CN114623483A - 一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，由储能室、循环加热室和净化送风室构成整体，通过蛇形螺旋换热盘管、第一循环管、第二循环管、电能加热装置、能量循环泵、释能三通调节阀门、蓄能三通调节阀门、控制调整器、净化送风三通调节阀门、净化送风循环泵、净化送风换热器和耦合罐组成整个换热系统，在控制调整器的控制下实现夜间蓄能，日间释能的工作流程，有效的利用了夜间的电能，并减少日间电能的使用。

Description

一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统

技术领域

本发明涉及送风供暖技术领域，具体领域为一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统。

背景技术

当前我国能源供需和生态环境保护面临的形势日益严峻，实现国家提出的节能减排目标和工作任务是当前经济发展中的一个重大问题，国家把节能评估、能源审计、碳排放管理作为控制能源消费总量和推进生态文明建设的重要管理手段，国家对节能及环境保护的重视程度越来越高，也相继出台了一系列相关政策来改善环境、节能能源，但步履维艰，节能能源和环境保护任重而道远。

能源和环境是当今社会面临的两个主要问题，我国煤炭能源储量有限，并且燃煤采暖造成的雾霾天气严重影响了人们正常的生活秩序,过多的二氧化碳排放导致温室效应，冬季煤采暖不仅大量消耗不可再生能源，而且对环境产生不可修复的环境污染。

随着人类社会的不断进步，对能源的需求急剧上升，特别是电能的消耗呈逐年上升趋势，根据人类活动的规律，以及区域性差异，电力系统负荷总是变动，例如在早晨与黄昏都可能出现峰值负荷，而晚11点至早7点的时间内，则可能是负荷的低谷区，在负荷低谷区，发电和供电设备均不能满负荷运行，其效率较低。

为了缓和电力供需矛盾，提高了电网负荷率和设备利用率，达到控制高峰负荷、充分利用电网低谷电量，充分挖掘发、供电设备的潜力，全面提高全社会的经济效益的目的，同时也达到了成本合理分摊的目的，促进用户的计划用电和节约用电，充分发挥价格的经济杠杆作用，实行峰谷电价制，峰谷电价制度能充分发挥价格的经济杠杆作用，调动用户削峰填谷、均衡用电的积极性。如何做到削峰填谷，如何去做到时间上的转移，相变储能技术以及一些辅助措施和控制策略，可以有效将夜间低谷电能储存，在白天峰值和平值时进行释能，做到削峰填谷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，包括储能室、循环加热室和净化送风室，所述储能室的内部设有不锈钢蓄能箱，所述不锈钢蓄能箱的内部设有多个蛇形螺旋换热盘管，所述不锈钢蓄能箱的内部填充有用于储能的相变材料，所述循环加热室的内部设有电能加热装置、能量循环泵、释能三通调节阀门、蓄能三通调节阀门、控制调整器、净化送风三通调节阀门、净化送风循环泵和耦合罐，所述蛇形螺旋换热盘管的上端均贯穿不锈钢蓄能箱与第一循环管相连通，所述蛇形螺旋换热盘管的下端均贯穿不锈钢蓄能箱与第二循环管相连通，所述第一循环管的一端与蓄能三通调节阀门的主出水口相连通，所述第一循环管的另一端与释能三通调节阀门的主进水口相连通，所述第二循环管的一端与蓄能三通调节阀门的次出水口相连通，所述第二循环管的另一端与耦合罐的第二连接口相连通，所述释能三通调节阀门的次进水口与耦合罐的第四连接口相连通，所述释能三通调节阀门的出水口与能量循环泵的进水端相连通，所述能量循环泵的出水端与蓄能三通调节阀门的进水口相连通，所述能量循环泵与蓄能三通调节阀门之间设有电能加热装置，所述耦合罐的第一连接口与净化送风三通调节阀门的次出水口相连通，所述耦合罐的第三连接口同时与净化送风三通调节阀门的主出水口和净化送风循环泵的进水口相连通，所述净化送风室内设有净化送风换热器，所述净化送风换热器的进水端与净化送风循环泵的出水口相连通，所述净化送风换热器的出水端与净化送风三通调节阀门的进水口相连通，所述控制调整器与电能加热装置、能量循环泵、释能三通调节阀门、蓄能三通调节阀门、净化送风三通调节阀门、净化送风循环泵电连接。

