CN106678942A - 蓄热器及电蓄热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓄热器及电蓄热系统，涉及电采暖的技术领域，包括：外壳、蓄热介质和换热管道；所述外壳为封闭的容纳腔，用于容纳换热管道和所述蓄热介质；所述换热管道呈蛇形，且均匀分布于所述容纳腔内，用于输送流入蓄热器的液态的导热介质；所述蓄热介质，填充于所述换热管道与所述外壳之间，用于蓄积所述导热介质的热量，解决了现有技术中蓄热器内部蓄热效率低导致的能源浪费的技术问题，达到了提高蓄热效率、节约能源的技术效果。

Description

蓄热器及电蓄热系统

技术领域

本发明涉及电采暖技术领域，尤其是涉及一种蓄热器及电蓄热系统。

背景技术

我国能源结构中，煤炭占有非常大的比例，在我们所利用的煤炭资源中，有50％左右以散煤焚烧的形式利用掉，用于给严寒地区供暖或者其他工业用途。由此带来对大气环境的严重破坏，近期北方地区供暖期频发的大规模持续雾霾天气，与散煤焚烧有直接的原因。

电采暖是解决散煤焚烧问题的一把利器，在未来北方采暖多样化的前提下，在国家波峰波谷电价政策的支持下，凭借技术的先进性和成本的竞争性，电采暖(或电蓄热供热系统)必将会占据重要的市场份额。

电蓄热的原理，即在波谷电价时，将电能通过电热转换装置转换为热能，存储在蓄热介质中，在波峰电价时期，通过换热系统，将蓄热介质中的热量传递至用热系统中，以上完成一个工作流程。

在现有技术中的电蓄热系统中，在进行充电蓄热时，蓄热器中的发热管一般需要被加热至900℃以上，通过热辐射将热量传递给耐火砖，此阶段电蓄热系统中空气不流动；在进行供热时，利用被热辐射加热的热空气作为热量传输介质，通过热风循环风机将热空气输送至热交换器，完成与热交换器中的换热介质的热交换。

然而，现有的蓄热器内部蓄热效率低，热量损失较多，导致能源的输入虽然较高，但是能源输出却较低，在需要输出预定焦耳的热量时，需要输入较多的电量，能源利用率低，造成能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蓄热器及电蓄热系统，以缓解现有技术中蓄热器内部蓄热效率低、能源利用率低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种蓄热器，包括：外壳、蓄热介质和换热管道；

所述外壳为封闭的容纳腔，用于容纳换热管道和所述蓄热介质；

所述换热管道呈蛇形，且均匀分布于所述容纳腔内，用于输送流入蓄热器的液态的导热介质；

所述蓄热介质，填充于所述换热管道与所述外壳之间，用于蓄积所述导热介质的热量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述换热管道包括：入口主管、出口主管和多段蛇形支管；

所述入口主管与多段所述蛇形支管的一端连接，所述出口主管与多段所述蛇形支管的另一端连接；

多段所述蛇形支管分别设置于所述外壳内的不同分布层中，多个所述分布层相互平行且距离相同，每个所述分布层中的蛇形支管均匀分布。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述入口主管和所述出口主管分别呈Z型，所述Z型的两个水平分布段分别设置于任意两个相邻的所述分布层处，所述Z型的倾斜分布段设置于任意两个相邻的所述分布层之间。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述导热介质为导热油。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述换热管道为表面均匀分布多个翅片的翅片管，所述蓄热介质为耐高温混凝土。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述蓄热介质和所述换热管道之间还填充有受力缓冲剂和/或导热剂。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述蓄热器内部还设置有蓄热温度采集装置；

