CN204830479U - 蓄热式加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种蓄热式加热装置，独立的换热室、独立的蓄热室、加热元件、蓄热体、第一管路和第二管路；所述第一管路或所述第二管路上设有热量传递辅助设备；所述加热元件和所述蓄热体分别设在所述蓄热室内；所述蓄热室和所述换热室分别通过所述第一管路和所述第二管路连接流体导通。本实用新型能够有效地将廉价能源或剩余能源转化为热能储存起来并在需要消耗热能时释放出热能，不仅能够有效地将廉价能源转化储存，而且提高了使用安全性，减少了触电事故的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种储存热量及利用储存的热量加热的装置，更具体地，涉及一种蓄热式加热装置。
背景技术
燃煤锅炉在国民经济和社会发展中的地位和重要性众人皆知；但燃煤锅炉在运行过程中所产生的烟尘、二氧化硫、二氧化碳、氮氧化合物都未经处理直接排入了大气中，造成了严重的环境污染，近些年来降水酸性越来越强，其原因就在于二氧化硫的排放量越来越大。为了社会的可持续发展，建设资源节约型和环境友好型社会，中国政府越来越重视节能减排与环境污染治理。
对于一些大城市，尤其是冬天相对寒冷的大城市，如北京、天津等，节能减排显得尤为重要，其原因在于燃煤锅炉排放出来的烟尘、二氧化硫等废弃物已成为雾霾发生的主要原因之一，因此消减燃煤是治理雾霾的一个重要手段。也正基于此，北京市计划2020年削减燃煤1300万吨，日前《北京市2013年-2017年加快压减燃煤和清洁能源建设工作方案》提出，2015年、2017年北京的燃煤总量将分别比2012年削减800万吨、1300万吨；针对燃煤锅炉房，2014年五环内取消，2015年城六区取消。
另一方面，居民及工业用电高峰是在白天，而晚上则是用电的低谷时间，虽然用电低谷的电价比用电高峰的电价要低，但是人们晚上需要睡觉休息，优惠的电价并不能使得工业用电尤其是居民用电的高峰转移到晚上。而电能的储存性及释放性差，这就使得发电厂(尤其是水力发电厂)晚上发出电不能有效地利用而白白浪费掉。
实实用新型内容
有鉴于此，本实用新型目的在于是提供一种能够有效地将廉价能源或剩余能源转化为热能储存起来并在需要消耗热能时释放出热能的蓄热式加热装置，不仅能够有效地将廉价能源转化储存，而且提高了使用安全性，减少了触电事故的发生。
为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：蓄热式加热装置，其特征在于，包括独立的换热室、独立的蓄热室、加热元件、蓄热体、第一管路和第二管路；所述第一管路或所述第二管路上设有热量传递辅助设备；所述加热元件和所述蓄热体分别设在所述蓄热室内；所述蓄热室和所述换热室分别通过所述第一管路和所述第二管路连接流体导通。
上述蓄热式加热装置，所述蓄热室的室壁上设有第一热量传递出口和第二热量传递进口；所述换热室的室壁上设有第一热量传递进口和第二热量传递出口；所述第一管路的第一管口与所述第一热量传递出口流体导通连接，所述第一管路的第二管口与所述第一热量传递进口流体导通连接；所述第二管路的第一管口与所述第二热量传递出口流体导通连接，所述第二管路的第二管口与所述第二热量传递进口流体导通连接。
上述蓄热式加热装置，所述第一热量传递出口和所述第二热量传递进口分别设在所述蓄热室的两个位置相对的室壁上。
上述蓄热式加热装置，所述第一热量传递进口和所述第二热量传递出口分别设在所述换热室的两个位置相对的室壁上。
上述蓄热式加热装置，自所述第一管路的第一管口向远离所述第一热量传递出口的方向上，所述第一管路的管径由大变小；自所述第一管路的第二管口向远离所述第一热量传递进口的方向上，所述第一管路的管径由大变小。
