CN1247939C - 吸附式蓄热电取暖方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种吸附式蓄热电取暖方法及其装置，采用吸附剂和吸附质的吸附过程的吸附热进行吸附蓄热，利用电网的峰谷差价，在夜晚利用低谷时期电加热使吸附剂解吸吸附质，并将电能以热能的形式存储下来，吸附质在冷凝器中冷凝把热量释放到房间中，冷凝后的吸附质被储存到储水箱内；在白天打开阀门，使吸附质以液态形式喷洒到吸附床上，利用吸附过程将晚上所蓄的能量释放到房间中，实现晚上蓄热、白天供暖的工作过程。该装置由外箱体、冷凝器、风道、吸附器、储液器、水泵、吸附剂管道组成，吸附器与冷凝器与储液器通过管道连接。该方法及设置可以有效利用电的峰谷差价，并且具有很高的蓄能密度(＞800kJ/kg)，具有设计合理、性能可靠、安全、方便、舒适、环保及取暖时间长等优点。

Description

吸附式蓄热电取暖方法及其装置

                    技术领域

本发明涉及一种蓄热储能的方法及其装置，特别是涉及一种以吸附剂和吸附质的吸附过程的吸附热进行吸附蓄热的吸附式蓄热电取暖方法及其装置。

                    背景技术

随着人类对节约能源、开发新能源和环境保护的重视，蓄热储能技术受到世界各国越来越多的重视，并得到越来越广泛的应用。美国60年代就开始了吸热/蓄热器的研究，Garrett公司先后设计了3kW、10.5kW的空间热力装置，进行了大量的部件性能实验；80年代中期美国自由号空间站计划的实施，极大地推动了高温相变蓄热技术的发展；美国提出在21世纪中叶建成一个1.6kW的空间电站，再利用微波系统将电力传回地面使用，一旦实现将是人类能源技术利用的突破性进步；法国于1992年把研制出的储能小球(TSL系统)装在容器中用于储能，其储能密度为同体积水的10倍；日本已有多家公司生产蓄热纤维，产量不断扩大，还有便携式怀炉，已投放日本市场。

我国电力负荷谷峰明显，其比值约为0.4～0.6，使得发电系统效率下降，蓄热储能技术是促进谷期电力消费和调峰的可行方式，也是实行峰谷电价的技术保证。全国管网供热系统(不包括热电站)热能利用效率仅为30％左右，而且工业锅炉污染严重。在电力丰富而又峰谷差明显的地区，发展蓄热储能技术就非常重要，把谷期的电力转变成热能储存在蓄热元件中，用于加热水和供暖供峰期使用。我国城镇的采暖设备除部分由热电厂供应外，其他部分是由燃煤、燃油锅炉及电热供给的，燃煤燃油锅炉都有有害气体及烟尘排放，污染环境，普通的电暖器及电热水器往往是在用电高峰期使用，增加了用电的峰谷差，如果使用蓄热储能设备代替部分燃煤燃油锅炉和普通电暖器，对改善环境和削峰填谷的作用是显著的，同时也可有效维护发电机组的安全运行。

可见，蓄热方法及其装置的研究开发无论是现在还是在未来的能源利用中均占重要的地位，尤其是可以实现电力的移峰填谷，降低发电容量，维护发电机安全运行，避免燃煤燃油的环境污染。从目前公开的文献来看，电蓄热技术主要包括显热蓄热和相变蓄热。专利2204959[1]中公布了一种采用固体介质蓄热的电暖气，其蓄热介质采用一种非金属固体材料；专利86208443[2]公布了一种采用固体相变材料为蓄热介质的电采暖器；该装置依靠相变材料的结晶达到蓄热的目的。专利95229702[3]同样公布了采用相变材料蓄热的电采暖器，该装置利用液-固相变达到电蓄热目的。类似的专利还有7、8个，这些专利全部采用显热蓄热或相变蓄热。目前尚无采用吸附蓄能的专利出现。

在吸附剂与吸附质的吸附/解吸过程中，伴随着大量的热能释放/吸收，本发明就是基于这一物理化学现象进行工作。采用本课题组最新研制的复合吸附剂，材料的蓄能密度可达800到1000kJ/kg，而采用显热蓄热或相变蓄热最多只可达到200～300kJ/kg的蓄能密度。可见，采用吸附蓄能的性能要优于其它蓄能方式。

                        发明内容

本发明的任务在于创造一种以吸附剂和吸附质的吸附过程的吸附热进行蓄热的吸附式蓄热电取暖的方法及其装置，在增大蓄能密度的同时有效利用电网的峰谷差价，促进电网低谷时期的电力消费。

