CN104930894A - 温度分层器、具有该温度分层器的储热器及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温度分层器、具有该温度分层器的储热器及其安装方法，分层器包括：温度分层器本体，底部的第一端形成进液口，顶部的第二端敞开或封闭；出液管形成在本体的管壁上；出液管至少有两个，不同出液管之间具有高度差。储热器具有内部空间，温度分层器竖直于内部空间；储热器还具有换热装置加热或冷却内部空间中流体，换热装置有换热入口和换热出口，换热入口与内部空间连通，换热出口与温度分层器的进液口连通。该储热器，一端温度高，另一端温度低，使用时从温度高的一端开始取液使用，另一端温度较低的流体可以再进行加热。一端温度高的流体能够提高供热效率，另一端温度较低流体被加热时热损失少，因此储热器的储热效率高。

Description

温度分层器、具有该温度分层器的储热器及其安装方法

技术领域

本发明涉及储能供热领域，尤其涉及温度分层器、具有该温度分层器的储热器及其安装方法。

背景技术

储热器是将热能存储并在需要时进行释放的设备。现有技术中储热器内的温度分层效果很差，造成低下的热能存储效率和释放效率。在储备同样热量的情况下，储热器内良好的温度分层表明储热器一端温度高，可提高供热温度和供热效率；储热器的另一端温度低，可提高加热时效率、降低热损。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种温度分层器，包括：温度分层器本体，成纵向设置的管状结构，且位于底部的第一端形成进液口，位于顶部的第二端敞开或封闭；出液管，形成于所述温度分层器本体的管壁上；其中，所述出液管至少有两个，且以所述管状结构的延伸方向为高度方向，不同所述出液管之间具有高度差。

另一方面，本发明提供一种具有上述温度分层器的储热器，所述储热器具有内部空间，所述温度分层器竖直的固定设置在所述内部空间中；所述储热器还具有换热装置，用于加热或冷却所述内部空间中流体。所述换热装置具有换热入口和换热出口，所述换热入口与所述内部空间的上部或下部连通，所述换热出口与所述温度分层器的进液口连通。

再一方面，本发明还提供一种上述储热器的安装方法，将所述温度分层器竖直的固定在所述内部空间，将所述温度分层器的进液口连通换热装置的换热出口，将所述换热装置的换热入口与所述内部空间连通。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：当将温度分层器安装在储热器内，被加热或冷却的流体从进液口进入温度分层器，利用流体温度不同产生的密度差及压力差，使流体从不同的出液管流出，这也使储热器内的流体自动按照温度分层，顶部温度高，底部温度低。从出液管流出的流体温度与该出液管所在高度的储热器内流体温度相似。例如储热器内底部流体温度为20℃，从储热器底部到顶部的流体温度升高到50℃。当温度分层器内的流体温度为30℃时，温度分层器内的流体优选的从中部的出液管流出；当温度分层器内的流体温度高于50℃时，温度分层器内的流体优选的从高处的出液管流出，如果温度分层器顶部是敞开的，还可会从敞开的顶部流出。本发明使用时从顶部开始取液使用，底部温度较低的流体可以再进行加热。相比于没有温度分层的储热器，顶部温度高的流体能够提高供热效率，底部温度较低流体被加热时热损失少，由此，供热效率高，热损失少，所以储热器的储热效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明温度分层器的结构示意图；

图2为本发明温度分层器中止回片部分的主视图；

图3为本发明温度分层器中止回片部分的左视图；

图4为本发明温度分层器俯视图；

图5为本发明储热器的剖视图。

附图标记：

1-温度分层器本体；11-（温度分层器的）第一段；12-（温度分层器的）第二段；13-（温度分层器的）第三段；2-出液管；3-进液口（第一端）；4-末端；5-储热器；6-止回片；7-枢轴；8-换热装置；81-换热出口；82-换热入口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明以下各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

参见图1，一种温度分层器，包括温度分层器本体1和出液管2。温度分层器本体1成纵向设置的管状结构，其管状结构的两端中的位于底部的第一端形成进液口，位于顶部的第二端敞开或封闭（为了方便描述，也可以称之为末端，图中以附图标记4示出）。上述出液管2形成在温度分层器本体1的管壁上，即也在第一端和第二端之间的管壁上。出液管2的数量至少有两个，以温度分层器管状结构的延伸方向为高度方向，不同出液管2具有高度差。应该理解，上述管状结构的延伸方向可以理解为当温度分层器内充满流体时，流体可以流动的方向。参考图1，箭头A为高度方向。另外，本说明书中提及的流体可包括但不限于是水，如生活用水。应该理解，上述顶部和底部只是相对而言，在竖直放置的温度分层器上，水平位置较低的一端为底部，这一端形成进液口，水平位置较高的一端为顶部。

