CN106287909A - 一种储能式电热转换装置及供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种储能式电热转换装置及供热系统，所公开的储能式电热转换装置包括保温箱体、电加热装置和蓄热器；电加热装置和蓄热器分别设在保温箱体的两端，电加热装置与蓄热器之间形成送风通道；蓄热器与电加热装置与保温箱体的侧壁形成环形回风通道，环形回风通道与送风通道形成循环风道；循环风道上设置有循环风机；电加热装置用于与外部电源连接，电加热装置包括电源通断开关、第一控制器和电热主体；第一控制器在外部电源所在的电网处于谷电时段时控制电源通断开关开启以实现电热主体启动；电热主体通过循环风道与蓄热器换热，蓄热器用于将电热主体所产生的热能储存。上述方案能解决电力高峰期存在的电力紧张所导致的对电力供热的影响问题。

Description

一种储能式电热转换装置及供热系统

技术领域

本发明涉及电能利用技术领域，尤其涉及一种储能式电热转换装置及供热系统。

背景技术

供热是关系到人们在寒冷冬季进行正常生活的重要保障，供热的过程中需要供热源向室内提供热能，进而确保人们的室内温度满足供热要求。目前，比较常用的是集中供热模式，集中供热模式通常在城市或乡镇中，通过集中铺设供热管道，然后通过燃煤锅炉加热供热管道中的供热介质(通常为水)，被加热后的供热介质通过供热管道被输送到人们的家中，从而达到提高室内温度的目的。

我们知道，集中供热模式需要大量的工程来铺设供暖管道，这导致工程造价较高。同时，集中供热模式需要燃煤，燃煤锅炉在工作的过程中会产生较大的污染，这使得对环境要求越来越高的人们而言难以接受，目前由于供暖燃煤导致的空气污染已经让越来越多的民众无法忍受。而且，集中供热模式只能在居住较为集中的城镇普及，较难在地理位置比较偏远的农村实施，农村仍然采用原始的单独燃煤供热模式，存在供热效率较低，污染仍然较大。

很显然，集中供热模式存在较大的局限性，特别是存在严重的污染，使得供热公司开发新的供热模式变得越来越紧迫。随着电网的逐渐发达，通过电产热实现供暖的模式已经取得较大程度的发展。用电能转换为热能实现供暖不但能降低污染，而且取电方便，使得热源无需集中在类似于燃煤锅炉等集中区域，也就无需较大的管道铺设工程量。

电力供热具有较大的发展空间，但是随着人们的居住越来越密集，用电负荷越来越大，普通的生活用电经常会存在电力紧张，特别是在用电高峰期，电力不足会影响对居民室内供热，很显然，这严重制约电力供热模式的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决电力高峰期存在的电力紧张所导致的对电力供热的影响问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种储能式电热转换装置，其特征在于，包括保温箱体、电加热装置和蓄热器；其中：

所述电加热装置和所述蓄热器分别设置在所述保温箱体的两端，所述电加热装置与所述蓄热器之间形成送风通道；所述蓄热器与所述保温箱体与所述保温箱体的侧壁形成环形回风通道，所述环形回风通道与所述送风通道形成循环风道；所述循环风道上设置有循环风机；

所述电加热装置用于与外部电源连接，所述电加热装置包括电源通断开关、第一控制器和电热主体；所述第一控制器在所述外部电源所在的电网处于谷电时段时控制所述电源通断开关开启以实现所述电热主体启动；

所述电热主体通过所述循环风道与所述蓄热器换热，所述蓄热器用于将所述电热主体所产生的热能储存。

进一步地，所述循环风道上设置有流量调节阀；所述储能式电热转换装置还包括第二控制器和温度传感器，所述温度传感器设置在所述蓄热器中，用于检测所述蓄热器的实时温度；所述第二控制器用于在所述蓄热器中的实时温度距警戒值的温度差达到设定值时，控制所述流量调节阀减小流量。

