CN114719650B - 缓释混流蓄能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缓释混流蓄能系统，包括蓄能热水箱、蓄能冷水箱、蓄能管路、释能管路、混流系统、保温换热系统，所述蓄能热水箱分隔为多个蓄能单元，所述蓄能冷水箱分隔为多个蓄能单元；所述混流系统包括多套混流装置，所述混流装置的数量与所述蓄能单元的数量相同，所述混流装置包括混流水泵、混流管道、喷头；所述混流水泵设置于所述蓄能单元外侧，所述蓄能单元的上部和下部分别设置一层均匀分布的喷头，所述混流管道分别连接下部喷头与所述混流水泵入口，以及上部喷头与所述混流水泵出口。本发明解决了目前供暖、制冷技术领域中水蓄能存在的蓄能过程中无法同时兼顾部分负荷的释能、释能不稳定、能量使用率下降、节能率降低等问题。

Description

缓释混流蓄能系统

技术领域

本发明属于供暖、制冷技术领域，具体涉及一种缓释混流蓄能系统。

背景技术

目前，在供暖、制冷技术领域中，采用把多种余热、废热进行集中收集蓄存再利用或利用谷电时段进行蓄能，峰电时段进行释能等方式，达到节能经济运行的目的。其中蓄能系统是其中关键性的环节。

常见的蓄能方式有相变材料蓄热、冰蓄冷、水蓄热、水蓄冷等。其中相变材料蓄热技术已得到部分应用，相变材料的研究也在逐步完善，主要优点是单位体积蓄热能力强、占地小、可移动等，主要缺点是投资成本较高、安全等级要求较高；冰蓄冷技术也在一些大型商场或公共建筑中得到应用，优点是单位体积蓄冷能力强、占地小等，主要缺点是投资成本较高、工艺复杂等；水蓄能技术以水为介质，在不发生相变的状态下进行蓄热、蓄冷，主要缺点是单位体积蓄能能力相对较低，占地面积相对较大，但因其投资成本低、工艺简单、稳定性强、安全等级要求低、即能蓄热也能蓄冷等突出优势，在实际应用中，其实用性得到了普遍认可和广泛应用。

水蓄能多采用各种材质的水箱作为载体，进行多种或单一能源的混合储存和释放，但在应用过程中，经常因蓄能能力、蓄能时间、水流体本身特性和水箱结构等条件的制约，出现水温达不到理想温度、水温温度分层不均、水流流动死角等现象，导致蓄能过程中无法同时兼顾部分负荷的释能、释能不稳定、能量使用率下降、节能率降低等，为解决此类问题常规解决办法是增加蓄能设备功率或台数、局部改变水箱内部结构等，但会带来投资本成本的增加，且效果不佳。

发明内容

本发明提供一种缓释混流系统，目的是解决目前供暖、制冷技术领域中水蓄能存在的蓄能过程中无法同时兼顾部分负荷的释能、释能不稳定、能量使用率下降、节能率降低等问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种缓释混流蓄能系统，包括蓄能热水箱、蓄能冷水箱、蓄能管路、释能管路、混流系统、保温换热系统；

所述蓄能热水箱分隔为多个蓄能单元，所述蓄能冷水箱分隔为多个蓄能单元；所述蓄能热水箱与所述蓄能冷水箱的外侧分别设置有保温层；

所述蓄能管路的条数与所述蓄能单元的数量相同，所述蓄能管路的一端连接待蓄能的冷水或热水源，另一端分别连接每个蓄能单元的入口；

所述释能管路的条数与所述蓄能单元的数量相同，所述释能管路的一端分别连接每个蓄能单元的入口，另一端连接用户端；

所述混流系统包括多套混流装置，所述混流装置的数量与所述蓄能单元的数量相同，所述混流装置包括混流水泵、混流管道、喷头；所述混流水泵设置于所述蓄能单元外侧，所述蓄能单元的上部和下部分别设置一层均匀分布的喷头，所述混流管道分别连接下部喷头与所述混流水泵入口，以及上部喷头与所述混流水泵出口。

