CN204214033U - 用于跨季节蓄热供热系统中温度分层的双水罐装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于跨季节系统中温度分层的双水罐装置。跨季节蓄热供热系统包括用于收集热能的集热系统、蓄热系统及为用户供热的用户系统，双水罐装置包括高温储罐、位于高温储罐下方的低温储罐及连接高温储罐和低温储罐的连通管，其中，高温储罐包括第一、第二和第三外接水管分别接入集热系统、跨季节蓄热体及用户系统；低温储罐包括第四、第五和第六外接水管分别接入集热系统、跨季节蓄热体及用户系统；连通管连通高温储罐和低温储罐的一侧，其长度为高温储罐或低温储罐罐体高度的1/3至2/3之间。

Description

用于跨季节蓄热供热系统中温度分层的双水罐装置

技术领域

本实用新型涉及供热领域的蓄热装置，具体涉及一种用于跨季节系统中温度分层的双水罐装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源紧张以及环境污染问题日益突出，太阳能作为一种十分重要的清洁可再生资源，其应用研究，已经成为学术界关注的问题。目前在我国，太阳能热水系统已进入推广应用阶段，但是由于太阳辐射的不稳定性，以及太阳辐射与用热负荷的不一致性，蓄热装置是太阳能供热系统中的一个必备部件。由于水的比热大、性能稳定，因此水的显热蓄热是最为成熟、应用也最为广泛的蓄热方式。目前在太阳能供热系统中普遍采用水箱作为蓄热装置，为了克服现有技术存在的蓄热水箱水温混为一体，用户端水温偏低，集热器热效率低，浪费能源等缺点，目前多采用温度分层式蓄热水箱。

暖通行业中经常利用水的密度与温度成反比的原理来进行温度分层，尤其是在水蓄冷、蓄热系统中，但在释冷、释热的过程中又需要减少水的扰动以充分利用能量，因此，需要一种能够减少扰动同时减少水罐容积的蓄水装置。

实用新型内容

为了解决是在水蓄冷、蓄热系统中，但在释冷、释热的过程中减少水的扰动以充分利用能量的问题，本实用新型提供了一种用于跨季节蓄热供热系统中温度分层的双水罐装置，所述跨季节蓄热供热系统包括用于收集热能的集热系统、蓄热系统及为用户供热的用户系统，所述双水罐装置包括高温储罐、位于所述高温储罐下方的低温储罐及连接高温储 罐和低温储罐的连通管，其中，所述高温储罐包括第一、第二和第三外接水管分别接入所述集热系统、蓄热系统及用户系统；所述低温储罐包括第四、第五和第六外接水管分别接入所述集热系统、蓄热系统及用户系统；所述连通管连通所述高温储罐和所述低温储罐的一侧，其长度为所述高温储罐或所述低温储罐罐体高度的1/3至2/3之间。

优选的，连接所述高温储罐和所述低温储罐的各个所述外接水管的接口伸入罐体的不同位置。

优选的，所述连通管上附有流量控制装置。

优选的，所述连通管的长度不小于500mm。

优选的，所述连通管的长度为800mm。

优选的，所述高温储罐和低温储罐的容积比例为1:1。

优选的，所述连通管管径为100mm。

优选的，所述外接水管的管径均为70mm。

优选的，所述外接水管的长度为所述高温储罐或所述低温储罐罐体高度的1/2。

优选的，其中流经所述集热系统的水流方向为从所述高温储罐进，从所述低温储罐出；流经所述用户系统的水流方向为从所述低温储罐进，从所述高温储罐出；流经所述蓄热系统的水流方向根据运行季设置：采暖季为从所述高温储罐进，从所述低温储罐出，非采暖季为从所述低温储罐进，从所述高温储罐出。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了应用本实用新型的跨季节蓄热供热系统的结构示意图。