本发明采用吸附剂和吸附质的吸附过程的吸附热进行吸附蓄热，包括下列步骤：

第一步，电加热吸附剂解吸，使其温度上升到60-300℃，并以吸附/解吸热的方式储存电能；

第二步，解吸出来的吸附质在冷凝器中冷凝(散热)，对室内起采暖作用；

第三步，已冷凝的吸附质从冷凝器中流到储液器中储存；

第四步，在白天用电高峰时，吸附质以液态形式返回吸附器，将释放能量；

第五步，吸附剂吸附吸附质，释放能量供暖。

本发明同时提出一种吸附式蓄热电取暖方法的装置，结构如图1所示，它是由外箱体1、冷凝器4、进风口5、出风口6、风道12、吸附器2、储液器9、水泵11、吸附剂管道组成，吸附器2与冷凝器4与储液器9通过管道连接。吸附器2中布置有保温层3、电加热板7、散热肋片13、毛细喷管8，电加热板7和散热肋片13周围充满吸附剂。吸附器2与冷凝器4之间有阀门。在加热解吸过程中，冷凝器4和吸附器2之间的阀门打开，解吸结束后关闭。在解吸过程中，风道12中的空气流过冷凝器4，将冷凝热带给室内。在吸附过程中，储液器9和吸附器2之间的阀门打开，直至吸附结束。在吸附过程中，风道中的空气流过吸附器2，在风机驱动下将热量带到室内。

本发明与现有技术相比有如下优点：

1.本发明采用吸附的方法蓄热，比传统的显热蓄热和相变蓄热具有更高的蓄热密度。

2.整个系统呈微负压，系统安全可靠。

3.吸附质冷凝的热量供建筑的夜间供热，避免室温的剧烈波动。

                    附图说明

图1是本发明所述装置的结构图；

图2是本发明所述装置的剖视图。

图中：外箱体1、冷凝器4、进风口5、出风口6、风道12、吸附器2、储液器9、水泵11、保温层3、电加热板7、散热肋片13、毛细喷管8、蓄热介质10。

                    具体实施方式

夜晚当电价降低时，装置开始解吸蓄能。首先电加热板7通电开始加热复合吸附蓄热介质10也就是吸附剂，当吸附剂被加热到150到200℃时，吸附器2与冷凝器4之间的阀门被打开，吸附质(如水)开始从吸附剂中解吸出来，并在冷凝器4中冷凝，然后在储液器9中存储下来。由于解吸过程是吸热过程，所以电能被存储下来。在这一过程中，冷凝器4所放的热量被风道12送到房间，作为建筑物的夜间供热。当吸附质解吸完成后，电加热板7关闭，蓄热过程结束。

在白天，电价升高，此时开始吸附供热过程。储液器9和吸附器2之间的阀门打开，吸附质从储水器9中进入吸附器2，通过喷头以喷雾的形式喷到吸附剂上，吸附剂吸附吸附质开始放热，所放出的热量被风道12中的空气传入室内，完成放热供暖过程。由于这一过程要放出大量热，所以吸附蓄热可以达到很高的蓄热密度，当采用本研究课题组最新开发的物理化学复合吸附剂时，蓄热密度可以高达800-1000kJ/kg.。

Claims (4)

1、一种吸附式蓄热电取暖方法，其特征在于采用吸附剂和吸附质的吸附过程的吸附热进行吸附蓄热，包括下列步骤：

第一步，电加热吸附剂解吸，使其温度上升到60-300℃，并以吸附/解吸热的方式储存电能；

第二步，解吸出来的吸附质在冷凝器中冷凝；

第三步，已冷凝的吸附质从冷凝器中流到储液器中储存；

第四步，在白天用电高峰时，吸附质以液态形式返回吸附器，将释放能量；

第五步，吸附剂吸附吸附质，释放能量供暖。

2、权利要求1所述的一种吸附式蓄热电取暖方法的装置，其特征在于由外箱体、冷凝器、风道、吸附器、储液器、水泵、吸附剂、管道组成，吸附器与冷凝器与储液器依次通过管道连接；所述吸附器中布置有保温层、电加热板、散热肋片、毛细喷管，电加热板和散热肋片周围充满吸附剂。

3、根据权利要求2所述的吸附式蓄热电取暖方法的装置，其特征在于吸附器与冷凝器之间有阀门。

4、根据权利要求2所述的吸附式蓄热电取暖方法的装置，其特征在于所述的吸附剂为高比能化学物理复合吸附剂。

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