优选的，所述保温换热系统包括保温管路、压缩换热机组、回水管路，所述保温换热系统从所述混流系统的混流水泵出口侧取水，依次经过所述保温管路、所述压缩换热机组、所述回收管路，最终回到所述混流系统的上部喷头的前端、取水口的后端；所述保温管路分别流经所述蓄能热水箱和所述蓄能冷水箱的保温层内，所述压缩换热机组从冷水管路吸收热量，并向热水管路释放热量；所述回水管路的一端连接所述压缩换热机组出口，另一端分别连接每个所述蓄能单元的上部喷头的前端、取水口的后端。

优选的，所述混流水泵的出口设置有止回阀和膨胀节，进口设置有膨胀节。

优选的，所述上部喷头和所述保温管路的前端设置有三通换向阀，所述三通换向阀的进水口与所述混流水泵的出水管相连，两个出水口分别与所述上部喷头和所述保温换热系统相连。

优选的，所述蓄能管道分别由各所述蓄能单元上部接入，并在每路管道上设置进口电动调节阀，所述释能管道分别由各蓄能单元下部接出，并在每路管道上设置出口电动调节阀。

优选的，所述蓄能单元内侧的顶部和底部分别设置有温度传感器，底部设置有压力变送器，所述蓄能单元侧面设置有液位计和液位传感器。

优选的，采用集成控制系统对所述缓释混流蓄能系统进行控制。

优选的，所述集成控制系统具有压力异常报警功能和液位异常报警功能。

一种缓释混流蓄能系统的使用方法：

对一个或多个蓄能单元蓄能或释能时，打开对应蓄能单元的进口电动调节阀和出口电动调节阀，当蓄能单元的水温达到设定温度时，关闭该蓄能单元的进口电动调节阀和出口电动调节阀，完成蓄能或释能。

当一个蓄能单元上层和下层水温温差大于设定值时，三通换向阀的出口方向切换到上部喷头，开启混流水泵进行混流，下层水从下部喷头吸入，从上部喷头喷出，直到上层和下层水温温差小于设定值时，关闭混流水泵，完成混流。

定期启用保温换热系统：将三通换向阀的出口方向切换到保温换热系统，打开混流水泵，蓄能单元内部的水分别流经蓄能热水箱和蓄能冷水箱的保温层内，并流经压缩换热机组，压缩换热机组从冷水管路吸收热量，并向热水管路释放热量。

本发明的有益效果是：

1、将蓄能水箱分为多个较小的蓄能单元，可使此蓄能单元内的水在相对较短时间内达到理想使用温度，且减少水流流动路径，避免出现水流流动死角，提高能量使用率及节能率。

2、将蓄能水箱分为多个较小的蓄能单元，可以进行间隔保养，在对部分蓄能单元进行保养的同时，不影响其它蓄能单元的正常运行。

3、设置混流装置，克服温度分层，使水温分布均匀，避免释能时的温度波动。

4、设置蓄能单元进出水管道电动调节阀和温度传感器，灵活控制各个蓄能单元的蓄能和释能，可以根据实际情况选择不同的蓄能和释能方案，最佳化利用能源。

5、设置保温管路，流经蓄能水箱的保温层，减少保温层与蓄能水箱之间的温差，从而增强保温效果。

6、设置压缩换热机组，对流经保温层的水进行换热，使热水更热，冷水更冷，维持蓄能水箱中的温度始终达到使用要求；分别将冷水管路和热水管路布置在压缩换热机组的两个换热区，从而使用一套压缩机组同时满足两侧水管的换热需求，节约设备成本和电能消耗。

7、每个蓄能单元设置有液位计和液位传感器，对其中的液位进行监测，及时发现异常；而蓄能单元之间不互通可以在某个蓄能单元发生漏液时不至影响其他蓄能单元，方便维修。

8、每个蓄能单元内设置有压力变送器，能够在工作人员进行错误操作时及时发现压力异常，避免造成更大的损失。

附图说明

图1为本发明所述蓄能管路和释能管路的示意图；

图2为本发明所述混流系统的示意图；

图3为本发明所述混流系统的放大图；

图4为本发明所述保温换热系统的示意图。

图中，1.蓄能热水箱、2.蓄能冷水箱、3.蓄能管路、301.进口电动调节阀、4.释能管路、401.出口电动调节阀、5.混流系统、501.混流水泵、502.喷头、503.三通换向阀、504.膨胀节、505.止回阀、6.保温换热系统、601.保温管路、602.压缩换热机组、603.回水管路。