图2a示意性示出了在采暖季本实用新型的温度分层的双水罐装置的工作原理图。

图2b示意性示出了在非采暖季本实用新型的温度分层的双水罐装置的工作原理图。

图3示意性示出了根据本实用新型一种实施方式的温度分层的双水罐装置示意图。

图4示意性示出了根据本实用新型一种实施方式的一个实施例的温度分层的双水罐装置示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本实用新型提供一种用于跨季节蓄热供热系统中温度分层的双水罐装置。所述跨季节蓄热供热系统100的系统框图如图1所示，包括：太阳能集热器101、第一板式换热器102、温度分层的双水罐装置103、跨季节蓄热体104、第二板式换热器105、热能输出设备106及供热建筑物107。太阳能集热器101和第一板式换热器102组成本系统的集热系统108；第二板式换热器105和供热建筑物107组成本系统的用户系统109；温度分层双水罐装置103和跨季节蓄热体104为本系统的蓄热系统110。集热系统108中的太阳能集热器101用于收集外部的太阳能，连接到第一板式换热器102用于热能交换。第一板式换热器102连接到温度分层的双水罐装置103，通过第一板式换热器102将收集到的热量传递到温度分层的双水罐装置103。在经过温度分层的双水罐装置103内部的温度分层过程后，将高温储罐201(见图2a及图2b)中的水通过水泵传送到与温度分层的双水罐装置103连接的跨季节蓄热体104内，将热能存储在跨季节蓄热体104中，并通过跨季节蓄热体104内部盘管进行蓄热体的换热降温后，被冷却的水流回到温度分层的双水罐装置103的低温储罐202(见图2a及图2b)内。跨季节蓄热体104优选是经过保 温的土壤体或水体。用户系统109中的第二板式换热器105分别连接到温度分层的双水罐装置103和热能输出设备106，用于获取热能，从而提供给供热建筑物107。

本领域技术人员可以理解的是,上述集热系统108、用户系统109和蓄热系统110的构成仅仅是本实用新型的一个实施例，本实用新型可以采取其他本领域常见形式的集热系统、用户系统和蓄热系统的构成。例如集热系统中所利用的能源还可以采用其他可再生能源技术，例如：生物质能、风能等。

根据本实用新型的用于跨季节蓄热供热系统100中温度分层的双水罐装置103如图2a、2b所示，其中图2a为采暖季的温度分层的双水罐装置的工作原理图。图2b为非采暖季的温度分层的双水罐装置的工作原理图。所述温度分层的双水罐装置103包括高温储罐201、位于所述高温储罐下方的低温储罐202及连接高温储罐201和低温储罐202的连通管203。所述连通管连通所述高温储罐和所述低温储罐的一侧，其长度为所述高温储罐或所述低温储罐罐体高度的1/3至2/3之间。高温储罐201包括第一、第二和第三外接水管分别接入集热系统108、用户系统109及蓄热系统110。第一外接水管204连接所述集热系统108，第二外接水管205连接所述用户系统109，第三外接水管206连接所述跨季节蓄热体104。低温储罐202包括第四、第五和第六外接水管分别接入集热系统108、用户系统109及跨季节蓄热体104，第四外接水管207连接所述集热系统108，第五外接水管208连接所述用户系统109，第六外接水管209连接所述跨季节蓄热体104。连接高温储罐201和低温储罐202的各个外接水管的接口需伸入罐体的不同位置，以保证储热罐体各接口流体不发生串流。两个罐体之间的连通管203上附有流量控制装置(图中未示出)，以根据两个罐体的绝对温度及温差，控制罐体内流体的流动方向及流量。优选地，连通管203的长度不小于500mm，以减少水的扰动。

在采暖季(图2a)，通过蓄热系统110提供供热源。温度分层的双水罐装置103的低温储罐202的冷水，通过第六外接水管209流经经过 存储有热能的跨季节蓄热体104后被加热，再通过第三外接水管206流回到高温储罐201，完成给温度分层的双水罐装置103供热的过程。然后将高温储罐201中的热水通过第二外接水管205传送到用户系统109中，进行换热降温后，被冷却的水流通过第五外接水管208回到温度分层的双水罐装置103的低温储罐202，完成供热过程。

在非采暖季(图2b)，温度分层的双水罐装置103的低温储罐202中的冷水通过第四外接水管207进入集热系统108中加热，集热系统108收集的热能加热后的热水通过第一外接水管204传递到温度分层的双水罐装置103的高温储罐201。然后将高温储罐201中的热水通过第三外接水管206传送到跨季节蓄热体104内，将热能存储在跨季节蓄热体104中，并通过跨季节蓄热体104的换热降温后，被冷却的水流通过第六外接水管209温度分层的双水罐装置103的低温储罐202，完成蓄热过程。

在非采暖季的蓄热过程和采暖季的供热过程中，温度分层的双水罐装置103利用水的密度与温度成反比的原理来进行温度分层，高温水密度小通过连通管203上行进入高温储罐201内，低温水密度大通过连通管203下行进入低温储罐202内。连通管203的设置，不仅加快了高低温水的分层，同时能降低扰动，减少单个水罐容积，提高承压能力，方便工艺制作。

本领域技术人员应该理解，图2a、2b仅示意性示出温度分层的双水罐装置的工作原理，高温储罐、低温储罐、连通管的结构和位置关系以及与集热系统、蓄热系统和用户系统的位置关系并不限于此。