上述蓄热式加热装置，自所述第二管路的第一管口向远离所述第二热量传递出口的方向上，所述第二管路的管径由大变小。
上述蓄热式加热装置，自所述第二管路的第二管口向远离所述第二热量传递进口的方向上，所述第二管路的管径由大变小。
上述蓄热式加热装置，所述加热元件为电加热元件或燃气烧嘴；所述热量传递辅助设备为风机或泵；所述蓄热室的室壁由内至外依次为耐火层和保温层，所述保温层为纳米级微孔保温板；所述蓄热室和所述换热室内均设有温度传感器。
上述蓄热式加热装置，所述换热室位于所述蓄热室的上方或任意一侧；所述换热室内设有换热管，所述换热管的换热后热媒出口与供热装置的高温热媒入口流体导通，所述换热管的待换热热媒进口与供热装置的低温热媒出口流体导通。
上述蓄热式加热装置，所述换热室位于所述蓄热室的上方或任意一侧；所述换热室内设有换热管组，所述换热管组包括大于或等于1个换热管；所述换热室的室壁与所述换热管的管壁围成换热腔，所述换热腔的换热后热媒出口与供热装置的高温热媒入口流体导通，所述换热腔的待换热热媒进口与供热装置的低温热媒出口流体导通。
本实用新型的有益效果如下：
1.本实用新型能充分利用用电低谷的电价优势将电能转化为热能储存起来，在白天用电高峰的时候以热能形式释放出来，从而满足居民及工业的耗能需求。
2.本实用新型可以完全替代现有供暖燃煤锅炉，并且无需对现有的供暖系统做较大改动，施工成本低，清洁无污染，极易推广使用。
3.本实用新型将电加热装置与换热室分离设置，使二者不直接连通，从而避免换热管破裂时水流入蓄热室内导致电加热装置短路以及操作人员触电事故的发生，提高了生产设备的使用安全性。
附图说明
图1为本实用新型蓄热式加热装置的风机侧立体结构示意图；
图2为本实用新型蓄热式加热装置的第二管路侧立体结构示意图；
图3为本实用新型蓄热式加热装置(换热管)的结构示意图；
图4为本实用新型蓄热式加热装置(换热管组)的结构示意图。。
图中：1-蓄热室；2-换热室；3-第一管路；4-第二管路；5-风机；6-温度传感器；7-蓄热体；8-加热元件；9-保温层；10-耐火层；11-待换热热媒入口；12-换热后热媒出口；13-高温热媒入口；14-低温热媒出口；15-温度检测元件；16-供热装置；17-换热管；18-第一热量传递出口；19-第一热量传递进口；20-第二热量传递出口；21-第二热量传递进口；18-换热管组。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
实施例1
如图1～3所示，本实用新型蓄热式加热装置，包括独立的换热室2、独立的蓄热室1、加热元件8、蓄热体7、第一管路3和第二管路4；所述第一管路3或所述第二管路4上设有热量传递辅助设备；所述加热元件8和所述蓄热体7分别设在所述蓄热室1内；所述蓄热室1和所述换热室2分别通过所述第一管路3和所述第二管路4连接流体导通。本实施例中，所述加热元件8为电加热元件，所述热量传递辅助设备选用风机5，所述蓄热室1的室壁由内至外依次为耐火层10和保温层9，所述保温层9为纳米级微孔保温板，而且所述蓄热室1和所述换热室2内均设有温度传感器6。其中，所述温度传感器6的设置是为了避免通过所述蓄热室1所储存的热量通过所述换热室2对所述换热管17内水加热过程中出现所述蓄热室1内空气温度与所述换热室2内空气温度相差不大导致换热效果不佳或者无法进行换热，且所述温度传感器6与温度测试仪通信连接。
