CN206670424U - 一种蓄能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种蓄能系统，包括蓄能箱、换热管和换热器，蓄能箱中包括蓄能材料，蓄能箱与换热管相邻或接触设置，换热管与换热器形成闭环连通结构，换热器与蓄能箱在竖直方向上完全不重叠。本实用新型实施例提供的蓄能系统通过将换热管与换热器设置成闭环连通结构，换热器与蓄能箱在竖直方向上完全不重叠的方式，利用蓄能介质的相变引起的密度差以及重力的综合作用实现了系统在无动力输出机构状态下的自循环，节省了能源。
Description
技术领域
本实用新型涉及能量传递技术领域，具体涉及一种蓄能系统。
背景技术
蓄能系统是一种利用蓄能材料实现能量存储的系统。具体地说，蓄能系统是一种在能量充足时将能量储存到蓄能材料中，需要时再将蓄能材料中储存的能量释放出来的能量储存系统。能量储存系统的一个示例是蓄热电锅炉，其工作原理为：在夜间电力低谷时段利用电能将蓄能箱中的蓄能材料加热到一定的温度(固体蓄能材料小于800℃)，在平电时段和峰电时段靠蓄能箱中被加热的蓄能材料的余温来进行供暖。
图1所示为现有蓄能系统的结构示意图。如图1所示，现有蓄能系统包括蓄能箱1、动力输出机构2(泵或风机)和换热器3，蓄能箱1中包括蓄能材料，动力输出机构2与蓄能箱1和换热器3形成闭环循环结构，换热器3中包含蓄能介质(水或导热油或空气)。在实际工作过程中，动力输出机构2将电能转换为动能，转换成的动能将强制换热器3中的蓄能介质通过管道与储存能量的蓄能箱1中的蓄能材料进行接触热交换，并将热交换后获得能量的蓄能介质循环回到换热器3，获得能量的蓄能介质与换热器3中的冷水(或热水)31进行二次热交换，冷水(或热水)31与蓄能介质进行换热后变成热水(或冷水)32，蓄能介质进行二次热交换后失去能量，此时利用动力输出机构2的动能再次将丧失能量的蓄能介质循环到蓄能箱1中获得能量。
由此可知，现有蓄能箱1中的蓄能材料的能量释放方式主要分为两种：一种是利用水泵或者导热油泵强制循环水或者导热油通过管道系统与蓄能材料进行强制换热；另一种是利用风机强制循环空气通过风道与蓄能材料进行强制换热。以上两种能量释放方式的主要缺点为均需要使用电能驱动泵或风机等动力输出机构来实现循环换热，所以利用上述两种能量释放方式的蓄能系统并不能真正起到节能的作用。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种蓄能系统，以解决现有蓄能系统需要借助动力输出机构提供的驱动力才能正常运行的问题。
本实用新型一实施例提供的一种蓄能系统包括蓄能箱、换热管和换热器，蓄能箱中包括蓄能材料，蓄能箱与换热管相邻或接触设置，换热管与换热器形成闭环连通结构，换热器与蓄能箱在竖直方向上完全不重叠。
在本实用新型一实施例中，换热器在竖直方向上被设置于蓄能箱的上方。
在本实用新型一实施例中，换热器在竖直方向上被设置于蓄能箱的下方。
在本实用新型一实施例中，换热管被设置为多根，换热管均匀布设于蓄能箱之中。
在本实用新型一实施例中，蓄能箱被设置为多个，相邻蓄能箱之间活动连接。
在本实用新型一实施例中，换热管被设置于相邻蓄能箱之间。
在本实用新型一实施例中，蓄能材料为显热蓄热材料，该蓄能系统进一步包括被设置在在蓄能箱的外围的保温部件。
在本实用新型一实施例中，蓄能材料为潜热蓄热材料。
在本实用新型一实施例中，换热管为换热毛细管。
在本实用新型一实施例中，换热器与蓄能箱在竖直方向上间隔50-200cm。
在本实用新型一实施例中，该蓄能系统进一步包括被串联连接在换热器与换热管之间的集液罐和阀门。
本实用新型实施例提供的蓄能系统通过将换热管与换热器设置成闭环连通结构，并且换热器与蓄能箱在竖直方向上完全不重叠的方式，利用蓄能介质相变引起的密度差以及重力的综合作用实现了系统在无动力输出机构状态下的自循环，节省了能源。
附图说明
图1所示为现有蓄能系统的结构示意图。
图2所示为本实用新型第一实施例提供的一种蓄能系统的结构示意图。
图3所示为本实用新型第二实施例提供的一种蓄能系统的结构示意图。
