CN104456689B - 基于可更换式相变蓄热器及其废热回收再利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可更换式相变蓄热器及其废热回收再利用装置，包括水温控制组件、相变蓄热组件以及水暖散热器，水温控制组件包括高温池、中温池以及保温池；相变蓄热组件包括至少两组相变蓄热模块；在高温池的热源出水口和保温池的出水口之间连接一第一管路变道三通，在高温池的热源回水口和保温池的回水口之间连接一第二管路变道三通；在水暖散热器的入口连接一分水器，在水暖散热器的出口连接一集水器，第一管路变道三通的第三端口与分水器连接，第二管路变道三通的第三端口与集水器连接。本发明装置供暖效果好、环保、结构简单，既能提供浴室内的洗浴和恒温，又能充分回收再利用了废水热量，实现室内供暖。

Description

基于可更换式相变蓄热器及其废热回收再利用装置

技术领域

本发明涉及一种热能回收再利用技术领域，尤其涉及一种可更换式相变蓄热器及其废热回收再利用系统。

背景技术

随着社会的发展，能源问题受到越来越多的关注，化石能源日益紧缺，能源成为制约世界经济发展的重要因素。科学家说认识新能源和正确地运用能源，就意味着认识通往未来的道路。根据现有社会经济的发展存在着资源与能源问题，所以在保证舒适、健康要求的同时，如何有效且合理地分配利用资源，减少常规能源消耗成为人们不得不面对的问题。近年来国内市场经济飞速发展、市场竞争激烈，受市场供求关系的影响，中国空调行业发展迅速，新型智能化空调占领市场，其容量巨大。现有家用供暖设备和现有普通空调存在生产成本高，使用时耗电量大，有一定的环境污染等缺点，另外现有公共浴室的热源只能单独提供洗浴，使用时浪费热源和水资源。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可回收热能的室内供暖系统，该系统既能提供公共浴室洗浴，还能提供室内供暖，供暖效果好、环保、结构简单，并且充分回收再利用废水热量。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下

一种基于可更换式相变蓄热器及其废热回收再利用装置，其特征在于：包括水温控制组件、相变蓄热组件以及水暖散热器，所述的水温控制组件包括高温池、中温池以及保温池，所述高温池和中温池相邻且采用一金属传热板分隔；在所述高温池内设有蒸汽加热管，在所述高温池的上端安装有与所述蒸汽加热管连接的蒸汽阀，在所述高温池的侧面设有热源出水口和热源回水口；在所述保温池侧面设有出水口和回水口，在所述保温池内设置有加热器以及所述相变蓄热组件；所述相变蓄热组件包括至少两组相变蓄热模块，所述的相变蓄热模块包括模块壳体、定位通条以及相变蓄热管，所述的通条固定在模块壳体上，在所述的通条上设置有定位孔，所述的相变蓄热管固定在所述的定位孔内；在所述高温池的热源出水口和保温池的出水口之间连接一第一管路变道三通，在高温池的热源回水口和保温池的回水口之间连接一第二管路变道三通；所述的水暖散热器至少为两个，在所述水暖散热器的入口连接一分水器，在所述水暖散热器的出口连接一集水器，所述第一管路变道三通的第三端口与所述的分水器连接，所述第二管路变道三通的第三端口与所述的集水器连接，在所述第一管路变道三通的第三端口与分水器之间设置有一循环泵；在所述高温池的侧面下端还设置有一第一排水管，该第一排水管连接至所述的保温池，在所述的排水管上设置有一第一排水泵；在所述的保温池的侧面下端还设置有一第二排水管，该第二排水管连接至所述的高温池，在所述的第二排水管上设置有第二排水泵。

还包括一智能控制箱，在智能控制箱内设有定时器、管道换向开关、高温池温控开关以及保温池温控开关，在所述的高温池内设置有高温池水温传感器，在所述的保温池内设置有保温池水温传感器，所述的高温池温控开关与所述的高温池水温传感器连接用于控制所述蒸汽阀的打开或关闭，所述的保温池温控开关与所述的保温池水温传感器连接用于控制所述加热器的通与断。

所述相变蓄热模块的模块壳体为长方形箱体结构，在所述长方形箱体结构上均匀布满若干内外相通透的小孔。

在所述金属传热板外侧设置有安全格珊片。

所述的加热器为陶瓷加热棒。

在所述的定位通条上设置有至少两排定位孔，在所述的每排定位孔上都固定有所述的相变蓄热管。

有益效果

1、本发明的保温池内的相变蓄热器适用于废热的余热回收利用，该设置能够实现对废热的两次回收利用；（1）高温池排出的废热水被保温池回收利用，（2）保温池排出废热水后，相变蓄热模块放热，能使保温池的内初始蓄水温度升高，再经抽水泵将温水输送到高温池继续加热。

