CN104061616B - 一种蓄能式供热方法及其供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蓄能式供热方法及其供热系统，其利用蓄能装置进行蓄能式供热是以谷电作为加热源，通过相应的换热介质对蓄能装置的蓄能物质进行加热蓄能，再以蓄能物质的热能为供热对象进行供热，对蓄能装置中的蓄能物质熔盐进行加热，熔盐吸热后为蓄能源，利用蓄能源为供热、供暖及加热温泉的热源，而当蓄能源亦不足时，则利用谷电加热时间对蓄能物质进行供热，这样就形成谷电储能或者是蓄能源之间，构成的一交互式自适应自平衡调整的供热方法及系统，使太阳能和谷电能源得到综合的利用，提高了其利用的效率，结构简单。

Description

一种蓄能式供热方法及其供热系统

技术领域：

本发明涉及一种蓄能式供热的方法与装置，特别是一种利用谷电储能为热源的一种蓄能式供热方法及其供热系统。

背景技术：

太阳能作为最清洁能源，越来越受到广泛的应用。随着石油资源能源的不断减少，如何对太阳能进行综合利用，是摆在各国政府上的一个重要课题。由于太阳能具有一定的时间性和不可控性，因此，如何将太阳能转化成热量，进行供暖、供热等，人们付出了不断的努力，其技术方案各不相同，如何能提高其综合利用的效率等等，以解决对太阳能转换效率低的状况，进一步的提高对太阳能的综合利用。

利用太阳能或谷电储能作为热源进行供热，供暖及加热温泉水等，能有效提高对太阳能和谷电的综合利用率。按照目前的温泉国标，地表自然流出的水，超过25℃就能称为温泉，而事实上30℃以下的水很难满足顾客的需要。出水温度在40℃以下的温泉，都需要人工加热。目前能达到天然出水温度40℃以上的不足20%，加上温泉水输送过程中的温度也会损失，所以很多温泉必须采取二次加热的方式。现在比较常见的是用‘热交换器’的办法保温加温，就是用大管子里的水给小管子里的温泉水进行热交换来加温保温，也就是用锅炉或电能给大管子中的水加热。

另一方面，城市供热、供暖也都要通过锅炉加热来提供热源，热资源的浪费很大。利用纯电能作为能源进行供热、供暖时，用普通的电能，对于供热企业来说其用电成本太高，而如何提高电能的综合利用效率，同时又降低了供热企业的生产成本。利用谷电作为供热企业的能源是较好的选择，即是说在深夜随着用电能量的减少，电能由于不使用而被浪费，因此，如何利用好谷电对供热企业来说可以大幅降低生产成本，提高谷电的用电效率，节约资源。

由于太阳能具有发热的时效性，即在白天天气晴好，阳光充分时，太阳能较大且充足，但由于不能储存，因此造成利用的不足。而在晚上或者是阴天时则没有太阳能，或者太阳能不足。因此，如何充分的利用太阳能，人们想出很多方法，如利用熔盐可以对太阳能进行储能。中国专利申请号为2008103055797《利用溶盐的太阳能储热方法》，其采用制作期望值尺寸的储热容器并利用熔盐作为蓄热体储存热能在容器内，在正常日照条件下，将太阳能与熔盐接触，使熔盐溶解从而吸收太阳能，这时是一个吸热过程，而在没有太阳能时，熔盐即放热。对所需物料进行加热。但是，在太阳能严重不足时，其不足以维持装置的运转，且其传热效率低，传热面小，能源利用率低。

发明内容：

本发明提供一种蓄能式供热方法及其供热系统，其使用谷电加热装置，利用谷电加热时间的能源为加热源，对蓄能装置中的蓄能物质熔盐进行加热，熔盐吸热后为蓄能源，利用蓄能源为供热、供暖及加热温泉的热源，而当蓄能源亦不足时，则利用谷电加热时间对蓄能物质进行供热，这样就形成谷电储能或者是蓄能源之间，构成的一交互式自适应自平衡调整的供热方法及系统，使太阳能和谷电能源得到综合的利用，提高了其利用的效率，结构简单。

