CN115183309A - 基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供暖节能技术领域，尤其涉及一种基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，包括镁砖供热模块、相变蓄热模块、热能转换模块和供暖控制模块，并提供热水供暖与热风供暖两种供暖方式，能利用谷价电蓄热供暖，非谷价电时段放热供暖。在蓄热模式下，镁砖蓄热，同时使热风在翅片换热器处与热传导介质换热，热传导介质向相变蓄热材料传热并流至换热器换热，满足供暖使用。在放热模式下，供暖控制模块根据镁砖温度控制蓄放热顺序，能够高效地蓄热与放热满足供暖需求。本发明集成电发热、相变蓄能和固体蓄热，具有清洁环保、低成本运行、高效节能的特性，并提供热水供暖与热风供暖两种供暖方式，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置

技术领域

本发明涉及供暖节能技术领域，尤其涉及一种基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置。

背景技术

我国的一次能源格局是以化石能源中的煤炭为主，石油、天然气等优质能源为辅，以水电、核电、风能、太阳能、生物质能在内的非化石能源为补充，直燃煤在能源应用中仍占据主流。我国北方的燃煤供暖现象加剧了污染程度，清洁能源的使用也越来越受重视。在众多清洁能源中，太阳能、电能、地源热等形式的研究较为广泛，其中电能作为普及最广且不受地域环境限制的能源也成为地方政府、环保部门推动燃煤供暖方式变革中的重要替代能源。在二次能源中，电能由于能够与所有能源转换，故可以较为方便地转换为热能并实现精密控制的目的，更进一步的，电能由于其更加便捷、安全和清洁的巨大优势，已经成为清洁能源的优选方式。

另一方面，随着技术和经济的发展以及人们生活品质的提高，用电负荷峰谷差不断增大。通过开发利用低谷电技术，对平衡电网负荷，提高发电效率，降低电力设施投资，降低用电成本，促进环境保护都有重要意义。电热储能的优势：一方面电网移峰填谷，可对电网峰谷矛盾进行有效缓解；另一方面通过大量消纳弃风电，可提高可再生能源的利用率；同时有清洁环保功能能迅速有效消除燃煤造成的空气污染，从而在本源上改善空气的质量。北方地区在用电价格上执行峰谷分时电价政策。低谷时段的价格优势结合电蓄能技术，宏观上实现了转移高峰电力、保护生态环境的目标，微观上为北方地区供暖企业带来较好的经济效益。

采用电蓄能技术替代传统燃煤供暖有很好的市场前景。采用蓄热式清洁热源的优势在于：蓄热式清洁热源在使用过程中没有二氧化碳的排放，没有产生废弃物、粉尘等污染物，整个过程清洁环保。蓄热式清洁热源利用电网低谷时段和弃风时期电能进行储热，使现有用电容量和供电效率得到最大价值利用。运营成本低。储热式清洁热源使用低谷时段电源容量供暖，运行成本与燃煤成本相同，在保证供暖质量的前提下每年节约可观的供暖经费。目前主要的电蓄热方式有两种：一种为显热蓄热，对蓄热物质在不发生相态变化的条件下，加热升温将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来保温储存，用热时释放热量的蓄热方式。如水蓄热、固体蓄热便是显热蓄热。另一种为相变蓄热，通过利用物质发生相变如固体与液体、液体与气体等物理状态变化时，吸收或释放的热能储存起来，在需要时释放出去。水蓄热初投资相对较少，但水箱蓄热存在一定的缺陷，采用水箱蓄能需要较大的存放空间，一旦出现漏水现象，难以处理。相比之下，相变蓄热与固体蓄热占地面积较小，换热温度更高，可根据场地不同灵活放置，不需单独的锅炉房也可以，如地下室、广场地下、操场地下、屋顶等闲置地方，减少有效占地。

中国专利公开号：CN104457036B公开了一种换热器及含该换热器的热泵机组运行方法。该发明公开了装置：换热本体两侧分别安装封头，封头内设有一个均流板，换热本体包括多组换热组件，多组换热组件依次安装；该发明的热泵机组运行方法根据不同的条件有以下六种运行方法：空气源热泵制冷模式，太阳能蓄热模式、蓄热器供热模式、太阳能辅助蓄热器供热模式、空气源热泵制热模式和蓄热器除霜模式。但是，由于该发明中的热能来源为太阳能，太阳能作为一种节能热源其对于热能供能时间、天气都具有一定的局限性，无法作为一种长期稳定的热源。