2、本发明的可更换式相变蓄热器为多管组合式相变蓄热模块，在使用过程中根据需要可以调整（增加或减少）定位通条上的相变蓄热管的个数，还可以更换相变蓄热管，这样实现蓄热模块蓄热能力动态可调性。

3、本发明通过智能控制箱与第一管路变道三通和第二管路变道三通的协调工作，完成了对水循环装置的智能化切换。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明水温控制组件的结构示意图；

图3为本发明相变蓄热器的内部结构图；

图4为本发明相变蓄热器的侧面剖视图；

图5为本发明中智能控制箱的结构示意图。

图中，智能控制箱1、定时器2、管路换向开关3、第一管路变道三通4、第二管路变道三通5、循环泵6、水暖散热器7、管道分水器8、管道集水器9、高温池10、蒸汽阀11、蒸汽加热管12、中温池13、保温池14、高温池水温传感器15、高温池温控开关16、金属传热板17、安全格珊片18、保温池水温传感器19、保温池温控开关20、第二排水泵21、陶瓷加热棒22、第一相变蓄热模块23、定位通条24、相变蓄热管25、第一排水泵26、第一排水管27、第二相变蓄热模块28、第二排水管29。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明：

如图1、2、3和4所示，一种基于可更换式相变蓄热器及其废热回收再利用装置，包括高温池的水温控制组件、保温池的相变蓄热组件和热源水循环组件。高温池的水温控制组件包括高温池10、中温池13（洗浴用水池）和保温池14（废水蓄排池），高温池10内设有蒸汽加热管12，在高温池10的上端安装有蒸汽阀11，蒸汽加热管12的一端伸入至高温池10的传热板处，蒸汽加热管12的另一端与蒸汽阀11连接，高温池主要用于保证和维持采暖房的供暖和中温池的加热及保持恒温；保温池用于废热水的保温和废热的回收。

相变蓄热组件：在高温池10的一侧设有保温池14（废水蓄排池）。高温池10和保温池14均设置有保温上顶板，其中上顶板为活动顶板，便于对高温池和保温池内蓄热设备的维护和清洁。保温池的内壁和底板均采用玻璃钢制作，在玻璃钢的外层覆盖有保温片和高效保温材料，主要防止水池与外界有冷热交换。

在保温池14内设置有第一相变蓄热模块23和第二相变蓄热模块28。第一相变蓄热模块23和第二相变蓄热模块28均为长方形箱体结构，在长方形箱体结构的壳体上均匀布满若干内外相通透的小孔。第一相变蓄热模块23和第二相变蓄热模块28均放置在模块底盘上，模块的数量等于或大于2，根据需要，模块内的相变蓄热管数量可以调整，蓄热管内的相变材料可以更换。

高温池10的另一侧设有中温池13，在高温池10和中温池13的交界处设置有金属传热板17，金属传热板17兼作为高温池10与中温池13的隔墙板。传热板固定安装在高温池与中温池的交界处，在高温池的蒸汽管给高温池直接加热时，通过金属传热板完成中温池的间接加热，在金属传热板17的一侧（中温池内侧）设置有安全格珊片18。在金属传热板17的另一侧（高温池内侧）设有蒸汽加热管12。金属传热板17采用高效导热金属板制作，安全格珊片18采用塑钢制作，安全格珊片18的设置主要防止在洗浴过程中被传热板烫伤，杜绝了安全隐患。

保温池14内设置有第一相变蓄热模块23和第二相变蓄热模块28，在相变蓄热模块内设置有相变蓄热管定位通条24，定位通条24采用不锈钢板制作，在定位通条上有序分布蓄热管定位孔。定位通条24的两端分别固定装在相变蓄热模块的两侧端板上；相变蓄热管25插装在通条的定位孔内，若干相变蓄热管25通过定位通条24组成蓄热管排。相变蓄热模块内装有至少两组蓄热管排，定位通条上的蓄热管数量可以调整，蓄热管内的相变材料可以更换，该设置适用于废热的余热回收利用。