本发明所述的一种蓄能式供热方法，其利用蓄能装置进行蓄能式供热，其所述利用蓄能装置进行蓄能式供热是以谷电作为加热源，通过相应的换热介质对蓄能装置的蓄能物质进行加热蓄能，再以蓄能物质的热能为供热对象进行供热，亦或以蓄能物质的热能和谷电为供热对象进行供热。

本发明另一目的一种蓄能式供热系统，包括加热装置，其还包括一蓄能装置和换热介质贮槽，所述蓄能装置包括分别设于相应的蓄能罐内的蓄能物质和热交换器，相应的所述换热介质贮槽连接于所述加热装置和蓄能装置的所述热交换器的相应的输入和输出端，所述加热装置的输出端与蓄能装置的相应的热交换器的输入端相连接，所述蓄能装置、亦或蓄能装置和相应的加热装置还分别连接于相应的供热对象。

本发明所述的蓄能式供热系统，其所述蓄能装置包括有两热交换器，对应于两热交换器设有相应的两换热介质贮槽，其中一换热介质贮槽连接于相应的加热装置与相应一所述热交换器之间，另一换热介质贮槽连接于另一所述热交换器与相应的供热对象之间。

本发明所述的蓄能式供热系统，所述蓄能装置设有一个热交换器，换热介质贮槽的输出端通过相应的加热装置或旁路介质管道连接于该热交换器的输入端，所述热交换器的输出端分别连接于换热介质贮槽和供热对象的输入端，所述热交换器的输入端还连接于供热对象的输入端，供热对象的输出端并联接于热介质贮槽的输入端上。

本发明所述加热装置包括谷电加热器，所述谷电加热器连接于一蓄能装置。

本发明所述的蓄能式供热系统，其在换热介质贮槽和所述相应的加热装置之间设有智能控制器。

本发明所述蓄能物质为熔盐，所述熔盐包括硝酸钾和亚硝酸钠或硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠混合组成。

本发明所述方法是使用谷电加热器利用谷电加热时间所产生的谷电储能对换热介质进行加热，并以加热后的换热介质作为供热源，对位于储能装置中的蓄能物质熔盐输送能量，然后对供热对象进行供热，形成以谷电储能或者是熔盐能量之间，构成的一交互式自适应自平衡调整的供热方法。本发明所述供热对象包括换热装置，所述换热装置为油水换热器。

本发明所述的加热装置还可以是将太阳能加热器和谷电加热器同时并联连接于换热介质贮槽与储能器之间的介质管道上。

本发明利用蓄能式供热方法及其供热系统，其所述换热介质为液体换热介质，所述液体换热介质为导热油或者叫导热油，当换热介质通过太阳能加热装置和或者是谷电加热装置加热后，作为加热源，通过蓄能装置中热交换器，对蓄能罐体内的蓄能物质熔盐混合物进行加热，熔盐吸收以导热油带来的能量后，以热能量的形式蓄存起来。而换热介质经放热后回流至换热介质贮槽中。当太阳热能和/或谷电储能不供热时，蓄能物质熔盐则将其所吸收的储存能量释放出来，同样通过热交换器进行换热，这时的熔盐则变为一个放热过程。在熔盐放热时，则又对导热油进行加热，然后对供热对象换热装置油水换热器供热，由加热后的换热介质即导热油作为供热源对水进行加热，这样就实现了对系统的供热，供暖，及加热温泉水等。