所述蓄热温度采集装置，用于采集所述蓄热器内的蓄热温度值。

第二方面，本发明实施例提供了一种电蓄热系统，所述电蓄热系统包括：

加热装置，用于对该加热装置中液态的导热介质进行加热；

如第一方面所述的蓄热器，用于利用该蓄热器中的蓄热介质蓄积所述导热介质中的热量；

换热器，用于将所述导热介质中的热量传导至换热介质；

传输管道，其中设置有多个开闭阀，用于将所述加热装置、所述蓄热器和介质传输泵连通，形成蓄热通路，并且，将所述蓄热器、所述换热器和所述介质传输泵连通，形成供热通路；

所述介质传输泵，用于使所述导热介质在蓄热通路内传输，或者，使所述导热介质在供热通路内传输；

传输控制器，用于在蓄热器的蓄热温度值大于预设蓄热阈值时，控制所述多个开闭阀动作，以使所述蓄热通路连通，在换热器的供热温度值小于预设供热阈值时，控制所述多个开闭阀动作，以使所述供热通路连通。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述加热装置包括：用于容纳所述导热油的导热油罐和多个加热器；

多个所述加热器布置于所述导热油罐内部的预设位置，用于对导热油罐中的导热油进行加热。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述换热器的供热端设置有供热温度采集装置；

所述供热温度采集装置，用于采集从所述供热端输出的高温的换热介质的供热温度值。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例能够通过蓄热器的外壳容纳换热管道和所述蓄热介质，利用均匀分布的、蛇形的换热管道输送流入蓄热器的液态的导热介质，利用蓄热介质，蓄积所述导热介质的热量。

本发明实施例的均匀分布于外壳内的蛇形换热管道，可以有效地增大管道和蓄热介质的接触面积，在蓄热阶段，可以将导热介质中更多的热量蓄积在蓄热介质中，这样，在供热阶段，蓄热器将会输出携带更多热量的导热介质，提高蓄热效率，能源利用率高，节省能源。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的蓄热器内蛇形支管的主视图；

图2为本发明实施例提供的蓄热器内蛇形支管为翅片管时的主视图；

图3为本发明实施例提供的蓄热器内换热管道的俯视图；

图4为本发明实施例提供的电蓄热系统的结构示意图。

图标：1-换热管道；1.1-入口主管；1.2-出口主管；1.3-蛇形支管；2-蓄热介质；3-外壳；4-加热装置；4.1-导热介质；4.2-导热油罐；4.3-加热器；5-蓄热器；6-换热器；7-传输管道；7.1-第一开闭阀；7.2-第二开闭阀；7.3-第三开闭阀；7.4-第四开闭阀；8-介质传输泵。

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，下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

现有的蓄热器内部蓄热效率低，热量损失较多，导致能源的输入虽然较高，但是能源输出却较低，在需要输出预定焦耳的热量时，需要输入较多的热量，能源利用率低，造成能源浪费，基于此，本发明实施例提供的一种蓄热器，可以在蓄热时，将被加热装置加热后的液态的导热介质传输到蓄热器中，蓄热器内部均匀分布的蛇形的换热管道可以有效的蓄积导热介质中的热量，在供热时，将蓄热器可以输出更多的热量，在输入一定热量时，输出的热量更多，能源利用率高，节省能源。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种蓄热器进行详细介绍，蓄热器包括：换热管道1、蓄热介质2和外壳3；

在图1中，所述换热管道1呈蛇形，且均匀分布于所述容纳腔内，用于输送流入蓄热器的导热介质，在本发明实施例中，蛇形可以指多个首尾相连的U型形成的形状，U型的底部可以为直角也可以为弧形，蛇形换热管可以有效地增大管道和混凝土的接触面积，有利于换热效率的提高。同时换热管采用翅片型换热管，可起到强化换热的目的。

导热介质也即导热油可以通过蓄热体外壳的进口流入换热管道中，最后从蓄热体外壳的出口流出。

所述换热管道1包括：入口主管1.1、出口主管1.2和多段蛇形支管1.3；在本发明实施例中，为了能够进一步增加换热面积，提高换热效率，如图2所示，所述换热管道为表面均匀分布多个翅片的翅片管。

所述入口主管1.1与多段所述蛇形支管1.3的一端连接，所述出口主管与多段所述蛇形支管的另一端连接；也即：多段蛇形支管之间呈“并联”关系，这样，可以保证蓄热器中各个蛇形支管内导热油流量的稳定性，并且可以提高换热均匀性。

如图3所示，入口主管1.1上可以设置多个供蛇形支管连接的连接端，同理，出口主管1.2上也可以设置多个功蛇形支管连接的连接端，每个蛇形支管与对应的连接端之间紧密连接。

