CN109827453A - 一种储热实现方法和系统 - Google Patents

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杨佩林
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Jiangsu Onpeterburg Energy Technology Co., Ltd.
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Jiangsu Xingyun Physical Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种储热实现方法和系统，包括热源设备、储热设备、供热末端、阀门、管道和水泵；所述热源设备给储热系统提供热量，所述水泵与储热设备并联的第一流量调节阀相连，第一流量调节阀同时也与与供热末端进水端和第二流量调节阀相连，所述第二流量调节阀和供热末端是并联关系，第二流量调节阀与供热末端进水端和出水端及热源设备相连,第二流量调节阀可控制供热末端进水端和出水端的温差；还包括传感设备和控制器，所述传感设备和阀门电连接控制器。本发明提供了一种供暖储能自动调节和可远程操作的储热系统和方法。

Description

一种储热实现方法和系统
技术领域
本发明涉及一种储热领域，尤其涉及一种储热实现方法和系统。
背景技术
在保护环境、发展低碳经济的形势下，传统能源消耗殆尽，新能源发展面临瓶颈，为提高能源利用率，越来越多的人把目光投向储热技术，目前储热技术主要应用于自然热源储存、电力削峰填谷、工业余热回收和利用。针对热能供应对象不同，对于热能供应的热量多少和时间都有不同需求，当前针对短时间内获取较多热能、稳定可靠的热能供应和白夜供热温差需求，建立起热能存储系统，使得控制和优化热能成为现实。但是在自动化存储过程中存在着热量利用率低、热量流失和需要人工干预的问题，当前供热系统多采用水作为传热媒介，受水饱和温度的限制，管道水温不能过高，但由于供热末端热量信息无法及时回传，为满足供热末端需求，只能采取提高水温至上限的办法，导致热量损失，同时增加了系统运行风险。因此需要一种储热供热自动运行和支持远程监控的智能储热系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种储热供热自动调节和支持远程监控的一种储热系统和方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：包括热源设备、储热设备、供热末端、阀门、管道和水泵；
所述热源设备给储热系统提供热量，所述水泵与储热设备并联的第一流量调节阀相连，第一流量调节阀同时也与与供热末端进水端和第二流量调节阀相连，所述第二流量调节阀和供热末端是并联关系，第二流量调节阀与供热末端进水端和出水端及热源设备相连。
还包括传感设备和控制器，传感设备包括温度传感器和流量传感器，供热末端进水端和出水端管道上均设有温度传感器；
所述传感设备和阀门连接控制器。
作为优选的技术方案，所述储热设备是相变储能箱。
作为优选的技术方案，所述热源设备包括供热装置，所述供热装置是电锅炉、空气源热泵、太阳能真空管或太阳能平板。
作为优选的技术方案，所述控制器是单片机或PLC。
作为优选的技术方案，所述供热末端是采暖散热器或风机盘管或地暖管；所述第二流量调节阀是二通比例阀或三通比例阀，第二流量调节阀与供热末端并联，第二流量调节阀通过调节开度大小控制采暖末端的水流量。
作为优选的技术方案，所述供热末端是空气盘管或地暖管；所述第二流量调节阀是压力阀，压力阀与供热末端并联，压力阀通过管内压力大小调节水流平衡。
作为优选的技术方案，所述传感设备包括至少一个热量表，所述热量表传感探头设于储热设备的进水端和出水端，用于检测储热设备存储和放出的热量。
作为优选的技术方案，所述温度传感器包括至少一个室内温度传感器，根据所述室内温度传感器的温度调节第二流量调节阀开度大小，从而调节供热末端的水流量大小，进而调节房间温度。
作为优选的技术方案，所述第一流量调节阀是电动三通阀或三通比例阀。
一种储热实现方法，应用于所述储热系统，所述方法如下：