本发明充分利用谷电和太阳能的能源特点对其进行相互补充、综合利用，在日照时，自动控制阀11控制由太阳能加热器1以太阳能对换热介质加热，由蓄能装置内的蓄能物质熔盐吸收储存该换热介质的热能、并根据需要为供热对象供热；当夜晚或光照不足时，自动控制阀11启动谷电加热器利用谷电时间的电能对换热介质加热，同样的由蓄能装置内的蓄能物质熔盐混合物吸收储存该谷电加热的换热介质的热能、并根据需要为供热对象供热。由于熔盐混合物具有较强的蓄能功能；因此，本发明的供热系统可对太阳能、谷电储能、熔盐蓄存的热能实施择一、互补、任意组合式自平衡调整控制供热，使太阳能，谷电储能得到充分利用。

附图说明：

图1，为本发明实施例1的装置结构示意图；

图2，为本发明实施例3的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明通过太阳能加热器1和/或谷电加热器等加热装置，利用太阳能加热器在日照充足的情况下吸收太阳能的热能量和/或利用谷电加热器在谷电加热时间的电能，对相应的换热介质进行加热，以加热后的换热介质（导热油）经蓄能装置的相应一热交换器对相应的蓄能物质熔盐4进行加热，由熔盐吸收储存换热介质的热量进行蓄能，再将熔盐积蓄储存的热能通过蓄能装置的相应另一热交换器输出提供给供热对象。其蓄能装置的蓄能介质熔盐先吸收相应的高温，相对于熔盐的实时温度，换热介质（导热油）的热能进行蓄能，再提供给供热对象。

在利用蓄能装置的蓄能介质熔盐供热过程中，当熔盐的温度较低不足以为供热对象供热时，通过相应的智能控制器切换至由相应的加热装置太阳能加热器1和/或谷电加热器通过高温换热介质为熔盐补充能量，此时，熔盐为吸热蓄能；当熔盐高达一定的温度时，智能控制系统切换控制为由蓄能装置蓄能介质熔盐为供热对象供热，此时，熔盐为释能放热。进而，由蓄能装置利用其蓄能介质熔盐通过相应的两热交换器的吸热和放热作用，将太阳能和/或谷电的具有一定的时效性、断续间歇和脉动的非稳定性的能量转化变换成为互补、连续、均衡和稳定的能源为供热对象供热。进而，通过智能控制器对太阳能（加热器）和/或谷电（加热器）与蓄能介质（装置）进行择一、组合和/或交互式运行切换控制，以形成一互补式自适应平衡调整控制的供热系统。其换热介质可以为导热油等液体换热介质、或者为盐水溶液等液体溶液换热介质。

实施例1

如图1所示为本发明一实施方式的结构示意图，本发明所述供热系统，其所述蓄能装置包括有两热交换器对应于两热交换器设有相应的两换热介质贮槽，其中一换热介质贮槽的输出端通过相应的加热装置连接于蓄能装置的其中一热交换器的输入端，该一热交换器的输出端连接于该一换热介质贮槽的输入端；其另一换热介质贮槽的输出端连接于蓄能装置的其中另一热交换器的输入端，该另一热交换器的输出端连接于供热对象输入端，另一换热介质贮槽的输入端连接于供热对象的相应输出端口。

本实施例具体为设有两换热介质贮槽201、202，设于蓄能罐3内的熔盐4、及其设于蓄能罐体3内的熔盐4内的相应的两热交换器13、13a，对应于两热交换器13、13a设有相应的两换热介质贮槽201、202，其中一换热介质贮槽201的输出端分别通过介质管道701及其相应的自动控制阀11连接于太阳能加热器1和谷电加热器12的输入端，其太阳能加热器1和谷电加热器12的输出端通过相应一油加压泵801连接于蓄能罐3的该一热交换器13的输入端。

另一换热介质贮槽202的输出端连接于蓄能罐3的另一热交换器13a的输入端，该另一热交换器13a的输出端分别通过相应的控制阀904连接于供热对象的换热装置的输入端；该换热介质贮槽202的输入端连接于供热对象的换热装置的相应输出端；本实施例的供热对象的换热装置包括相互并联的三个油水换热器601、602、603。