图4所示为本实用新型第三实施例提供的一种蓄能系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图2所示为本实用新型第一实施例提供的一种蓄能系统的结构示意图。如图2所示，本实用新型第一实施例提供的蓄能系统包括蓄能箱4、换热管5和换热器6，蓄能箱4中装载蓄能材料，蓄能箱4与换热管5相邻或接触设置，换热管5与换热器6形成闭环连通结构，闭环连通结构内装载有蓄能介质，换热器6在竖直方向上被设置于蓄能箱4的上方，蓄能箱4中的蓄能材料放出的能量为热量，蓄能介质在常温状态下为液体。
实际应用过程中，换热器6中的蓄能介质在重力作用下循环到换热管5，由于换热管5与蓄能箱4紧密相邻或接触，因此进入换热管5中的蓄能介质会吸收来自蓄能箱4中的蓄能材料的热量，吸收热量后的蓄能介质汽化，由于汽态的蓄能介质密度小于空气，因此汽态的蓄能介质自动上升至设置于蓄能箱4上方的换热器6，进入到换热器6的蓄能介质与待吸能介质(比如冷水61)进行热量交换，获得能量的待吸能介质变成储能介质(比如热水62)，失去热量的蓄能介质液化，由于液态的蓄能介质密度大于空气，因此液态的蓄能介质在重力和密度差作用下再次进入换热管5重新吸收能量，从而实现系统在无动力输出机构下的自循环。
优选地，本实用新型第一实施例中的蓄能介质为水，将蓄能介质设置为水能够在系统运行过程中做到安全、稳定、无污染。
图3所示为本实用新型第二实施例提供的一种蓄能系统的结构示意图。如图3所示，在本实用新型第一实施例的基础上延伸出本实用新型第二实施例，本实用新型第二实施例中换热器6在竖直方向上被设置于蓄能箱4的下方，蓄能箱4中的蓄能材料放出的能量为冷量，蓄能介质密度小于空气，在常温状态下为气体。
实际应用过程中，换热器6中的蓄能介质利用密度差上升并进入换热管5，由于换热管5与蓄能箱4紧密相邻或接触，因此进入换热管5中的蓄能介质会吸收来自蓄能箱4中的蓄能材料储存的冷量，吸收冷量后的蓄能介质液化，液化后的蓄能介质在重力作用下进入设置于蓄能箱4下方的换热器6，进入到换热器6的蓄能介质与待吸能介质(比如热水62)进行热量交换，获得能量的待吸能介质变成储能介质(比如冷水61)，失去冷量的蓄能介质气化，由于气态的蓄能介质密度小于空气，因此气态的蓄能介质在密度差作用下再次进入换热管5，从而实现系统在无动力输出机构下的自循环。
本实用新型第一实施例和第二实施例通过将换热管5与换热器6设置成闭环连通结构，并且换热器6和装载有蓄能材料的蓄能箱4在竖直方向上不完全重叠的方式，利用蓄能介质相变引起的密度差以及重力的综合作用实现了系统在无动力输出机构状态下的自循环，节省了能源。
同时，应当理解，由于本实用新型上述实施例提供的蓄能系统不需要使用泵或风机等动力输出机构，因此系统在运行过程中能够做到超级静音，防止扰民。
在本实用新型一实施例中，换热管5的数量设置为多根，并且多根换热管5均匀布设于蓄能箱4的蓄能介质之中。设置多根换热管5的目的是为了充分增加换热管5与蓄能箱4中的蓄能材料的接触面积，提高换热管5与蓄能材料的热交换效率，从而进一步提高本实用新型实施例提供的蓄能系统的循环效率；将换热管5均匀布设于蓄能箱4之中，能够使换热管5更快速且更大程度地与蓄能箱4中的蓄能材料交换能量，提高换热管5与蓄能箱4中的蓄能材料的换热速度与能量利用率。
在本实用新型一实施例中，将蓄能箱4的数量设置为多个，相邻蓄能箱4之间活动连接。由于蓄能箱4之间为活动连接，因此能够根据实际需求自由扩展蓄能箱4的数量，并且能够提高连接到一起的蓄能箱4的稳定性。
优选地，在本实用新型一实施例中，在相邻蓄能箱4之间设置换热管5。由于蓄能箱4可根据实际情况进行数量扩展，因此将换热管5设置于相邻的蓄能箱4之间能够使换热管5的数量可根据实际设定的蓄能箱4的数量进行自由变化，从而最大程度地增加换热管5与蓄能箱4中的蓄能材料的换热面积，并且达到了使换热管5均匀分布于蓄能箱4中的蓄能材料的目的，充分增强了本实用新型实施例提供的蓄能系统的适应性。
在本实用新型一实施例中，蓄能箱4中的蓄能材料为显热蓄热材料，在蓄能箱4的外围设置保温部件。由于显热蓄热材料是利用物质本身温度的变化过程来进行能量的储存(比如水、岩石等)，因此在吸收或释放能量时温度变化较大，与周围环境的温差会导致能量损失，因此在蓄能箱4的外围设置保温部件是为了降低由于周围环境温差导致的蓄能箱4中的蓄能材料的能量损失。
在本实用新型另一实施例中，蓄能材料为潜热蓄热材料。由于潜热蓄热材料吸收和释放能量过程近似等温，且蓄能密度较高，因此，将潜热蓄热材料应用到本实用新型实施例提供的蓄能系统中能够提高单位体积的蓄能材料的蓄能量，并且由于潜热蓄热材料吸收和释放能量过程近似等温，所以对周围环境要求较低。