其中，如图1和图2所示，所述蓄热室1的室壁上设有第一热量传递出口18和第二热量传递进口21，所述第一热量传递出口18和所述第二热量传递进口21分别设在所述蓄热室1的两个位置相对的室壁上；所述换热室2的室壁上设有第一热量传递进口19和第二热量传递出口20，所述第一热量传递进口19和所述第二热量传递出口20分别设在所述换热室2的两个位置相对的室壁上；所述第一管路3的第一管口与所述第一热量传递出口18流体导通连接，所述第一管路3的第二管口与所述第一热量传递进口19流体导通连接；所述第二管路4的第一管口与所述第二热量传递出口20流体导通连接，所述第二管路4的第二管口与所述第二热量传递进口21流体导通连接。并且自所述第一管路3的第一管口向远离所述第一热量传递出口18的方向上，所述第一管路3的管径由大变小，即所述第一管路3的第一管口为喇叭口；自所述第一管路3的第二管口向远离所述第一热量传递进口19的方向上，所述第一管路3的管径由大变小，即所述第一管路3的第二管口为喇叭口；自所述第二管路4的第一管口向远离所述第二热量传递出口20的方向上，所述第二管路4的管径由大变小，即所述第二管路4的第一管口为喇叭口；自所述第二管路4的第二管口向远离所述第二热量传递进口21的方向上，所述第二管路4的管径由大变小，即所述第二管路4的第二管口为喇叭口。
高温空气由于在同等气压条件下温度较高的空气的密度小于温度较低的空气的密度，因此为了避免所述风机5直接将从所述第二热量传递出口20流出的空气抽入所述换热室2内，将所述第一热量传递出口18设在所述蓄热室1的第一室壁的上端；所述第二热量传递进口21设在所述蓄热室1的第二室壁的下端。
本实施例中，所述换热室2位于所述蓄热室1的上方，且所述换热室2内设有换热管17，所述换热管17的换热后热媒出口12与供热装置16的高温热媒入口13流体导通，所述换热管17的待换热热媒进口11与供热装置16的低温热媒出口14流体导通。
下面以本实施例蓄热式加热装置替代现有技术供暖系统中的燃煤锅炉为例来说明其工作原理：利用晚上用电低谷时的电通过所述加热元件8对所述蓄热体7加热，将电能转化为热能储存起来；利用温度检测元件15检测换热后热媒出口12处热媒温度，当换热后热媒出口12处热媒温度高于设定数值的时候(对于供暖系统，通常设定为75℃～85℃)，则调低所述风机5的转速，从而使所述换热室2内的空气与所述蓄热室1内的空气循环流通速度降低，从而降低所述蓄热室1内高温空气向所述换热室2流入的体积，延长所述换热室2内空气与所述换热管17内水进行热交换的时间，使得空气热量能尽可能地交换给所述换热管17内的水，同时还可以使所述蓄热体7继续储存热能以备用；反之，当换热后热媒出口12处热媒温度低于设定数值的时候，则应调高所述风机5的转速，从而使所述换热室2内的空气与所述蓄热室1内的空气循环流通速度提高，从而增加所述蓄热室1内高温空气向所述换热室2流入的体积，缩短所述换热室2内空气与所述换热管17内水进行热交换的时间，使得从所述第一热量传递进口19流出的空气的温度与流入所述第二热量传递出口20的空气的温度差别不大，从而使所述换热管17内水的温度尽可能与从所述第一热量传递进口19流出的空气的温度接近，以满足供暖供热需求。在白天用电高峰的时候，可以将所述电加热元件8断电，利用所述蓄热体7所储存的热量来对所述换热管17内的水进行加热，这样不仅有利于降低供电电路的负荷以及提高供电电路的安全性，还可以降低用电成本。
本实用新型利用错峰加热供热供暖，可以在用电低谷时段将电能转化为热能储存起来，在用电高峰时段以热能形式释放出来满足居民及工业的供暖供热需求，在降低用电成本的同时，还提高了资源的利用率，避免用电低谷时段富余电能的白白浪费。
本实用新型蓄热式加热装置不限于用于供暖系统，也不限于给盘管加热，其可以用于各种需要加热或消耗热能的系统及装置。