进一步地，还包括功率调节装置，所述功率调节装置与所述第二控制器相连，且在所述第二控制器控制所述流量调节阀减小流量时，控制所述电加热装置减小功率。

进一步地，所述保温箱体设置有底座，所述底座为移动式底座。

进一步地，所述底座是混凝土浇筑底座，所述电加热装置与所述外部电源连接的线路埋设在所述底座内，且所述线路的接线柱设置在所述底座位于所述保温箱体外侧的部位上。

进一步地，所述蓄热器为氧化铝蓄热球。

进一步地，还包括换热器，所述换热器具有回水管接口和热水管接口，所述换热器与所述蓄热器相连，用于向换热器换热。

进一步地，所述保温箱体与所述电加热装置和所述蓄热器相对的部位均设置有检修门。

一种供热系统，包括：

如上任一所述的储能式电热转换装置。

本发明的有益效果为：

本发明公开的储能式电热转换装置中，控制器在外部电源所在的电网处于谷电时段时控制电源通断开关开启，进而使得电热主体开始工作，电热主体将电能转换为热能加热附近的空气，空气被加热后通过循环风道流向蓄热器，蓄热器将被加热后的空气中的热量吸收并储存，经过蓄热器的空气温度降低后又通过循环通道流向电加热装置实施加热，进而进行往复循环。整个过程中，蓄热器将谷电时段产生的热能存储，在峰电时段可以将热量散出，可以用来为人们供暖。

通过上述整个工作过程可以看出，本发明公开的储能式电热转换装置能在用电紧张的峰电时段将谷电时段存储的热能释放，进而实现供峰电时段的居民供暖，因此能缓解电力供热模式受电力不足的制约。同时，送风通道与环形回风通道形成循环风道能提高热转移效率，使得储能式电热转换装置在谷电时段尽可能快地储备较多的热。

附图说明

图1是本发明实施例提供的储能式电热转换装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是图1的部分结构示意图；

图5是图4中部分结构的侧视图；

图6是图4中I部分横向切割的放大结构示意图；

图7是本实施例提供的蓄热器的部分结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种储能式电热转换装置，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-3，本发明实施例提供一种储能式电热转换装置。该电热转换装置包括电加热装置1、蓄热器2和保温箱体3。

其中，电加热装置1和蓄热器2均布置在保温箱体3内，且分别设置在保温箱体3的两端，电加热装置1与蓄热器2之间形成送风通道；蓄热器2与保温箱体3和保温箱体3的侧壁形成环形回风通道，环形回风通道与送风通道形成循环风道4；循环风道4上设置有循环风机5；通过循环风机5驱动保温箱体3内的空气流动，从而达到对流换热的目的。

电加热装置1用于与外部电源连接，电加热装置1包括电源通断开关、第一控制器和电热主体，第一控制器在外部电源所在的电网处于谷电时段控制电源通断开关开启，进而实现电热主体启动，达到电发热的目的。

循环风道4连通电热主体与蓄热器2，电加热装置1用于对保温箱体3内的空气实施加热，通过对流和辐射将电产生的热能通过循环风道4传递给蓄热器2，蓄热器2用于在谷电时段蓄热，蓄热器2储存的热能够用于在峰电时段实施供暖。

本发明实施例提供的储能式电热转换装置的工作过程如下：

控制器在外部电源所在的电网处于谷电时段时控制电源通断开关开启，进而使得电热主体开始工作，电热主体将电能转换为热能加热附近的空气，空气被加热后通过循环风道4流向蓄热器2，蓄热器2将被加热后的空气中的热量吸收并储存，经过蓄热器2的空气温度降低后又通过循环通道4流向电加热装置1实施加热，进而进行往复循环。整个过程中，蓄热器2将谷电时段产生的热能存储，在峰电时段可以将热量散出，可以用来为人们供暖。

通过上述整个工作过程可以看出，本发明实施例公开的储能式电热转换装置能在用电紧张的峰电时段将谷电时段存储的热能释放，进而实现供峰电时段的居民供暖，因此能缓解电力供热模式受电力不足的制约。同时，送风通道与环形回风通道形成循环风道能提高热转移效率，使得储能式电热转换装置在谷电时段尽可能快地储备较多的热。

本实施例中，保温箱体3与电加热装置1和蓄热器2相对的部位均设置有检修门31，检修门31便于操作工人对设备的检修、维护。

保温箱体3设置有底座32，底座32可以为移动式底座，移动式底座能够使得整个储能式电热转换装置更加灵活布置，能更好地适应安装环境。具体的，底座32是混凝土浇筑底座，混凝土浇筑底座具有较好的绝缘作用，能避免漏电。电加热装置1与外部电源连接的线路可以埋设在底座32内，线路的接线柱设置在底座32位于保温箱体3外侧的部位上。

电加热装置1是发热部分，请参考图4-6，一种具体的实施方式中：电热主体包括三个安装部14和分别与三相电的三根火线一一对应相连的第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13，也就是说第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13呈Y字形连接在三相电上，同时进行产热。第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13分别一一对应地安装在三个安装部14上。第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13间隔分布，相邻的两者之间形成送热通道15。