优选的，所述蛇形螺旋换热盘管与第一循环管的连接处设有电子pH计，所述不锈钢蓄能箱上设有系统安全阀和相变储能放空管。

优选的，所述能量循环泵与蓄能三通调节阀门之间设有系统膨胀罐。

优选的，所述不锈钢蓄能箱的内腔上部设有第一温度传感器，所述不锈钢蓄能箱的内腔中部设有第二温度传感器，所述不锈钢蓄能箱的内腔下部设有第三温度传感器，所述能量循环泵与蓄能三通调节阀门之间设有第四温度传感器，所述净化送风循环泵上设有第五温度传感器，所述第二循环管与耦合罐的第二连接口之间设有第六温度传感器，所述能量循环泵和释能三通调节阀门之间设有第七温度传感器，所述循环加热室内设有净化送风室内温度设定器，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器、第七温度传感器和净化送风室内温度设定器与控制调整器电连接。

优选的，所述净化送风室的进风口处从前到后依次设有净化送风粗效过滤器、净化送风初效过滤器、净化送风中效过滤器和净化送风高效过滤器，所述净化送风室内且位于净化送风高效过滤器和净化送风换热器之间处设有净化送风变频电机，所述净化送风室的出风口与净化送风换热器之间设有净化送风亚高效过滤器。

优选的，所述净化送风换热器和净化送风循环泵之间设有软化水补水罐。

优选的，所述释能三通调节阀门为合流型三相调节阀，所述蓄能三通调节阀门和净化送风三通调节阀门均为分流型三相调节阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，储能室、循环加热室和净化送风室的充分结合，通过强制送风的方式，有效提高了房间采暖效果，且通过智能控制和储能技术结合，有效调整了峰谷电价采暖的空间和时间上的整合，在极大地提高了供暖效率和供暖的经济效益。

所选用的相变材料的相变温度70-80℃原高于室内温度，实际净化送风采用强制循环采暖需求介质温度在35-45℃之间，使得采暖介质和储能热源之间有较大温差可用，有效提升了一个储能和释能的利用效率。

储能室内置了若干组蛇形螺旋换热盘管，每个盘管成模块式，中间采用活接连接，在蓄能和释能时采用同程连接，确保各个换热盘管间流量均衡，并在每组盘管处设置PH值检测仪检测盘管的密闭性。

蛇形螺旋换热盘管呈水平状安装，其进出口分别设置在上部和底部，为了达到高效持续的蓄能和释能，采用不同的流向，蓄能时采用高温介质下部进上部出，这样下部相变材料优先由固态到液态转变，同时利用热浮原理，在垂直温差上有助换热；释热时，低温介质由上部进入，上部热量优先释放，其相变材料优先由液态转变为固态，其有效完成对整个箱体材料的密封。