而且由于所述换热室2设在所述蓄热室1的上方，使得本实用新型占地面积更小，而且使用方便，易于施工，从而使得本实用新型具有较高的推广价值。
实施例2
本实施例中的蓄热式加热装置与实施例1中的蓄热式加热装置之间的区别在于，所述换热室2内部结构不同。
本实施例中，如图4所示，所述换热室2内设有换热管组18，所述换热管组18包括大于或等于1个换热管；所述换热室2的室壁与所述换热管的管壁围成换热腔，所述换热腔的换热后热媒出口12与供热装置16的高温热媒入口13流体导通，所述换热腔的待换热热媒进口11与供热装置16的低温热媒出口14流体导通。
下面以本实施例蓄热式加热装置替代现有技术供暖系统中的燃煤锅炉为例来说明其工作原理：利用晚上用电低谷时的电通过所述加热元件8对所述蓄热体7加热，将电能转化为热能储存起来；利用温度检测元件15检测换热后热媒出口12处热媒温度，当换热后热媒出口12处热媒温度高于设定数值的时候(对于供暖系统，通常设定为75℃～85℃)，则调低所述风机5的转速，从而使所述换热室2内的空气与所述蓄热室1内的空气循环流通速度降低，从而降低所述蓄热室1内高温空气向所述换热室2流入的体积和速度，延长高温空气在所述换热管组18中流通的时间，即延长所述换热管组18中高温空气与所述换热腔内水进行热交换的时间，从而使得高温空气的热量能尽可能地交换给所述换热腔内的水，同时还可以使所述蓄热体7继续储存热能以备用；反之，当换热后热媒出口12处热媒温度低于设定数值的时候，则应调高所述风机5的转速，从而使所述换热室2内的空气与所述蓄热室1内的空气循环流通速度提高，从而增加所述蓄热室1内高温空气向所述换热室2流入的体积，缩短所述换热管组18内高温空气与所述换热腔内水进行热交换的时间，使得从所述第一热量传递进口19流出的空气的温度与流入所述第二热量传递出口20的空气的温度差别不大，从而使所述换热腔内水的温度尽可能与从所述第一热量传递进口19流出的空气的温度接近，以满足供暖供热需求。在白天用电高峰的时候，可以将所述电加热元件8断电，利用所述蓄热体7所储存的热量来对所述换热腔内的水进行加热，这样不仅有利于降低供电电路的负荷以及提高供电电路的安全性，还可以降低用电成本。
本实施例中的蓄热式加热装置除了具有实施例1中的蓄热式加热装置的优点之外，还具有维修方便的优点。其原因为：实施例1中换热管17中流通的是水，而换热管17管壁与所述换热室2室壁之间的空腔内流动的是高温空气，由于未经软化处理的水在加热后会产生水垢，水垢沉积在所述换热管17的管壁上，日积月累之后，水垢会堵塞换热管，而本实施例中，由于换热管组18中流通的是高温空气，而换热管组18中换热管的管壁与所述换热室2的室壁所围成的换热腔内流通的是水，由于换热腔的容积比换热管17的容积较大，当在实施例1中的蓄热式加热装置中换热管17内产生的水垢足够对实施例1中的蓄热式加热装置的换热效率产生明显影响时，本实施例中的蓄热式加热装置中的换热腔内的水垢沉积量还不会对整个装置的换热效率产生明显的影响，而且换热腔内水垢的清理难度比换热管17内水垢的清理难度要小的多。因此，本实施例中的蓄热式加热装置具有更高的推广价值。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (10)
1.蓄热式加热装置，其特征在于，包括独立的换热室(2)、独立的蓄热室(1)、加热元件(8)、蓄热体(7)、第一管路(3)和第二管路(4)；所述第一管路(3)或所述第二管路(4)上设有热量传递辅助设备；所述加热元件(8)和所述蓄热体(7)分别设在所述蓄热室(1)内；所述蓄热室(1)和所述换热室(2)分别通过所述第一管路(3)和所述第二管路(4)连接流体导通。
