CN120557696A - 装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统及方法 - Google Patents

装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统及方法

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CN120557696A CN202511053176.8A CN202511053176A CN120557696A CN 120557696 A CN120557696 A CN 120557696A CN 202511053176 A CN202511053176 A CN 202511053176A CN 120557696 A CN120557696 A CN 120557696A
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Abstract

本发明提供了一种装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统及方法,包括:接口管廊,内部设置有负荷侧进口管、负荷侧出口管、相变箱出口管和相变箱进口管;换热管廊,设置在接口管廊一侧;换热管廊的内部设置有换热单元;换热单元包括动力组件、分流器、相变器、上层纵向换热管、下层纵向换热管;蓄能管廊,设置在换热管廊远离接口管廊的一侧。通过将换热管路和相变箱预设于装配式综合管廊的构件中,形成接口管廊、换热管廊和蓄能管廊等可灵活布设的管廊模块。该模块可依据上方负荷建筑的位置灵活调整接口管廊的布设位置,从而最小化负荷建筑至管廊引出换热管的距离,降低热能输送路径的热损耗,提升整体利用效率。

Description

装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统及方法
技术领域
本发明涉及地下工程技术领域,具体为一种装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统及方法。
背景技术
现有的地下综合管廊多承担电力、通信和给排水等管线集中敷设功能,在智慧能源系统建设需求日益增长的背景下,尚缺乏能够集成热能采集、储存与调度的一体化解决方案,特别是在高负荷波动以及复杂地质环境下的相关问题难以有效应对。传统的地热管廊多为固定布设,无法适应上部建筑负荷区变化、热源区和渗流区差异导致的热输送效率低、温度波动大、运行不稳定等问题,尤其是在横纵向热扰动不一致的地下环境中。故而需要一种适用于装配式综合管廊的相变储热与热调度一体化系统,来解决上述问题。
发明内容
针对上述存在的技术不足,本发明的目的是提供一种装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统及方法,最小化负荷建筑至管廊引出换热管的距离,降低热能输送路径的热损耗,提升整体利用效率。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,包括:
接口管廊,顶部设置有接口凸台,内部设置有负荷侧进口管、负荷侧出口管、相变箱出口管和相变箱进口管;负荷侧进口管、负荷侧出口管的一端接入接口凸台;
换热管廊,设置在接口管廊一侧;换热管廊的内部设置有换热单元;换热单元包括动力组件、分流器、相变器、上层纵向换热管、下层纵向换热管;上层纵向换热管固定在换热管廊的内部上侧,下层纵向换热管固定在换热管廊的内部下侧;动力组件、分流器、下层纵向换热管、相变器、上层纵向换热管顺次连通组成环路;相变箱出口管和相变箱进口管贯穿换热管廊设置;
蓄能管廊,设置在换热管廊远离接口管廊的一侧;蓄能管廊的内部设置有相变箱;相变箱出口管、相变箱进口管、相变器与相变箱连通。
优选地,所述接口管廊、换热管廊和蓄能管廊内均设置有用于固定所述相变箱出口管和相变箱进口管的相变管槽支撑板;接口管廊、换热管廊和蓄能管廊内部均设置有安装槽;安装槽的上部设置有安装槽支撑板;所述动力组件设置在换热管廊的安装槽内。
