[发明专利]快速输配能量的暖通空调系统

说明书

快速输配能量的暖通空调系统，包括冷/热源系统(1)、换热站(2)、终端供冷/供热网络(3)，其特征在于：通过快速运输系统(4)连接冷/热源系统(1)和换热站(2)，以相变胶囊(5)为中间媒介进行能量的快速传递，替代管道输配系统。

技术领域

本发明涉及一种以相变胶囊为中间媒介、利用快速交通系统连接冷/热源系统和换热站、实现暖通空调的冷/热量的快速输送和分配，替代管道输配系统、提升系统输配能力、并扩展系统适用范围。属于暖通空调系统设计和控制的技术领域。

背景技术

区域型的暖通空调系统，通常以管道将冷/热量从冷/热源处输送给换热站以及终端供冷/供热网络和末端系统，并且通常采用水为传热介质。因此，为提高输配系统的效率，需要尽可能的提高供回水温差，这也限制了系统的适用范围。随着暖通空调系统规模的扩展、系统辐射范围的增加，输配系统的能耗大幅上升，并影响到整个系统的运行效率。

通常情况下，管道输送的成本较低、可连续输送，但其缺点是以输送液体为主、流速较慢。介质从源到达终端，可能需要耗时几个小时甚至更久，系统惯性严重影响了系统的灵活性和可调节能力。

以下，介绍几个典型的工程案例：

1、山西太古热电联产集中供热项目：即古交兴能电厂至太原集中供热工程、总输送距离达到50公里以上，总投资48亿元，远期可实现集中供热8000万平方米。以清华大学付林教授为首的技术团队，研发出的大温差输送技术，突破了常规换热器的换热温度极限，实现了对电厂更多余热的收集以及其热能的输送。太古供热管线的直径，达到了1.4米，太古供热管线采用“双供双回”模式，每根管线的流量达到每小时1.5万吨，供水温度设定为130℃、回水温度设定为30℃。下游换热站采用吸收式热泵进行大温差换热机组改造。

2、河北迁西钢铁厂工业余热供热项目：回收津西、万通两座钢铁厂余热，为厂区和县城提供集中供热服务，津西厂区距离县城约8公里、万通厂区距离县城约4公里。供水温度设定为70-90℃、回水温度设定为30℃。下游换热站采用吸收式热泵进行大温差换热机组改造。

3、广州大学城区域供冷系统（详见参考资料2）：广州大学城位于番禺区新造镇小谷围岛及南岸地区, 总体规划面积43.3平方公里,可容纳20～25万学生,规划总人口35万人。广州大学城的空调负荷主要是10所高校及南北两个商业中心区, 需冷装机容量为52万千瓦。广州大学城区域供冷系统共设4个区域供冷站，区域供冷系统制冷总装机功率37.6万千瓦,1号冷站采用溴化锂和常规电制冷机组,2～4号冷站采用冰蓄冷系统, 总蓄冰量达到94.9万千瓦时。冷站设计采用制冷主机上游,外融冰冰蓄冷空调冷源系统。该冷源系统向校区冷水管网提供供水温度2℃,回水温度13℃的空调冷水。冷水采用二级泵系统输送,二级冷水管网考虑管网沿途温升后按10℃供回水温差进行设计。每个冷站的供冷半径为2.5公里,4个冷站对应的管网总长约110公里。

综上所述，热电联产集中供热项目的供回水温差最大，因此可以输送的距离较远；工业余热供热项目的供回水温差较小，因此供热半径受到一些限制；区域供冷系统的供回水温差只有5-10℃，因此供冷半径最小。

在上述集中供热项目中，为保证上游系统的效率和稳定性，下游换热站的改造工程量较大。并且，在上游热源处为实现大温差运行、需要提高供水温度，传输距离越远，对大温差运行的依赖性越强、同时也限制了低品位工业余热的应用范围。而对供水温度的提升通常要引入高品位能源作为驱动力、如电能或高品位热能（蒸汽或热水）。然而驱动末端供热系统仅需要60℃的供水温度即可、甚至可以更低，因此上游热源处对供水温度的过度提升也是存在浪费的。而且，大温差运行模式会增加中间处理环节，并带来一些损耗。