CN110594915A - 一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，以解决集能、蓄能和供能过程的低功耗、高效率传热难题，降低BTES系统对地下空间的生态影响，提高系统传热效率。包括换热器、第一流体管、第二流体管、线性振动发生装置和地埋装置；地埋装置包括内筒体和外筒体，内筒体和外筒体之间有润滑导热介质；内筒体包括用于充注相变工质的下筒体、上连接套筒、筛孔隔板、上封盖和下连接套筒。筛孔隔板上部有设备腔，设备腔内有线性振动发生装置。本发明的系统大幅降低了输送功耗，可大幅提升内筒体中相变工质的热质传递效率以及内筒体与外筒体之间的传热效率，进一步提升了系统的单位延米换热量指标，有效减少了所需钻井数量。

Description

一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统
技术领域
本发明涉及跨季节储能技术领域，特别涉及一种具有振动强化传热功能的被动式跨季节集能蓄能供能系统。
背景技术
传统跨季节埋管蓄能系统(BTES)中包含大量的钻孔、填料、埋管换热器(单U管、双U管和其它异型管)、循环流体、分集水器和水泵等组成部分。从整个运行年度来看，BTES需首先在蓄能季依靠水泵驱动循环流体(水)流经冷热源收集装置(集能)并再次流经地下蓄能体以注入所收集的冷/热能(蓄能)，然后在用能季利用同样换热手段从地下蓄能体中提取蓄能季所收集的冷/热能并供给建筑使用(供能)。因此传统BTES本质上属于主动式显热热交换系统，不但在集能、蓄能和供能阶段消耗大量的水泵输送功耗外，整个系统的集能、蓄能和供能效率也较低。集能方面：以集能板作为冷/热源为例，由于源端集能效率与其安装角度、环境温度、风速以及天空辐射角度有关，而集能板通常为固定安装，因此传统集能板夏季的集热效率和冬季集冷效率会因环境因素的实时变化而无法始终保持最优。对此，研究人员虽提出相关集能板可随外界因素变化而进行调整的方案(“追优”)，但系统设计复杂、模块化程度低，同时也由于工程造价高、维护困难，因而难以大规模推广。蓄能供能方面：因传统BTES在蓄能和供能过程仍属于显热热交换过程，因此实际工程中不得不通过增加井群数量以维持整个系统的运行性能，这也进一步导致了工程造价的居高不下，严重影响了BTES的推广应用。此外，过度打井和不合理施工也将对地下土壤和水环境产生不可逆生态损伤。为了提升蓄能和供能效率、降低工程造价和对周边地下生态环境影响，技术人员目前主要是采用双U管或其它异型管替代单U管以提升单位延米换热量。这一措施虽有助于减少井群数量和附属设备用量，但其它问题随之而来。例如，双U管/异型管在钻孔下管过程容易产生形变造成双U管/异型管之间相互贴合(俗称“短路”)，造成短路点以下的埋管部分甚至全部失效，使得整个BTES的实际可用容量严重偏离设计值。此外，填料回填也可能因钻孔情况不同和回填随机性操作而产生不均匀回填现象，造成不同位置钻孔的热扩散系数和换热效率的不同，不利于BTES蓄/取热过程的精细化管理。因此，传统主动式BTES中存在的上述弊端已成为相关技术人员亟需解决的工程技术难题。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种具有线性振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，以解决集能、蓄能和供能过程的低功耗、高效率传热难题，降低BTES系统对地下空间的生态影响，提高系统传热效率。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，包括换热器、第一流体管、第二流体管、线性振动发生装置和地埋装置；所述地埋装置包括内筒体和外筒体，所述内筒体和外筒体之间设置有润滑导热介质；所述内筒体包括用于充注相变工质的下筒体、上连接套筒、筛孔隔板、上封盖和下连接套筒，所述上连接套筒的下端与所述下筒体之间通过第一弹性密封圈密封，所述下筒体上端面固定连接有所述筛孔隔板，所述上连接套筒的上端面通过所述上封盖密封；所述筛孔隔板上部设置有设备腔，所述设备腔内安装有所述线性振动发生装置；所述下筒体的下端与所述下连接套筒固定连接，所述下连接套筒内形成弹簧腔，所述下筒体下端设置有导向槽，所述导向槽与安装于所述外筒体与内筒体之间的导向柱滑动配合，所述弹簧腔内安装