发明内容

为此，本发明提供一种基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，用以克服现有技术中节能类清洁热源为热源的供暖装置储存的热能储能量较少，无法提供稳定供暖效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，包括，

镁砖供热模块，其与外界电能接口相连，用以通过将电能转化为热能以加热镁砖使所述镁砖温度升高并通过高温镁砖加热以向热能转换模块输出高温气体；

相变蓄热模块，其与所述镁砖供热模块相连，用以通过热量交换装置将所述高温气体的热能转换为所述相变蓄热模块中相变蓄热材料中储存的热能；

热能转换模块，其分别与所述镁砖供热模块、相变蓄热模块和供暖输出端相连，用以将所述镁砖供热模块输出的热风中的热能通过热量交换装置转换为所述相变蓄热模块中相变蓄热材料中储存的热能并将所述相变蓄热材料中储存的热能通过热量交换装置向供暖输出端输出热水供暖或热风供暖；

供暖控制模块，其分别与所述镁砖供热模块、所述相变蓄热模块和所述热能转换模块相连，用以控制所述电供暖装置在谷价电时开启以对所述相变蓄热材料进行蓄热并向所述供暖输出端供暖、在非谷价电时通过将所述镁砖供热模块和所述相变蓄热材料中储存的热量通过所述热能转换模块交换至供暖输出端以在非谷电时向供暖输出端持续供暖。

进一步地，所述装置还包括供热输出端，所述供热输出端包括外接热水散热器、外接暖风机和外接热水管，所述外接热水散热器包括储热水池，所述外接暖风机包括送风管路和暖风管路。

进一步地，所述镁砖供热模块包括电加热装置、镁砖和供热箱体，其中：

所述电加热装置设置在所述供热箱体内部并与外部电能接口相连，用以将外部电能转换为热能以加热镁砖，所述电加热装置包括若干电加热管；

所述镁砖设置在所述供热箱体内部并通过固定架固定于所述电加热管附近，用以储存电加热管传递的热能通过镁砖温度升高以增加以使所述供热箱体内的环境温度升高；

所述供热箱体，其设置为箱体式结构，用以为所述电加热装置和所述镁砖提供保温隔热的密封空间，所述供热箱体内密封有气体且供热箱上设置有用以供该气体进行循环的进风口和出风口，所述供热箱体包括箱体保温层。

进一步地，所述相变蓄热模块包括热传导介质、换热管路、相变蓄热材料和蓄热箱体，其中，

所述热传导介质设置为液体，用以承载热能并将热能传递至所述相变蓄热材料；

所述换热管路，其为封闭式管路并设置在蓄热箱体内部，用以承载所述热传导介质并作为所述热传导介质的流动回路，所述换热管路还设有进液口和出液口；

所述相变蓄热材料，其设置在所述蓄热箱体内部并与所述换热管路设置为面接触，用以将所述热传导介质的热能交换至所述相变蓄热材料中储存的热能；

所述蓄热箱体，其设置为箱体式结构并设置有保温层，用以分别承载所述相变蓄热材料和所述换热管路。

进一步地，所述热能转换模块包括蓄热转换模块和供暖转换模块，其中，

所述蓄热转换模块，其分别与所述镁砖供热模块、所述相变蓄热模块和所述供暖控制模块相连，用以将所述镁砖供热模块产生的热能转化为所述相变蓄热材料中储存的热能，蓄热转换模块包括第一翅片换热器、第一循环风机和第一液体循环泵；

所述第一翅片换热器，其分别与所述镁砖供热模块的进风口和出风口以及所述换热管路相连，用以用以将所述镁砖供热模块输出热风中的热能转换为所述相变蓄热材料中储存的热能；

所述第一循环风机，其与所述所述镁砖供热模块的出风口相连，用以为所述镁砖供热模块提供动力以使镁砖供热模块输出风量并在所述第一翅片换热器中进行热量交换。。

所述第一液体循环泵，其与所述换热管路相连，用以对所述热传导介质提供动力以使热传导介质在所述换热管路中流动并在所述第一翅片换热器中进行热量交换。

所述供暖转换模块，其分别与所述相变蓄热模块、所述供暖控制模块以及供暖输出端相连，用以将所述相变蓄热材料中储存的热能转化为供暖输出端的热能，所述供暖转换模块包括水暖转换模块和风暖转换模块。

