CN107560476A - 一种蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种蓄热装置，包括：内层保温层、外层保温层、蛇形盘管和多个加热组件；所述内层保温层包裹在蓄热箱外部，所述内层保温层与所述外层保温层之间设置有水箱，所述蛇形盘管设置在所述蓄热箱内，所述多个加热组件穿过所述外层保温层均匀地插设在所述蛇形盘管的间隙之间。这样使得加热组件能够均匀的加热蓄热材料，同时也使加热组件易于维修和更换；并且蓄热装置的热量既可以加热蓄热箱内蛇形盘管中的换热介质，又可以将蓄热箱排出的部分热量加热水箱内的水，使得热量得到充分利用，且该蓄热装置在提高热量利用率的基础上，其结构也较紧凑，占地面积较小。

Description

一种蓄热装置

技术领域

本发明涉及电蓄热领域，更具体地，涉及一种蓄热装置。

背景技术

由于“煤改电”的大力推行，电采暖正在替代燃煤锅炉。但是，社会的发展以及人民生活水平的提高，使我国用电结构发生了急剧变化，高峰电力严重不足，峰谷差不断加大，谷期发电机组低效率运行，为解决这一矛盾，在电力行业提出了“削峰填谷”措施，施行峰谷电价，推行夜间低谷用电优惠政策，鼓励利用廉价的低谷电加热蓄热材料储存热能。

电储热装置就是利用夜间的波谷电加热储热介质，介质储热后再逐渐通过换热管把热量传递到热水。现有的蓄热技术主要有两种：固体氧化镁蓄热砖+空气与水换热器、电热锅炉+蓄热水箱。对固体氧化镁蓄热砖+空气与水换热器来说，其是通过空气作为传热介质，冷空气进入蓄热砖内加热至750℃左右，随后进入气水换热器放热的原理来进行设计并运行；对电热锅炉+蓄热水箱来说，常压下其最佳温度为90℃以下，且其同体积的蓄热能力有限。

但是，现有的蓄热装置大多采用单层保温，由于保温材料的保温能力有限，这样使得蓄热装置仍然会存在部分热量损失。还有的蓄热装置把电加热器浸泡在储热介质中，万一出现故障，不利用更换维修，必须报废。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种蓄热装置。

根据本发明提供的一种蓄热装置，包括：内层保温层、外层保温层、蛇形盘管和多个加热组件；所述内层保温层包裹在蓄热箱外部，所述内层保温层与所述外层保温层之间设置有水箱，所述蛇形盘管设置在所述蓄热箱内，所述多个加热组件穿过所述外层保温层均匀地插设在所述蛇形盘管的间隙之间。

其中，所述蛇形盘管的出口穿过所述外层保温层设置在所述外层保温层的上方，入口穿过所述外层保温层设置在所述外层保温层的下方。

其中，所述蓄热装置还包括感应电源；所述感应电源采用高温导线与所述加热组件连接，用于加热所述加热组件。

其中，所述蓄热装置还包括穿过所述外层保温层设置在所述蓄热箱顶部的温度传感器；所述温度传感器与所述感应电源相连，用于检测所述蓄热箱内蓄热材料的温度，以使所述感应电源根据所述蓄热材料的温度控制所述加热组件。

其中，所述蓄热装置还包括膨胀箱，所述膨胀箱的入口穿过所述外层保温层与所述蓄热箱的顶部相连。

其中，所述蓄热装置所述加热组件包括翅片套管和设置在所述翅片套管内的感应线圈；所述感应线圈与所述感应电源相连，用于加热所述翅片套管；所述翅片套管穿过所述外层保温层插设在所述蓄热箱内，用于加热蓄热材料。

其中，所述蓄热箱内的蓄热材料为单一硝酸盐、二元、三元或者四元体系硝酸盐混合物。

其中，所述蓄热箱为圆桶形的封闭空间；相应地，所述水箱为圆环形的封闭空间。

其中，所述水箱的入口设置在所述内层保温层与所述外层保温层之间区域的底部，所述水箱的出口设置在所述内层保温层与所述外层保温层之间区域的顶部。

本发明提供的一种蓄热装置，通过将加热组件穿过所述外层保温层均匀地插设在所述蛇形盘管的间隙之间，使得加热组件能够均匀的加热蓄热材料，同时也使加热组件易于维修和更换；且在蓄热箱外部包裹内层保温层，以及在所述内层保温层与外层保温层之间设置水箱，这样使得蓄热装置的热量既可以加热蓄热箱内蛇形盘管中的换热介质，又可以将蓄热箱排出的部分热量加热水箱内的水，使得热量得到充分利用，且该蓄热装置在提高热量利用率的基础上，其结构也较紧凑，占地面积较小。

