CN201059672Y - 电蓄能工质逆行相变换热供热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电蓄能工质逆行相变换热供热装置，其构造包括外壳体、隔热保温层、或有内壳体，设置了电蓄能系统、换热系统、供热系统。其中蓄能体采用高密度蓄能材料制造，因而蓄热量大、装置体积相对变小，换热系统可控制换热量。可用于建筑供暖和供生活热水。采用低谷电加热则节省费用，对环境也无污染。

Description

电蓄能工质逆行相变换热供热装置

技术领域

本实用新型涉及一种电加热供热装置，尤其是电蓄能工质逆行相变换热供热装置。

背景技术

目前，在人类的生活和生产活动中，供热或供热水的装置比较常见，如燃油锅炉、燃气锅炉、燃煤锅炉、电锅炉等。其中电锅炉对环境污染较轻，基本没有废气、废水、废料的排放；但电力紧张矛盾和电加热费用限制了电锅炉的应用。

由于电力生产和输送的特点及电能自身的特性，电力供求紧张表现为时差性供求矛盾，同时又存在严重浪费现象，即峰谷供求失配和低谷时段空耗。为此政府制定了分时电价政策，对于使用低谷时段电能予以鼓励。

电加热高温水蓄能，是利用低谷电力加热水介质，在用电高峰时用高温水输出热能，同时享受分时计价的低谷电价而能够节省费用，是电蓄能技术的有益开发和尝试。

缺点是蓄能密度低，因而占地空间大，效率也不高。

发明内容

为了克服电加热设备用电高峰争用而加剧峰谷矛盾的缺点，本实用新型提供一种使用高密度蓄能体的电蓄能工质逆行相变换热供热装置。

为实现上述目的，本实用新型提供的电蓄能工质逆行相变换热供热装置，由外壳体、隔热保温层、电蓄能系统、换热系统和供热系统组成。

外壳体是商品化的一个外壳，也可以是借用的环境物，如墙壁、地槽等。

隔热保温层实现最大可能的阻止热量传递，降低热能损失。

一、电蓄能系统

电蓄能系统至少包括电加热装置和蓄能体。

电加热装置至少包括电热元件；电热元件是电能转化为热能的部件，并通过辐射或传导向周围环境释放热能量。电热元件及其工艺附件如封装套件、填充材料、强化导热构造物、导热结构件等集成一体而形成热源体。

蓄能体是包含蓄能材料或直接用蓄能材料制成的部件，主要以蓄能材料的显热或/和潜热来储蓄热能量。蓄能体可以是一个整体，也可以是多个模块摆放组合。蓄能体的单位体积蓄能密度一般是水在温差50℃时的蓄热量的几倍到数十倍；例如使用金属基氧化铁烧结制成的蓄能体，温差450℃时蓄能密度可达到1000MJ.m^-3以上。

蓄能体和热源体之间存在或产生流体介质时，需要内壳体容器。蓄能体和热源体之间不存在也不产生流体介质时，内壳体容器非必需。

电加热装置通过热源体释放热能传递给蓄能体，蓄能体以显热或/和潜热的形式储蓄热能量。电加热装置和蓄能体构成了基本的电加热蓄能系统，简称电蓄能系统。

二、换热系统

换热系统至少包括蒸气发生器、间壁式换热器、工质流控制装置、工质管道。

工质是换热系统的工作流体，包括液体、纯液体蒸气或混合蒸气。

蒸气发生器是内部呈空腔状，工质在其中可以通过的容器，至少包含工质输入段、工质输出段、蒸气发生段简称蒸发段。蒸发段置于蓄能体或及热源体的热交换环境中，工质输入段在蒸发段的下方，工质输出段在蒸发段的上方。

间壁式换热器，是利用间壁即固体表面将进行热交换的冷热两种流体隔开、互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。

工质流控制装置，是能开通/关闭管道和为工质提供机械能和控制流速的装置，具有阀门和泵的双重功能，至少是阀门和泵或具有截止功能的泵。

工质管道是指由管子和管道元件组成整体的压力系统，其功能是输送工质流。

蒸气发生器、间壁式换热器、工质流控制装置通过工质管道连接组成密闭系统。

换热系统工作时，蓄能体或/和热源体提供给蒸发段热能，工质在工质流控制装置的作用下进入蒸气发生器，在蒸发段吸收间壁及环境的热能而温升或/和发生气相变化，再通过工质管道进入间壁式换热器热流体腔，对间壁冷流体加热而降温或发生气液相变，沉落在间壁式换热器的相对下方，然后回流到工质管道或滞留在换热器热流体腔下部，从而实现换热工作和换热量控制。以蒸气发生器的蒸发段作参照物，工质流逆重力方向而行，故称为工质逆行。

三、供热系统

间壁式换热器热流体通过间壁加热冷流体，系统实现热量的输出。根据间壁式换热器的应用需要，冷流体腔可分为密闭结构和敞开结构。

本实用新型的有益效果是，实现了电蓄能供热或供热流体，并且通过工质相变来换热的换热系数和换热效率较高，蓄能密度大而装置体积较小，低谷电蓄能实现移峰填谷和享受分时电价优惠政策而节省加热费用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是第一个实施例的结构示意图；