上述的温度分层器可以用在储热器5中，经过加热或冷却的液体从进液口进入温度分层器，利用流体温度不同产生的密度差及压力差，使流体从不同的出液管流出。从出液管流出的流体温度与位于该出液管所在高度的器内流体温度相似。当分层器管内流体温度高于器内流体温度时，管内流体经顶部出液管进入蓄热器内；当分层器管内流体温度低于器内流体温度时，管内流体经底部出液管进入蓄热器内。使储热器内的流体自动按照温度分层，顶部温度高，底部温度低。使用时从温度高的部分开始取液使用，另一部分温度较低的流体可以再进行加热。相比于没有温度分层的储热器，温度高的流体能够提高供热效率，温度较低流体被加热时效率高、热损失少，由此，供热效率高，热损失少，所以储热器的储热效率高。

上述温度分层器的顶端敞开或者封闭，当其为敞开状态时，可以起到与出液管相同的作用。例如在温度分层器用于储热器，温度分层器内的流体温度高于储热器顶部流体的温度时，可以使温度分层器内的流体从其顶部的敞开端流出。

在一种可选的实施方式中，温度分层器本体1为分段式结构，即由多段同径且同轴管段连通组成，在多段管段中位于首尾的两端分别称之为第一段和最后一段，其中第一段的一端形成进液口3，最后一段的一端敞开或封闭。第一段和最后一段另一端彼此相连，或者通过中间其它管段连接。也可理解为，第一段和最后一段直接连接；或者第一段和最后一段之间还包括其它管段，这些管段彼此连接。

这种多段式的组成方式容易安装和拆卸，在其中某一个管段出现问题时，可以更换其中一段管段，而不用整体更换温度分层器。

为了方便描述，以三段为例，如图1所示，温度分层器由三段管段组成，分别是第一段11、第二段12和第三段13（第三段即最后一段），各段之间彼此密封连接。在一种可选的实施方式中，各段之间还能彼此同轴转动，该转动角度可以是360度。具体转动到何种位置，可以自行调节，这样当温度分层器用于储热器5时，便于改善储热器内的流体流动情况。

当然，应该理解，这里只是为了方便描述，以三段为例子描述，而温度分层器可以由其它任意段数组成，当然也可以是一段组成，该一段也同样满足第一端形成进液口3，第二端封闭或敞开，管壁上具有多个位于不同高度的出液管2。

在一种可选的实施方式中，上述各段的管壁上形成有出液管2，该出液管2可以是从管壁向外延伸的形式。出液管2中还具有止回片6，如图2-4所示，在温度分层器竖直放置且第二端竖直高度高于第一端时，止回片6与出液管2内壁面的顶面通过枢轴7连接，并且以枢轴7为轴，止回片6向出液管2延伸的方向倾斜。倾斜能够保证止回片6在重力作用下，关闭流体从出液管流入温度分层器内的通路。止回片6具备一定活动能力或弹性变形能力，在温度分层器内外压差的作用下，温度分层器内流体能够流出出液管时，止回片6打开，形成流体流通的通道。

所述温度分层器能够根据管内外压差情况自动开关止回片6、自动运行。

或者也可以理解为，以单个管段为例，将该管段竖直放置在液平面上，止回片6枢接在出液管2内壁面上液平高度最高的顶面上，当然，该顶面可能是弧形，但并不限制为只能与弧形内壁面的顶点固定，同时，也要理解，上述最高点也并非不能改动，选取枢接点是为了保证止回片6能够在重力下摆动到将出液管2完全封闭的状态。上述止回片6向出液管2延伸的方向倾斜，也可以理解为，定义出液管2连接管段（温度分层器本体1）的一端为里，远离管段（温度分层器本体1）的一端为外，止回片6以枢轴为轴，向外转动倾斜。其倾斜角度θ为0-30度。在该范围内的倾斜角度，可以保证止回片能够在重力的作用下封闭住出液管，并且该倾斜角度还能够防止流体从出液管倒流回温度分层器本体内。

另一方面，参见图5，本发明还提供一种储热器，具有上述任意一种温度分层器，该储热器具有内部空间，用于储存流体以及其它零部件，这些零部件至少包括上述的温度分层器，温度分层器竖直地固定设置在内部空间中，例如可以通过固定架等装置固定。进一步，本发明的储热器还具有换热装置8，该换热装置8用于加热或冷却内部空间中的流体，并且能够将经过换热后的流体供给到温度分层器。

继续参见图5，该换热装置8具有换热入口82和换热出口81，其中，换热入口82用于将内部空间的水加热或冷却，如上述，温度分层器可以利用流体温度不同产生的密度差及压力差使流体自动分层，因此储热器（内部空间）中的流体会按温度分层，内部空间底部的流体温度较低，因此，通过换热器加热时换热入口82连通部空间的下部，这样可以直接对低温度的流体加热，能够提高加热效率。换热出口81与温度分层器的进液口连通，这样加热后的流体可以通过温度分层器进入蓄热器空间中相应的高度。通过换热装置8冷却时，换热入口82连通蓄热器空间的上部，这样可以直接取用温度高的流体，提高换热效率，换热出口81与温度分层器的进液口联通，这样冷却后的流体通过温度分层器进入蓄热器空间中相应的高度。