2.根据权利要求1所述的蓄热式加热装置，其特征在于，所述蓄热室(1)的室壁上设有第一热量传递出口(18)和第二热量传递进口(21)；所述换热室(2)的室壁上设有第一热量传递进口(19)和第二热量传递出口(20)；所述第一管路(3)的第一管口与所述第一热量传递出口(18)流体导通连接，所述第一管路(3)的第二管口与所述第一热量传递进口(19)流体导通连接；所述第二管路(4)的第一管口与所述第二热量传递出口(20)流体导通连接，所述第二管路(4)的第二管口与所述第二热量传递进口(21)流体导通连接。
3.根据权利要求2所述的蓄热式加热装置，其特征在于，所述第一热量传递出口(18)和所述第二热量传递进口(21)分别设在所述蓄热室(1)的两个位置相对的室壁上。
4.根据权利要求2所述的蓄热式加热装置，其特征在于，所述第一热量传递进口(19)和所述第二热量传递出口(20)分别设在所述换热室(2)的两个位置相对的室壁上。
5.根据权利要求2～4任一所述的蓄热式加热装置，其特征在于，自所述第一管路(3)的第一管口向远离所述第一热量传递出口(18)的方向上，所述第一管路(3)的管径由大变小；自所述第一管路(3)的第二管口向远离所述第一热量传递进口(19)的方向上，所述第一管路(3)的管径由大变小。
6.根据权利要求2～4任一所述的蓄热式加热装置，其特征在于，自所述第二管路(4)的第一管口向远离所述第二热量传递出口(20)的方向上，所述第二管路(4)的管径由大变小。
7.根据权利要求2～4任一所述的蓄热式加热装置，其特征在于，自所述第二管路(4)的第二管口向远离所述第二热量传递进口(21)的方向上，所述第二管路(4)的管径由大变小。
8.根据权利要求2～4任一所述的蓄热式加热装置，其特征在于，所述加热元件(8)为电加热元件或燃气烧嘴；所述热量传递辅助设备为风机(5)或泵；所述蓄热室(1)的室壁由内至外依次为耐火层(10)和保温层(9)，所述保温层(9)为纳米级微孔保温板；所述蓄热室(1)和所述换热室(2)内均设有温度传感器(6)。
9.根据权利要求2～4任一所述的蓄热式加热装置，其特征在于，所述换热室(2)位于所述蓄热室(1)的上方或任意一侧；所述换热室(2)内设有换热管(17)，所述换热管(17)的换热后热媒出口(12)与供热装置(16)的高温热媒入口(13)流体导通，所述换热管(17)的待换热热媒进口(11)与供热装置(16)的低温热媒出口(14)流体导通。
10.根据权利要求2～4任一所述的蓄热式加热装置，其特征在于，所述换热室(2)位于所述蓄热室(1)的上方或任意一侧；所述换热室(2)内设有换热管组(18)，所述换热管组(18)包括大于或等于1个换热管；所述换热室(2)的室壁与所述换热管的管壁围成换热腔，所述换热腔的换热后热媒出口(12)与供热装置(16)的高温热媒入口(13)流体导通，所述换热腔的待换热热媒进口(11)与供热装置(16)的低温热媒出口(14)流体导通。
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|---|---|---|---|---|
| CN107013897A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-04 | 山西臣功新能源科技有限公司 | 一种蓄热蒸汽式锅炉 |
| CN110207250A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-06 | 荏原冷热系统（中国）有限公司 | 一种余热回收用蓄能箱及控制方法 |
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