蒸發器內充填有蓄熱劑。
5、 根據權利要求4所述的熱水供給系統，其特徵在於其中所述的蓄熱 劑為下列物質中的一種或者幾種氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、氯化氨、碳 酸氫鉀、氯化鈉、^L酸鈉、碳酸鈉、醋酸鈉、季銨鹽的水合物或水溶液及 其混合物；以及碳數為12 ~ 24的石蠟或其混合物。
6、 根據權利要求3所述的熱水供給系統，其特徵在於其還包括燃料電 池發電子系統，用於發電並副產熱；所述燃料電池發電子系統所發電力提 供給所述的熱量轉移子系統，用於驅動所述的壓縮機。
7、 根據權利要求4所述的熱水供給系統，其特徵在於其中所述的燃料 電池發電子系統包括重整制氫裝置，用於製備氫氣；燃料電池，以上述重整制氫裝置製備的氫氣為原料發電並副產熱；以及 循環泵和換熱裝置，用於將上述的副產熱循環並進行熱交換； 上述的熱水輸出管道連接至上述的換熱裝置，對被力口熱水進行二次加熱。
8、 根據權利要求3所述的熱水供給系統，其特徵在於其還包括內燃 機子系統、熱氣機子系統或燃氣輪機子系統；所述內燃機子系統包括內燃機，用於產生動力和副產熱，並將該動 力提供給所述的熱量轉移子系統，用於驅動所述的壓縮機；以及循環泵和 換熱裝置，用於將上述的副產熱循環並進行熱交換；上述的熱水輸出管道 連接至上述的換熱裝置，對被加熱水進行二次加熱；所述熱氣機子系統包括熱氣機，用於產生動力和副產熱，並將該動 力提供給所述的熱量轉移子系統，用於驅動所述的壓縮機；以及循環泵和 換熱裝置，用於將上述的副產熱循環並進行熱交換；上述的熱水輸出管道 連接至上述的換熱裝置，對被加熱水進行二次加熱；所述燃氣輪機子系統包括，燃氣輪機，用於產生動力和副產熱；並將 該動力提供給所述的熱量轉移子系統，用於驅動所述的壓縮機；以及換熱 裝置，用於進行熱交換；所述的熱源水輸出管道連接至上述的換熱裝置，對 #皮加熱水進4亍二次加熱。
9、 一種熱水供給方法，其特徵在於包括將同 一水源的自來水分流出熱源水和^皮加熱水；以及 進行熱量轉移，通過蒸氣壓縮式熱泵循環子系統，將熱源水中的熱量 轉移至被加熱水，提高被加熱水的溫度。
10、 根據權利要求9所述的熱水供應方法，其特徵在於其還包括以 碳氫化合物為原料進行重整反應，得到上述燃料電池的原料氫氣；以氳氣為原料通過燃料電池發電和副產熱，所述的電作為所述的蒸氣 壓縮式熱泵循環子系統的動力，所述的副產熱用於對經過熱量轉移過程的 -波加熱水進4於二次加熱。
11、 根據權利要求9所述的熱水供給方法，其特徵在於其還包括 以碳氫化合物為燃料，採用內燃機、熱氣機或者燃氣輪機產生動力和副產熱，所述的動力作為所述的蒸氣壓縮式熱泵循環子系統的動力，所述 的副產熱用於對經過熱量轉移過程的一皮加熱水進4於二次加熱。
12、 根據權利要求9-ll任一項所述的熱水供應方法，其特徵在於熱源 水與被加熱的水的流量之比為5~50。
全文摘要
本發明是關於一種熱水供給系統及方法。該熱水供給系統包括供水主管道，用於提供水源；以及熱量轉移子系統，用於使熱源水和被加熱水之間進行熱量轉移，使熱源水的熱量向被加熱水轉移；上述的熱源水和被加熱水都來自於上述的供水主管道。所述的熱水供給方法包括將同一水源的自來水分流出熱源水和被加熱水；以及進行熱量轉移，通過蒸氣壓縮式熱泵循環子系統，將熱源水中的熱量轉移至被加熱水，提高被加熱水的溫度。本發明的熱水供給系統及方法對供水系統進行分流，並對分流的水進行熱量轉移，從而可以有效利用供水系統中存在的大量的熱，顯著提高了熱水供給系統的能量效率，具有清潔高效的顯著優勢，有利於能源的合理利用。
文檔編號F24D17/00GK101532700SQ200810101639
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月10日 優先權日2008年3月10日
發明者蘇慶泉 申請人:蘇慶泉