在本发明实施例中，入口主管1.1和出口主管1.2设置于蓄热介质的外部，这样可以便于检修。

在实际应用中，所述入口主管和所述出口主管分别呈Z型，所述Z型的两个水平分布段分别设置于任意两个相邻的所述分布层处，所述Z型的倾斜分布段设置于任意两个相邻的所述分布层之间，这样，由于入口主管和出口主管均是纵向设置的，所以将入口主管和出口主管设置为Z型，可以确保各个蛇形支管之间压差均匀变化。

多段所述蛇形支管分别设置于所述外壳内的不同分布层中，多个所述分布层相互平行且距离相同，每个所述分布层中的蛇形支管均匀分布，通过采取均匀分布的蛇形支管，可以增强换热管道和蓄热介质之间的换热均匀性。

所述蓄热介质2，填充于所述换热管道与所述外壳之间，用于蓄积所述导热介质的热量，在本发明实施例中，所述蓄热介质为耐高温混凝土，使用耐高温混凝土能够满足蓄热材料的热物性要求，而且能够满足在频繁交变高低温切换状态下的力学特性，材料成本低，不易出现热疲劳导致的材料损耗。

由于换热管束和混凝土的热膨胀系数不同，需要采取措施减少换热管束和混凝土之间的应力，所以所述蓄热介质和所述换热管道之间还填充有受力缓冲剂和/或导热剂，在本发明实施例中，可以采用石墨粉作为受力缓冲剂及导热剂，采用受力缓冲剂和/或导热剂，可以减少换热管道和混凝土之间的应力，从而避免混凝土出现裂纹导致的蓄热介质性能减弱情况。

所述蓄热器内部还设置有蓄热温度采集装置；蓄热温度采集装置，用于采集所述蓄热器内的蓄热温度值。

在本发明的又一实施例中，如图4所示，还提供一种电蓄热系统，所述电蓄热系统包括：加热装置4、蓄热器5、换热器6、传输管道7和介质传输泵8。

加热装置4，用于对该加热装置中液态的导热介质进行加热。

在本发明实施例中，导热介质4.1可以为导热油，所述加热装置1包括：用于容纳所述导热油的导热油罐4.2和多个加热器4.3；多个所述加热器4.3布置于所述导热油罐4.2内部的预设位置，用于对导热油罐中的导热油进行加热，由于是加热导热油，导热系数比空气介质要大，所以相比较于现有技术中使用空气作为介质的方案，本发明所需的加热器要少的多。

在实际应用中，加热器可以为加热管等可以对导热油进行直接加热的加热器件，为了防止导热油飞溅或者滴漏，导热油罐应当为封闭的腔室。

为了保证经过加热器加热后的导热油从加热装置中输出时的温度，多个加热器应当设置于导热油罐的中下部。

为了便于导热油流入导热油罐，而且便于导热油罐内容纳更多的导热油，导热油罐的进口可以设置与导热油罐的顶面，为了便于导热油的流出，导热油罐的出口应当设置于导热油罐侧壁上靠近底面的位置，并且出口处应当设置可以开启和关闭的开闭阀，在向导热油罐内注入导热油时，关闭出口的开闭阀，在需要将导热油输送至蓄热器中时，开启出口的开闭阀。

如上述实施例中所述的蓄热器5，用于利用该蓄热器中的蓄热介质蓄积所述导热介质中的热量。

换热器6，用于将所述导热介质中的热量传导至换热介质，在本发明实施例中，换热器是将被加热后的导热介质的部分热量传递给换热器内部的换热介质的设备。

传输管道7，其中设置有多个开闭阀，如图4中设置有4个开闭阀，分别为第一开闭阀7.1、第二开闭阀7.2、第三开闭阀7.3和第四开闭阀7.4，在实际应用中，第一开闭阀和第二开闭阀可以使用三通阀代替，第三开闭阀和第四开闭阀也可以使用三通阀代替等等，传输管道用于将所述加热装置、所述蓄热器和介质传输泵连通，形成蓄热通路，并且，将所述蓄热器、所述换热器和所述介质传输泵连通，形成供热通路。