进一步地，所述水暖转换模块包括板式换热器和第二液体循环泵，其中，

所述板式换热器，其分别与所述换热管路的进液口和出液口以及供暖输出端的进水口、出水口相连，用以将所述相变蓄热材料的热能转换为供暖输出端出水口输出的热水的热能；

所述第二液体循环泵，其设置在所述板式换热器与所述供暖输出端进水口连接处，用以对供暖输出端提供动力以使供暖输出端进水口输出的水液在所述板式换热器中进行热量交换。

进一步地，所述风暖转换模块包括第二翅片换热器和第二循环风机，其中，

所述第二翅片换热器，其分别与所述换热管路的进液口和出液口以及供暖输出端的进风口、出风口相连，用以将所述相变蓄热材料的热能转换为供暖输出端输出热风的热能；

所述第二循环风机，其设置在所述第二翅片换热器与供暖输出端进风口连接处，用以为供暖输出端进风口输出风量在所述第二翅片换热器中进行热量交换提供动力。

进一步地，所述水暖转换模块和所述风暖转换模块二者可独立作为供暖转换模块，也可共同使用作为供暖转换模块用以输出多种形式供暖热能。

所述蓄热转化模块的工作过程包括：所述电供暖装置在谷价电时电源接通，所述电加热装置的电加热管加热镁砖，同时，第一循环风机工作使空气进入蓄热箱体被加热并吹过翅片换热器，在翅片换热器中将被加热的气体的热量转换为所述热传导介质的热量，热传导介质温度升高。第一液体循环泵工作以使热传导介质通过换热管路流过相变材料，以使相变蓄热材料储存热能。

所述水暖转换模块的工作过程包括：所述热传导介质在换热管路中流经所述相变蓄热材料后被所述相变蓄热材料加热并从出液口流至所述板式换热器，所述板式换热器通过供暖输出端出水口连接有供暖储热水池，所述第一液体循环泵工作以将高温热传导介质输送至板式换热器，所述板式换热器将热传导介质的热能转换为供暖输出端出水管路液体的热能并通过所述第二液体循环泵输出至供暖输出端。

所述风暖转换模块的工作过程包括：所述热传导介质在换热管路中流经所述相变蓄热材料后被所述相变蓄热材料加热并从出液口流至所述所述第二翅片换热器，所述第二翅片换热器通过供暖输出端连接有热风管路，所述第一液体循环泵工作以将高温热传导介质输送至第二翅片换热器，所述第二翅片换热器将热传导介质的热能转换为供暖输出端热风管路中的热空气并通过所述第二风机输出至供暖输出端。

进一步地，所述温度传感器包括设置在所述供热箱体内部用以检测所述镁砖温度的第一温度传感器(根据工作环境，其设置为耐高温的温度传感器)，设置在所述换热管路中并位于所述第一翅片换热器的热传导介质出液口附近的第二温度传感器，设置在所述相变蓄热材料中并依所述热传导介质流向均匀排布用以检测相变蓄热材料温度的第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器，设置在所述换热管路中并位于所述第一翅片换热器的热传导介质进液口附近的第六温度传感器以及设置在供暖输出端用以检测供暖输出温度的第七温度传感器。

进一步地，所述供暖控制模块设置有第一供暖开启时间标准H1、第二供暖开启时间标准H2和镁砖电加热温度标准T10，其中，H1＜H2，所述H1、H2 作为判定是否处于谷价电的时间段标准，所述T10用以作为所述电供暖装置开启蓄热供暖的最低温度标准，所述供暖控制模块控制所述第一温度传感器采集镁砖的温度t1、识别当前所处时间h并根据t1和h判断是否开启所述电加暖装置进行蓄热，

当H1≤h＜H2且t1＜T10时，所述供暖控制模块判定开启所述电加热装置工作；

当h＜H1或h≥H2或t1≥T10时，所述供暖控制模块判定无需开启所述电加热装置工作。

进一步地，所述供暖控制模块设置相变蓄热材料最高温度标准Tmax，其中， Tmax＞0，所述Tmax用以判定所述热传导介质的温度是否达到所述蓄热材料最高耐热温度，所述供暖控制模块控制所述第二温度传感器周期性采集第二温度传感器所处位置热传导介质的液体温度t2并根据t2确定是否通过关闭所述第一循环风机以阻止热传导介质通过所述第一翅片换热器转换热量升高温度；