附图说明

图1为本发明工作时的结构示意图。

图中：1-储能室、2-循环加热室、3-净化送风室、4-蛇形螺旋换热盘管、5-相变材料、6-电能加热装置、7-能量循环泵、8-释能三通调节阀门、9-蓄能三通调节阀门、10-控制调整器、11-净化送风三通调节阀门、12-净化送风循环泵、13-耦合罐、14-第一循环管、15-第二循环管、16-净化送风换热器、17-电子pH计、18-系统安全阀、19-相变储能放空管、20-系统膨胀罐、21-第一温度传感器、22-第二温度传感器、23-第三温度传感器、24-第四温度传感器、25-第五温度传感器、26-第六温度传感器、27-第七温度传感器、28-净化送风室内温度设定器、29-净化送风粗效过滤器、30-净化送风初效过滤器、31-净化送风中效过滤器、32-净化送风高效过滤器、33-净化送风变频电机、34-净化送风亚高效过滤器、35-软化水补水罐。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，包括储能室1、循环加热室2和净化送风室3，所述储能室的内部设有不锈钢蓄能箱，所述不锈钢蓄能箱的内部设有多个蛇形螺旋换热盘管4，加热管呈螺旋转可以增大加热面积，增加换热效率，使换热速度更快，每个蛇形螺旋换热盘管呈并联水平状安装，且每个蛇形螺旋换热盘管均可成为一个模块，安装使用时更加方便，所述不锈钢蓄能箱的内部填充有用于储能的相变材料5，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，所述循环加热室的内部设有电能加热装置6、能量循环泵7、释能三通调节阀门8、蓄能三通调节阀门9、控制调整器10、净化送风三通调节阀门11、净化送风循环泵12和耦合罐13，耦合罐上设有四个连接口分别为第一连接口、第二连接口、第三连接口和第四连接口，第一连接口和第二连接口均为进水口，第三连接口和第四连接口均为出水口，第一连接口与第四连接口相连通，第二连接口与第三连接口相连通，所述蛇形螺旋换热盘管的上端均贯穿不锈钢蓄能箱与第一循环管14相连通，所述蛇形螺旋换热盘管的下端均贯穿不锈钢蓄能箱与第二循环管15相连通，所述第一循环管的一端与蓄能三通调节阀门的主出水口相连通，所述第一循环管的另一端与释能三通调节阀门的主进水口相连通，所述第二循环管的一端与蓄能三通调节阀门的次出水口相连通，所述第二循环管的另一端与耦合罐的第二连接口相连通，所述释能三通调节阀门的次进水口与耦合罐的第四连接口相连通，所述释能三通调节阀门的出水口与能量循环泵的进水端相连通，所述能量循环泵的出水端与蓄能三通调节阀门的进水口相连通，所述能量循环泵与蓄能三通调节阀门之间设有电能加热装置，所述耦合罐的第一连接口与净化送风三通调节阀门的次出水口相连通，所述耦合罐的第三连接口同时与净化送风三通调节阀门的主出水口和净化送风循环泵的进水口相连通，所述净化送风室内设有净化送风换热器16，所述净化送风换热器的进水端与净化送风循环泵的出水口相连通，所述净化送风换热器的出水端与净化送风三通调节阀门的进水口相连通，所述控制调整器与电能加热装置、能量循环泵、释能三通调节阀门、蓄能三通调节阀门、净化送风三通调节阀门、净化送风循环泵电连接。

具体而言，所述蛇形螺旋换热盘管与第一循环管的连接处设有电子pH计17，所述不锈钢蓄能箱上设有系统安全阀18和相变储能放空管19，系统安全阀和相变储能放空管均为保护本发明使用安全的装置，电子pH计的数量为三，每个电子pH计的检测数据独立显示，三个电子pH计的监测数据分别为pH1、pH2和pH3，若pH1、pH2或pH3中任意一个值大于8.0，则表明对应蛇形螺旋换热盘管出现渗漏，控制调整器则会自动定点报警，并强制关闭系统。

具体而言，所述能量循环泵与蓄能三通调节阀门之间设有系统膨胀罐20，系统膨胀罐可以补充本发明在工作中流失的液体，以保证工作的平稳性。

具体而言，所述不锈钢蓄能箱的内腔上部设有第一温度传感器21，所述不锈钢蓄能箱的内腔中部设有第二温度传感器22，所述不锈钢蓄能箱的内腔下部设有第三温度传感器23，所述能量循环泵与蓄能三通调节阀门之间设有第四温度传感器24，所述净化送风循环泵上设有第五温度传感器25，所述第二循环管与耦合罐的第二连接口之间设有第六温度传感器26，所述能量循环泵和释能三通调节阀门之间设有第七温度传感器27，所述循环加热室内设有净化送风室内温度设定器28，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器、第七温度传感器和净化送风室内温度设定器与控制调整器电连接，第一温度传感器检测上部相变材料温度T1，第二温度传感器检测中部相变材料温度T2，第三温度传感器检测下部相变材料温度T3，第四温度传感器检测回水总管的温度T4，当T1、T2、T3的平均值-80℃＝0℃时表示蓄能箱完成蓄能，且当T1、T2、T3的平均值与T4存在T4-(T1+T2)≤3℃时则需要控制调整期减少电能加热装置的输出功率，净化送风室内温度设定器设定的室内温度为T5，第五温度传感器检测的精华送风换热器的供水温度为T6，控制调整器调整供水温度来控制室内的舒适温度，第六温度传感器检测耦合罐进水温度，第七温度传感器检测能量循环泵的进水口温度。