控制器接收预定配置，读取温度传感器、流量传感器和热量表的流量和温度信息；所述预定配置包括供热时间配置和放热时间配置；
在供热时间配置期间，控制器开启第一流量调节阀连接储热设备的通路，关闭第一流量调节阀的旁路，所述旁路是主管道与第一流量调节阀直接相连的管路，控制器根据设于供热末端进水端和出水端的温度传感器回传的温度差，控制第二流量调节阀的开度大小，降低供热末端进水端和出水端的温度差，控制器开启热源设备，储热系统进入储热状态；当供热末端进水端和出水端的温度差达到设定值下限，控制器关闭热源设备；
在放热时间配置期间，控制器开启第一流量调节阀连接储热设备的通路，关闭第一流量调节阀的旁路，所述旁路是主管道与第一流量调节阀直接相连的管路，控制器根据设于供热末端进水端和出水端的温度传感器回传的温度差，控制第二流量调节阀的开度大小，提高供热末端进水端和出水端的温度差，控制器关闭热源设备，储热系统进入放热状态；当储热设备提供的热量不能满足供热末端需求时，控制器开启热源设备直接给供热末端供暖；
储热系统在上述储热和放热状态之间循环。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果在于：利用物联网技术，实时采集储热设备和供热终端的热量、温度等数据传至控制器，控制器通过控制阀门开关，系统能够远程监控和自动运行。
附图说明
图1是本发明实施例一储热系统示意图；
图2是本发明实施例一储热系统应用单元的逻辑结构图；
图3是本发明实施例一的储热系统在峰谷电场景下的组网示意图；
图4是本发明实施例二的储热系统示意图；
图5是本发明实施例三的储热系统在峰谷电场景下的组网示意图；
图6是本发明实施例四的储热系统在峰谷电场景下的组网示意图。
图中：1-供热装置；2-储热设备；3-供热末端；4-水泵；5-管道；6- 第一三通阀；7-二通阀；8-第二三通阀；9-热交换设备；10-第三三通阀； 11-上位机；12-控制器；13-通信线；14-流量传感器；15-压力传感器； 16-第一温度传感器；17-热量表第一传感探头；18-热量表第二传感探头； 19-第二温度传感器；20-第三温度传感器；21-第四温度传感器；22-第五温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例一：
如图1和2所示，储热系统包括热源设备1、储热设备2、供热末端 3、阀门、管道5和水泵4；阀门包括第一流量调节阀、第二流量调节阀和第三流量调节阀，所述第一流量调节阀是第一三通阀6，所述第二流量调节阀是二通阀7，所述二通阀7是二通比例阀，所述第三流量调节阀是第二三通阀8，所述第一三通阀6和第二三通阀8是三通比例阀或电动三通阀。热源设备包括供热装置1和第二三通阀8；供热装置1是电锅炉、空气源热泵、太阳能真空管或太阳能平板；供热末端3是采暖散热器、风机盘管或地暖管。
供热装置1(图示为两个)出水端经第二三通阀8直通连接水泵4一端，第二三通阀8角通连接供热装置1进水端，同时该角通经管道5与供热末端3出水端和二通阀7相连，水泵4另一端与作为储热设备2的相变储能箱(图示为三个)进水端相连，所述水泵4同时与储热设备2并联的第一三通阀6相连，第一三通阀6同时也与与供热末端进水端和二通阀7 相连，所述二通阀7和供热末端3是并联关系，二通阀7与供热末端3进水端和出水端及供热装置1相连。
所述储热系统还包括传感设备、控制器12和上位机11；所述控制器是单片机或PLC；所述传感设备包括第一温度传感器16、第二温度传感器 19、第三温度传感器20、第四温度传感器21、第五温度传感器22、流量传感器14、压力传感器15和热量表；第一温度传感器16设于主管道上，用于监测主管道水温，第二温度传感器19和第三温度传感器20分别设于供热末端进水端和出水端，第四温度传感器21设于储热设备内部，用于监测储热设备内部热量，第五温度传感器22设于室内，根据所述第五温度传感器22的温度调节第二流量调节阀开度大小，从而调节供热末端3 的水流量大小，进而调节房间温度；热量表第一传感探头17和热量表第二传感探头18分别设于储热设备进水端和出水端，用于检测储热设备存储和放出的热量；主管道设有流量传感器14和压力传感器15，用于监测管道内水的流量和水压；所述主管道是热源设备1和储热设备2之间的管道。所述传感设备和阀门电连接控制器，传感设备将采集数据实时通过通信线13传至控制器12。