具体实施方式

参照图1至图4，一种缓释混流蓄能系统，包括蓄能热水箱1、蓄能冷水箱2、蓄能管路3、释能管路4、混流系统5、保温换热系统6，蓄能热水箱1和蓄能冷水箱2分隔为多个蓄能单元；蓄能单元内侧的顶部和底部分别设置有温度传感器，底部设置有压力变送器，蓄能单元侧面设置有液位计和液位传感器；蓄能热水箱1与蓄能冷水箱2的外侧分别设置有保温层。

蓄能管路3的条数与蓄能单元的数量相同，蓄能管路3的一端连接待蓄能的冷水或热水源，另一端分别连接每个蓄能单元的入口；释能管路4的条数与蓄能单元的数量相同，释能管路4的一端分别连接每个蓄能单元的入口，另一端连接用户端；蓄能管道分别由各蓄能单元上部接入，并在每路管道上设置进口电动调节阀301，释能管道分别由各蓄能单元下部接出，并在每路管道上设置出口电动调节阀401。通过控制每个电动调节阀的开关，可以分别控制每个蓄能单元的蓄能和释能。

混流系统5包括多套混流装置，混流装置的数量与蓄能单元的数量相同，混流装置包括混流水泵501、混流管道、喷头502；混流水泵501设置于蓄能单元外侧，蓄能单元的上部和下部分别设置一层均匀分布的喷头502，混流管道分别连接下部喷头502与混流水泵501入口，以及上部喷头502与混流水泵501出口；蓄能单元中的水由下部喷头502吸入，通过混流管道进入混流水泵501，再由混流水泵501加压输送至上部混流管道，再由喷头502喷出，如此循环，从而解决水温分层的问题。混流水泵501的进口和出口设置有膨胀节504，以减小混流水泵501的振动对系统的影响，混流水泵501的出口端还设置有止回阀505，防止倒流。上部喷头502的前端设置有三通换向阀503，三通换向阀503的进水口与混流水泵501的出水管相连，两个出水口分别与上部喷头502和保温换热系统6相连。

保温换热系统6包括保温管路601、压缩换热机组602、回水管路603，保温换热系统6从混流系统5的三通换向阀503取水，依次经过保温管路601、压缩换热机组602、回收管路，最终回到混流系统5的上部喷头502的前端、三通换向阀503的后端；保温管路601分别流经蓄能热水箱1和蓄能冷水箱2的保温层内，减少保温层与内部水箱的温差，从而增强保温效果；压缩换热机组602从冷水管路吸收热量，并向热水管路释放热量，从而使得回流到蓄能热水箱1的水更热，回流到蓄能冷水箱2的水更冷；回水管路603的一端连接压缩换热机组602出口，另一端分别连接每个蓄能单元的上部喷头502的前端、取水口的后端。

采用集成控制系统对本发明所述缓释混流蓄能系统进行控制，所述集成控制系统具有压力异常报警功能和液位异常报警功能。

本发明的使用方法如下：

对一个或多个蓄能单元蓄能或释能时，打开对应蓄能单元的进口电动调节阀301和出口电动调节阀401，当蓄能单元的水温达到设定温度时，关闭该蓄能单元的进口电动调节阀301和出口电动调节阀401，完成蓄能或释能。

当蓄能单元上层和下层水温温差大于设定值时，三通换向阀503的出口方向切换到上部喷头502，开启混流水泵501进行混流，下层水从下部喷头502吸入，从上部喷头502喷出，直到上层和下层水温温差小于设定值时，关闭混流水泵501，完成混流。

为增强蓄能水箱的保温效果，维持水温，定期将三通换向阀503的出口方向切换到保温换热系统6，打开混流水泵501，蓄能单元内部的水分别流经蓄能热水箱1和蓄能冷水箱2的保温层内，减少保温层与内部水箱的温差，从而增强保温效果；压缩换热机组602从冷水管路吸收热量，并向热水管路释放热量，从而使得回流到蓄能热水箱1的水更热，回流到蓄能冷水箱2的水更冷。