图3是第二个实施例的结构示意图。

图中1.外壳体，2.隔热保温层，3.蓄能体，4.电加热装置，5.蒸气发生器，6.工质流控制装置，7.间壁式换热器，8.工质管道，9.内壳体，10.储气腔，11.抽气泵，12.集液器，13.安全附件。

具体实施方式

在图1中，电蓄能系统，由蓄能体(3)、电加热装置(4)构成；

换热系统，由蒸气发生器(5)、工质流控制装置(6)、间壁式换热器(7)、通过工质管道(8)连接构成密闭的工质循环系统；

蒸气发生器(5)的工质输入段在蒸发段的下方，蒸气发生器(5)的工质输出段在蒸发段的下方；工质流控制装置(6)具有阀和泵的两项功能，控制工质管路截止或开通，开通时能输出动力和调节流量及流速；液体工质存留在间壁式换热器(7)的下部或和工质管道(8)的冷凝回流段；

供热系统，由间壁式换热器(7)的冷流体腔对外输出热量或对冷流体加热；

装置在初次运行前，首先加入适量工质流体，然后用抽气泵排出系统的不容气体。

下面结合实施例对本实用新型进一步说明。

在图2所示实施例中，增加了安全附件(13)；增加了抽气泵(11)，用于排出不容气体，因而可形成负压；蒸气发生器(5)的工质输出段加大了容积或增加容器，形成储气腔(10)；工质流控制装置(6)由电磁阀和热流体循环泵组合。

如果供热系统不工作，则工质流控制装置(6)的电磁阀关闭、循环泵停止；

如果供热系统工作，工质流控制装置(6)检测蒸气发生器(5)的换热环境温度T和换热系统的内压力P，当P小于或介于系统设计工作压力范围内、T大于工质在工作压力下的沸点，并且液体工质的量不少于最小值时，阀打开、然后泵运行，输送液体工质；工质的量可以检测工质液面而利用液位开关；工质流量可用压力P模拟信号变频运行循环泵或流量测控驱动循环泵的转速参数，亦或检测供热输出温度来改变循环泵转速。

在图3所示实施例中，间壁式换热器(7)是管壳式换热器，热流体输入管探过冷凝液面，并增加了工质回流储液容器即集液器(12)，换热器中的冷凝液回流到集液器(12)。

以上实施例的蓄能体可以采用金属基蓄热材料制成一个整体，或制成多个模块通过摆放组合而成，及或固-液相变的蓄热材料封装而成，及或采用内壳体封装成一体。

Claims (7)

1.一种电蓄能工质逆行相变换热供热装置，主要由外壳体(1)、隔热保温层(2)、电蓄能系统、换热系统、供热系统、内壳体(9)构成，其特征是：

电蓄能系统至少包括蓄能体(3)和电加热装置(4)，电加热装置(4)的热源体传递热能给蓄能体(3)，蓄能体(3)以显热和/或相变潜热方式存储热能；

换热系统是由蒸气发生器(5)、工质流控制装置(6)、间壁式换热器(7)利用工质管道(8)连接起来所构成的封闭系统，其中的工质在蒸气发生器(5)的蒸发段发生液气相变而吸收热能、在间壁式换热器(7)的热流体腔发生气液相变而释放热能，工质流控制装置(6)控制输入到蒸气发生器(5)的液体工质的流量；

供热系统是间壁式换热器(7)；

蒸气发生器(5)的输出段在蒸发段的上方、输入段在蒸发段的下方；

蓄能体(3)通过接触和/或通过导热介质传递热能给蒸气发生器(5)的蒸发段。

2.根据权利要求1所述的电蓄能工质逆行相变换热供热装置，其特征是：蒸气发生器(5)的蒸发段是光管和/或波节管和/或折弯管和/或蛇形弯管和/或盘管和/或扁平状的腔体；水平截面呈圆形和/或异形。

3.根据权利要求1所述的电蓄能工质逆行相变换热供热装置，其特征是：蓄能体(3)是一个整体或多个模块的组合。

4.根据权利要求1所述的电蓄能工质逆行相变换热供热装置，其特征是：工质流控制装置(6)是智能控制阀和热流体泵的组合，或具有单向导通的热流体泵，或具有智能控制的阀与热流体泵的集成器件。

5.根据权利要求1所述的电蓄能工质逆行相变换热供热装置，其特征是：有储气腔(10)在蒸气发生器(5)的输出段上，或有储气腔(10)容器连通在蒸气发生器(5)和间壁式换热器(7)之间。

6.根据权利要求1所述的电蓄能工质逆行相变换热供热装置，其特征是：具有抽气泵(11)连接到换热系统的蒸气发生器(5)的蒸发段以上和工质液面之间的管路或容器上。

7.根据权利要求1所述的电蓄能工质逆行相变换热供热装置，其特征是：有集液器(12)连接在换热系统的工质流控制装置(6)和间壁式换热器(7)之间。

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