优选地,所述换热管廊的安装槽支撑板上设置有导流板;导流板一侧的安装槽内设置有导流斜面,另一侧设置有扩散腔;所述动力组件置于导流板的下方。
优选地,所述动力组件包括固定板和安装在固定板上的活塞泵、液压油箱;活塞泵上设置有前腔出口、前腔进口、后腔出口、后腔进口;前腔出口和后腔出口上均安装有流量温度计;液压油箱通过液压油管与活塞泵相连接,为活塞泵提供驱动动力;前腔进口上连接有前腔进口管;前腔出口上连接有前腔出口管;后腔进口上连接有后腔进口管;后腔出口上连接有后腔出口管;前腔进口管、后腔进口管上均安装有电磁阀;前腔出口管和后腔出口管末端均连接有单向阀。
优选地,所述相变器包括换热流道、隔热板、蓄能流道、相变单元;相变单元配置有多个;换热流道固定在隔热板的上端,蓄能流道固定在隔热板的下端;隔热板上设置有连接换热流道和蓄能流道的连通孔;换热流道上设置有与相变单元适配的安装孔,相变单元的下端自换热流道的外部经安装孔、连通孔插入至蓄能流道内;换热流道的两端分别与所述相变箱出口管、相变箱进口管连接;蓄能流道的两端分别与所述上层纵向换热管、下层纵向换热管连接。
优选地,所述相变单元包括相变缸体、密封顶盖和旋紧扳手;相变缸体插接在所述换热流道、蓄能流道之间的隔热板上;旋紧扳手安装在密封顶盖上;密封顶盖扣合在相变缸体上,通过旋紧扳手进行固定。
优选地,所述活塞泵配置有两个,包括第一活塞泵和第二活塞泵;所述分流器和相变器对应两个活塞泵各配置有两个,对应设置在第一活塞泵、第二活塞泵的侧面,包括第一分流器、第二分流器、第一相变器和第二相变器;第一活塞泵、第二活塞泵的前腔出口管和后腔进口管通过第一跨廊管连接第一分流器,前腔进口管和后腔出口管通过第二跨廊管连接第二分流器。
优选地,所述上层纵向换热管、下层纵向换热管上均设置有管道弯头;换热管廊上设置有与上层纵向换热管、下层纵向换热管、管道弯头的嵌管槽,嵌管槽上连接有注浆孔。
优选地,所述接口管廊、换热管廊、蓄能管廊均设置有顶板、左侧板、底板、右侧板、隔墙;顶板、左侧板、底板、右侧板顺次相接构成环形;隔墙的上端与顶板固定连接,下端与底板固定连接;隔墙配置有两个,相互平行间隔设置;所述安装槽设置在底板上,且位于两个隔墙之间;相变箱出口管、相变箱进口管、相变器位于隔墙远离安装槽的一侧。
一种装配式综合管廊相变储热与调度方法,包括以下步骤:
步骤S1:根据对相变单元中相变材料的相变滞后试验结果设定相变单元的凝固温度范围T P,mi 和融化温度范围T P,ma ,并通过如下公式计算得到当前时刻的凝固温度T mi 和融化温度T ma
步骤S2、根据凝固温度T mi 和融化温度T ma 计算下一运行时刻相变单元的衰减参数D P (t+1)
步骤S3、根据流量温度计测量的当前运行时刻相变箱流入和流出相变器的温度T D,i T D,o ,工作介质流入和流出相变器的温度T B,i T B,o ,负荷侧流入和流出相变器的温度T L,i T L,o 分别计算相变箱换热功率Q D 、埋管换热功率Q B 和负荷侧换热功率Q L
步骤S4、根据当前运行时刻的相变箱换热功率Q D 、第一相变器和第二相变器中相变单元的换热速率dU P,1 (t)/dtdU P,2 (t)/dt、相变箱旁通参数γ(t)计算下一运行时刻的相变箱旁通参数γ(t+1)
步骤S5、根据能量守恒方程计算下一运行时刻第一相变器和第二相变器中相变单元的换热速率dU P,1 (t+1)/dtdU P,2 (t+1)/dt
步骤S6、根据相变单元的换热速率dU P,1 (t+1)/dtdU P,2 (t+1)/dt、衰减参数D P,1 (t +1)D P,2 (t+1),判断活塞泵在下一个运行时刻的状态;
步骤S7、根据上述计算过程在不同运行时刻下进行循环迭代。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明为一种适用于装配式综合管廊的相变储热与热调度一体化系统及其调度策略,通过将换热管路和相变箱预设于装配式综合管廊的构件中,形成接口管廊、换热管廊和蓄能管廊等可灵活布设的管廊模块。该模块可依据上方负荷建筑的位置灵活调整接口管廊的布设位置,从而最小化负荷建筑至管廊引出换热管的距离,降低热能输送路径的热损耗,提升整体利用效率。同时,蓄能管廊布置灵活,可规避地下水渗流剧烈区域,进一步增强储热稳定性和系统热效率。