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一简单地介绍，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为本发明实施例提供的蓄热装置结构示意图；

图2为图1所述的蓄热装置的发热组件的结构示意图。

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。

图1为本发明实施例提供的蓄热装置结构示意图，如图1所示，该蓄热装置包括：内层保温层5、外层保温层2、蛇形盘管3和多个加热组件6；所述内层保温层5包裹在蓄热箱7外部，所述内层保温层5与外层保温层2之间设置有水箱4，所述蛇形盘管3设置在所述蓄热箱7内，所述多个加热组件6穿过所述外层保温层2均匀地插设在所述蛇形盘管3的间隙之间。所述蓄热箱7内的蓄热材料为单一硝酸盐、二元、三元或者四元体系硝酸盐混合物。

其中，蓄热材料就是一种能够储存热能的新型化学材料。它在特定的温度(如相变温度)下发生物相变化，并伴随着吸收或放出热量，可用来控制周围环境的温度，或用以储存热能。它把热量或冷量储存起来，在需要时再把它释放出来，从而提高了能源的利用率。

其中，蓄热箱即蓄热器(accumulator)是指储存多余热量并在需要时将所蓄热量释放出来的设备。

具体地，在夜间低谷用电期间，启动均匀插设在蛇形盘管3间隙之间的多个加热组件6，这样可以使得加热组件6能够均匀地加热蓄热箱7内的蓄热材料，且加热组件6的数量可以根据实际需求进行调整。蓄热箱7内的蓄热材料被加热组件6加热，蓄热材料为单一硝酸盐、二元、三元或者四元体系硝酸盐混合物，例如，蓄热材料为40％_wtKNO₃+60％_wtNaNO₃混合物，硝酸盐混合物受热后熔化升温，并储存热量。然后通过蛇形盘管3将加热后蓄热材料的热量传递给蛇形盘管3内的换热介质，例如，换热介质为生活用水、工业用水或者地暖用水等等。在蓄热箱7的外部包裹内层保温层5，可以使蓄热箱7内的热能较多的蓄积在蓄热箱7内，从而使蓄热箱7内的蓄热材料能够存储较多的热量，这样就可以更多的加热蛇形盘管3内的换热介质。但是由于无法做到完全隔热，因此蓄热箱7内的热能还是会从蓄热箱7内排出，此时在蓄热箱7的内层保温层5与外层保温层2之间设置水箱4，可以将蓄热箱7内排出的热能用于加热水箱4内的生活用水，并且外层保温层2起到了进一步保温的作用，能够较少蓄热材料热能的流失。

在本发明实施例中，通过将加热组件穿过所述外层保温层均匀地插设在所述蛇形盘管的间隙之间，使得加热组件能够均匀的加热蓄热材料，同时也使加热组件易于维修和更换；且在蓄热箱外部包裹内层保温层，以及在所述内层保温层与外层保温层之间设置水箱，这样使得蓄热装置的热量既可以加热蓄热箱内蛇形盘管中的换热介质，又可以将蓄热箱排出的部分热量加热水箱内的水，使得热量得到充分利用，且该蓄热装置在提高热量利用率的基础上，其结构也较紧凑，占地面积较小。

在上述实施例的基础上，所述蛇形盘管3的第一开口穿过所述外层保温层2设置在所述外层保温层2的上方，第二开口穿过所述外层保温层2设置在所述外层保温层2的下方。

在本发明实施例中以采暖水作为蛇形盘管内的换热介质为例进行说明，但并不用于限制本发明的保护范围。具体地，采暖水通过蛇形盘管3的位于外层保温层2下方的入口，进入到蛇形盘管3内与蓄热箱7内的蓄热材料进行换热，然后被加热的采暖水通过蛇形盘管3的位于外层保温层2上方的出口，去往用户侧的供暖装置。

在本发明实施例中，通过将蛇形盘管的出口穿过外层保温层设置在外层保温层的上方，以及将蛇形盘管的入口穿过外层保温层设置在外层保温层的上方，使得蛇形盘管内的换热介质被充分加热，从而使蛇形盘管出口处的换热介质达到所需的温度要求；并且这样结构的蛇形盘管在保证能够放置在蓄热箱内的同时，还可以一定程度的增加蛇形盘管的长度，从而增大蛇形盘管的换热面积，进而使得较多的换热介质与蓄热材料进行换热，提高加热速率。