有弹簧；所述下连接套筒下端与所述外筒体底部之间设置有密封槽，所述密封槽内安装有第二弹性密封圈；所述第一流体管上端与所述换热器的第一相变工质接口连接，所述第一流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于所述上连接套筒上部；所述第二流体管上端与所述换热器的第二相变工质接口连接，所述第二流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于相变工质液面下，所述第二流体管内设置有吸液芯，所述吸液芯中心设置有流体流道，所述第二流体管上设置有吸液控制单元，所述吸液控制单元用于切断或闭合所述吸液控制单元两侧所述吸液芯的连接；所述线性振动发生装置驱动所述筛孔隔板及所述下筒体产生振动；所述设备腔下端通过伸缩管与所述筛孔隔板固定连接。
所述线性振动发生装置包括振动驱动电机，所述振动驱动电机的输出轴上安装有偏心凸轮，所述偏心凸轮驱动所述筛孔隔板。
还包括多功能气象站、控制器和驱动执行器；所述换热器为平板式太阳能集热器；所述驱动执行器用于驱动所述换热器转动；所述控制器分别与所述多功能气象站的信号输出端和驱动执行器的控制端连接，所述控制器通过所述多功能气象站收集的气象信息控制所述驱动执行器动作，带动所述换热器转动至目标位置。
所述吸液控制单元包括设置于所述第二流体管上的旁通管和三通阀。
所述吸液芯内表面设置有多个肋状凸体，所述吸液控制单元包括管体，所述管体内设置有连接吸液芯，所述连接吸液芯的内表面设置有与所述吸液芯内表面的肋状凸体相对应的凸起，所述连接吸液芯与旋转驱动机构连接；旋转驱动机构驱动所述连接吸液芯转动使得连接吸液芯的凸起与吸液芯的肋状凸体相接或分离。
所述第二流体管通过支架安装于所述内筒体内部。
所述第二流体管的下端连接有弯管。
所述外筒体的外部设置有蓄能体，所述蓄能体和上封盖上部设置有保温层。
所述换热器与上封盖之间的第一流体管和第二流体管外部设置有保护套筒。
所述第一流体管上设置有工质注入口
本发明的特点和优点是：
1.本发明的系统采用被动式潜热热交换方式，可大幅降低BTES系统的输送功耗，且其地埋部分由内筒体与外筒体组成，内筒体与外筒体之间设有润滑导热介质，内筒体上还设置有线性振动强化传热装置，可大幅提升内筒体中相变工质的热质传递效率以及内筒体与外筒体之间的传热效率，进一步提升系统的单位延米换热量指标，最终有效减少了BTES系统所需钻井数量和对蓄能体周边地下空间的生态影响。同时，能够有效避免传统埋管式蓄能井“短路”现象的产生，提高了系统运行的稳定性。
2.本发明的系统中设置有“追优”结构，可依据不同季节和不同气象参数实时计算调整位置，实现集能效率最大化，并在同一系统中实现跨季节集能、蓄能和供能等不同功能的一体化高度集成。
3、本发明地埋部分能够直接下沉至钻孔中，消除了传统BTES施工中填料回填步骤，因此可有效避免回填过程中不均匀回填的产生。
4、本发明的系统中的第二流体管下端连接有弯管，能够防止蓄冷或者供热过程中内筒体蒸汽倒灌现象的产生，提升了系统的运行稳定性。
附图说明
图1所示为本发明具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统的原理图；
图2所示图1的A-A剖面图；
图3所示为吸液控制单元的一种实施例的结构示意图；
图4所示为图3的B-B剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统的原理图如图1-图2所示，包括换热器1、第一流体管2、第二流体管3、线性振动发生装置和地埋装置。所述地埋装置包括内筒体4和外筒体6，所述内筒体4和外筒体6之间设置有润滑导热介质5。所述内筒体4包括用于充注相变工质的下筒体4-1、上连接套筒4-2、筛孔隔板4-3、上封盖4-4和下连接套筒4-5，所述上连接套筒4-2的下端与所述下筒体4-1之间通过第一弹性密封圈7密封，所述下筒体4-1上端面固定连接有所述筛孔隔板4-3，所述上连接套筒4-2的上端面通过所述上封盖4-4密封。所述筛孔隔板4-3上部设置有设备腔8，所述设备腔8内安装有所述线性振动发生装置。所述下筒体4-1的下端与所述下连接套筒4-5固定连接，所述下连接套筒4-5内形成弹簧腔，所述下筒体4-1下端设置有导向槽4-6，所述导向槽4-6与安装于所述外筒体6与内筒体4之间的导向柱10滑动配合，所述弹簧腔内安装有弹簧9。