(2)本发明为一种适用于装配式综合管廊的相变储热与热调度一体化系统及其调度策略,通过引入双缸活塞泵及并联换向回路,实现工作介质在管廊内双向流动,解决了横向热扰动不均导致的换热退化问题,同时,通过在管廊内部设置分布式相变器与相变箱,实现高地热区域的余热采集与向低地热区域的热能传输,从而缓解纵向热扰动不均问题。借助相变单元的蓄放热缓冲能力,可平衡负荷端温度波动,提升系统运行稳定性。
(3)本发明为一种适用于装配式综合管廊的相变储热与热调度一体化系统及其调度策略,通过构建单管廊调控与全系统协调耦合的调度策略体系,在空间维度上实现了横向与纵向热能利用的协同调节,在时间维度上支持能量存储与延迟释放,有效缓解区域间冷热不均问题。通过自动化控制,系统具备自适应调节能力,能够减少人为干预,同时提高整体运行效率。
附图说明
图1为本发明的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统的结构示意图;
图2为本发明中的接口管廊的结构示意图;
图3为本发明中的换热管廊的结构示意图;
图4为本发明中的换热管廊的底板结构示意图;
图5为本发明中的活塞泵的结构示意图;
图6为本发明中的换热管廊的管路示意图;
图7为本发明中的相变器的结构示意图;
图8为本发明中的蓄能管廊的结构示意图。
其中:
1、接口管廊;2、换热管廊;3、蓄能管廊;4、顶板;5、左侧板;6、底板;7、右侧板;8、隔墙;9、负荷侧进口管;10、负荷侧出口管;11、接口凸台;12、安装槽支撑板;13、安装槽;14、相变管槽支撑板;15、相变箱出口管;16、相变箱进口管;17、嵌管槽;18、注浆孔;19、导流斜面;20、导流板;21、扩散腔;22、第一活塞泵;23、第二活塞泵;24、流量温度计;25、单向阀;26、液压油箱;27、液压油管;28、固定板;29、前腔出口;30、前腔进口;31、前腔出口管;32、前腔进口管;33、电磁阀;34、后腔出口;35、后腔进口;36、后腔进口管;37、后腔出口管;38、第一跨廊管;39、第二跨廊管;40、第一分流器;41、第二分流器;421、上层纵向换热管、422、下层纵向换热管;43、管道弯头;44、第二相变器进口管;45、第二相变器;46、相变单元;47、第二相变器出口管;48、第一相变器进口管;49、第一相变器;50、第一相变器出口管;51、换热流道;52、隔热板;53、蓄能流道;54、旋紧扳手;55、密封顶盖;56、相变缸体;57、第一相变箱;58、第二相变箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3、图6所示,一种装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,包括:
接口管廊1,顶部设置有接口凸台11,内部设置有负荷侧进口管9、负荷侧出口管10、相变箱出口管15和相变箱进口管16;负荷侧进口管9、负荷侧出口管10的一端接入接口凸台11,引入建筑暖通系统;
换热管廊2,设置在接口管廊1一侧;换热管廊2的内部设置有换热单元;换热单元包括动力组件、分流器、相变器、上层纵向换热管421、下层纵向换热管422;上层纵向换热管421固定在换热管廊2的内部上侧,下层纵向换热管422固定在换热管廊2的内部下侧;动力组件、分流器、下层纵向换热管422、相变器、上层纵向换热管421顺次连通组成环路;相变箱出口管15和相变箱进口管16贯穿换热管廊2设置;
蓄能管廊3,设置在换热管廊2远离接口管廊1的一侧;蓄能管廊3的内部设置有相变箱;相变箱出口管15、相变箱进口管16、相变器与相变箱连通。
接口管廊1、换热管廊2和蓄能管廊3纵向装配为一个整体。上层纵向换热管421、下层纵向换热管422预埋在换热管廊2内部。