由换热介质贮槽201、太阳能加热器1和/或谷电加热器12与蓄能罐3的一热交换器13构成本实施例的供热系统的蓄能装置的蓄能介质熔盐的吸热蓄能回路，由换热介质贮槽202、供热对象的换热装置与蓄能罐3的另一热交换器13a构成本实施例的供热系统的蓄能装置蓄能介质熔盐的放热释能回路。

自动控制阀11分别电连接于系统的智能控制器，由智能控制器控制自动控制阀11和太阳能加热器1和谷电加热器12的运行状态，根据需要进行自动控制。当太阳能加热器1不工作时，智能控制器控制谷电加热器12并通过相应的自动控制阀11自动切换至对介质管道701内的导热油10进行加热，利用谷电时间的电能对导热油10进行加热。由蓄能罐3内的熔盐对高温导热油10的热能进行吸收储存。而如果不需要使用太阳能加热器1和谷电加热器12时，通过智能控制器使系统自动切换至利用蓄能罐3中的熔盐4的蓄能对导热油10加热，进而为供热对象油水换热器601、602、603供热，对水或地下矿泉水进行加热，实现供热、供暖和温泉供水。

本实施例的蓄能罐体上设有相应的夹套501，夹套501设有辅助加热装置，根据需要可以通过夹套501和相应的辅助加热装置独立对熔盐进行加热、亦或与太阳能加热器1和/或谷电加热器12共同对熔盐进行加热，实施对供热对象的供热。

在换热介质贮槽201、202和热能蓄能罐3上，分别设有放空用的控制阀901、902、903，在位于太阳能加热器1与蓄能罐3之间的介质管道701上设有油加压泵801，用于对流经介质管道701的导热油10加压。蓄能物质熔盐4通常是由硝酸钾和亚硝酸钠或硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠混合组成；发明的本实施例的熔盐4由下述质量比组分硝酸钾50-60%和亚硝酸钠40—50%或硝酸钾50-60%、亚硝酸钠35-40%和硝酸钠5-10%混合组成。

其工作过程与原理是：用换热介质贮槽201中的导热油10，经介质管道701流入到太阳能加热器1和/或者谷电加热器12中，由太阳能和/或电网谷时电能对该导热油10进行加热，加热后的高温导热油10在油加压泵801的作用下再经介质管道701送到蓄能罐3的其中一热交换器13中，由蓄能罐体3内的蓄能物质熔盐4对高温导热油热能进行吸收蓄能。

蓄能装置内的蓄能物质熔盐4积蓄储存的能量根据需要由蓄能罐3的另一热交换器13a通过相应的旁路介质管道702经导热油10传递给对供热对象油水换热器601、602、603，进而为用户提生活用热水、温泉浴、供暖等。这样即便太阳能和谷电加热器不工作或出现阳光不足、或供电问题时，蓄能装置还可以利用其蓄能物质的储能为供热对象提供正常供热。

其谷电加热器和太阳能加热器的运行状态可根据需要由智能控制器控制相互并联或择一运行；并由智能控制器通过自动控制阀对相应的导热油作相应的配合控制。同时，还可以利用自动控制阀控制通过导热油的流量控制导热油的温度等。

实施例2

本实施例中，连接于换热介质贮槽201与蓄能罐体3的热交换器13输入端之间的加热装置仅为一太阳能加热器或谷电加热器。本实施例其余结构或工艺过程均与实施例1相同。

实施例3

如图2所示，本发明所述的蓄能式供热系统，另一实施方式。所述蓄能装置包括一个热交换器，对应于该一热交换器13设有相应的换热介质贮槽201。换热介质贮槽的输出端通过相应的加热装置或旁路介质管道连接于该热交换器的输入端，所述热交换器的输出端分别连接于换热介质贮槽和供热对象的输入端，所述热交换器的输入端还连接于供热对象的输入端，供热对象的输出端并联接于换热介质贮槽的输入端上。