当t2＜Tmax，所述供暖控制模块判定热传导介质温度符合标准并保持所述第一循环风机开启以进行热量转换；

当t2≥Tmax，所述供暖控制模块判定热传导介质温度不符合标准并控制所述第一循环风机停止工作。

进一步地，所述供暖控制模块设置有相变蓄热开启温度差值标准ΔT1，其中，ΔT1＞0，所述ΔT1用以判定所述热传导介质的温度是否达到能使相变蓄热材料进行蓄热的标准，当所述第一循环风机停止工作时，所述供暖控制模块控制所述第三温度传感器和所述第六温度传感器件周期性采集相变蓄热材料的最低温度 t3和第六温度传感器所处位置热传导介质的液体温度t6并根据t3和t6的差值Δt1确定是否开启所述第一循环风机以使热传导介质通过所述第一翅片换热器转换热量升高温度，设定Δt1＝t6-t3，

当Δt1≥ΔT1时，所述供暖控制模块判定温度差值符合相变蓄热材料蓄热标准并保持所述第一循环风机的起停状态不变；

当Δt1＜ΔT1时，所述供暖控制模块判定温度差值不符合相变蓄热材料蓄热标准并控制所述第一循环风机开启以进行热量转换。

进一步地，所述供暖控制模块设置有蓄热完成差值标准ΔT2，其中，ΔT2＞ 0，所述ΔT2用以判定蓄热转化是否完成，当所述电加热装置停止工作时，所述供暖控制模块控制所述第一温度传感器和所述第六温度传感器分别采集温度t1 和t6并根据t1和t6的差值Δt1确定是否开启所述第一循环风机以使热传导介质通过所述第一翅片换热器进行转换热量，设定Δt2＝t1-t6，

当Δt2≥ΔT2时，所述供暖控制模块判定温度差值符合蓄热转化标准并并控制所述第一循环风机开启以进行热量转换；

当Δt2＜ΔT2时，所述供暖控制模块判定温度差值不符合蓄热转化标准并控制所述第一循环风机关闭以切断热量转换。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过使用清洁能源中的电能，提供稳定的热能输出，有效的保证了本发明所述电供暖装置可持续稳定提供供暖，并且，通过设置有蓄热模块在谷价电时进行热能储存，进一步地优化了电能的利用，通过与日常电能错峰使用，利用谷价电进行蓄热，非谷价电时间段内放热供暖的方式，可在实现24h供暖的同时降低供暖运行成本，有效的通过储热供暖避开用电高峰期电量供给的压力，避免了谷价电阶段电能的浪费，进一步保证了了本发明所述电供暖装置具有绿色环保的特点。

进一步地，本发明所述镁转供热模块采用镁砖进行热能的储存，镁砖高温高压下，性能稳定，绝缘性强，有较高比热容，可以在800℃以上的高温高压储能环境下使用，有高度耐火绝缘性能，进一步保证了本发明镁转供热模块具有良好的热能储存性能，能够储存较多热能，进一步保证了本发明所述电供暖装置可提供较稳定的供暖输出。

进一步地，本发明所述电供暖装置具有高蓄热量，采用相变蓄能与固体蓄热两种蓄热方式的结合，通过采用最高蓄热温度可至700℃的镁块并且同时利用潜热储能的相变蓄热材料，可在小体积下获得高蓄热能力，进一步有效保证了本发明所述供暖装置能够提供持续稳定的蓄热供暖。

进一步地，本发明利用电能供暖，避免了传统供暖方式采用煤等能源带来的环境污染，采用清洁能源电供暖的方式，有效地解决北方城市供暖集中使用的煤等燃料燃烧造成的环境污染，降低雾霾天气出现的可能性。

进一步地，本发明所述电供暖装置可通过温度控制灵活控制蓄热箱体进行热能传导，具有运行成本低、高效节能地特点，具有显著地社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例1输出热水供暖的电供暖装置主视图；

图2为本发明实施例1输出热水供暖的电供暖装置后视图；

图3为本发明实施例1输出热水供暖的电供暖装置右视图；

图4为本发明实施例2输出热风供暖的电供暖装置左视图；

图5为本发明实施例2输出热风供暖的电供暖装置主视图；

图6为本发明实施例2输出热风供暖的电供暖装置右视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，主体部分主要包括镁砖供热模块、热能转换模块、相变蓄热模块和供暖控制模块(图中未画出)。本发明技术背景北方地区在用电价格上执行峰谷分时电价政策，低谷时段电价具有价格优势，同时结合电蓄能技术，实现了转移高峰电力、保护生态环境的目标，同时在治理城市雾霾方面社会效益也比较明显。