如图2、图3、图8所示,在本实施例中,接口管廊1、换热管廊2和蓄能管廊3内均设置有用于固定相变箱出口管15和相变箱进口管16的相变管槽支撑板14;接口管廊1、换热管廊2和蓄能管廊3内部均设置有安装槽13;安装槽13的上部设置有安装槽支撑板12,安装槽支撑板12扣合在安装槽13上,对安装槽13的内部组件进行防护;动力组件设置在换热管廊2的安装槽13内。
如图5所示,在本实施例中,动力组件包括固定板28和安装在固定板28上的活塞泵、液压油箱26;活塞泵上设置有前腔出口29、前腔进口30、后腔出口34、后腔进口35;前腔出口29和后腔出口34上均安装有流量温度计24;第一活塞泵22与第二活塞泵23的流量和温度通过流量温度计24监测;液压油箱26通过液压油管27与活塞泵相连接,为活塞泵提供驱动动力;前腔进口30上连接有前腔进口管32;前腔出口29上连接有前腔出口管31;后腔进口35上连接有后腔进口管36;后腔出口34上连接有后腔出口管37;前腔进口管32、后腔进口管36上均安装有电磁阀33;前腔出口管31和后腔出口管37末端均连接有单向阀25。电磁阀33和单向阀25,分别控制两个活塞泵的换向和止回功能。
如图6、图7所示,在本实施例中,相变器包括换热流道51、隔热板52、蓄能流道53、相变单元46;相变单元46配置有多个;换热流道51固定在隔热板52的上端,蓄能流道53固定在隔热板52的下端;隔热板52上设置有连接换热流道51和蓄能流道53的连通孔;换热流道51上设置有与相变单元46适配的安装孔,相变单元46的下端自换热流道51的外部经安装孔、连通孔插入至蓄能流道53内;换热流道51的两端分别与相变箱出口管15、相变箱进口管16连接;蓄能流道53的两端分别与上层纵向换热管421、下层纵向换热管422连接。
如图7所示,在本实施例中,相变单元46包括相变缸体56、密封顶盖55和旋紧扳手54;相变缸体56插接在换热流道51、蓄能流道53之间的隔热板52上;旋紧扳手54安装在密封顶盖55上;密封顶盖55扣合在相变缸体56上,通过旋紧扳手54进行固定。相变缸体56的一端插入换热流道51,与工作介质进行热交换,另一端插入蓄能流道53,与第二相变箱58进行换热。工作介质为水。
如图6所示,在本实施例中,活塞泵配置有两个,包括第一活塞泵22和第二活塞泵23,并列安装在固定板28上;分流器和相变器对应两个活塞泵各配置有两个,对应设置在第一活塞泵22、第二活塞泵23的侧面,包括第一分流器40、第二分流器41、第一相变器49和第二相变器45;第一活塞泵22、第二活塞泵23的前腔出口管31和后腔进口管36通过第一跨廊管38连接第一分流器40,前腔进口管32和后腔出口管37通过第二跨廊管39连接第二分流器41,形成可以切换方向的换热管回路。
如图6所示,在本实施例中,上层纵向换热管421、下层纵向换热管422上均设置有管道弯头43,使上层纵向换热管421、下层纵向换热管422呈盘管结构,增加热交换时间;换热管廊2上设置有与上层纵向换热管421、下层纵向换热管422、管道弯头43的嵌管槽17,嵌管槽17上连接有注浆孔18,通过注浆对上层纵向换热管421、下层纵向换热管422、管道弯头43密封固定。
在本实施例中,接口管廊1、换热管廊2、蓄能管廊3均设置有顶板4、左侧板5、底板6、右侧板7、隔墙8;顶板4、左侧板5、底板6、右侧板7顺次相接构成环形;隔墙8的上端与顶板4固定连接,下端与底板6固定连接;隔墙8配置有两个,相互平行间隔设置;安装槽13设置在底板6上,且位于两个隔墙8之间;相变箱出口管15、相变箱进口管16、相变器位于隔墙8远离安装槽13的一侧。
在本实施例中,相变箱为常见的相变水箱,内置有换热器和小型水泵,是一个常见的相变储热单元,相变箱通过两侧的相变箱进口管和相变箱出口管与相变器中的蓄能流道连接,并与相变单元换热;小型水泵为双缸活塞泵;相变箱配置有两个,包括结构相同的第一相变箱57和第二相变箱58;第一相变箱57和第二相变箱58安装在安装槽13内,且通过相变箱出口管15、相变箱进口管16与换热管廊2中的第一相变器49和第二相变器45连接。第一活塞泵22和第二活塞泵23通过第一跨廊管38和第二跨廊管39连接第一分流器40和第二分流器41,第一分流器40通过换热管连接底板6中的下层纵向换热管422,底板6中的下层纵向换热管422通过第二相变器进口管44连接第二相变器45,第二相变器45通过第二相变器出口管47连接顶板4中的上层纵向换热管421,顶板4中的上层纵向换热管421通过第一相变器进口管48连接第一相变器49,第一相变器49通过第一相变器出口管50连接第二分流器41。
