CN110220235A - 一种自动分流耦合的蓄热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于节能技术领域，公开了一种自动分流耦合的蓄热装置，包括容器(1)、加热隔离箱(12)和蓄热回水管(10)，加热隔离箱(12)设置于容器(1)的上部，加热隔离箱(12)内设置有加热器(11)，且加热隔离箱(12)的出口与容器(1)的上部空间连通，所述的蓄热回水管(10)的一端位于容器(1)的下部空间，蓄热回水管(10)的另一端与加热隔离箱(12)连通，蓄热回水管(10)上设置有蓄热泵(8)；还包括与容器(1)的上部空间连通的高温水出水管(20)、与容器(1)的下部空间连通的低温水进水管(19)。本发明相比现有的蓄热装置，装置结构和蓄热流程更加简单，且避免了能源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于节能技术领域，具体涉及一种自动分流耦合的蓄热装置。
背景技术
近年来，由于我国电力工业的持续发展，而且人民生活质量不断提高，为保护大气环境，电采暖方式正成为主流，其中蓄热型电加热装置能够利用谷电的低价电制热，运行成本低，应用逐渐广泛。以相变材料或水作为蓄热体，水为传热工质的蓄热装置，通常采用温度分层的方式实现最大蓄热能力。这种情况下，必然要求蓄热时工质高进低出，放热时高出低进。单蓄热时，为了保证蓄热效果，供热热源要维持固定的高温，一般采用热源断续供电来实现，热源水温波动较大，断电控温的方式浪费了谷电时间。单放热时，为了保证最大的放热时间，回水温度越低越好，因为蓄热容器特性和用热需求特性的不匹配，回水温度通常较高，导致蓄热容器内冷热混流，供热输出温度就会不稳定，避免这种缺陷的各种调节方法都比较复杂。边放边蓄时，由于蓄热容器储放热时的水流完全相反，必然要求自动判断热源出热能力、热用户供热量之间的关系，再决定蓄热容器的储热或放热，需要借助一定的判断机制、换流和调流量手段，以达到蓄热容器热池的作用及高效的储热过程，流程复杂，调节困难。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种自动分流耦合的蓄热装置。
本发明所采用的技术方案为：一种自动分流耦合的蓄热装置，包括容器、加热隔离箱和蓄热回水管，加热隔离箱设置于容器的上部，加热隔离箱内设置有加热器，且加热隔离箱的出口与容器的上部空间连通，所述的蓄热回水管的一端位于容器的下部空间，蓄热回水管的另一端与加热隔离箱连通，蓄热回水管上设置有蓄热泵；还包括与容器的上部空间连通的高温水出水管、与容器的下部空间连通的低温水进水管。
进一步地，所述容器的下部空间设置有放热回水布水器和蓄热出水布水器，放热回水布水器与低温水进水管连接，蓄热出水布水器与蓄热回水管连接，放热回水布水器和蓄热出水布水器的水孔均朝下设置。
进一步地，所述容器的上部空间设置有放热出水布水器和蓄热回水布水器，放热出水布水器与高温水出水管连接，蓄热回水布水器与加热隔离箱的出口连通，放热出水布水器和蓄热回水布水器的水孔均朝上设置。
进一步地，所述的容器内设置有相变蓄热材料。
进一步地，所述的高温出水管与自动调温混水阀连接，且低温进水管通过管道与自动调温混水阀连通。
进一步地，还包括补水箱，补水箱与低温进水管连通。
进一步地，所述的容器内的设置有单总线测温装置。
进一步地，所述的加热隔离箱上设置有突跳式温控开关，控制加热器的开启或关闭。
进一步地，所述的加热隔离箱出口处设置有蓄热温度传感器。
进一步地，所述的容器顶部设置有温度压力安全保护阀和排气阀。
本发明的有益效果为：通过设置于蓄热容器上部的加热器和蓄热回水管，为充放热状态的自然转换和分层蓄热创造了条件，相比现有的蓄热装置，装置结构和蓄热流程更加简单；同时，单总线测温装置的使用，不仅提供了控温点，还能直观地显示了储热量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是放热回水布水器的结构示意图；
图3是本发明中的控制系统框图；
图中：1-容器、2-相变蓄热材料、3-放热回水布水器、4-放热出水布水器、5-自动调温混水阀、6-换热循环泵、7-蓄热出水布水器、8-蓄热泵、9-单总线测温装置、91-测温点、10-蓄热回水管、11-加热器、12-加热隔离箱、13-突跳式温控开关、14-排气阀、15-温度压力安全保护阀、16-补水箱、17-蓄热温度传感器、18-蓄热回水布水器、19-低温水进水管、20-高温水出水管。