在本实用新型一实施例中，潜热蓄热材料为包括但不限于六水氯化钙、三水醋酸钠、有机醇中的至少一种。虽然气-液和气-固转变的相变潜热值要比液-固转变、固-固转变时的潜热值大，但因其在相变过程中存在容积的巨大变化，因此本实用新型实施例中利用水氯化钙、三水醋酸钠、有机醇其中的一种或多种作为潜热蓄热材料，稳定性好且较容易实现。
优选地，在本实用新型一实施例中，换热管5为换热毛细管，将换热管5设置为换热毛细管能够充分增加换热管5与蓄能箱4中的蓄能材料的换热面积，提高换热效率。
在本实用新型一实施例中，换热器6与蓄能箱4在竖直方向上间隔50-200cm，由于换热器6与蓄能箱4之间要充分保证借助重力、密度差引起的蓄能介质的循环流动，高度差太小则不能充分借助重力作用推动系统进行自循环，高度差太大则不能充分利用密度差的作用推动系统进行自循环。
图4所示为本实用新型第三实施例提供的一种蓄能系统的结构示意图。如图4所示，相比第一实施例，本实用新型第三实施例在提供的蓄能系统的换热器6与换热管5之间串联接入集液罐7和阀门8。在换热器6与换热管5之间串联接入集液罐7和阀门8能够实现蓄能系统的开启与关闭状态切换。
实际应用过程中，如果想要关闭蓄能系统，关闭阀门8，则蓄能系统内的蓄能介质逐渐堆积到集液罐7中，当集液罐7堆积的蓄能介质到达一定量时，本实用新型实施例提供的蓄能系统停止运行，蓄能箱4中的蓄能材料亦不再向外释放能量；如果想要重新开启蓄能系统，则打开阀门8，让堆积到集液罐7中的蓄能介质重新参与到蓄能系统中，则蓄能系统重新开始运行，蓄能箱4中的蓄能材料重新向外释放能量。
本实用新型第三实施例提供的蓄能系统的开关结构简单且方便易得，能够实现蓄能系统的开启与关闭，使蓄能系统更加人性化、更加方便。
应当理解，本实用新型上述实施例提供的蓄能系统，可进行模块化生产，最终根据实际使用情况与环境进行组合安装，使本实用新型实施例提供的蓄能系统适应性更强。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种蓄能系统，包括蓄能箱、换热管和换热器，所述蓄能箱中包括蓄能材料，所述蓄能箱与所述换热管相邻或接触设置，其特征在于，所述换热管与所述换热器形成闭环连通结构，所述换热器与所述蓄能箱在竖直方向上完全不重叠。
2.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述换热器在所述竖直方向上被设置于所述蓄能箱的上方。
3.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述换热器在所述竖直方向上被设置于所述蓄能箱的下方。
4.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述换热管被设置为多根，所述换热管被均匀布设于所述蓄能箱之中。
5.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述蓄能箱被设置为多个，相邻所述蓄能箱之间活动连接。
6.如权利要求5所述的蓄能系统，其特征在于，所述换热管被设置于相邻所述蓄能箱之间。
7.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述蓄能材料为显热蓄热材料，所述蓄能系统进一步包括被设置在所述蓄能箱的外围的保温部件。
8.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述蓄能材料为潜热蓄热材料。
9.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述换热管为换热毛细管。
10.如权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述换热器与所述蓄能箱在所述竖直方向上间隔50-200cm。
11.如权利要求1至10任一所述的蓄能系统，其特征在于，进一步包括被串联连接在所述换热器与所述换热管之间的集液罐和阀门。
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