具体而言，所述净化送风室的进风口处从前到后依次设有净化送风粗效过滤器29、净化送风初效过滤器30、净化送风中效过滤器31和净化送风高效过滤器32，所述净化送风室内且位于净化送风高效过滤器和净化送风换热器之间处设有净化送风变频电机33，所述净化送风室的出风口与净化送风换热器之间设有净化送风亚高效过滤器34，通过五级净化过滤实现净化送风，满足人们对室内空气品质的美好需求。

具体而言，所述净化送风换热器和净化送风循环泵之间设有软化水补水罐35，软化水补水罐可以向本系统中补充软化过的水，以保持系统的寿命。

具体而言，所述释能三通调节阀门为合流型三相调节阀，所述蓄能三通调节阀门和净化送风三通调节阀门均为分流型三相调节阀。

工作原理：本发明，以24h完成一个相变材料的相变过程，按照峰谷电的时间进行相变过程的设定，以谷电时间——夜间23：00至次日清晨7:00为例。

在冬季供暖过程：本系统在控制调整器的控制下，将整个过程分为夜间电力谷值蓄能、供暖工况和日间释能和供暖工况，主要采用强制热风循环采暖形式，以净化送风变频电机发出热风经由净化送风换热器加热以达到供暖的效果。

在夜间电力谷值蓄热、供暖工况的工作状态如下：当时间在23:00时，在控制调整器的控制下，启动能量循环泵，启动电能加热装置，蓄能三通调节阀门的主通道关闭，分流通道打开，释能三通调节阀门的主通道打开，分流通道打开，打开净化送风三通调节阀门，启动净化送风循环泵，此时蛇形螺旋换热盘管内的液体通过第一循环管流入至释能三通调节阀门处，由于能量循环泵的工作使释能三通调节阀门处的液体和耦合罐内的液体均被引入至蓄能三通调节阀门，此间由电能加热装置对流过的液体进行加热，使其温度升高，流至蓄能三通调节阀门的液体随后通过第二循环管一部分流回至蛇形螺旋换热盘管中，一部分从耦合罐的第二连接口流入至耦合罐中，由于净化送风循环泵的工作使从耦合罐的第二连接口流入的液体流入至净化送风循环泵中，净化送风循环泵内的液体流入至净化送风换热器中，净化送风换热器中的液体流入至净化送风三通调节阀门中，净化送风三通调节阀门中的液体一部分流回至净化送风循环泵，一部分流入至耦合罐的第二连接口处，耦合罐第二连接口处的液体流入至耦合罐第四连接口处，实现了液体在本发明内循环流动，从而实现在谷值电阶阶段进行蓄能和夜间供暖，夜间通过净化送风室内温度设定器设定房间温度，调整净化送风三通调节阀门的分流支路流量来调整送风换热器供水温度，同时控制净化送风变频电机的转速，利用净化送风部分和相变储能换热部分之间设置耦合罐，避免两个系统由于循环泵性能参数不同而产生的相互影响，导致管路流量及扬程的不正常工作，耦合罐内部可产生一个压力损失近似于零的区域，它能够使两个部分相对独立的工作运行，来实现蓄能供暖能量的分配，实现同时供暖和蓄能，在有效保证房间供暖温度的前提下完成储能装置蓄能。