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、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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“侧面”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实施例的限制。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例一
如图1所示，一种自动分流耦合的蓄热装置，包括容器1、加热隔离箱12和蓄热回水管10，加热隔离箱12设置于容器1的上部，加热隔离箱12内设置有加热器11，且加热隔离箱12的出口与容器1的上部空间连通，所述的蓄热回水管10的一端位于容器1的下部空间，蓄热回水管10的另一端与加热隔离箱12连通，蓄热回水管10上设置有蓄热泵8；还包括与容器1的上部空间连通的高温水出水管20、与容器1的下部空间连通的低温水进水管19。低温水进水管19上设置有换热循环泵6，所述的高温水出水管20与自动调温混水阀连接，且低温水进水管19通过管道与自动调温混水阀5连通。所述的加热器11可采用螺旋状的电热管。
该装置还包括补水箱16，补水箱16与低温水进水管19连通，用于补充低温水。
蓄热过程：容器1底部的低温水，在蓄热泵8的作用下，通过蓄热回水管10，进入加热隔离箱12，被加热器11加热到蓄热温度(通常90℃)，高温水从加热隔离箱12的出口流到容器1的顶部，逐渐向下推进，当推进到容器1的底部时，蓄满热量。
放热过程：用户的低温回水被换热循环泵6驱动，进入容器1的底部，一部分进入自动调温混水阀5，容器1顶部的高温水经高温水出水管20进入自动调温混水阀5，通过自动调温混水阀5的调节，混合成合适的温度，给用户供热。随着放热的进行，容器1内的低温水位逐渐上移，当低温水上升到容器1的顶部时，储存的热量全部释放。
自动分流耦合的实现：
仔细观察水流，可发现：高温水出水水流量+容器内矢量水流量(即容器内向上或向下的水流量)+蓄热泵水流量＝放热水流量，有以下情况：
蓄热功率>放热功率时，蓄热水流量>放热水流量，容器内水流向下，系统边蓄边放，蓄热量增加，特殊地，放热功率为零时，系统单蓄热；
蓄热功率＝放热功率时，蓄热水流量＝放热水流量，容器内水流静止，系统加热放热，蓄热量不变；
蓄热功率<放热功率时，蓄热水流量<放热水流量，容器内水流向上，加热系统和储热系统共同供热(这种情况很少)，蓄热量减少，特殊地，蓄热功率为零时，系统单放热。
实施例二
如图1所示，一种自动分流耦合的蓄热装置，包括容器1、加热隔离箱12和蓄热回水管10，加热隔离箱12设置于容器1的上部，加热隔离箱12内设置有加热器11，且加热隔离箱12的出口与容器1的上部空间连通，所述的蓄热回水管10的一端位于容器1的下部空间，蓄热回水管10的另一端与加热隔离箱12连通，蓄热回水管10上设置有蓄热泵8；还包括与容器1的上部空间连通的高温水出水管20、与容器1的下部空间连通的低温水进水管19。低温水进水管19上设置有换热循环泵6，所述的高温水出水管20与自动调温混水阀连接，且低温水进水管19通过管道与自动调温混水阀5连通。所述的加热器11可采用螺旋状的电热管。
该装置还包括补水箱16，补水箱16与低温水进水管19连通，用于补充低温水。
进一步的，所述容器1的下部空间设置有放热回水布水器3和蓄热出水布水器7，放热回水布水器3与低温水进水管19连接，蓄热出水布水器7与蓄热回水管10连接，放热回水布水器3和蓄热出水布水器7的水孔均朝下设置。
如图2所示，所述的放热回水布水器3包括环形阵列分布的布水管，布水管上设置有外密内疏分布的水孔。蓄热出水布水器7与放热回水布水器3的结构相同。
所述容器1的上部空间设置有放热出水布水器4和蓄热回水布水器18，放热出水布水器4与高温水出水管20连接，蓄热回水布水器18与加热隔离箱12的出口连通，放热出水布水器4和蓄热回水布水器18的水孔均朝上设置。放热出水布水器4、蓄热回水布水器18和放热回水布水器3结构类似，只是放热出水布水器4、蓄热回水布水器18的水孔朝上设置。