如图4所示,在本实施例中,换热管廊2的安装槽支撑板12上设置有导流板20;导流板20一侧的安装槽13内设置有导流斜面19,另一侧设置有扩散腔21;动力组件置于导流板20的下方;系统运行过程中产生热量,而安装槽13空间较为密闭,系统运行时产生的热量及热流体流经水泵时的部分热量会散失在安装槽13空气中,长期运行易导致安装槽13内空气温度升高,不仅影响系统整体运行效率,还可能影响双缸活塞泵的正常运行并加速零部件老化失效。为解决上述问题,在安装槽13设置导流斜面19、导流板20和扩散腔21,通过管廊内部通常存在的对流空气进行散热保护。当管廊内的对流空气流经导流斜面19时引入安装槽13,并在导流板20作用下于尾端形成下压气流,使对流空气与第一活塞泵22和第二活塞泵23充分换热后流出导流板20,进入扩散腔21再排入管廊内部。扩散腔21在此过程中形成与管廊内部连通的低压区,在导流斜面19和导流板20的作用下建立连续的空气流道,实现对双缸活塞泵及安装槽13内部空间的持续有效冷却,保证系统长期高效稳定运行,延长泵体及相关零部件使用寿命。
在本实施例中,分流器为现有的分集水器,一端有一个管道接口,另一端有多个管道接口,每个分流器中只有一个管道接口的一端通过延长管道与上层纵向换热管或者下层纵向换热管连接;每个分流器中多个管道接口的一端要通过跨廊管连接活塞泵中一个腔体对应的出水口和另一个腔体对应的进水口以实现换向功能。
一种装配式综合管廊相变储热与调度方法,包括以下步骤:
步骤S1:根据对相变单元46中相变材料的相变滞后试验结果设定相变单元46的凝固温度范围T P,mi 和融化温度范围T P,ma ,并通过如下公式计算得到当前时刻的凝固温度T mi 和融化温度T ma
式中dU P (t)/dt为当前运行时刻相变单元46的换热速率,θ C 为设定的换热速率阈值。步骤S2、根据凝固温度T mi 和融化温度T ma 计算下一运行时刻相变单元46的衰减参数D P (t+ 1)
式中,x latent 为试验测量的初始相变滞后温差。
步骤S3、根据流量温度计24测量的当前运行时刻相变箱流入和流出相变器的温度T D,i T D,o ,工作介质流入和流出相变器的温度T B,i T B,o ,负荷侧流入和流出相变器的温度T L,i T L,o 分别计算相变箱换热功率Q D 、埋管换热功率Q B 和负荷侧换热功率Q L
步骤S4、根据当前运行时刻的相变箱换热功率Q D 、第一相变器49和第二相变器45中相变单元46的换热速率dU P,1 (t)/dtdU P,2 (t)/dt、相变箱旁通参数γ(t)计算下一运行时刻的相变箱旁通参数γ(t+1)
步骤S5、根据能量守恒方程计算下一运行时刻第一相变器49和第二相变器45中相变单元46的换热速率dU P,1 (t+1)/dtdU P,2 (t+1)/dt,第一相变器49的能量守恒方程为:
第二相变器45的能量守恒方程为:
步骤S6、根据相变单元46的换热速率dU P,1 (t+1)/dtdU P,2 (t+1)/dt、衰减参数D P,1 (t+1)D P,2 (t+1),判断活塞泵在下一个运行时刻的状态:
当满足条件(a)时,切换第一活塞泵22和第二活塞泵23的流动方向。
当满足条件(b)时,切换第一活塞泵22和第二活塞泵23的流动方向为首先经过第一相变器49的方向。
当满足条件(c)时,切换第一活塞泵22和第二活塞泵23的流动方向为首先经过第二相变器45的方向。
当满足条件(d)时,第一活塞泵22和第二活塞泵23的流动方向保持不变,切换第一相变箱57和第二相变箱58的启停状态。
当满足条件(e)时,关闭第一活塞泵22和第二活塞泵23,保持第一相变箱57和第二相变箱58启动,直至通过地温恢复或更换相变单元46从而满足(a)、(b)、(c)、(d)中的任一条件。