所述下连接套筒4-5下端与所述外筒体6底部之间设置有密封槽11，所述密封槽11内安装有第二弹性密封圈。所述第一流体管2上端与所述换热器1的第一相变工质接口连接，所述第一流体管2的下端穿过所述上封盖4-4进入所述内筒体4的上连接套筒4-2内并开口于所述上连接套筒4-2上部。所述第二流体管3上端与所述换热器1的第二相变工质接口连接，所述第二流体管3的下端穿过所述上封盖4-4进入所述内筒体4的上连接套筒4-2内并开口于相变工质12液面下。所述第二流体管3内设置有吸液芯13，所述吸液芯13可以采用现有技术中的结构，所述吸液芯13中心设置有流体流道，内壁设置有沟槽。所述第二流体管3上设置有吸液控制单元，所述吸液控制单元用于切断或闭合所述吸液控制单元两侧所述吸液芯的连接。所述线性振动发生装置驱动所述筛孔隔板4-3及所述下筒体4-1产生振动。所述设备腔8下端通过伸缩管14与所述筛孔隔板4-3固定连接。
线性振动发生装置可以采用现有技术中的多种结构。本实施例中，所述线性振动发生装置包括振动驱动电机15，所述振动驱动电机15的输出轴上安装有偏心凸轮16，所述偏心凸轮16驱动所述筛孔隔板4-3，从而带动与其连接的下筒体4-1一同发生振动，提高相变工质12及润滑导热介质5的传热效率。
为了实现换热器1的“追优”效果，还包括多功能气象站17、控制器18和驱动执行器19。所述换热器1为平板式太阳能集热器。所述驱动执行器19用于驱动所述换热器1转动。所述控制器18分别与所述多功能气象站17的信号输出端和驱动执行器19的控制端连接，所述控制器18通过所述多功能气象站17收集的气象信息控制所述驱动执行器18动作，带动所述换热器1转动至目标位置。
本发明中的所述吸液控制单元可以采用多种结构。本实施例中吸液控制单元可以采用下述两种设置方式：
第一种吸液控制单元的结构示意图如图1中所示，具体结构为：所述吸液控制单元包括设置于所述第二流体管3上的旁通管20和三通阀21，旁通管20与第一流体管2为不带内部吸液芯的光管，旁通管20用于连通所述第二流体管3的上段和下段。具体连接方式为：旁通管20的一端与三通阀21的B接口连接，旁通管20的另一端与所述三通阀21的A接口并联后与所述第二流体管3的上段连接，三通阀21的C接口与第二流体管3的下段连接。三通阀21的A接口上段及C接口下段的第二流体管3中安装有吸液芯13。当三通阀21的AC通道开启BC通道关闭时，第二流体管3上段与下段的吸液芯13即互相连通，对下筒体4-1内的相变工质12能够产生持续的毛细力作用。当三通阀21的BC通道连通AC通道关闭时，通过旁通管20连接第二流体管3的上段与下段，第二流体管3上段与下段中的吸液芯13断开，不能产生持续的毛细力作用。
第二种吸液控制单元的结构示意图如图3所示，具体结构为：所述吸液芯13内表面设置有多个肋状凸体，所述吸液控制单元包括管体A-1，所述管体A-1内设置有连接吸液芯A-2，所述连接吸液芯A-2的内表面设置有与所述吸液芯内表面的肋状凸体相对应的凸起A-3，所述连接吸液芯A-2的剖面图如图4所示。所述连接吸液芯A-2与旋转驱动机构连接，旋转驱动机构驱动所述连接吸液芯A-2转动使得连接吸液芯A-2的凸起与吸液芯的肋状凸体相接或分离。所述旋转驱动机构可以采用推杆、扳手、旋转液压缸等多种结构。本实施例中，为了实现自动旋转，所述旋转驱动机构包括安装于管体A-1中部的空心阀座A-4，所述空心阀座A-4内部设置有相啮合的从动齿轮A-5与主动齿轮A-6，所述从动齿轮A-5与所述连接吸液芯A-2键连接，所述主动齿轮A-6与驱动电机A-7的输出轴连接。启动驱动电机A-7驱使主动齿轮A-6转动，并通过从动齿轮A-5带动连接吸液芯A-2转动一定角度(例如转动30°)，使得连接吸液芯A-2的肋状凸起A-3与第二流体管3中安装的吸液芯13的凹槽对齐，由此阻断连接吸液芯A-2的肋状凸起与吸液芯13肋状凸体的连接，不能连续产生毛细力的作用。启动驱动电机A-7驱使主动齿轮A-6转动，并通过从动齿轮A-5带动连接吸液芯A-2再次转动一定角度(例如30°)，使得连接吸液芯A-2的肋状凸体A-3与第二流体管3内的吸液芯13的肋状凸起对齐，由此接通连接吸液芯A-2与吸液芯13的连接，产生持续的毛细力作用。
为了结构更牢固，所述第二流体管3通过支架22安装于所述内筒体4内部。