本发明基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，具有蓄热供暖与放热供暖两种方式，一体化设计可实现设备集中，利用谷价电产热并储存可有效地节约能源，降低供暖费用以下提供两种较为合适的实施方式：

实施例1

请参阅图1、图2、图3所示，其为本发明实施例1输出热水供暖的电供暖装置结构示意图，包括镁砖供热模块1、热能转换模块2、相变蓄热模块3和供暖控制模块(图中未画出)。

具体而言，镁砖供热模块包括电加热装置11、镁砖12和供热箱体13，在实际应用中，电加热装置11设置有固定支架，镁砖12放置时上下留有间隔以供空气流动，供热箱体13设置有供气体流动的进风口和出风口。

具体而言，热能转换模块2包括第一翅片换热器21、第一循环风机22、第一液体循环泵23，板式换热器24和第二液体循环泵25，在实际应用中，翅片换热器中通常还设置有供高温气体流通的进风口、出风口和供热传导介质流通的进液口、出液口，板式换热器中设置有供热传导介质流入和流出的进液口、出液口和供供暖储水池中水液流入和流出的进水口、出水口。

具体而言，相变蓄热模块3包括热传导介质31、换热管路32、相变蓄热材料33和蓄热箱体34，在实际应用中，热传导介质根据相变蓄热材料的耐热温度可选择油液或水液，可利用电动三通阀35进行热传导介质油液和水液间的切换，同时设置有储存水液的膨胀水箱36和储存油液的膨胀槽37。

具体而言，温度传感器包括检测镁砖温度的第一温度传感器51，位于翅片换热器出液口附近的第二温度传感器52，位于第一翅片换热器进液口附近的第六温度传感器56，设置在相变蓄热材料中并依热传导介质流向均匀排布用以检测相变蓄热材料温度的第三温度传感器53、第四温度传感器54、第五温度传感器55和供暖输出端用以检测供暖输出热水温度的第七温度传感器57。

具体而言，供热箱体13和蓄热箱体34均设置为具有保温绝热隔热层的箱体结构，其保温性能需分别满足镁砖或相变蓄热材料的保温要求。

具体而言，在蓄热模式下，电加热装置11加热镁砖12，供热箱体13中镁砖12和箱体内空气开始蓄热。同时，第一循环风机22工作，使空气进入供热箱体13被加热，然后吹过第一翅片换热器21通过热量转换加热热传导介质31 使31温度升高。热传导介质31通过换热管路32进入蓄热箱体34中通过热量交换相变蓄热材料33使33储存热能。第一循环风机22的启停能够控制热传导介质31的温度，当第二温度传感器52检测的热传导介质温度高于相变蓄热材料的最高耐热温度时，通过使第一循环风机22停止工作达到阻止热能继续通过第一翅片换热器21交换至热传导介质31中阻止热传导介质31温度继续升高，以免温度过高损坏相变蓄热材料33。当蓄热箱体34的进油温度t2大于相变材料耐高温值(如150℃)的时候，第一循环风机22关闭，第一翅片交换器21 不再进行热量交换，但热传导介质31与相变蓄热材料33、热传导介质31通过板式换热器24与供暖端均存在换热，热传导介质31的温度会逐渐降低，防止过高温度对相变蓄热材料33的损坏。耐高温温度传感器51监测镁砖12的温度，使电加热装置11根据供热箱体13内部的温度进行加热控制。

在放热模式下，供热箱体13内的电加热装置11停止工作，当镁砖12温度 t1大于相变蓄热材料33时，第一循环风机22开启，使空气进入供热箱体13 被加热，热空气将热量带入翅片换热器21与热传导介质31换热。热传导介质 31温度高于相变蓄热材料33的耐高温值时第一循环风机22停止，热传导介质 31温度下降后再使第一循环风机22开启，以免损坏相变蓄热材料33。在板式换热器24处，热传导介质31与供暖端的水换热，输出热水热量。当镁砖12温度低于相变蓄热材料33温度时，第一循环风机22关闭，热风与镁砖12换热停止，依靠相变蓄热材料33储存的热能供热。此时，热传导介质31获得相变蓄热材料的热能后，热传导介质31在板式换热器24处与供暖端的水进行换热输出热水，此时，由于相变蓄热材料33输出热能，其自身温度不断降低。当镁砖 12温度再次高于相变蓄热材料33的温度时，第一循环风机22再次开启，镁砖 12通过第一翅片换热器21将热量传递至热传导介质31使其温度升高，并经换热管路32将热能传递至相变蓄热材料33和板式换热器24，进行蓄热和供暖输出。