通过放热回水布水器3、蓄热出水布水器7、放热出水布水器4和蓄热回水布水器18的设置，避免了水循环过程中，容器1内同高度的水温差较大的现象。
蓄热过程：容器1底部的低温水经蓄热出水布水器7，在蓄热泵8的作用下，通过蓄热回水管10，进入加热隔离箱12，被加热器11加热到蓄热温度(通常90℃)，高温水从加热隔离箱12的出口流出，经蓄热回水布水器18流到容器1的顶部，逐渐向下推进，当推进到容器1的底部时，蓄满热量。
放热过程：用户的低温回水被换热循环泵6驱动，一部分流到放热回水布水器3，分散到容器1的底部，一部分进入自动调温混水阀5，容器1顶部的高温水被放热出水布水器4收集，经高温水出水管20进入自动调温混水阀5，通过自动调温混水阀5的调节，混合成合适的温度，给用户供热。随着放热的进行，容器1内的低温水位逐渐上移，当低温水上升到容器1的顶部时，储存的热量全部释放。
自动分流耦合的实现：
仔细观察水流，可发现：高温水出水水流量+容器内矢量水流量(即容器内向上或向下的水流量)+蓄热泵水流量＝放热水流量，有以下情况：
蓄热功率>放热功率时，蓄热水流量>放热水流量，容器内水流向下，系统边蓄边放，蓄热量增加，特殊地，放热功率为零时，系统单蓄热；
蓄热功率＝放热功率时，蓄热水流量＝放热水流量，容器内水流静止，系统加热放热，蓄热量不变；
蓄热功率<放热功率时，蓄热水流量<放热水流量，容器内水流向上，加热系统和储热系统共同供热(这种情况很少)，蓄热量减少，特殊地，蓄热功率为零时，系统单放热。
容器1内容器1内的设置有单总线测温装置9，单总线测温装置9具有纵向分布的多个测温点91，检测容器1内不同高度位置的温度，高温表明该点处于蓄热状态，高温点越低表明蓄热量越大，最低处的测温点91高温时表明蓄热已满。单总线测温装置9的使用，即提供了控温点，又比较直观地显示了储热量。单总线测温装置9也可以用多个传感器代替，检测容器1各点的温度。
所述的加热隔离箱12上设置有突跳式温控开关13，控制加热器11的开启或关闭。所述的容器1顶部设置有温度压力安全保护阀15和排气阀14。当温度压力达到设定值时，温度压力安全保护阀15自动开启，保证压力温度不超标；当容器1内异常产生蒸汽或第一次使用顶部有空气时，排气阀14能自动排除蒸汽或空气；当温度压力安全保护阀15温度保护失效后，突跳式温控开关13能断开电源，保证装置的安全。
具体的，如图3所示，该装置还包括控制系统，突跳式温控开关13和单总线测温装置9分别与控制系统连接。控制系统与显示触摸输入终端连接，且控制系统分别与加热器11、蓄热泵8和换热循环泵6连接。从而能够控制蓄热装置放热和蓄热精确控制，并且实现超温温度保护。
加热隔离箱12出口处设置有蓄热温度传感器17。由于加热器11的功率不变，控制系统采集蓄热温度传感器17的温度，当此温度<蓄热温度时(蓄热温度通过显示触摸输入终端输入)，通过PID运算，控制系统降低蓄热泵8的循环量，提高水温，反之同理。控制系统预置了一个最低循环量，此循环量时蓄热水温能到95℃，预置此循环量是为了让蓄热温度传感器17及时检测到蓄热水温，避免沸腾的发生。
实施例三
如图1所示，一种自动分流耦合的蓄热装置，包括容器1、加热隔离箱12和蓄热回水管10，加热隔离箱12设置于容器1的上部，加热隔离箱12内设置有加热器11，且加热隔离箱12的出口与容器1的上部空间连通，所述的蓄热回水管10的一端位于容器1的下部空间，蓄热回水管10的另一端与加热隔离箱12连通，蓄热回水管10上设置有蓄热泵8；还包括与容器1的上部空间连通的高温水出水管20、与容器1的下部空间连通的低温水进水管19。低温水进水管19上设置有换热循环泵6，所述的高温水出水管20与自动调温混水阀连接，且低温水进水管19通过管道与自动调温混水阀5连通。所述的加热器11可采用螺旋状的电热管。
该装置还包括补水箱16，补水箱16与低温水进水管19连通，用于补充低温水。所述的容器1内设置有相变蓄热材料2，相变蓄热材料2可采用封装隔离的相变蓄热球。
进一步的，所述容器1的下部空间设置有放热回水布水器3和蓄热出水布水器7，放热回水布水器3与低温水进水管19连接，蓄热出水布水器7与蓄热回水管10连接，放热回水布水器3和蓄热出水布水器7的水孔均朝下设置。
如图2所示，所述的放热回水布水器3包括环形阵列分布的布水管，布水管上设置有外密内疏分布的水孔。蓄热出水布水器7与放热回水布水器3的结构相同。