为了防止蓄冷或者供热过程中内筒体4蒸汽倒灌现象的产生，提升系统的运行稳定性，所述第二流体管3的下端连接有弯管23。
在所述外筒体6的外部设置有蓄能体25，所述蓄能体25和上封盖4-4上部设置有保温层。
在所述换热器1与上封盖4-4之间的第一流体管2和第二流体管3外部设置有保护套筒24，起到保护套筒内管道、控制机构及其它电气线路的作用；同时，起到支撑换热器1的作用。
为了便于充注相变工质12和对内筒体4内部抽真空，所述第一流体管2上设置有工质注入口26。使用前，先通过工质注入口26抽真空，再注入相变工质12。
本发明具有振动强化传热功能的被动式集能蓄能供能系统可以用于夏季集热蓄热和冬季供热模式，或者用于冬季集冷蓄冷和夏季供冷模式。
夏季集热蓄热和冬季供热模式：夏季集热蓄热时，首先开启三通阀21的AC通道并关闭BC通道，位于第二流体管3上段和下段内的吸液芯13连成一体，随后启动振动驱动电机15，则下筒体4-1在偏心凸轮16旋转的带动下上下振动。此时，液态相变工质在毛细力作用下经弯管23和第二流体管3进入换热器1，吸收来自太阳辐射和环境的热能从而相变蒸发成为汽态相变工质，随后汽态相变工质在相变力驱动下经第一流体管2进入内筒体4的上连接套筒4-2部分，在其冷却作用下冷凝成为液态相变工质，最终在振动的促进作用下经筛孔隔板4-3快速滴落至所述下筒体4-1中，完成相变工质12的循环过程。同时，释放至内筒体4壁面的热量在润滑导热介质5的传递下逐渐扩散至周边蓄能体25中，最终完成夏季集热和蓄热过程。在此过程中，多功能气象站17将实时监测的太阳方位角、高度角以及环境风速和温度等气象参数，智能控制器18则据此计算并发出最佳位置指令至驱动执行器19，并驱动换热器1转动至目标位置，使换热器1在最优集热效率下工作。冬季供热时，将换热器1的换热流体接口与供暖系统连接。首先开启三通阀21的BC通道并关闭AC通道，位于第二流体管3上段和下段内的吸液芯13随即互相断开无法产生连续毛细力，随后启动振动驱动电机15，则下筒体4-1在偏心凸轮16旋转的带动下上下振动。此时，在蓄能体25中夏季所蓄积热量的不断加热和振动的促进作用下，下筒体4-1底部的液态相变工质快速吸热相变蒸发成为汽态相变工质，并在相变力驱动作用下穿透筛孔隔板4-3进入上连接套筒4-2内，并经第一流体管2进入换热器1中。由于换热器1的换热流体进口处温度较低，汽态相变工质随之受到冷却并向低温流体放热冷凝成为液态相变工质；在重力作用下，液态相变工质最终经第二流体管3、旁通管20和弯管23回流至下筒体4-1中完成相变工质12的循环过程；同时，受到加热的换热流体工质从换热流体出口流出并被输送至用能侧，最终完成冬季供热过程。
冬季集冷蓄冷和夏季供冷模式：冬季集冷蓄冷时，首先开启三通阀21的BC通道并关闭AC通道，第二流体管3上段和下段内的吸液芯13随即互相断开而无法产生连续毛细力，随后启动振动驱动电机15，则下筒体4-1在偏心凸轮16旋转的带动下上下振动。此时，由于蓄能体25的地温要明显高于室外环境温度，因此在蓄能体25的不断加热作用以及振动装置的振动强化促进下，下筒体4-1中的液态相变工质不断吸热相变蒸发成为汽态相变工质，在相变力驱动作用下穿透筛孔隔板4-3进入上连接套管4-2并经第一流体管2进入换热器1，吸收来自环境的冷能从而相变冷凝成为液态相变工质，并在重力作用下经第二流体管3、旁通管20和弯管23进入下筒体4-1中，最终完成相变工质12的循环过程；同时，由于相变工质12持续不断的将蓄能体25中的热量向环境散失，因此环境冷能逐渐扩散至周边蓄能体25中，最终完成冬季集冷和蓄冷过程；在此过程中，多功能气象站17将实时监测的太阳方位角、高度角以及环境风速和温度等气象参数，智能控制器18则据此计算并发出最佳位置指令至驱动执行器19，并驱动换热器1转动至目标位置，使换热器1在最优集冷效率下工作。夏季供冷时，将换热器1的换热流体接口与供冷系统连接。首先开启三通阀21的AC通道并关闭BC通道，第二流体管3上段和下段内的吸液芯13即互相连通，随后启动振动驱动电机15，则下筒体4-1在偏心凸轮16旋转的带动下上下振动；液态相变工质在毛细力作用下经弯管23和第二流体管3进入换热器1；此时，由于换热流体进口处温度较高，液态相变工质随之从高温流体吸热并相变蒸发成为汽态相变工质；在相变力作用下，汽态相变工质最终经第一流体管2进入上连接套筒4-2中，并在其冷却作用下冷凝成为液态相变工质，最终在振动的促进作用下经筛孔隔4-3快速滴落至下筒体4-1中，完成相变工质12的循环过程；同时，受到冷却的换热流体工质从换热流体出口流出并被输送至用能侧，完成夏季供冷过程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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 (10)