在上述实施例的基础上，所述蓄热装置还包括感应电源；所述感应电源8采用高温导线与所述加热组件6连接，用于加热所述加热组件6。

其中，感应加热电源对金属材料加热效率最高、速度最快，且低耗环保。它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。感应加热电源由两部分组成，一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源；另一部分是完成电磁感应能量转换的感应线圈，称感应器。

其中，高温导线是导线的一种，具有优良的耐腐蚀性能，抗油、强酸、抗强碱、强氧化剂等；具有优良的电绝缘性能、耐高电压、高频损耗小、不吸潮、绝缘电阻大；具有优良的耐燃、耐老化性能、使用寿命长。

具体地，由于加热组件6加热蓄热材料时所需的温度较高，为了保证各个加热组件6与感应电源8之间的连接不受高温影响，则在各个加热组件6与感应电源8之间采用高温导线连接。并且采用感应加热的方式，使得发热效率高，能够快速的将加热组件6加热，从而使蓄热材料的温度也能够快速升高。

在上述实施例的基础上，所述蓄热装置还包括穿过所述外层保温层2设置在所述蓄热箱7顶部的温度传感器10；所述温度传感器10与所述感应电源8相连，用于检测所述蓄热箱7内蓄热材料的温度，以使所述感应电源8根据所述蓄热材料的温度控制所述加热组件6。

其中，温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

具体地，在蓄热箱7的顶部设置温度传感器10，可以在加热组件6加热蓄热材料时，实时的检测蓄热材料的温度，并且在蓄热材料与蛇形盘管3内的换热介质进行换热时，也可以实时检测蓄热材料的温度。从而使得感应电源8可以根据温度传感器10检测的蓄热材料的温度来控制加热组件6，例如，当温度传感器10检测到蓄热材料的温度超温时，则感应电源8会停止加热加热组件6，以使蓄热材料的温度慢慢降低；或者当温度传感器10检测到蓄热材料的温度较低时，则感应电源8会加热加热组件6，以使蓄热材料的温度慢慢升高。这样在使蓄热材料温度保持稳定的同时，还可以保护蓄热箱7不被高温损坏。

在本发明实施例中，通过在所述蓄热箱顶部设置温度传感器，将感应电源与温度传感器相连接，可以实时控制蓄热箱内蓄热材料的温度，当蓄热材料的温度超温时，使感应电源停止加热加热组件，以保护蓄热箱不受高温损坏。

以下对本发明实施例进行举例说明，但不限制本发明的保护范围。以北京市的用电情况为例进行说明，波谷时间段为21点至次日6点，储热介质采用40％_wtKNO₃+60％_wtNaNO₃混合物，相变温度230℃。在该波谷时间段内启动加热组件6，加热蓄热箱7内填充的蓄热材料，以使蓄热材料的温度逐渐升高至约500℃，若蓄热材料的温度超过500℃，则通过温度传感器10将蓄热材料的温度信号传递给感应电源8，感应电源8在接收过高的温度信号后，会停止为加热组件6提供电源，使得加热组件6停止加热蓄热材料，以使蓄热材料的温度慢慢降低至约500℃。在采暖季时，采暖水通过蛇形盘管3与蓄热材料进行换热，后被加热后的采暖水去往用户供暖。同时，水箱4内的生活用于水吸收并储存热量，需要时去往用户，用于生活热水供应。

在上述实施例的基础上，所述蓄热装置还包括膨胀箱9，所述膨胀箱9的入口穿过所述外层保温层2与所述蓄热箱7的顶部相连。

具体地，蓄热箱7内的蓄热材料在被加热组件6加热时，随着蓄热材料的温度不断升高，使得蓄热材料受热膨胀，通过在蓄热箱7的顶部设置膨胀箱9，可以将受热膨胀的蓄热材料汇集至膨胀箱9内，从而减小了蓄热箱内的压力，以保护蓄热箱7不被压力损坏。

在本发明实施例中，通过在蓄热箱顶部设置膨胀罐，可以保护蓄热箱不被压力损坏，从而使得整个蓄热装置更加安全。

在上述实施例的基础上，参考图2，所述加热组件6包括翅片套管6-1和设置在所述翅片套管内的感应线圈6-2；所述感应线圈6-2与所述感应电源8相连，用于加热所述翅片套管6-1；所述翅片套管6-1穿过所述外层保温层2插设在所述蓄热箱7内，用于加热蓄热材料。