热源水循环组件，在高温池10的一侧设有热源出水口和热源回水口；保温池14的一侧设有出水口和回水口；在高温池10的一侧设置有第一管路变道三通4和第二管路变道三通5。第一管路变道三通4的一侧正路端端口连接高温池10的热源出水口，第一管路变道三通4的另一侧正路端端口连接保温池14的热源出水口，第一管路变道三通4的第三端口（旁路端端口）连接一循环泵6的入水端，循环泵6的出水端口连接管道分水器8的入水端口，管道分水器8连接水暖散热器7，室内水暖散热器7连接管道集水器9，管道集水器9的出水端口连接第二管路变道三通5的第三端口（旁路端端口），第二管路变道三通5的一侧正路端端口连接高温池10的热源回水口，第二管路变道三通5的另一侧正路端端口连接保温池14的回水口。

如图1和图5所示，本发明装置在智能控制箱内设置有定时器和管道换向开关。管道换向开关的信号输出端与第一管路变道三通和第二管路变道三通的信号输入端连接。定时器2控制管道换向开关3，且通过管道换向开关3控制第一管路变道三通4和第二管路变道三通5的工作状态。

第一管路变道三通和第二管路变道三通为智能三通管道，且可以智能化打开和关闭三通管道中的任何一个。第一管路变道三通4和第二管路变道三通5的旁路端是长开着的；第一管路变道三通4和第二管路变道三通5为同步三通，当第一管路变道三通4和第二管路变道三通5的一侧正路端打开时，另一侧正路端处于关闭状态，反之亦然。本发明装置在正常工况下，定时器2按设定值每一段时间中午12点传递信号给第一管路变道三通4和第二管路变道三通5，智能化打开第一管路变道三通4和第二管路变道三通5正路端一侧端口（与高温池连接的端口）同时关闭相对应的正路端端口，装置转入高温池10内的热水通入采暖房的水暖散热器7供暖，一段时间后，夜间12点智能化关闭第一管路变道三通4和第二管路变道三通5的正路端一侧端口(与高温池10连接的端口)，同时打开第一管路变道三通4和第二管路变道三通5正路端与保温池14连接的端口，装置转入保温池内的热水通入采暖房的水暖散热器7供暖。

智能控制箱1内设有高温池水温传感器和高温池温控开关。高温池水温传感器15的测量端伸入至高温池10中，测得高温池的水温高于或低于某一设定值时，将信号传递至高温池温控开关16，高温池温控开关16决定蒸汽阀11的开启或关闭。

在智能控制箱1内设有保温池水温传感器19和保温池温控开关20。在保温池14内设有陶瓷加热棒22。保温池水温传感器19的测量伸入至保温池14中，测得保温池的水温低于或高于某一设定值时，将信号传递至保温池温控开关，保温池温控开关决定陶瓷加热棒的开启或关闭。

如图1、2和3所示，本发明装置可设定每天晚上固定时间如11点30分至12点，将高温池10的热水排到保温池14中，直至第二天一个固定时间如中午12点前高温池内再次蓄满温水并且加热。在上午10点将保温池内的水进行排水处理，再由保温池的进水阀和水满自动停止装置实施保温池内进水，通过相变蓄热模块1和相变蓄热模块2的蓄热释热功能，使得保温池内的水温提升，再经排水泵将预热后的温水输送到高温池，以便高温池12点前蓄水。

高温池10排水到保温池14中的智能化排水系统结构的设计如下：高温池10一侧（右侧）设置有第一排水管27和第一排水泵26，第一排水泵26按定时器2设定的时间启动（本发明中设定时间为每天晚上11点30分），按定时器的设定值第一排水泵运行一段时间，无水自停装置关闭第一排水泵。在所述的保温池14的侧面下端还设置有一第二排水管29，该第二排水管连接至所述的高温池10，在所述的第二排水管29上设置有第二排水泵21。

本发明装置设置有时间继电器，时间继电器用于对陶瓷加热棒22的启动与关闭的时间控制，使得陶瓷加热器22在上午10点至夜间12点处于关闭状态，夜间12点至第二天上午10点处于开启状态；在中午11点30分将保温池14内经过相变预热后的温水由第二排水泵21快速输送到高温池10；这样两次回收热能。

高温池10设置有排水管27，高温池10的水随第一排水泵26排出流入保温池14。在高温池10的一侧（左侧）设有中温池13；在高温池10的另一侧设有保温池14，中温池13设置有进水阀连有进水管，用于中温水池的给水。中温池的一侧设有排水口，用于中温水池的排水。在保温池14的上端设置有进水阀，用于保温池的给水（相变预热用水），保温池的底部一侧设有排水口，用于保温池排水。