实施例2

请参阅图4、图5、图6所示，其为本发明实施例2输出热风供暖的电供暖装置结构示意图，包括镁砖供热模块6、热能转换模块7、相变蓄热模块8和供暖控制模块(图中未画出)。

具体而言，镁砖供热模块包括电加热装置61、镁砖62和供热箱体63，在实际应用中，电加热装置61设置有固定支架，镁砖62放置时上下留有间隔以供空气流动，供热箱体63设置有供气体流动的进风口和出风口。

具体而言，热能转换模块7包括第一翅片换热器71、第一循环风机72、第一液体循环泵73，第二翅片换热器74和第二循环风机75，在实际应用中，翅片换热器中通常还设置有供高温气体流通的进风口、出风口和供热传导介质流通的进液口、出液口。

具体而言，相变蓄热模块8包括热传导介质81、换热管路82、相变蓄热材料83和蓄热箱体84，在实际应用中，热传导介质根据相变蓄热材料的耐热温度可选择油液或水液，可利用电动三通阀85进行热传导介质油液和水液间的切换，同时设置有储存水液的膨胀水箱86和储存油液的膨胀槽87。

具体而言，温度传感器包括检测镁砖温度的第一温度传感器91，位于第一翅片换热器出液口附近的第二温度传感器92，位于翅片换热器进液口附近的第六温度传感器96，设置在相变蓄热材料中并依热传导介质流向均匀排布用以检测相变蓄热材料温度的第三温度传感器93、第四温度传感器94、第五温度传感器 95和供暖输出端用以检测供暖输出热风温度的第七温度传感器97。

具体而言，供热箱体63和蓄热箱体84均设置为具有保温绝热隔热层的箱体结构，其保温性能需分别满足镁砖或相变蓄热材料的保温要求。

具体而言，在蓄热模式下，电加热装置61加热镁砖62，供热箱体63中镁砖62和箱体内空气开始蓄热。同时，第一循环风机72工作，使空气进入供热箱体63被加热，然后吹过第一翅片换热器71通过热量转换加热热传导介质81 使81温度升高。热传导介质81通过换热管路82进入蓄热箱体84中通过热量交换相变蓄热材料83使83储存热能。第一循环风机72的启停能够控制热传导介质81的温度，当第二温度传感器92检测的热传导介质温度高于相变蓄热材料的最高耐热温度时，通过使第一循环风机72停止工作达到阻止热能继续通过第一翅片换热器71交换至热传导介质81中阻止热传导介质81温度继续升高，以免温度过高损坏相变蓄热材料83。当蓄热箱体84的进油温度t2大于相变材料耐高温值(如150℃)的时候，第一循环风机72关闭，第一翅片交换器71 不再进行热量交换，但热传导介质81与相变蓄热材料83、热传导介质81通过第二翅片换热器74与供暖端热风管路均存在换热，热传导介质81的温度会逐渐降低，防止过高温度对相变蓄热材料83的损坏。耐高温温度传感器91监测镁砖62的温度，使电加热装置61根据供热箱体63内部的温度进行加热控制。

在放热模式下，供热箱体63内的电加热装置61停止工作，当镁砖62温度 t1大于相变蓄热材料83时，第一循环风机72开启，使空气进入供热箱体63 被加热，热空气将热量带入第一翅片换热器71与热传导介质81换热。热传导介质81温度高于相变蓄热材料83的耐高温值时第一循环风机72停止，热传导介质81温度下降后再使第一循环风机72开启，以免损坏相变蓄热材料83。在第二翅片换热器74处，热传导介质81与供暖端的风换热，输出热风热量。当镁砖62温度低于相变蓄热材料83温度时，第一循环风机72关闭，热风与镁砖 62换热停止，依靠相变蓄热材料83储存的热能供热。此时，热传导介质81获得相变蓄热材料的热能后，热传导介质81在第二翅片换热器74处与供暖端的风进行换热输出热风，此时，由于相变蓄热材料83输出热能，其自身温度不断降低。当镁砖62温度再次高于相变蓄热材料83的温度时，第一循环风机72再次开启，镁砖62通过第一翅片换热器71将热量传递至热传导介质81使其温度升高，并经换热管路82将热能传递至相变蓄热材料83和第二翅片换热器74，进行蓄热和供暖输出。