图3示意性示出了根据本实用新型一种实施方式的温度分层的双水罐装置示意图。图3所示温度分层的双水罐装置包括高温储罐201、低温储罐202及连接高温储罐201、低温储罐202、连通管203以及预留的高温连接管组301和低温连接管组301’。高温连接管组301和低温连接管组301’包含从高温储罐201和低温储罐202罐壁分别伸出的三组管道，分别连接集热系统108、用户系统109和跨季节蓄热体104(见图4)。优选的，高温连接管组301和低温连接管组301’可以分别设置在高温储罐201和低温储罐202的两侧，也可以分别设置在高温储罐201和低温 储罐202的同侧或者罐体的其他位置。

图4为图3所示双水罐装置实施方式的一个具体实施例。如图4所示，采用所述温度分层的双水罐装置的高温储罐201包括第一、第二和第三外接水管分别接入集热系统108、用户系统109及跨季节蓄热体104。第一外接水管302连接所述集热系统108，第二外接水管303连接所述用户系统109，第三外接水管304连接所述跨季节蓄热体104。低温储罐202包括第四、第五和第六外接水管分别接入集热系统108、用户系统109及跨季节蓄热体104，第四外接水管305连接所述集热系统108，第五外接水管306连接所述用户系统109，第六外接水管307连接所述跨季节蓄热体104。所述外接水管的长度为所述高温储罐或所述低温储罐罐体高度的1/2。连接高温储罐201和低温储罐202的各个外接水管的接口需伸入罐体的不同位置，以保证储热罐体各接口流体不发生串流。两个罐体之间的连通管203上附有流量控制装置(图中未示出)，以根据两个罐体的绝对温度及温差，控制罐体内流体的流动方向及流量。

图4所示的温度分层的双水罐装置总容积为8m³，优选地，高温水罐201与低温水罐202容积相同，各为4m³。高温水罐201的长度a与低温水罐202的长度相同，长度a取2000mm；高温水罐201的宽度b与低温水罐202的宽度也相同，宽度b取1600mm。连通管203的公称直径DN取100mm，长度c取800mm。各个外接水管的公称直径DN均取70mm。

通过本实用新型的用于跨季节系统中温度分层的双水罐装置，能够在水蓄冷、蓄热系统的释冷、释热的过程中减少水的扰动以充分利用能量，双水罐蓄热装置则通过连通管来降低扰动，避免了以往的设计中在水箱中增设稳流器等装置来减少扰动，同时减少单个水罐容积，提高承压能力，方便工艺制作。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种用于跨季节蓄热供热系统中温度分层的双水罐装置，所述跨季节蓄热供热系统包括用于收集热能的集热系统、蓄热系统及为用户供热的用户系统，其特征在于，所述双水罐装置包括高温储罐、位于所述高温储罐下方的低温储罐及连接高温储罐和低温储罐的连通管，

其中，所述高温储罐包括第一、第二和第三外接水管分别接入所述集热系统、蓄热系统及用户系统；

所述低温储罐包括第四、第五和第六外接水管分别接入所述集热系统、蓄热系统及用户系统；

所述连通管连通所述高温储罐和所述低温储罐的一侧，其长度为所述高温储罐或所述低温储罐罐体高度的1/3至2/3之间。

2.根据权利要求1所述的双水罐装置，其特征在于，连接所述高温储罐和所述低温储罐的各个所述外接水管的接口伸入罐体的不同位置。

3.根据权利要求1所述的双水罐装置，其特征在于，所述连通管上附有流量控制装置。

4.根据权利要求1所述的双水罐装置，其特征在于，所述连通管的长度不小于500mm。

5.根据权利要求4所述的双水罐装置，其特征在于，所述连通管的长度为800mm。

6.根据权利要求1所述的双水罐装置，其特征在于，所述高温储罐和低温储罐的容积比例为1:1。

7.根据权利要求6所述的双水罐装置，其特征在于，所述连通管管径为100mm。

8.根据权利要求1所述的双水罐装置，其特征在于，所述外接水管的管径均为70mm。

9.根据权利要求1所述的双水罐装置，其特征在于，所述外接水管的长度为所述高温储罐或所述低温储罐罐体高度的1/2。

10.根据权利要求1所述的双水罐装置，其中流经所述集热系统的水流方向为从所述高温储罐进，从所述低温储罐出；

流经所述用户系统的水流方向为从所述低温储罐进，从所述高温储罐出；

流经所述蓄热系统的水流方向根据运行季设置：采暖季为从所述高温储罐进，从所述低温储罐出，非采暖季为从所述低温储罐进，从所述高温储罐出。