1.一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，包括换热器、第一流体管、第二流体管、线性振动发生装置和地埋装置；所述地埋装置包括内筒体和外筒体，所述内筒体和外筒体之间设置有润滑导热介质；所述内筒体包括用于充注相变工质的下筒体、上连接套筒、筛孔隔板、上封盖和下连接套筒，所述上连接套筒的下端与所述下筒体之间通过第一弹性密封圈密封，所述下筒体上端面固定连接有所述筛孔隔板，所述上连接套筒的上端面通过所述上封盖密封；所述筛孔隔板上部设置有设备腔，所述设备腔内安装有所述线性振动发生装置；所述下筒体的下端与所述下连接套筒固定连接，所述下连接套筒内形成弹簧腔，所述下筒体下端设置有导向槽，所述导向槽与安装于所述外筒体与内筒体之间的导向柱滑动配合，所述弹簧腔内安装有弹簧；所述下连接套筒下端与所述外筒体底部之间设置有密封槽，所述密封槽内安装有第二弹性密封圈；所述第一流体管上端与所述换热器的第一相变工质接口连接，所述第一流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于所述上连接套筒上部；所述第二流体管上端与所述换热器的第二相变工质接口连接，所述第二流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于相变工质液面下，所述第二流体管内设置有吸液芯，所述吸液芯中心设置有流体流道，所述第二流体管上设置有吸液控制单元，所述吸液控制单元用于切断或闭合所述吸液控制单元两侧所述吸液芯的连接；所述线性振动发生装置驱动所述筛孔隔板及所述下筒体产生振动；所述设备腔下端通过伸缩管与所述筛孔隔板固定连接。
2.根据权利要求1所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述线性振动发生装置包括振动驱动电机，所述振动驱动电机的输出轴上安装有偏心凸轮，所述偏心凸轮驱动所述筛孔隔板。
3.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，还包括多功能气象站、控制器和驱动执行器；所述换热器为平板式太阳能集热器；所述驱动执行器用于驱动所述换热器转动；所述控制器分别与所述多功能气象站的信号输出端和驱动执行器的控制端连接，所述控制器通过所述多功能气象站收集的气象信息控制所述驱动执行器动作，带动所述换热器转动至目标位置。
4.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述吸液控制单元包括设置于所述第二流体管上的旁通管和三通阀。
5.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述吸液芯内表面设置有多个肋状凸体，所述吸液控制单元包括管体，所述管体内设置有连接吸液芯，所述连接吸液芯的内表面设置有与所述吸液芯内表面的肋状凸体相对应的凸起，所述连接吸液芯与旋转驱动机构连接；旋转驱动机构驱动所述连接吸液芯转动使得连接吸液芯的凸起与吸液芯的肋状凸体相接或分离。
6.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述第二流体管通过支架安装于所述内筒体内部。
7.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述第二流体管的下端连接有弯管。
8.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述外筒体的外部设置有蓄能体，所述蓄能体和上封盖上部设置有保温层。
9.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述换热器与上封盖之间的第一流体管和第二流体管外部设置有保护套筒。