在水暖散热器7的进水阀处串接分水器8，且分水器8和集水器9的旁路端个数相同。分水器8的每个旁路端分别与多个水暖散热器7的进水阀连接。集水器9的每个旁路端分别与多个水暖散热器7的回水阀连接。如图1所示，本发明中分水器8和集水器9的旁路端均为5个。分水器8的5个旁路端分别与5个水暖散热器7的进水阀连接。集水器的5个旁路端分别与5个水暖散热器的回水阀处连接。分水器的主流口与循环泵6连接。集水器9的主流口与第二管路换向三通5连接。这样的设计可以使5个水暖散热器安置在5个房间内分别供暖，在正常工况下还可以根据实际需要设计多条水循环回路，提供更多的房间或客厅供暖。

高温池在晚上11点30分第一排水泵26将废热水排放至保温池，通过保温池14利用高温池10所排放的余热继续完成室内夜间供暖，在夜间室内供暖过程中，保温池内的水温被逐渐下降，会影响水暖散热器7的供暖效果，因为水暖散热器7的供暖热媒和传热、导热介质高，在正常的工况下，水暖散热器的循环水温需要60度以上，这时通过保温池水温传感器19传递信号给保温池温控开关20，温控开关启动陶瓷加热棒22对保温池内的水实施加热，根据设定值，保温池水温传感器和保温池温控开关控制陶瓷加热棒的工作状态。这样的设计提高了废热源回收供暖的稳定性，同时还可以利用夜间低谷电进行蓄能，缓解电力负荷峰谷差，提高整个装置的经济性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.基于可更换式相变蓄热器的废热回收再利用装置，其特征在于：包括水温控制组件、相变蓄热组件以及水暖散热器，所述的水温控制组件包括高温池（10）、中温池（13）以及保温池（14），所述高温池（10）和中温池（13）相邻且采用一金属传热板(17)分隔；在所述高温池（10）内设有蒸汽加热管（12），在所述高温池（10）的上端安装有与所述蒸汽加热管（12）连接的蒸汽阀（11），在所述高温池（10）的侧面设有热源出水口和热源回水口；在所述保温池侧面设有出水口和回水口，在所述保温池内设置有加热器以及所述相变蓄热组件；所述相变蓄热组件包括至少两组相变蓄热模块，所述的相变蓄热模块包括模块壳体、定位通条以及相变蓄热管，所述的通条固定在模块壳体上，在所述的通条上设置有定位孔，所述的相变蓄热管固定在所述的定位孔内；在所述高温池（10）的热源出水口和保温池的出水口之间连接一第一管路变道三通（4），在高温池（10）的热源回水口和保温池的回水口之间连接一第二管路变道三通（5）；所述的水暖散热器至少为两个，在所述水暖散热器的入口连接一分水器，在所述水暖散热器的出口连接一集水器，所述第一管路变道三通（4）的第三端口与所述的分水器连接，所述第二管路变道三通（5）的第三端口与所述的集水器连接，在所述第一管路变道三通（4）的第三端口与分水器（8）之间设置有一循环泵（6）；在所述高温池的侧面下端还设置有一第一排水管（27），该第一排水管（27）连接至所述的保温池（14），在所述的第一排水管（27）上设置有一第一排水泵（26）；在所述的保温池（14）的侧面下端还设置有一第二排水管（29），该第二排水管连接至所述的高温池（10），在所述的第二排水管（29）上设置有第二排水泵（21）；在所述金属传热板（17）外侧设置有安全格栅片（18）；所述的加热器为陶瓷加热棒。

2.根据权利要求1所述基于可更换式相变蓄热器的废热回收再利用装置，其特征在于：还包括一智能控制箱（1），在智能控制箱（1）内设有定时器(2)、管道换向开关(3)、高温池温控开关(16)以及保温池温控开关(20)，在所述的高温池内设置有高温池水温传感器(15)，在所述的保温池内设置有保温池水温传感器(19)，所述的高温池温控开关（16）与所述的高温池水温传感器(15)连接用于控制所述蒸汽阀（11）的打开或关闭，所述的保温池温控开关（20）与所述的保温池水温传感器(19)连接用于控制所述加热器的通与断。

3.根据权利要求1或2所述基于可更换式相变蓄热器的废热回收再利用装置，其特征在于：所述相变蓄热模块的模块壳体为长方形箱体结构，在所述长方形箱体结构上均匀布满若干内外相通透的小孔。

4.根据权利要求1或2所述基于可更换式相变蓄热器的废热回收再利用装置，其特征在于：在所述的定位通条上设置有至少两排定位孔，在所述的每排定位孔上都固定有所述的相变蓄热管。