CN105402799A - 一种固体蓄热液动换热供暖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种液动式固体蓄热供暖装置,包括固体加热蓄热部份、液动热交换器和电脑控制系统;固体蓄热部分的蓄热砖的高温通过高温油与热交换器系统相连;热交换器包括高温油换热器、油水分离器、低温换热器和水循环系统交换部分,所述高温油用高温油泵进行交换,低温换热过程通过介质与铜盘管进行接触式传热,所述铜盘管进出口与暖气的循环系统相连;本发明结构合理、高效节能,可利用谷电蓄热,蓄热温度高、热交换过程平稳、安全可靠,整机的贮蓄能力强,释放输出连续并能保证时长,达到零污染、零排放,适合南、北方的生活小区、办公楼、学校、酒楼的独立大面积集中供暖。
Description
技术领域
本发明涉及供暖装置,尤其是涉及一种利用液动换热的新型固体蓄热供暖装置。
背景技术
城市冬季取暖一直采用集中供暖方式,采用烧煤或天然气的供暖锅炉。这种传统的供热方式主要有以下缺点:能源利用率低,不可再生资源消耗多且浪费严重,煤炭或天然气产生污染;热水运送半径及运送能源量过大,调节困难,冷热不均,且维修量也大,安装、运行成本高;供暖舒适稳定性不强,不具有用户操作性;由于设备、材料、施工、运行、维修等因素使得系统漏水,用户受损现象时有发生,且一旦发生,不能立即停止泄漏,甚至因为一户的问题牵连到其他用户。近几年市场上出现了诸多分户供暖的方式,在一定程度上解决了用户不能控制室内温度的问题,且更加舒适,但这些方式投入成本较大,不利于大规模推广。
供暖的方式有很多种,如汽热供暖、水热供暖、电热供暖等,其中,电热供暖是一种环保方式的供暖,其总的设备投资较低,不产生有害气体,无环境污染,无管道布置之占地,不会影响环境美观,使用方便;当不使用时可切断电源,既节约能源,又不会影响邻室供暖。因此,电热供暖有其一定的市场占有额,且呈发展的趋势。而如何改进设计,使其进一步的节能、高效,是业者努力的方向。
为合理分配电网资源,降低能耗,一些地方提倡错峰用电。为了配合错峰用电,人们研发了储热式电暖器。比如专利CN2692544Y的储热式电暖器,主要由箱体、储热体、保温层以及电热管构成,电热管安装在储热体内。在用电低谷时,电热管工作加热储热体,储热体储存热量,等到用电高峰时,电热管不工作,储存了热量的储热体向外部散热,达到供暖的目的。由于该储热式电暖器没有即时供暖功能,只能先加热储热体,然后利用储热体进行散热取暖,因而其使用的便捷性是有限的,在没有储热的情况下,是无法实现快速取暖。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用谷电蓄热,液动换热的高效节能、安全可靠的固体蓄热堆供暖装置。
为了实现本发明的目的,提出以下技术方案:
一种液动式固体蓄热供暖装置,所述供暖装置包括一体化设计的固体蓄热堆1、变频油泵系统、液动换热器2、智能控制柜3和水箱;其中,
所述固体蓄热堆1包括固体蓄热砖4、加热管5和高温换热管6;加热管5、固体蓄热砖4和高温换热管6紧密接触,高温换热管6内通高温油;
所述液动换热器2包括:介质室9、高温油室10、换热铜盘管11、热管12和水泵15;所述高温换热管6的高温油进入高温油室10加热所述热管12,所述热管12将热能传导到介质室9,来自水箱的冷水通过水泵15进入介质室9内的换热铜盘管11,加热后的热水循环进入所述水箱;
所述的变频油泵系统包括高温变频油泵13、油管和回油泵33,所述高温变频油泵13的一端通过油管与固体蓄热堆1的油管入口20相接,另一端通过油管与液动换热器热2的高温油室10相连;所述回油泵33的一端通过油管与固体蓄热堆1的油管出口19相接,另一端通过油管与高温油室10相连,实现高温油在固体蓄热堆1和液动换热器2之间循环;