例如，参见图4，在将第一开闭阀关闭、第二开闭阀开启、第三开闭阀开启并且第四开闭阀关闭时，所述加热装置、所述蓄热器和介质传输泵连通，形成蓄热通路。

在将第一开闭阀开启、第二开闭阀关闭、第三开闭阀关闭并且第四开闭阀开启时，所述蓄热器、所述换热器和所述介质传输泵连通，形成供热通路。

所述介质传输泵8，在本发明实施例中，可以指油泵，用于使所述导热介质在蓄热通路内传输，或者，使所述导热介质在供热通路内传输。

在本发明实施例中，在将第一开闭阀关闭、第二开闭阀开启、第三开闭阀开启并且第四开闭阀关闭，在所述加热装置、所述蓄热器和介质传输泵连通，形成蓄热通路时，油泵可以通过给导热介质施加压力使导热介质在蓄热通路内传输，这样，即可实现热量在蓄热器内蓄积。

在将第一开闭阀开启、第二开闭阀关闭、第三开闭阀关闭并且第四开闭阀开启，所述蓄热器、所述换热器和所述介质传输泵连通，形成供热通路时，油泵可以通过给导热介质施加压力使所述导热介质在供热通路内传输，这样即可实现热量从蓄热其内传递到交换器中，进而便于交换器为某一地区的用户供热。

传输控制器，用于在蓄热器的蓄热温度值大于预设蓄热阈值时，控制所述多个开闭阀动作，以使所述蓄热通路连通，在换热器的供热温度值小于预设供热阈值时，控制所述多个开闭阀动作，以使所述供热通路连通。

在本发明实施例中，传输控制器可以内部包含处理器的控制器件，蓄热器的蓄热温度值可以通过在所述蓄热器内部设置蓄热温度采集装置，利用所述蓄热温度采集装置采集所述蓄热器内的蓄热温度值，也可以通过人工采集，然后通过人机交互界面输入到传输控制器中，然后将蓄热温度值传送给传输控制器，传输控制器在接收到蓄热温度值后，如果蓄热器的蓄热温度值大于预设蓄热阈值，可以控制所述多个开闭阀动作，以使所述蓄热通路连通，在实际应用中，蓄热温度采集装置可以为耐高温的温度传感器等。

在本发明实施例中，供热温度值可以通过在所述换热器的供热端设置有供热温度采集装置，利用所述供热温度采集装置采集从所述供热端输出的高温的换热介质的供热温度值，也可以通过人工采集，然后通过人机交互界面输入到传输控制器中，然后将供热温度值传送给传输控制器，传输控制器在接收到供热温度值后，如果换热器的供热温度值小于预设供热阈值，可以控制所述多个开闭阀动作，以使所述供热通路连通，在实际应用中，供热温度采集装置可以为温度传感器等。

在本发明的又一实施例中，提供一种控制方法，该方法可以应用于前述实施例中的电蓄热系统，所述控制方法可以包括以下步骤。

获取换热器的供热端的供热温度值和蓄热器的蓄热温度值。

在该步骤中，可以从供热温度采集装置和蓄热温度采集装置发送的获取换热器的供热端的供热温度值和蓄热器的蓄热温度值，然后获取供热温度值和蓄热温度值。

如果所述供热温度值小于预设供热阈值，控制所述蓄热通路中的开闭阀开启、所述供热通路中的开闭阀关闭；

在本发明实施例中，预设供热阈值可以为较低的预设温度阈值，低于该预设温度阈值则表示供给到用户端的热水或者蒸汽的使用温度达不到使用要求；控制所述蓄热通路中的开闭阀开启，控制所述供热通路中的开闭阀关闭，以图4为例，也即：控制第二开闭阀开启、第一开闭阀关闭、第三开闭阀开启和第四开闭阀关闭。