在谷电时段，第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13同时工作对空气加热，当然，相邻的两者之间送热通道内的空气也被加热，然后将加热后的空气输送到电热转换系统的蓄热器中存储。整个加热过程可以采用三相高压电加热空气，加热效率较高，整个电热主体的布置能实现对空气的加热，为后续通过对流和辐射的方式实现蓄热器的蓄热做准备，整个加热过程热能的转移是由空气实现，因此在大规模产热的过程中安全性较高。

请再次参考图5和6，安装部14可以包括多个砖砌体141和绝缘支撑架142。多个砖砌体141中，相邻的两个砖砌体141的墙面之间形成加热通道144，绝缘支撑架142设置在加热通道144内，绝缘支撑架142支撑连接第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13。具体的，绝缘支撑架142为多个，成排布置，成排布置的多个绝缘支撑架142形成支撑面用于支撑第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13。上述结构，使得第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13位于加热通道144内，能够使得加热通道144内的空气升温。

电阻管143安装在一个完全绝缘的通道(即加热通道144)内，通道进/出口处预留远超国家标准的安全距离；采用电与蓄热器2分离的换热技术，以干燥的空气为载体进行蓄热/放热过程的热能传递；故本装置任何位置都不会出现漏电现象，即不会出现危及人生安全的情况。本装置高压供电侧采用先进、科学及合理的控制措施，在任何工况下不会危及电网的安全使用。

具体的，砖砌体141可以为氧化镁砖砌体，提高整个砖砌体141的耐火性能。

加热通道144的一端为冷空气进口，另一端为热空气出口，第一相加热器11、第二相加热器12和第三相加热器13均为电阻管143，电阻管143的一端朝向冷空气进口，另一端朝向热空气出口，电阻管143具有较高的加热效率及换热面积，能够加快加热效率，同时便于空气的流动，空气被加热后很快从热空气出口排出。

本实施例中，电阻管143可拆卸地固定安装，便于更换。同时整个电加热装置能够从保温箱体3内移出以进行检修、维护。

优选的，本实施例提供的电加热装置还可以包括干燥装置，干燥装置用于干燥通过冷空气进口进入到加热通道内的冷空气。

请再次参考2，安装部14还可以包括固定钢架145，固定钢架145设置在砖砌体141的外侧，且与砖砌体141固定相连；固定钢架145的表面设置有纳米型高温绝缘涂料层。

请再次参考图3，三个安装部14均通过固定装置安装在电热转换系统的基础；固定装置包括支撑托板146和设置在支撑托板146底部，且与基础固定相连的耐高温绝缘子147；砖砌体141和固定钢架145均固定在支撑托板146上。为了提高安全性，优选的，支撑托板146与砖砌体141之间设置有绝缘云母板。

本实施例中的蓄热器2包括箱体21和蓄热体22。蓄热体22容纳在箱体21的内腔中，通常以填充的方式布置在箱体21内。

箱体21朝向进风和出风的一侧均为格栅结构211，格栅结构211使得空气能够自由地穿过箱体21与蓄热体22进行换热，从而使得蓄热体22将热空气中的热量吸收，热量吸收后形成的冷空气通过循环风道4回流到电加热装置1处进行再次加热，进而实现循环工作。

本实施例中，蓄热体22间形成与格栅结构211均连通的换热风道，换热风道用于供蓄热体22吸收空气中的热量。

本实施例中提供的蓄热器2中，将蓄热体22填充在箱体21内，将箱体21朝向进风和出风的一侧均设置格栅结构211，蓄热体22之间形成换热风道，在工作的过程中，电热转换系统的电加热装置1通电后产生的热量通过循环风道4流到蓄热器2，从箱体21的格栅结构211进入箱体21内，经过换热风道被蓄热体22吸热后，从箱体21的出风一侧流出。本实施例中提供的蓄热器2能较好地吸收热量，进而能解决目前的电转热后存储效率较低的问题。

具体的，蓄热体22为蓄热球，蓄热球具有较大的吸热面积，能较快地实现热能存储。本实施例中，蓄热体22可以采用吸热能力较强的材料制成，本申请不限制蓄热体22的具体材质。

优选的，蓄热体22为氧化铝蓄热球，氧化铝蓄热球具有强度高、耐磨损，导热率和热容量大、蓄热效率高；在急冷急热的情况下不会出现剥落，使用寿命长，通常寿命可达20年；蓄热球的单位体积表面积大，吸热及放热效果好；单位蓄热量要求的体积小；因而大大减少了装置的占地面积；土地资源占用少。