所述智能控制柜3包括低压配电柜和多组温度控制感应器8,所述低压配电柜通过3组继电器向所述固体蓄热堆1的加热管5通三相电;所述固体蓄热堆1内设置多处固体蓄热堆测温点7,所述液动换热器2内设置多处换热器测温点14,测温点处设置K式热电偶温度计,所述温度控制感应器8分别与K式热电偶温度计一一相连,接收K式热电偶温度计的温度信号;所述智能控制柜通过输入的温度信号控制装置的运行和远程监控。
所述固体蓄热堆1的每一层固体蓄热砖4以及高温换热管6的油管出口19和油管进口20处均设置固体蓄热堆测温点7;所述介质室9设置热管放热端24处和设置换热铜盘管11处以及换热铜盘管11的冷水入口和热水出口处均设置换热器测温点14;所述高温油室10的顶部和底部均设置换热器测温点14。
所述的固体蓄热堆1从外至里依次包括外保温层31、水冷壁保温层16和蓄热箱体32,所述蓄热箱体上端面内设置有上压板17,所述蓄热箱体下端面内设置有下压板22,所述上压板17和下压板22通过紧固螺栓18将固体蓄热砖4、加热管5和高温换热管6紧密接触并固定在蓄热箱体32内;所述下压板22下端垫衬保温砖21,下有槽钢底盘;所述加热管5横向设置;所述高温换热管6呈盘管状排列。
所述换热铜盘管11分别通过冷水进口25和热水出口26与所述水箱连接;所述热管12的热管吸热端23位于高温油室10内,热管放热端24位于介质室9的下半部分;与固体蓄热堆1连通的高温换热管6通入高温油室10。
所述介质室9的顶端设置介质膨胀箱29,顶部有介质膨胀箱排压口30;所述高温油室10侧上方设置溢油桶27,顶部有溢油桶排压口28。
所述热管12以矩阵形式均匀分布,数量为96-384根;在所述热管放热端24的表面排布有散热片;所述介质室9和高温油室10的壳体有保温层,覆盖在壳体的侧表面;室内均设置有高斯磁铁。
所述水箱箱体的外表面设置保温层,内部分布有高斯磁铁,所述高斯磁铁为25000高斯磁铁;在所述水箱箱体的上端面开设有排气口,所述排气口连接有排气阀。
本发明的蓄热系统结构合理、高效节能,可利用谷电蓄热,环保稳定、安全可靠,不仅容易操作、蓄热温度高、热交换过程平稳,而且整机的热贮蓄能力强(1:5.9),能够即时释放热水,输出连续并能保证时长,达到零污染、零排放,适合于我国南、北方各生活小区、办公楼、学校、酒楼等独立大面积集中供暖。夏季还可作为“溴化锂中央空调”的动力热源。
附图说明
图1是本发明液动式固体蓄热堆供暖装置整体结构示意图;
图2是固体蓄热堆结构示意图;
图3是液动换热器结构示意图。
其中:
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合附图和具体实施例,对本发明进一步详细说明。
图1是本发明液动式固体蓄热堆供暖装置整体结构示意图;如图所示,液动式蓄热堆供暖装置由固体蓄热堆1、液动换热器2、高温变频油泵13、智能控制柜3和水箱(图中未示)几大部分组成。固体蓄热堆1中的固体蓄热砖4由加热管5通三相电加热,产生的高温加热高温油(液态),并通过与液动换热器热2相连得高温换热管6进入液动换热器热2;所述液动换热器热2包括:介质室9、高温油室10、换热铜盘管11、热管12、高温油泵13、换热器测温点14和水泵15。高温油进入高温油室10,加热热管12,热管12将热能传导到介质室9,加热通过换热铜盘管11进入介质室9的冷水,热水通过水泵15