储热方法应用于所述储热系统，所述方法如下：
如图3所示，上位机11将预定配置即峰谷电时间配置下发至控制器 12，控制器12启动，读取温度传感器、流量传感器14、压力传感器14 和热量表的流量和温度信息，所述预定配置包括供热时间配置和放热时间配置，具体是指包括谷电时间配置和峰电或非谷电时间配置。
在谷电时间，控制器12开启第一三通阀6连接储热设备2的通路，关闭第一三通阀6的旁路，所述旁路是主管道与第一三通阀6直接相连的管路，控制器12根据设于供热末端3进水端和出水端的第二温度传感器 19和第三温度传感器20回传的温度差，控制二通阀7的开度大小，直至完全打开二通阀7，降低供热末端3进水端和出水端的温度差，控制器12 开启供热装置1，储热系统进入储热状态；当供热末端3进水端和出水端的温度差达到设定值下限，控制器12关闭供热装置1；
在峰电或非谷电时间，控制器12开启第一三通阀6连接储热设备2 的通路，关闭第一三通阀6的旁路，所述旁路是主管道与第一三通阀6直接相连的管路，控制器12根据设于供热末端3进水端和出水端的第二温度传感器19和第三温度传感器20回传的温度差，控制二通阀7的开度大小，直至完全关闭二通阀7，提高供热末端3进水端和出水端的温度差，控制器12关闭供热装置1，储热系统进入放热状态；当储热设备2提供的热量不能满足供热末端需求3时，控制器12开启供热装置1直接给供热末端3供暖。
储热系统在上述步骤之间循环。
实施例二：
如图4所示，储热系统包括热源设备1、储热设备2、供热末端3、阀门、管道5和水泵4；阀门包括第一流量调节阀、第二流量调节阀和第三流量调节阀，所述第一流量调节阀是第一三通阀6，所述第二流量调节阀是第三三通阀10，所述第三流量调节阀是第二三通阀8，所述第一三通阀6、第二三通阀8和第三三通阀10是三通比例阀或电动三通阀。热源设备包括供热装置1和第二三通阀8；供热装置1是电锅炉、空气源热泵、太阳能真空管或太阳能平板；供热末端3是采暖散热器。
供热装置1(图示为两个)出水端经第二三通阀8直通连接水泵4一端，第二三通阀8角通连接供热装置1进水端，同时该角通经管道5与供热末端3出水端和第三三通阀10相连，水泵4另一端与作为储热设备2 的相变储能箱(图示为三个)进水端相连，所述水泵4同时与储热设备2 并联的第一三通阀6相连，第一三通阀6同时也与与供热末端进水端和第三三通阀10相连，所述第三三通阀10和供热末端3是并联关系，第三三通阀10与供热末端3进水端和出水端及供热装置1相连；
实施例三：
如图5所示，储热系统包括热源设备1、储热设备2、供热末端3、阀门、管道5和水泵4；阀门包括第一流量调节阀和第二流量调节阀，所述第一流量调节阀是第一三通阀6，所述第二流量调节阀是二通阀7，所述二通阀7是压力阀，压力阀通过管内压力大小调节水流平衡，所述第一三通阀6是三通比例阀或电动三通阀。热源设备包括供热装置1；供热装置1是电锅炉、空气源热泵、太阳能真空管或太阳能平板；供热末端3是空气盘管或地暖管。
供热装置1(图示为两个)出水端连接水泵4，水泵4另一端与作为储热设备2的相变储能箱(图示为三个)进水端相连，所述水泵4同时与储热设备2并联的第一三通阀6相连，第一三通阀6同时也与与供热末端进水端和二通阀7相连，所述二通阀7和供热末端3是并联关系，二通阀 7与供热末端3进水端和出水端及供热装置1相连；
所述储热系统还包括传感设备、控制器12和上位机11；所述控制器是单片机或PLC；所述传感设备包括第一温度传感器16、第二温度传感器 19、第三温度传感器20、第四温度传感器21、流量传感器14、压力传感器15和热量表；第一温度传感器16设于主管道上，用于监测主管道水温，第二温度传感器19和第三温度传感器20分别设于供热末端进水端和出水端，第四温度传感器21设于储热设备内部，用于监测储热设备内部热量；热量表第一传感探头17和热量表第二传感探头18分别设于储热设备进水端和出水端，用于检测储热设备存储和放出的热量；主管道设有流量传感器14和压力传感器15，用于监测管道内水的流量和水压；所述主管道是热源设备1和储热设备2之间的管道。传感设备将采集数据实时通过通信线13传至控制器12。
储热方法应用于所述储热系统，所述方法如下：