为了提高储热效率，优选的，至少有多个蓄热球的直径均不相等，此种情况下，蓄热球之间形成的换热风道不规则，能实现充分吸收热能。

优选的，箱体21的底部可以设置吸震弹性装置212，能提高整个蓄热器2的抗震能力，不会出现由于自然灾害而产生次生危害。具体的，吸震弹性装置212可以为吸震弹簧。

本实施例公开的储能式电热转换装置还可以包括温度传感器和功率调节装置，功率调节装置与电加热装置1相连。温度传感器与蓄热器2相连，用于检测蓄热器2的当前温度。功率调节装置与温度传感器相连，且在蓄热器2的当前温度大于设定值时，控制电加热装置1减小功率，此种情况下，电加热装置1与功率调节装置的配合能避免蓄热器2过度吸热，以确保整个储能式电热转换装置处于安全的工作范围内。

请参考图3，本实施例公开的储能式电热转换装置还可以包括换热器6，换热器6具有回水管接口和热水管接口，蓄热器2与换热器6相连，用于向换热器6换热。上述换热器6可以与居民供热管道连通形成供热循环管道。

请再次参考图3，循环风道4设置有空气流量调节阀41，空气流量调节阀41用于控制循环风道4的空气流量，通过控制空气流量来调整换热速度。具体的，储能式电热转换装置还可以包括第二控制器和温度传感器，温度传感器设置在蓄热器2中，用于检测蓄热器2的实时温度；第二控制器用于在蓄热器2中的实时温度距警戒值的温度差达到设定值时，控制流量调节阀41减小流量。

更为优选的，在上段的优选方案基础之上，还可以包括功率调节装置，功率调节装置与第二控制器相连，且在第二控制器控制所述流量调节阀减小流量时，控制电加热装置减小功率，达到协同控制换热量的目的。

基于本发明实施例公开的储能式电热转换装置，本发明实施例还公开一种供热系统，所公开的供热系统包括如上实施例中任一所述的储能式电热转换装置。

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 (9)

1.一种储能式电热转换装置，其特征在于，包括保温箱体、电加热装置和蓄热器；其中：

所述电加热装置和所述蓄热器分别设置在所述保温箱体的两端，所述电加热装置与所述蓄热器之间形成送风通道；所述蓄热器与所述电加热装置与所述保温箱体的侧壁形成环形回风通道，所述环形回风通道与所述送风通道形成循环风道；所述循环风道上设置有循环风机；

所述电加热装置用于与外部电源连接，所述电加热装置包括电源通断开关、第一控制器和电热主体；所述第一控制器在所述外部电源所在的电网处于谷电时段时控制所述电源通断开关开启以实现所述电热主体启动；

所述电热主体通过所述循环风道与所述蓄热器换热，所述蓄热器用于将所述电热主体所产生的热能储存。

2.根据权利要求1所述的储能式电热转换装置，其特征在于，所述循环风道上设置有流量调节阀；所述储能式电热转换装置还包括第二控制器和温度传感器，所述温度传感器设置在所述蓄热器中，用于检测所述蓄热器的实时温度；所述第二控制器用于在所述蓄热器中的实时温度距警戒值的温度差达到设定值时，控制所述流量调节阀减小流量。

3.根据权利要求2所述的储能式电热转换装置，其特征在于，还包括功率调节装置，所述功率调节装置与所述第二控制器相连，且在所述第二控制器控制所述流量调节阀减小流量时，控制所述电加热装置减小功率。

4.根据权利要求1所述的储能式电热转换装置，其特征在于，所述保温箱体设置有底座，所述底座为移动式底座。

5.根据权利要求4所述的储能式电热转换装置，其特征在于，所述底座是混凝土浇筑底座，所述电加热装置与所述外部电源连接的线路埋设在所述底座内，且所述线路的接线柱设置在所述底座位于所述保温箱体外侧的部位上。

6.根据权利要求5所述的储能式电热转换装置，其特征在于，所述蓄热器为氧化铝蓄热球。

7.根据权利要求1所述的储能式电热转换装置，其特征在于，还包括换热器，所述换热器具有回水管接口和热水管接口，所述换热器与所述蓄热器相连，用于向换热器换热。

8.根据权利要求1所述的储能式电热转换装置，其特征在于，所述保温箱体与所述电加热装置和所述蓄热器相对的部位均设置有检修门。

9.一种供热系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一所述的储能式电热转换装置。