智能控制柜3设置多组温度控制感应器8,固体蓄热堆1和固体蓄热堆测温点7,液动换热器2设置多处换热器测温点14,固体蓄热堆测温点7和换热器测温点14的总和与温度控制感应器8对应。温度控制感应器8分别与固体蓄热堆测温点7和换热器测温点14中的K式热电偶温度计相连,接收温度信号,本实施例的整个系统的信号控制点为24个节点。控制系统与蓄热堆体的连接主要有:K式热电偶温度计的信号连接,加热管的三相平衡连接。控制系统与热交换器的连接主要有:变频油泵的三相连接,水泵的三相连接,K式热电偶温度计的信号连接。智能控制柜与配电柜的连接。
整个供暖系统通过智能控制柜3的电脑控制:首先在谷电时间启动固体蓄热堆1的加热管5,使常温的固体蓄热砖4的温度升至600左右(升温时间为6小时左右);在谷电停止前系统自动停止加热(启停方式为软启动)。当固体蓄热砖温度达到200-300度时控制系统启动高温变频油泵13,在300度以下时油泵会以高频率运行,使得10高温油室中的高温油(冷油)循环升温,当油温升至80度以上时热管12就会开始工作,这会使得介质层9里的传热介质开始快速升温,当介质层9的温度到80度以上时,控制系统会开启水泵15,将水箱(图中未示)的低温水通过液动换热器2循环加温。当水箱的水温升至80度时后,供热系统就可以向管网中循环热水供暖。
液动换热器2中的高温油层的工作温度控制在300度以下,介质层9的温度控制在100以下。当固体蓄热砖4的温度升至300度以上的,变频油泵13的工作频率会趋向于低频率运行。当整个系统的换热速度达到平衡时,系统就可以向水箱提供源源不断的热水,直到蓄热砖4的温度降至100度以下,等待第二天的谷电时间重新加热蓄热,4。系统在运行时一旦有某单元的温度超过系统设定温度,前一装置就会停止工作,直到温度低于系统设定温度时才会重新启动。
图2是固体蓄热堆结构示意图,图3是液动换热器结构示意图。如图所示,固体蓄热堆1主要有电加热管5、固体蓄热砖4、高温换热管6、上下夹板17,22、多级保温层16和位于底盘的保温砖21等组成。
液动换热器2主要有介质室9和高温油室10,介质室9的上半部分设置换热铜盘管11,其分别接冷水进口25和热水出口26;
其中,热管12的热管吸热端23位于高温油室10内,热管放热端24位于介质室9的下半部分;与固体蓄热堆1连通的高温换热管6通入高温油室10,进行高温油的循环。
高温换热管6与特制的固体蓄热砖4之间形成紧密接触,油管与油管之间由不锈钢弯头焊接连接,进、出口油管与换热装置的管网之间是由法兰密封连接。油路运行方向在变频油泵作用下由低温处向高温处运行,运行中不会产生回流现象。水箱与换热器之间也是通过管网法兰连接。高温变频油泵13的作用是将高温油经过高温油管与高温蓄热砖之间充分换热,将蓄热砖的温度带到下一级换热装置中,蓄热砖的温度会慢慢降低。当高温油到达下一级换热装置中,换热装置里的热管会自动由下往上传热。油温越高热管的传热功率就会越大,换热装置里的油层温度被系统设定在300以内。当温度越接近300度时,高温变频油泵13的工作频率就会自动降低。由于热管12的无动力传热作用,上层介质层9的传热介质会很快到达工作温度80度以上,此时变频水泵15就会将水箱里的冷水流向介质层9的铜盘管11里,经过低温交换使得水箱里的水不断升温,以达到持续换热的目的。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种液动式固体蓄热供暖装置,其特征在于:所述供暖装置包括一体化设计的固体蓄热堆(1)、变频油泵系统、液动换热器(2)、智能控制柜(3)和水箱;其中,
所述固体蓄热堆(1)包括固体蓄热砖(4)、加热管(5)和高温换热管(6);加热管(5)、固体蓄热砖(4)和高温换热管(6)紧密接触,高温换热管(6)内通高温油;