步骤S7、根据上述计算过程在不同运行时刻下进行循环迭代。
根据换热管廊2所处位置的地热资源不同,能量守恒方程可能有不同的变化:
在地热资源充足的位置,第一相变器49和第二相变器45在初始阶段的能量守恒方程为:
运行一段时间后,触发相变箱启动,第一相变器49和第二相变器45的能量守恒方程为:
在地热资源一般的位置,第一相变器49和第二相变器45在初始阶段的能量守恒方程为:
运行一段时间后,地热资源较少,此时第一相变器49在工作介质循环过程中开始向回路中放热,第一相变器49和第二相变器45的能量守恒方程为:
继续运行一段时间后,触发活塞泵流向切换,此时第二相变器45在工作介质循环过程中开始向回路中放热,第一相变器49和第二相变器45的能量守恒方程为:
在地热资源较少的位置,第一相变器49和第二相变器45在初始阶段的能量守恒方程为:
运行一段时间后,触发相变箱启动,第一相变器49和第二相变器45的能量守恒方程为:
工作原理:
装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,包括接口管廊1、换热管廊2和蓄能管廊3三部分的管路,接口管廊1和换热管廊2对应管路的工作介质通过第一相变器49和第二相变器45中的换热流道51联通,蓄能管廊3对应管路中的工作介质独立运行。
接口管廊1中管路对应的工作介质通过两侧的负荷侧出口管10分别流入第一相变器49和第二相变器45,在换热流道51中与相变单元46换热后,通过两侧的负荷侧进口管9流回负荷侧建筑。
换热管廊2中管路对应的工作介质通过第一活塞泵22和第二活塞泵23泵入第一跨廊管38并通过第一分流器40和上面的一根延长管道连接底板6中的下层纵向换热管422,工作介质在下层纵向换热管422中换热完成后,通过第二相变器进口管44流入第二相变器45中的换热流道51与负荷侧流入的工作介质进行换热,换热完成后的工作介质通过第二相变器出口管47流入顶板4中的上层纵向换热管421,工作介质在上层纵向换热管421中换热完成后,通过第一相变器进口管48流入第一相变器49中的换热流道51与负荷侧流入的工作介质进行换热,换热完成后的工作介质通过第一相变器出口管50和延长管道连接到第二分流器41并通过第二跨廊管39流回第一活塞泵22和第二活塞泵23。在第一活塞泵22和第二活塞泵23运行过程中,需要根据本发明专利中提出的热调度方法改变活塞泵的流动方向,在流动方向一定时,工作介质只流过活塞泵的前腔或后腔。
蓄能管廊3中管路对应的工作介质是独立运行的,工作介质从第一相变箱57和第二相变箱58中分别通过相变箱出口管15流入第一相变器49和第二相变器45中的蓄能流道53并与相变单元46换热,换热完成后的工作介质通过相变箱进口管16流回第一相变箱57和第二相变箱58。

Claims (10)

1.一种装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,包括:
接口管廊(1),顶部设置有接口凸台(11),内部设置有负荷侧进口管(9)、负荷侧出口管(10)、相变箱出口管(15)和相变箱进口管(16);负荷侧进口管(9)、负荷侧出口管(10)的一端接入接口凸台(11);
换热管廊(2),设置在接口管廊(1)一侧;换热管廊(2)的内部设置有换热单元;换热单元包括动力组件、分流器、相变器、上层纵向换热管(421)、下层纵向换热管(422);上层纵向换热管(421)固定在换热管廊(2)的内部上侧,下层纵向换热管(422)固定在换热管廊(2)的内部下侧;动力组件、分流器、下层纵向换热管(422)、相变器、上层纵向换热管(421)顺次连通组成环路;相变箱出口管(15)和相变箱进口管(16)贯穿换热管廊(2)设置;
蓄能管廊(3),设置在换热管廊(2)远离接口管廊(1)的一侧;蓄能管廊(3)的内部设置有相变箱;相变箱出口管(15)、相变箱进口管(16)、相变器与相变箱连通。