其他可选实施方式

实施例3

结合实施例1和实施例2，同时输出热水供暖和热风供暖。

实施例4

在供暖输出端，在板式换热器和翅片换热器中进行的热量交换的热交换速率通过控制循环泵或循环风机的流速进行控制，实现对输出的换热输出热风或热水温度进行控制。

实施例5

可在供暖控制模块中设置相应的控制参数，通过检测镁砖及相变蓄热材料温度，智能判断供暖输出散热时间，通过选择合适的供暖输出温度可实现持续散热直至谷价电时间通电蓄热。

实施例6

本发明镁砖可根据需要，更换为其他蓄热块体。

实施例7

本发明相变蓄热材料可根据需要进行更换。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，包括，

镁砖供热模块，其与外界电能接口相连，用以通过将电能转化为热能以将镁砖加热至对应温度以使高温镁砖向热能转换模块输出高温气体；

相变蓄热模块，其与所述镁砖供热模块相连，用以通过热量交换装置将所述高温气体的热能通过热量交换传递至相变蓄热模块的相变蓄热材料进行储存；

热能转换模块，其分别与所述镁砖供热模块、相变蓄热模块和供暖输出端相连，用以将所述镁砖供热模块输出热风中的热能通过热量交换装置传输至相变蓄热材料中并将所述相变蓄热材料中的热能通过热量交换装置传输至供暖输出端以输出热水供暖或热风供暖；

供暖控制模块，其分别与所述镁砖供热模块、所述相变蓄热模块和所述热能转换模块相连，用以控制所述电供暖装置在谷价电时开启以对所述相变蓄热材料进行蓄热并向所述供暖输出端供暖、在非谷价电时将所述镁砖供热模块和所述相变蓄热材料中储存的热量通过所述热能转换模块交换至供暖输出端以在非谷电时向供暖输出端持续供暖。

2.根据权利要求1所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述镁砖供热模块包括电加热装置、镁砖和供热箱体，其中：

所述电加热装置设置在所述供热箱体内部并与外部电能接口相连，用以将外部电能转换为热能以加热镁砖，所述电加热装置包括若干电加热管；

所述镁砖设置在所述供热箱体内部并通过固定架固定于所述电加热管附近，用以储存电加热管传递的热能通过镁砖温度升高以增加所述供热箱体内的环境温度；

所述供热箱体，其为箱体式结构，用以为所述电加热装置和所述镁砖提供保温隔热的密封空间，所述供热箱体内密封有气体且供热箱上设置有用以供该气体循环的进风口和出风口，所述供热箱体包括箱体保温层。

3.根据权利要求1所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述相变蓄热模块包括热传导介质、换热管路、相变蓄热材料和蓄热箱体，其中：

所述热传导介质为液体，用以承载热能并将热能传递至所述相变蓄热材料；

所述换热管路，其为封闭式管路，换热管路设置在所述蓄热箱体内部，用以承载所述热传导介质并作为热传导介质的流动回路，换热管路还设有进液口和出液口；

所述相变蓄热材料，其设置在所述蓄热箱体内部并与所述换热管路面接触，用以将所述热传导介质的热能交换至所述相变蓄热材料中；

所述蓄热箱体，其为箱体式结构并设置有保温层，用以分别承载所述相变蓄热材料和所述换热管路。

4.根据权利要求1所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述热能转换模块包括蓄热转换模块和供暖转换模块，其中：

所述蓄热转换模块，其分别与所述镁砖供热模块、所述相变蓄热模块和所述供暖控制模块相连，用以将所述镁砖供热模块产生的热能转化为所述相变蓄热材料中储存的热能，蓄热转换模块包括第一翅片换热器、第一循环风机和第一液体循环泵；

所述第一翅片换热器，其分别与所述镁砖供热模块的进风口和出风口以及所述换热管路相连，用以将所述镁砖供热模块输出热风中的热能转换为所述相变蓄热材料中储存的热能；

所述第一循环风机，其与所述所述镁砖供热模块的出风口相连，用以对所述镁砖供热模块提供动力以使镁砖供热模块输出风量并在所述第一翅片换热器中进行热量交换。

所述第一液体循环泵，其与所述换热管路相连，用以对所述热传导介质提供动力以使热传导介质在所述换热管路中流动并在所述第一翅片换热器中进行热量交换。

所述供暖转换模块，其分别与所述相变蓄热模块、所述供暖控制模块以及所述供暖输出端相连，用以将所述相变蓄热材料中储存的热能转化为供暖输出端的热能，所述供暖转换模块包括水暖转换模块和风暖转换模块。