所述容器1的上部空间设置有放热出水布水器4和蓄热回水布水器18，放热出水布水器4与高温水出水管20连接，蓄热回水布水器18与加热隔离箱12的出口连通，放热出水布水器4和蓄热回水布水器18的水孔均朝上设置。放热出水布水器4、蓄热回水布水器18和放热回水布水器3结构类似，只是放热出水布水器4、蓄热回水布水器18的水孔朝上设置。
通过放热回水布水器3、蓄热出水布水器7、放热出水布水器4和蓄热回水布水器18的设置，避免了水循环过程中，容器1内同高度的水温差较大的现象。
蓄热过程：容器1底部的低温水经蓄热出水布水器7，在蓄热泵8的作用下，通过蓄热回水管10，进入加热隔离箱12，被加热器11加热到蓄热温度(通常90℃)，高温水从加热隔离箱12的出口流出，经蓄热回水布水器18流到容器1的顶部，逐渐向下推进，热量同时储存在相变蓄热材料2中，当推进到容器1的底部时，蓄满热量。
放热过程：用户的低温回水被换热循环泵6驱动，一部分流到放热回水布水器3，分散到容器1的底部，一部分进入自动调温混水阀5，容器1顶部的高温水被放热出水布水器4收集，经高温水出水管20进入自动调温混水阀5，通过自动调温混水阀5的调节，混合成合适的温度，给用户供热。随着放热的进行，容器1内的低温水位逐渐上移，同时，与相变蓄热材料2发生放热，当低温水上升到容器1的顶部时，储存的热量全部释放。
自动分流耦合的实现：
仔细观察水流，可发现：高温水出水水流量+容器内矢量水流量(即容器内向上或向下的水流量)+蓄热泵水流量＝放热水流量，有以下情况：
蓄热功率>放热功率时，蓄热水流量>放热水流量，容器内水流向下，系统边蓄边放，蓄热量增加，特殊地，放热功率为零时，系统单蓄热；
蓄热功率＝放热功率时，蓄热水流量＝放热水流量，容器内水流静止，系统加热放热，蓄热量不变；
蓄热功率<放热功率时，蓄热水流量<放热水流量，容器内水流向上，加热系统和储热系统共同供热(这种情况很少)，蓄热量减少，特殊地，蓄热功率为零时，系统单放热。
容器1内容器1内的设置有单总线测温装置9，单总线测温装置9具有纵向分布的多个测温点91，检测容器1内不同高度位置的温度，高温表明该点处于蓄热状态，高温点越低表明蓄热量越大，最低处的测温点91高温时表明蓄热已满。单总线测温装置9的使用，即提供了控温点，又比较直观地显示了储热量。单总线测温装置9也可以用多个传感器代替，检测容器1各点的温度。
所述的加热隔离箱12上设置有突跳式温控开关13，控制加热器11的开启或关闭。所述的容器1顶部设置有温度压力安全保护阀15和排气阀14。当温度压力达到设定值时，温度压力安全保护阀15自动开启，保证压力温度不超标；当容器1内异常产生蒸汽或第一次使用顶部有空气时，排气阀14能自动排除蒸汽或空气；当温度压力安全保护阀15温度保护失效后，突跳式温控开关13能断开电源，保证装置的安全。
具体的，如图3所示，该装置还包括控制系统，突跳式温控开关13和单总线测温装置9分别与控制系统连接。控制系统与显示触摸输入终端连接，且控制系统分别与加热器11、蓄热泵8和换热循环泵6连接。从而能够控制蓄热装置放热和蓄热精确控制，并且实现超温温度保护。
加热隔离箱12出口处设置有蓄热温度传感器17。由于加热器11的功率不变，控制系统采集蓄热温度传感器17的温度，当此温度<蓄热温度时(蓄热温度通过显示触摸输入终端输入)，通过PID运算，控制系统降低蓄热泵8的循环量，提高水温，反之同理。控制系统预置了一个最低循环量，此循环量时蓄热水温能到95℃，预置此循环量是为了让蓄热温度传感器17及时检测到蓄热水温，避免沸腾的发生。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：包括容器(1)、加热隔离箱(12)和蓄热回水管(10)，加热隔离箱(12)设置于容器(1)的上部，加热隔离箱(12)内设置有加热器(11)，且加热隔离箱(12)的出口与容器(1)的上部空间连通，所述的蓄热回水管(10)的一端位于容器(1)的下部空间，蓄热回水管(10)的另一端与加热隔离箱(12)连通，蓄热回水管(10)上设置有蓄热泵(8)；还包括与容器(1)的上部空间连通的高温水出水管(20)、与容器(1)的下部空间连通的低温水进水管(19)。