上述内部空间的下部是相对于整个内部空间而言，下部的范围至少为内部空间整个高度的一半以下。进一步，上述温度加热器可以是太阳能加热器，也可以是电加热器或者燃气加热器，其它形式的加热器也可以适用于本发明。上述冷却换热装置8可以是热交换器，也可以是散热设备或采暖末端，其他形式的冷却装置也适用于本发明。

在可选的实施方式中，上述换热装置8至少可以有以下两种安装位置:

第一种，换热装置8设置在内部空间，当然，如上述，当换热装置8为加热装置时，该装置可以是位于内部空间的下部，且低于温度分层器的进液口，这样换热进口的位置在内部空间的下部，能够确保换热入口82与内部空间的底部能够连通，当然，在保证换热入口82能够连通内部空间的下部，变换换热装置的位置也可以，例如可以使用导管连通换热入口82和内部空间的下部。当换热装置8为冷却装置时，该装置可以位于内部空间的上部，且高于温度分层器的进液口，这样换热进口的位置在内部空间的上部，能够确保换热入口与内部空间的上部能够连通，当然在保证换热入口能够连通内部空间的上部，变换冷却装置的位置也可以，例如可以使用导管连通换热进口和内部空间的上部。

第二种，换热装置8在内部空间之外，这时可以通过第一连接管路，连通所述换热入口和内部空间的上部或下部，通过第二连接管连通所述换热出口81和进液口3。当使用换热装置8进行加热时，所述第一连接管路连通换热入口82和内部空间的下部；当使用换热装置8进行冷却时，所述第一连接管路连通换热入口82和内部空间的上部。

当然，无论哪种设置方式都是为了加热或冷却内部空间的流体。当对内部空间下部的流体进行加热时，因为这部分的流体温度相对于顶部的流体温度较低，加热后的流体进入温度分层器，利用流体温度与密度的关系，自动分层，从出液管流入内部空间的相应区域。当对内部空间上部的流体进行冷却时，因为这部分的流体相对于底部的流体温度较高，冷却后的流体进入温度分层器，自动分层，从出液管流入内部空间的相应区域。

再一面，本发明还提供一种上述储热器的安装方法，将温度分层器竖直的固定在内部空间，将温度分层器的进液口连通换热装置8的换热出口，将换热装置的换热入口与内部空间的上部或下部连通。当所述换热装置为加热装置时，换热入口与所述内部空间温度低的一端相连；当所述换热装置为冷却装置时，换热入口与所述内部空间温度高的一端相连。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种温度分层器，其特征在于，包括：

温度分层器本体，成纵向设置的管状结构，且位于底部的第一端形成进液口，位于顶部的第二端敞开或封闭；

出液管，形成于所述温度分层器本体的管壁上；其中，

所述出液管至少有两个，且以所述管状结构的延伸方向为高度方向，不同所述出液管之间具有高度差。

2.根据权利要求1所述的温度分层器，其特征在于，

所述温度分层器本体为分段式结构，由多段同径且同轴管段连通组成，其中，多段所述管段中，第一段上的一端形成所述进液口，最后一段上的一端敞开或封闭。

3.根据权利要求2所述的温度分层器，其特征在于，

每段所述管段的管壁上形成有所述出液管。

4.根据权利要求2所述的温度分层器，其特征在于，

相邻两个所述管段的连接处密封，且能彼此同轴转动。

5.根据权利要求1-4任一项所述的温度分层器，其特征在于，

所述出液管中具有止回片，所述止回片与所述出液管内壁面的顶面通过枢轴连接，并且以所述枢轴为轴，所述止回片向所述出液管延伸的方向倾斜。在所述温度分层器内的流体的作用下，止回片打开，形成供所述流体流出的通道。

6.根据权利要求5所述的温度分层器，其特征在于，

所述倾斜的角度为0-30度。

7.一种具有上述权利要求1-6中任意一项所述的温度分层器的储热器，其特征在于，

所述储热器具有内部空间，所述温度分层器竖直的固定设置在所述内部空间中；

所述储热器还具有换热装置，用于加热或冷却所述内部空间中流体，所述换热装置具有换热入口和换热出口，所述换热入口与所述内部空间连通，所述换热出口与所述温度分层器的进液口连通。

8.根据权利要求7所述的储热器，其特征在于，

当所述换热装置用于加热所述内部空间中流体时，所述换热入口与所述内部空间的下部连通；

当所述换热装置用于冷却所述内部空间中流体时，所述换热入口与所述内部空间的上部连通。

9.根据权利要求7所述的储热器，其特征在于，

所述换热装置设置在所述内部空间中，所述换热入口连通所述内部空间，所述换热出口连通所述进液口；或者，

所述换热装置设置在所述内部空间之外，通过第一连接管路，连通所述换热入口和所述内部空间，通过第二连接管连通所述换热出口和所述进液口。

10.一种如权利要求7-9中任意一项所述储热器的安装方法，其特征在于，

将所述温度分层器竖直的固定在所述内部空间，将所述温度分层器的进液口连通换热装置的换热出口，将所述换热装置的换热入口与所述内部空间连通。