所述液动换热器(2)包括:介质室(9)、高温油室(10)、换热铜盘管(11)、热管(12)和水泵(15);所述高温换热管(6)的高温油进入高温油室(10)加热所述热管(12),所述热管(12)将热能传导到介质室(9),来自水箱的冷水通过水泵(15)进入介质室(9)内的换热铜盘管(11),加热后的热水循环进入所述水箱;
所述的变频油泵系统包括高温变频油泵(13)、油管和回油泵(33),所述高温变频油泵(13)的一端通过油管与固体蓄热堆(1)的油管入口(20)相接,另一端通过油管与液动换热器热(2)的高温油室(10)相连;所述回油泵(33)的一端通过油管与固体蓄热堆1的油管出口(19)相接,另一端通过油管与高温油室(10)相连,实现高温油在固体蓄热堆(1)和液动换热器(2)之间循环;
智能控制柜3包括低压配电柜和多组温度控制感应器8,所述低压配电柜通过3组继电器向所述固体蓄热堆(1)的加热管(5)通三相电;所述固体蓄热堆(1)内设置多处固体蓄热堆测温点(7),所述液动换热器(2)内设置多处换热器测温点(14),测温点处设置K式热电偶温度计,所述温度控制感应器(8)分别与K式热电偶温度计一一相连,接收K式热电偶温度计的温度信号;所述智能控制柜通过输入的温度信号控制装置的运行和远程监控。
2.根据权利要求1所述的液动式固体蓄热供暖装置,其特征在于:所述固体蓄热堆(1)的每一层固体蓄热砖(4)以及高温换热管(6)的油管出口(19)和油管进口(20)处均设置固体蓄热堆测温点(7);所述介质室(9)设置热管放热端(24)处和设置换热铜盘管(11)处以及换热铜盘管(11)的冷水入口和热水出口处均设置换热器测温点(14);所述高温油室(10)的顶部和底部均设置换热器测温点(14)。
3.根据权利要求2所述的液动式固体蓄热供暖装置,其特征在于:所述的固体蓄热堆(1)从外至里依次包括外保温层(31)、水冷壁保温层(16)和蓄热箱体(32),所述蓄热箱体上端面内设置有上压板(17),所述蓄热箱体下端面内设置有下压板(22),所述上压板(17)和下压板(22)通过紧固螺栓(18)将固体蓄热砖(4)、加热管(5)和高温换热管(6)紧密接触并固定在蓄热箱体(32)内;所述下压板(22)下端垫衬保温砖(21),下有槽钢底盘;所述加热管(5)横向设置;所述高温换热管(6)呈盘管状排列。
4.根据权利要求3所述的液动式固体蓄热供暖装置,其特征在于:所述换热铜盘管(11)分别通过冷水进口(25)和热水出口(26)与所述水箱连接;所述热管(12)的热管吸热端(23)位于高温油室(10)内,热管放热端(24)位于介质室(9)的下半部分;与固体蓄热堆1连通的高温换热管6通入高温油室(10)。
5.根据权利要求4所述的液动式固体蓄热供暖装置,其特征在于:所述介质室(9)的顶端设置介质膨胀箱(29),顶部有介质膨胀箱排压口(30);所述高温油室(10)侧上方设置溢油桶(27),顶部有溢油桶排压口(28)。
6.根据权利要求5所述的液动式固体蓄热供暖装置,其特征在于:所述热管(12)以矩阵形式均匀分布,数量为96-384根;在所述热管放热端(24)的表面排布有散热片;所述介质室(9)和高温油室(10)的壳体有保温层,覆盖在壳体的侧表面;室内均设置有高斯磁铁。
7.根据权利要求6所述的液动式固体蓄热供暖装置,其特征在于:所述水箱箱体的外表面设置保温层,内部分布有高斯磁铁,所述高斯磁铁为25000高斯磁铁;在所述水箱箱体的上端面开设有排气口,所述排气口连接有排气阀。
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