2.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述容器(1)的下部空间设置有放热回水布水器(3)和蓄热出水布水器(7)，放热回水布水器(3)与低温水进水管(19)连接，蓄热出水布水器(7)与蓄热回水管(10)连接，放热回水布水器(3)和蓄热出水布水器(7)的水孔均朝下设置。
3.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述容器(1)的上部空间设置有放热出水布水器(4)和蓄热回水布水器(18)，放热出水布水器(4)与高温水出水管(20)连接，蓄热回水布水器(18)与加热隔离箱(12)的出口连通，放热出水布水器(4)和蓄热回水布水器(18)的水孔均朝上设置。
4.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述的容器(1)内设置有相变蓄热材料(2)。
5.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述的高温水出水管(20)与自动调温混水阀(5)连接，且低温水进水管(19)通过管道与自动调温混水阀(5)连通。
6.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：还包括补水箱(16)，补水箱(16)与低温水进水管(19)连通。
7.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述的容器(1)内的设置有单总线测温装置(9)。
8.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述的加热隔离箱(12)上设置有突跳式温控开关(13)，控制加热器(11)的开启或关闭。
9.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述的加热隔离箱(12)出口处设置有蓄热温度传感器(17)。
10.根据权利要求1所述的一种自动分流耦合的蓄热装置，其特征在于：所述的容器(1)顶部设置有温度压力安全保护阀(15)和排气阀(14)。
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|---|---|---|---|
| CN201910543873.XA CN110220235A (zh) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | 一种自动分流耦合的蓄热装置 |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| GB488333A (en) * | 1936-09-02 | 1938-07-05 | Siemens Ag | Improvements in or relating to electrically heated hot water heating installations |
| CN108332594A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 邬志军 | 一种套管型一体化蓄热装置及其蓄热应用系统 |
| CN210179735U (zh) * | 2019-06-21 | 2020-03-24 | 北京新能乐业科技有限公司 | 一种自动分流耦合的蓄热装置 |
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2019
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Patent Citations (3)
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| GB488333A (en) * | 1936-09-02 | 1938-07-05 | Siemens Ag | Improvements in or relating to electrically heated hot water heating installations |
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