10.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述第一流体管上设置有工质注入口。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111682415A (zh) * 2020-07-02 2020-09-18 新昌次长电子科技有限公司 一种散热配电柜
CN114623713A (zh) * 2022-02-25 2022-06-14 东南大学 基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器及蓄热方法
CN116164572A (zh) * 2023-04-23 2023-05-26 北京星辰新能科技有限公司 一种换热器储液罐集成于一体的结构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2584770A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-04 James E. Bardsley Coaxial borehole energy exchange system for storing and extracting underground cold
CN101556082A (zh) * 2009-05-11 2009-10-14 天津大学 太阳能蓄热地源热泵供热水系统
CN106123633A (zh) * 2009-11-05 2016-11-16 杨泰和 置于自然温能体的立式流体热交换器
CN106338153A (zh) * 2016-08-30 2017-01-18 陈书祯 一种自然能跨季度存取系统
CN109084395A (zh) * 2018-08-28 2018-12-25 天津大学 一种降低建筑能耗的运行方法及一体化建筑结构
CN210832361U (zh) * 2019-09-17 2020-06-23 安徽建筑大学 一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2584770A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-04 James E. Bardsley Coaxial borehole energy exchange system for storing and extracting underground cold
CN101556082A (zh) * 2009-05-11 2009-10-14 天津大学 太阳能蓄热地源热泵供热水系统
CN106123633A (zh) * 2009-11-05 2016-11-16 杨泰和 置于自然温能体的立式流体热交换器
CN106338153A (zh) * 2016-08-30 2017-01-18 陈书祯 一种自然能跨季度存取系统
CN109084395A (zh) * 2018-08-28 2018-12-25 天津大学 一种降低建筑能耗的运行方法及一体化建筑结构
CN210832361U (zh) * 2019-09-17 2020-06-23 安徽建筑大学 一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111682415A (zh) * 2020-07-02 2020-09-18 新昌次长电子科技有限公司 一种散热配电柜
CN114623713A (zh) * 2022-02-25 2022-06-14 东南大学 基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器及蓄热方法
CN114623713B (zh) * 2022-02-25 2024-02-02 东南大学 基于可逆化学反应热效应的旋转式蓄热换热器及蓄热方法
CN116164572A (zh) * 2023-04-23 2023-05-26 北京星辰新能科技有限公司 一种换热器储液罐集成于一体的结构
CN116164572B (zh) * 2023-04-23 2023-07-18 北京星辰新能科技有限公司 一种换热器储液罐集成于一体的结构

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