(2)日间(清晨7:00——夜间23：00)释能、供暖工况：当时间在时7:00时，在控制调整器的控制下，运行能量循环泵，关闭电能加热装置，蓄能三通调节阀门主通道打开，分流通道关闭，释能三通调节阀门主通道关闭，分流通道打开，打开净化送风三通调节阀门，运行净化送风循环泵，液体从第二循环管流出至耦合罐的第二连接口，再从耦合罐的第三连接口流出，经由净化送风循环泵、净化送风换热器和净化送风三通调节阀门流回至耦合罐的第四接口，从耦合罐的第四接口再流回第一循环管，实现液体在本发明中的循环，从而实现在日间进行释能和供暖，通过净化送风室内温度设定器设定房间温度，调整净化送风三通调节阀门分流支路流量来调整送风换热器供水温度T6，同时控制净化送风变频电机的转速，来实现释能阶段房间供暖需求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，包括储能室(1)、循环加热室(2)和净化送风室(3)，其特征在于：所述储能室(1)的内部设有不锈钢蓄能箱，所述不锈钢蓄能箱的内部设有多个蛇形螺旋换热盘管(4)，所述不锈钢蓄能箱的内部填充有用于储能的相变材料(5)，所述循环加热室(2)的内部设有电能加热装置(6)、能量循环泵(7)、释能三通调节阀门(8)、蓄能三通调节阀门(9)、控制调整器(10)、净化送风三通调节阀门(11)、净化送风循环泵(12)和耦合罐(13)，所述蛇形螺旋换热盘管(4)的上端均贯穿不锈钢蓄能箱与第一循环管(14)相连通，所述蛇形螺旋换热盘管(4)的下端均贯穿不锈钢蓄能箱与第二循环管(15)相连通，所述第一循环管(14)的一端与蓄能三通调节阀门(9)的主出水口相连通，所述第一循环管(14)的另一端与释能三通调节阀门(8)的主进水口相连通，所述第二循环管(15)的一端与蓄能三通调节阀门(9)的次出水口相连通，所述第二循环管(15)的另一端与耦合罐(13)的第二连接口相连通，所述释能三通调节阀门(8)的次进水口与耦合罐(13)的第四连接口相连通，所述释能三通调节阀门(8)的出水口与能量循环泵(7)的进水端相连通，所述能量循环泵(7)的出水端与蓄能三通调节阀门(9)的进水口相连通，所述能量循环泵(7)与蓄能三通调节阀门(9)之间设有电能加热装置(6)，所述耦合罐(13)的第一连接口与净化送风三通调节阀门(11)的次出水口相连通，所述耦合罐(13)的第三连接口同时与净化送风三通调节阀门(11)的主出水口和净化送风循环泵(12)的进水口相连通，所述净化送风室(3)内设有净化送风换热器(16)，所述净化送风换热器(16)的进水端与净化送风循环泵(12)的出水口相连通，所述净化送风换热器(16)的出水端与净化送风三通调节阀门(11)的进水口相连通，所述控制调整器(10)与电能加热装置(6)、能量循环泵(7)、释能三通调节阀门(8)、蓄能三通调节阀门(9)、净化送风三通调节阀门(11)、净化送风循环泵(12)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，其特征在于：所述蛇形螺旋换热盘管(4)与第一循环管(14)的连接处设有电子pH计(17)，所述不锈钢蓄能箱上设有系统安全阀(18)和相变储能放空管(19)。

3.根据权利要求1所述的一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，其特征在于：所述能量循环泵(7)与蓄能三通调节阀门(9)之间设有系统膨胀罐(20)。

4.根据权利要求1所述的一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，其特征在于：所述不锈钢蓄能箱的内腔上部设有第一温度传感器(21)，所述不锈钢蓄能箱的内腔中部设有第二温度传感器(22)，所述不锈钢蓄能箱的内腔下部设有第三温度传感器(23)，所述能量循环泵(7)与蓄能三通调节阀门(9)之间设有第四温度传感器(24)，所述净化送风循环泵(12)上设有第五温度传感器(25)，所述第二循环管(15)与耦合罐(13)的第二连接口之间设有第六温度传感器(26)，所述能量循环泵(7)和释能三通调节阀门(8)之间设有第七温度传感器(27)，所述循环加热室(2)内设有净化送风室内温度设定器(28)，所述第一温度传感器(21)、第二温度传感器(22)、第三温度传感器(23)、第四温度传感器(24)、第五温度传感器(25)、第六温度传感器(26)、第七温度传感器(27)和净化送风室内温度设定器(28)与控制调整器(10)电连接。

5.根据权利要求1所述的一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，其特征在于：所述净化送风室(3)的进风口处从前到后依次设有净化送风粗效过滤器(29)、净化送风初效过滤器(30)、净化送风中效过滤器(31)和净化送风高效过滤器(32)，所述净化送风室(3)内且位于净化送风高效过滤器(32)和净化送风换热器(16)之间处设有净化送风变频电机(33)，所述净化送风室(3)的出风口与净化送风换热器(16)之间设有净化送风亚高效过滤器(34)。

6.根据权利要求1所述的一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，其特征在于：所述净化送风换热器(16)和净化送风循环泵(12)之间设有软化水补水罐(35)。

7.根据权利要求1所述的一种模块式电能相变储热净化送风供暖系统，其特征在于：所述释能三通调节阀门(8)为合流型三相调节阀，所述蓄能三通调节阀门(9)和净化送风三通调节阀门(11)均为分流型三相调节阀。

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