上位机11将峰谷电时间配置下发至控制器12，控制器12启动，读取温度传感器、流量传感器14、压力传感器14和热量表的流量和温度信息。
在谷电时间，控制器12开启第一三通阀6连接储热设备2的通路，关闭第一三通阀6的旁路，所述旁路是主管道与第一三通阀6直接相连的管路，控制器12根据设于供热末端3进水端和出水端的第二温度传感器 19和第三温度传感器20回传的温度差，控制二通阀7的开度大小，直至完全打开二通阀7，降低供热末端3进水端和出水端的温度差，控制器12 开启供热装置1，储热系统进入储热状态；当供热末端3进水端和出水端的温度差达到设定值下限，控制器12关闭供热装置1；
在峰电或非谷电时间，控制器12开启第一三通阀6连接储热设备2 的通路，关闭第一三通阀6的旁路，所述旁路是主管道与第一三通阀6直接相连的管路，控制器12根据设于供热末端3进水端和出水端的第二温度传感器19和第三温度传感器20回传的温度差，控制二通阀7的开度大小，直至完全关闭二通阀7，提高供热末端3进水端和出水端的温度差，控制器12关闭供热装置1，储热系统进入放热状态；当储热设备2提供的热量不能满足供热末端需求3时，控制器12开启供热装置1直接给供热末端3供暖。
储热系统在上述步骤之间循环。
实施例四：
如图6所示，储热系统包括热源设备1、储热设备2、供热末端3、阀门、管道5和水泵4；阀门包括第一流量调节阀、第二流量调节阀和第三流量调节阀，所述第一流量调节阀是第一三通阀6，所述第二流量调节阀是二通阀7，所述二通阀7是二通比例阀，所述第三流量调节阀是第二三通阀8，所述第一三通阀6和第二三通阀8是三通比例阀或电动三通阀。所述热源设备包括加热装置1、热交换设备9和第二三通阀8；供热装置 1是电锅炉、空气源热泵、太阳能真空管或太阳能平板；供热末端3是采暖散热器。
热交换设备9包括第一回路和第二回路，第一回路包括第一进水端口和第一出水端口，第二回路包括第二进水端口和第二出水端口，第一进水端口和第一出水端口分别与加热装置1(图示为两个)出水端和进水端相连，热交换设备9第二出水端口与第二三通阀8相连，热交换设备9第二进水端口与第二三通阀8、二通阀7和供热末端3出水端相连，第二三通阀8通过水泵4与储热设备2的相变储能箱(图示为三个)进水端相连，所述水泵4同时与储热设备2并联的第一三通阀6相连，第一三通阀6同时也与与供热末端3进水端和二通阀7相连，所述二通阀7和供热末端3 是并联关系。
所述储热系统还包括传感设备、控制器12和上位机11；所述控制器 12是单片机或PLC；所述传感设备包括第一温度传感器16、第二温度传感器19、第三温度传感器20、第四温度传感器21、流量传感器14、压力传感器15和热量表；第一温度传感器16设于主管道上，用于监测主管道水温，第二温度传感器19和第三温度传感器20分别设于供热末端进水端和出水端，第四温度传感器21设于储热设备内部，用于监测储热设备内部热量；热量表第一传感探头17和热量表第二传感探头18分别设于储热设备进水端和出水端，用于检测储热设备存储和放出的热量；主管道设有流量传感器14和压力传感器15，用于监测管道内水的流量和水压；所述主管道是热源设备1和储热设备2之间的管道。传感设备将采集数据实时通过通信线13传至控制器12。
储热方法应用于所述储热系统，所述方法如下：
上位机11将峰谷电时间配置下发至控制器12，控制器12启动，读取温度传感器、流量传感器14、压力传感器14和热量表的流量和温度信息。
在谷电时间，控制器12开启第一三通阀6连接储热设备2的通路，关闭第一三通阀6的旁路，所述旁路是主管道与第一三通阀6直接相连的管路，控制器12根据设于供热末端3进水端和出水端的第二温度传感器 19和第三温度传感器20回传的温度差，控制二通阀7的开度大小，直至完全打开二通阀7，降低供热末端3进水端和出水端的温度差，控制器12 开启供热装置1，储热系统进入储热状态；当供热末端3进水端和出水端的温度差达到设定值下限，控制器12关闭供热装置1；
在峰电或非谷电时间，控制器12开启第一三通阀6连接储热设备2 的通路，关闭第一三通阀6的旁路，所述旁路是主管道与第一三通阀6直接相连的管路，控制器12根据设于供热末端3进水端和出水端的第二温度传感器19和第三温度传感器20回传的温度差，控制二通阀7的开度大小，直至完全关闭二通阀7，提高供热末端3进水端和出水端的温度差，控制器12关闭供热装置1，储热系统进入放热状态；当储热设备2提供的热量不能满足供热末端需求3时，控制器12开启供热装置1直接给供热末端3供暖。