和/或，如果所述蓄热温度值大于预设蓄热阈值，控制所述供热通路中的开闭阀开启、所述蓄热通路中的开闭阀关闭。

在本发明实施例中，预设蓄热阈值可以为蓄热器所能承受的最大温度阈值，超过该预设蓄热阈值蓄热器可能遭受损坏等；控制供热通路中的开闭阀开启，控制蓄热通路中的开闭阀关闭，以图4为例，也即：控制第一开闭阀开启、第二开闭阀关闭、第三开闭阀关闭和第四开闭阀开启。

在本发明的又一实施例中，控制方法还可以包括以下步骤。

获取当前系统时间。

如果当前系统时间位于预设时间段内，获取换热器的供热端的供热温度值。

在本发明实施例中，可以将当前系统时间与预设时间段的两端阈值比较，预设时间段可以指用电低谷时间段，例如：24：00-次日7：00，如果当前系统时间位于预设时间段内，执行步骤S101中获取换热器的供热端输出的换热介质的供热温度值。由于蓄热时使用峰谷电价，用电低谷时电价很低，所以此时采用蓄热器方式将电能转化为热能并提供给用户的方式成本很低，且对于环境保护作用显著。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种蓄热器，其特征在于，包括：外壳、蓄热介质和换热管道；

所述外壳为封闭的容纳腔，用于容纳换热管道和所述蓄热介质；

所述换热管道呈蛇形，且均匀分布于所述容纳腔内，用于输送流入蓄热器的液态的导热介质；

所述蓄热介质，填充于所述换热管道与所述外壳之间，用于蓄积所述导热介质的热量。

2.根据权利要求1所述的蓄热器，其特征在于，所述换热管道包括：入口主管、出口主管和多段蛇形支管；

所述入口主管与多段所述蛇形支管的一端连接，所述出口主管与多段所述蛇形支管的另一端连接；

多段所述蛇形支管分别设置于所述外壳内的不同分布层中，多个所述分布层相互平行且距离相同，每个所述分布层中的蛇形支管均匀分布。

3.根据权利要求2所述的蓄热器，其特征在于，所述入口主管和所述出口主管分别呈Z型，所述Z型的两个水平分布段分别设置于任意两个相邻的所述分布层处，所述Z型的倾斜分布段设置于任意两个相邻的所述分布层之间。

4.根据权利要求3所述的蓄热器，其特征在于，所述导热介质为导热油。

5.根据权利要求4所述的蓄热器，其特征在于，所述换热管道为表面均匀分布多个翅片的翅片管，所述蓄热介质为耐高温混凝土。

6.根据权利要求5所述的蓄热器，其特征在于，所述蓄热介质和所述换热管道之间还填充有受力缓冲剂和/或导热剂。

7.根据权利要求6所述的蓄热器，其特征在于，所述蓄热器内部还设置有蓄热温度采集装置；

所述蓄热温度采集装置，用于采集所述蓄热器内的蓄热温度值。

8.一种电蓄热系统，其特征在于，所述电蓄热系统包括：

加热装置，用于对该加热装置中液态的导热介质进行加热；

如权利要求1至7任一所述的蓄热器，用于利用该蓄热器中的蓄热介质蓄积所述导热介质中的热量；

换热器，用于将所述导热介质中的热量传导至换热介质；

传输管道，其中设置有多个开闭阀，用于将所述加热装置、所述蓄热器和介质传输泵连通，形成蓄热通路，并且，将所述蓄热器、所述换热器和所述介质传输泵连通，形成供热通路；

所述介质传输泵，用于使所述导热介质在蓄热通路内传输，或者，使所述导热介质在供热通路内传输；

传输控制器，用于在蓄热器的蓄热温度值大于预设蓄热阈值时，控制所述多个开闭阀动作，以使所述蓄热通路连通，在换热器的供热温度值小于预设供热阈值时，控制所述多个开闭阀动作，以使所述供热通路连通。

9.根据权利要求8所述的电蓄热系统，其特征在于，所述加热装置包括：用于容纳所述导热油的导热油罐和多个加热器；

多个所述加热器布置于所述导热油罐内部的预设位置，用于对导热油罐中的导热油进行加热。

10.根据权利要求8所述的电蓄热系统，其特征在于，所述换热器的供热端设置有供热温度采集装置；

所述供热温度采集装置，用于采集从所述供热端输出的高温的换热介质的供热温度值。