以上仅对本发明的较佳实施例进行了详细叙述，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种缓释混流蓄能系统，包括蓄能热水箱、蓄能冷水箱、蓄能管路、释能管路、混流系统、保温换热系统，其特征在于：

所述蓄能热水箱分隔为多个蓄能单元，所述蓄能冷水箱分隔为多个蓄能单元；所述蓄能热水箱与所述蓄能冷水箱的外侧分别设置有保温层；

所述蓄能管路的条数与所述蓄能单元的数量相同，所述蓄能管路的一端连接待蓄能的冷水或热水源，另一端分别连接每个蓄能单元的入口；

所述释能管路的条数与所述蓄能单元的数量相同，所述释能管路的一端分别连接每个蓄能单元的出口，另一端连接用户端；

所述混流系统包括多套混流装置，所述混流装置的数量与所述蓄能单元的数量相同，所述混流装置包括混流水泵、混流管道、喷头；所述混流水泵设置于所述蓄能单元外侧，所述蓄能单元的上部和下部分别设置一层均匀分布的喷头，所述混流管道分别连接下部喷头与所述混流水泵入口，以及上部喷头与所述混流水泵出口；

所述保温换热系统包括保温管路、压缩换热机组、回水管路，所述保温换热系统从所述混流系统的混流水泵出口侧取水，依次经过所述保温管路、所述压缩换热机组、所述回水管路，最终回到所述混流系统的上部喷头的前端、取水口的后端；所述保温管路分别流经所述蓄能热水箱和所述蓄能冷水箱的保温层内，所述压缩换热机组从冷水管路吸收热量，并向热水管路释放热量；所述回水管路的一端连接所述压缩换热机组出口，另一端分别连接每个所述蓄能单元的上部喷头的前端、取水口的后端；

所述上部喷头和所述保温管路的前端设置有三通换向阀，所述三通换向阀的进水口与所述混流水泵的出水管相连，两个出水口分别与所述上部喷头和所述保温换热系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种缓释混流蓄能系统，其特征在于：所述混流水泵的出口设置有止回阀和膨胀节，进口设置有膨胀节。

3.根据权利要求1所述的一种缓释混流蓄能系统，其特征在于：所述蓄能管路分别由各所述蓄能单元上部接入，并在每路管道上设置进口电动调节阀，所述释能管路分别由各蓄能单元下部接出，并在每路管道上设置出口电动调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种缓释混流蓄能系统，其特征在于：所述蓄能单元内侧的顶部和底部分别设置有温度传感器，底部设置有压力变送器，所述蓄能单元侧面设置有液位计和液位传感器。

5.根据权利要求1所述的一种缓释混流蓄能系统，其特征在于：采用集成控制系统对所述缓释混流蓄能系统进行控制。

6.根据权利要求5所述的一种缓释混流蓄能系统，其特征在于：所述集成控制系统具有压力异常报警功能和液位异常报警功能。

7.一种缓释混流蓄能系统的使用方法，应用于如权利要求1所述的缓释混流蓄能系统，其特征在于：

对一个或多个蓄能单元蓄能或释能时，打开对应蓄能单元的进口电动调节阀和出口电动调节阀，当蓄能单元的水温达到设定温度时，关闭该蓄能单元的进口电动调节阀和出口电动调节阀，完成蓄能或释能；

当一个蓄能单元上层和下层水温温差大于设定值时，三通换向阀的出口方向切换到上部喷头，开启混流水泵进行混流，下层水从下部喷头吸入，从上部喷头喷出，直到上层和下层水温温差小于设定值时，关闭混流水泵，完成混流；

定期启用保温换热系统：将三通换向阀的出口方向切换到保温换热系统，打开混流水泵，蓄能单元内部的水分别流经蓄能热水箱和蓄能冷水箱的保温层内，并流经压缩换热机组，压缩换热机组从冷水管路吸收热量，并向热水管路释放热量。