储热系统在上述步骤之间循环。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
一切从本发明的构思出发，不经过创造性劳动所作出的结构变换均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储热系统，其特征在于：包括热源设备、储热设备、供热末端、阀门、管道和水泵；
所述热源设备给储热系统提供热量，所述水泵与储热设备并联的第一流量调节阀相连，第一流量调节阀同时也与与供热末端进水端和第二流量调节阀相连，所述第二流量调节阀和供热末端是并联关系，第二流量调节阀与供热末端进水端和出水端及热源设备相连；
还包括传感设备和控制器，所述传感设备包括温度传感器和流量传感器，供热末端进水端和出水端管道上均设有温度传感器；
所述传感设备和阀门连接控制器。
2.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述储热设备是相变储能箱。
3.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述热源设备包括供热装置，所述供热装置是电锅炉、空气源热泵、太阳能真空管或太阳能平板。
4.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述控制器是单片机或PLC。
5.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述供热末端是采暖散热器、风机盘管或地暖管；所述第二流量调节阀是二通比例阀或三通比例阀，第二流量调节阀与供热末端并联，第二流量调节阀通过调节开度大小控制采暖末端的水流量。
6.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述供热末端是空气盘管或地暖管；所述第二流量调节阀是压力阀，压力阀与供热末端并联，压力阀通过管内压力大小调节水流平衡。
7.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述传感设备包括至少一个热量表，所述热量表传感探头设于储热设备的进水端和出水端，用于检测储热设备存储和放出的热量。
8.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述温度传感器包括至少一个室内温度传感器，根据所述室内温度传感器的温度调节第二流量调节阀开度大小，从而调节供热末端的水流量大小，进而调节房间温度。
9.如权利要求1所述的储热系统，其特征在于：所述第一流量调节阀是电动三通阀或三通比例阀。
10.一种储热实现方法，应用于如权利要求1-9任一所述的储热系统，其特征在于，所述方法如下：
控制器接收预定配置，读取温度传感器、流量传感器和热量表的流量和温度信息；所述预定配置包括供热时间配置和放热时间配置；
在供热时间配置期间，控制器开启第一流量调节阀连接储热设备的通路，关闭第一流量调节阀的旁路，所述旁路是主管道与第一流量调节阀直接相连的管路，控制器根据设于供热末端进水端和出水端的温度传感器回传的温度差，控制第二流量调节阀的开度大小，降低供热末端进水端和出水端的温度差，控制器开启热源设备，储热系统进入储热状态；当供热末端进水端和出水端的温度差达到设定值下限，控制器关闭热源设备；
在放热时间配置期间，控制器开启第一流量调节阀连接储热设备的通路，关闭第一流量调节阀的旁路，所述旁路是主管道与第一流量调节阀直接相连的管路，控制器根据设于供热末端进水端和出水端的温度传感器回传的温度差，控制第二流量调节阀的开度大小，提高供热末端进水端和出水端的温度差，控制器关闭热源设备，储热系统进入放热状态；当储热设备提供的热量不能满足供热末端需求时，控制器开启热源设备直接给供热末端供暖；储热系统在上述储热和放热状态之间循环。
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