2.如权利要求1所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述接口管廊(1)、换热管廊(2)和蓄能管廊(3)内均设置有用于固定所述相变箱出口管(15)和相变箱进口管(16)的相变管槽支撑板(14);接口管廊(1)、换热管廊(2)和蓄能管廊(3)内部均设置有安装槽(13);安装槽(13)的上部设置有安装槽支撑板(12);所述动力组件设置在换热管廊(2)的安装槽(13)内。
3.如权利要求2所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述换热管廊(2)的安装槽支撑板(12)上设置有导流板(20);导流板(20)一侧的安装槽(13)内设置有导流斜面(19),另一侧设置有扩散腔(21);所述动力组件置于导流板(20)的下方。
4.如权利要求1所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述动力组件包括固定板(28)和安装在固定板(28)上的活塞泵、液压油箱(26);活塞泵上设置有前腔出口(29)、前腔进口(30)、后腔出口(34)、后腔进口(35);前腔出口(29)和后腔出口(34)上均安装有流量温度计(24);液压油箱(26)通过液压油管(27)与活塞泵相连接,为活塞泵提供驱动动力;前腔进口(30)上连接有前腔进口管(32);前腔出口(29)上连接有前腔出口管(31);后腔进口(35)上连接有后腔进口管(36);后腔出口(34)上连接有后腔出口管(37);前腔进口管(32)、后腔进口管(36)上均安装有电磁阀(33);前腔出口管(31)和后腔出口管(37)末端均连接有单向阀(25)。
5.如权利要求4所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述相变器包括换热流道(51)、隔热板(52)、蓄能流道(53)、相变单元(46);相变单元(46)配置有多个;换热流道(51)固定在隔热板(52)的上端,蓄能流道(53)固定在隔热板(52)的下端;隔热板(52)上设置有连接换热流道(51)和蓄能流道(53)的连通孔;换热流道(51)上设置有与相变单元(46)适配的安装孔,相变单元(46)的下端自换热流道(51)的外部经安装孔、连通孔插入至蓄能流道(53)内;换热流道(51)的两端分别与所述相变箱出口管(15)、相变箱进口管(16)连接;蓄能流道(53)的两端分别与所述上层纵向换热管(421)、下层纵向换热管(422)连接。
6.如权利要求5所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述相变单元(46)包括相变缸体(56)、密封顶盖(55)和旋紧扳手(54);相变缸体(56)插接在所述换热流道(51)、蓄能流道(53)之间的隔热板(52)上;旋紧扳手(54)安装在密封顶盖(55)上;密封顶盖(55)扣合在相变缸体(56)上,通过旋紧扳手(54)进行固定。
7.如权利要求6所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述活塞泵配置有两个,包括第一活塞泵(22)和第二活塞泵(23);所述分流器和相变器对应两个活塞泵各配置有两个,对应设置在第一活塞泵(22)、第二活塞泵(23)的侧面,包括第一分流器(40)、第二分流器(41)、第一相变器(49)和第二相变器(45);第一活塞泵(22)、第二活塞泵(23)的前腔出口管(31)和后腔进口管(36)通过第一跨廊管(38)连接第一分流器(40),前腔进口管(32)和后腔出口管(37)通过第二跨廊管(39)连接第二分流器(41)。
8.如权利要求1所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述上层纵向换热管(421)、下层纵向换热管(422)上均设置有管道弯头(43);换热管廊(2)上设置有与上层纵向换热管(421)、下层纵向换热管(422)、管道弯头(43)的嵌管槽(17),嵌管槽(17)上连接有注浆孔(18)。