5.根据权利要求4所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述水暖转换模块包括板式换热器和第二液体循环泵，其中：

所述板式换热器，其分别与所述换热管路的进液口和出液口以及所述供暖输出端的进水口和出水口相连，用以将所述相变蓄热材料的热能转换为供暖输出端出水口输出的热水的热能；

所述第二液体循环泵，其设置在所述板式换热器与所述供暖输出端进水口连接处，用以对供暖输出端提供动力以使供暖输出端进水口输出的水液在所述板式换热器中进行热量交换。

6.根据权利要求4所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述风暖转换模块包括第二翅片换热器和第二循环风机，其中：

所述第二翅片换热器，其分别与所述换热管路的进液口和出液口以及所述供暖输出端的进风口和出风口相连，用以将所述相变蓄热材料的热能转换为供暖输出端输出热风的热能；

所述第二循环风机，其设置在所述第二翅片换热器与供暖输出端进风口的连接处，用以对供暖输出端提供动力以使供暖输出端进风口输出风量在所述第二翅片换热器中进行热量交换。

7.根据权利要求1-6任一所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述温度传感器包括设置在所述供热箱体内部用以检测所述镁砖温度的第一温度传感器，设置在所述换热管路中并位于所述第一翅片换热器的热传导介质出液口附近的第二温度传感器，设置在所述相变蓄热材料中并依所述热传导介质流向均匀排布用以检测相变蓄热材料温度的第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器，设置在所述换热管路中并位于所述第一翅片换热器的热传导介质进液口附近的第六温度传感器以及设置在供暖输出端用以检测供暖输出温度的第七温度传感器。

8.根据权利要求7所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述供暖控制模块设置有第一供暖开启时间标准H1、第二供暖开启时间标准H2和镁砖电加热温度标准T10，其中，H1＜H2，所述H1、H2作为判定是否处于谷价电的时间段标准，所述T10用以作为所述电供暖装置开启蓄热供暖的最低温度标准，所述供暖控制模块控制所述第一温度传感器采集镁砖的温度t1、识别当前所处时间h并根据t1和h判断是否开启所述电加暖装置进行蓄热，

当H1≤h＜H2且t1＜T10时，所述供暖控制模块判定开启所述电加热装置工作；

当h＜H1或h≥H2或t1≥T10时，所述供暖控制模块判定无需开启所述电加热装置工作。

9.根据权利要求8所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述供暖控制模块设置有相变蓄热开启温度差值标准ΔT1，其中，ΔT1＞0，所述ΔT1用以判定所述热传导介质的温度是否达到能使相变蓄热材料进行蓄热的标准，当所述第一循环风机停止工作时，所述供暖控制模块控制所述第三温度传感器和所述第六温度传感器件周期性采集相变蓄热材料的最低温度t3和第六温度传感器所处位置热传导介质的液体温度t6并根据t3和t6的差值Δt1确定是否开启所述第一循环风机以使热传导介质通过所述第一翅片换热器转换热量升高温度，设定Δt1＝t6-t3，

当Δt1≥ΔT1时，所述供暖控制模块判定温度差值符合相变蓄热材料蓄热标准并保持所述第一循环风机的起停状态不变；

当Δt1＜ΔT1时，所述供暖控制模块判定温度差值不符合相变蓄热材料蓄热标准并控制所述第一循环风机开启以进行热量转换。

10.根据权利要求9所述的基于固体蓄热与相变蓄热的电供暖装置，其特征在于，所述供暖控制模块设置有蓄热完成差值标准ΔT2，其中，ΔT2＞0，所述ΔT2用以判定蓄热转化是否完成，当所述电加热装置停止工作时，所述供暖控制模块控制所述第一温度传感器和所述第六温度传感器分别采集温度t1和t6并根据t1和t6的差值Δt1确定是否开启所述第一循环风机以使热传导介质通过所述第一翅片换热器进行转换热量，设定Δt2＝t1-t6，

当Δt2≥ΔT2时，所述供暖控制模块判定温度差值符合蓄热转化标准并并控制所述第一循环风机开启以进行热量转换；

当Δt2＜ΔT2时，所述供暖控制模块判定温度差值不符合蓄热转化标准并控制所述第一循环风机关闭以切断热量转换。

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