其中，翅片管，是为了提高换热效率，通常在换热管的表面通过加翅片，增大换热管的外表面积(或内表面积)，从而达到提高换热效率的目的，这样一种换热管。

具体地，在加热组件6加热蓄热箱7内的蓄热材料时，是通过感应电源8为加热组件6内的感应线圈6-2提供电源，使得加热组件6的翅片套管6-1被加热，且该被加热的翅片套管6-1用于加热蓄热箱7内的蓄热材料，由于翅片套管6-1的换热面积比普通的换热换的换热面积要大，因此翅片套管6-1可以较快地加热蓄热材料，以提高换热效率。当蓄热材料的温度加热至上限温度时，感应电源8会根据温度传感器10传递的温度信号停止为感应线圈6-2提供电流，从而使加热组件6停止加热蓄热材料。

在本发明实施例中，通过翅片套管加热蓄热材料，可以提高加热效率；以及通过感应线圈与感应电源相连，可以快速加热翅片套管，从而使得蓄热材料被快速的加热。

在上述实施例的基础上，所述蓄热箱7为圆桶形的封闭空间；相应地，所述水箱4为圆环形的封闭空间。

具体地，采用圆筒形的封闭空间作为蓄热箱7可以在减少占地面积的基础上，不减少蓄热材料的承载量，从而使得蓄热箱内蓄积的热量不被减少。相应地，在圆桶形蓄热箱7外包裹的内层保温层5也为封闭的圆筒形，此时将水箱4设置为圆环形的封闭空间，可以使得水箱4与内层保温层5和外层保温层2紧密贴合，从而使得水箱4能够较多的吸收蓄热箱7的热量，并且在不减少蓄热量的同时，减少了蓄热装置的占地面积。

在本发明实施例中，通过采用圆桶形封闭的蓄热箱，在保证蓄热量不减少的同时，还可以减少占地面积，以及采用圆环形封闭的水箱，使得水箱能够紧贴内层保温层，从而能够吸收较多的热量来加热水箱内的水，从而使热量得到充分利用。

在上述实施例的基础上，所述水箱4的入口设置在所述内层保温层5与所述外层保温层2之间区域的底部，所述水箱4的出口设置在所述内层保温层5与所述外层保温层2之间区域的顶部。

在本发明实施例中以生活用水作为水箱内的存储水为例进行说明，但并不用于限制本发明的保护范围。具体地，生活用水通过水箱4的设置在内层保温层5与外层保温层2之间区域的底部的入口进入水箱4内，并在水箱4内通过蓄热箱4排出的部分热量来加热生活用水，然后被加热的生活用水通过水箱4的设置在所述内层保温层5与所述外层保温层2之间区域的顶部的出口，去往用户侧的生活用水装置。

在本发明实施例中，通过将水箱的入口设置在所述内层保温层与所述外层保温层之间区域的底部，所述水箱的出口设置在所述内层保温层与所述外层保温之间区域的顶部，使得水箱内的水被充分加热，从而确保水箱出口处水的温度能够达到生活用水的要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种蓄热装置，其特征在于，包括：内层保温层、外层保温层、蛇形盘管和多个加热组件；

所述内层保温层包裹在蓄热箱外部，所述内层保温层与所述外层保温层之间设置有水箱，所述蛇形盘管设置在所述蓄热箱内，所述多个加热组件穿过所述外层保温层均匀地插设在所述蛇形盘管的间隙之间。

2.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述蛇形盘管的出口穿过所述外层保温层设置在所述外层保温层的上方，入口穿过所述外层保温层设置在所述外层保温层的下方。

3.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，还包括感应电源；所述感应电源采用高温导线与所述加热组件连接，用于加热所述加热组件。

4.根据权利要求3所述的蓄热装置，其特征在于，还包括穿过所述外层保温层设置在所述蓄热箱顶部的温度传感器；所述温度传感器与所述感应电源相连，用于检测所述蓄热箱内蓄热材料的温度，以使所述感应电源根据所述蓄热材料的温度控制所述加热组件。

5.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，还包括膨胀箱，所述膨胀箱的入口穿过所述外层保温层与所述蓄热箱的顶部相连。

6.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述加热组件包括翅片套管和设置在所述翅片套管内的感应线圈；

所述感应线圈与所述感应电源相连，用于加热所述翅片套管；

所述翅片套管穿过所述外层保温层插设在所述蓄热箱内，用于加热蓄热材料。

7.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述蓄热箱内的蓄热材料为单一硝酸盐、二元、三元或者四元体系硝酸盐混合物。

8.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述蓄热箱为圆桶形的封闭空间；相应地，所述水箱为圆环形的封闭空间。

9.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述水箱的入口设置在所述内层保温层与所述外层保温层之间区域的底部，所述水箱的出口设置在所述内层保温层与所述外层保温层之间区域的顶部。