即本实施例仅设有一个换热介质贮槽201，其蓄能罐3内的熔盐4内仅设有一个热交换器13，换热介质贮槽201输出端经介质管道701和相应的自动控制阀11连接于太阳能加热器1和谷电加热器12的输入端，太阳能加热器1和谷电加热器12的输出端通过导介质管道701和相应的油加压泵801连接于蓄能罐3的热交换器13的输入端；同时换热介质贮槽201的输出端还通过一旁路介质管道703、相应的控制阀906和油加压泵801连接于热交换器13的输入端。热交换器13的输出端分别通过介质管道、相应的控制阀904连接于换热介质贮槽201的入口和供热对象的油水换热器601的输入端；同时，热交换器13的输入端与油加压泵的出口通过旁路旁路介质管道702和相应的控制阀904连接于供热对象的油水换热器601的输入端。供热对象的油水换热器601的输出端通过一控制阀连接于换热介质贮槽201的输入端。油水换热器601入水端的进水管上设水加压泵802，经油水换热器601换热后的出水管连接供热、供暖及温泉水的用户。

本发明的蓄能物质熔盐4其组成可以是以质量百分比计为硝酸钾53%、亚硝酸钠40%和硝酸钠7%；或者是硝酸钾和亚硝酸钠各占50%；也可是硝酸钾60%和亚硝酸钠40%。

对于本实施例，当太阳能加热器1和谷电加热器12不工作时，自动控制阀11由智能控制器控制关闭，由换热介质贮槽201的导热油10由相应的控制阀906控制经旁路介质管道703流入蓄能罐3的热交换器13经热交换后由熔盐4对导热油10进行吸收蓄热，之后该导热油10经相应的旁路介质管道702和控制阀进入到油水换热器601中与油水换热器601中的水进行热交换加热水，释热后的导热油10自油水换热器601经相应的控制阀回流至换热介质贮槽201的输入端；形成导热油的一个吸热、放热循环。

当太阳能加热器1和/或谷电加热器12利用谷电所产生能量比较充足时，由控制阀906控制旁路介质管道703关闭，不需要对蓄能罐体3内的熔盐4进行加热时，并由自动控制阀11控制换热介质贮槽201的导热油经旁路管道702和相应的控制阀控制直接对供热对象油水换热器601进行供热，而不需要通过蓄能罐体3的蓄能介质进行蓄能，此时连接于热交换器13与油水换热器601输入端之间的控制阀关闭。本实施例的其余结构和基本工艺流程等可与上述任一实施例类同。

Claims (4)

1.一种蓄能式供热系统，包括加热装置，其特征是还包括一蓄能装置和换热介质贮槽，所述蓄能装置包括分别设于相应的蓄能罐内的蓄能物质和热交换器，相应的所述换热介质贮槽连接于所述加热装置和蓄能装置的所述热交换器的相应的输入和输出端，所述加热装置的输出端与蓄能装置的相应的热交换器的输入端相连接，所述蓄能装置、亦或蓄能装置和相应的加热装置还分别连接于相应的供热对象；

所述蓄能装置设有一个热交换器，换热介质贮槽的输出端通过相应的加热装置或旁路介质管道连接于该热交换器的输入端，所述热交换器的输出端分别连接于换热介质贮槽和供热对象的输入端，所述热交换器的输入端还连接于供热对象的输入端，供热对象的输出端并联接于热介质贮槽的输入端上。

2.依据权利要求1所述蓄能式供热系统，其特征是所述加热装置包括谷电加热器，所述谷电加热器连接于一蓄能装置。

3.依据权利要求1所述的蓄能式供热系统，其特征是在换热介质贮槽和所述相应的加热装置之间设有智能控制器。

4.依据权利要求1所述的蓄能式供热系统，其特征是所述蓄能物质为熔盐，所述熔盐包括硝酸钾和亚硝酸钠或硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠混合组成。