9.如权利要求2所述的装配式综合管廊相变储热与热调度一体化系统,其特征在于,所述接口管廊(1)、换热管廊(2)、蓄能管廊(3)均设置有顶板(4)、左侧板(5)、底板(6)、右侧板(7)、隔墙(8);顶板(4)、左侧板(5)、底板(6)、右侧板(7)顺次相接构成环形;隔墙(8)的上端与顶板(4)固定连接,下端与底板(6)固定连接;隔墙(8)配置有两个,相互平行间隔设置;所述安装槽(13)设置在底板(6)上,且位于两个隔墙(8)之间;相变箱出口管(15)、相变箱进口管(16)、相变器位于隔墙(8)远离安装槽(13)的一侧。
10.一种装配式综合管廊相变储热与调度方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:根据对相变单元中相变材料的相变滞后试验结果设定相变单元的凝固温度范围T P,mi 和融化温度范围T P,ma ,并通过如下公式计算得到当前时刻的凝固温度T mi 和融化温度T ma
步骤S2、根据凝固温度T mi 和融化温度T ma 计算下一运行时刻相变单元的衰减参数D P (t+ 1)
步骤S3、根据流量温度计测量的当前运行时刻相变箱流入和流出相变器的温度T D,i T D,o ,工作介质流入和流出相变器的温度T B,i T B,o ,负荷侧流入和流出相变器的温度T L,i T L,o 分别计算相变箱换热功率Q D 、埋管换热功率Q B 和负荷侧换热功率Q L
步骤S4、根据当前运行时刻的相变箱换热功率Q D 、第一相变器(49)和第二相变器(45)中相变单元的换热速率dU P,1 (t)/dtdU P,2 (t)/dt、相变箱旁通参数γ(t)计算下一运行时刻的相变箱旁通参数γ(t+1)
步骤S5、根据能量守恒方程计算下一运行时刻第一相变器(49)和第二相变器(45)中相变单元(46)的换热速率dU P,1 (t+1)/dtdU P,2 (t+1)/dt
步骤S6、根据相变单元(46)的换热速率dU P,1 (t+1)/dtdU P,2 (t+1)/dt、衰减参数D P,1 (t +1)D P,2 (t+1),判断活塞泵在下一个运行时刻的状态;
步骤S7、根据上述计算过程在不同运行时刻下进行循环迭代。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020244268A1 (zh) * 2019-06-06 2020-12-10 福州大学 适用于快速施工的变截面管廊结构及其施工方法
CN112343083A (zh) * 2020-11-09 2021-02-09 宁波大学 一种相变混凝土类矩形管廊结构及施工方法
CN112378121A (zh) * 2020-07-21 2021-02-19 河北旺源管业有限公司 一种集成管廊系统
CN119412299A (zh) * 2024-11-15 2025-02-11 山东劳动职业技术学院(山东劳动技师学院) 基于废弃矿井再利用的相变发电系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020244268A1 (zh) * 2019-06-06 2020-12-10 福州大学 适用于快速施工的变截面管廊结构及其施工方法
CN112378121A (zh) * 2020-07-21 2021-02-19 河北旺源管业有限公司 一种集成管廊系统
CN112343083A (zh) * 2020-11-09 2021-02-09 宁波大学 一种相变混凝土类矩形管廊结构及施工方法
CN119412299A (zh) * 2024-11-15 2025-02-11 山东劳动职业技术学院(山东劳动技师学院) 基于废弃矿井再利用的相变发电系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵永昌;朱国庆;高云骥;: "城市地下综合管廊火灾烟气温度场研究", 消防科学与技术, no. 01, 15 January 2017 (2017-01-15), pages 37 - 40 *

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