CN208090783U - 一种相变储热智能低温供热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种相变储热智能低温供热系统，相变储热器、电加热器和第一板换构成第一循环回路，相变储热器介质出口与电加热器通过第一水泵连接，第一板换与用热端连接，太阳能集热器与相变储热器通过换热流道形成第二循环回路，第二循环回路中设有第二水泵，太阳能集热器设有主温度传感器和第一触发开关，电加热器设有第二触发开关，电加热器两端并联有通流支路，通流支路上设有液体电磁阀；第一板换与用热端之间设有第三水泵和第一子温度传感器，相变储热器内设有第二子温度传感器，第一板换的出液管路与相变储热器的介质进口之间设有第一流量传感器；相变储热器介质出口与第一水泵之间设有灌液器。本申请能实现供热系统高效智能控制，降低能耗。

Description

一种相变储热智能低温供热系统

技术领域

本申请涉及供热技术领域，特别涉及一种相变储热智能低温供热系统。

背景技术

目前，家居室内供热一般采用低温供热系统(供热介质温度低于100℃)，随着居民小区和新农村的供热需求逐步增加，传统锅炉设备的负荷也在逐步增大，在不同程度上存在供热管道结构复杂，能耗高，维护不便等不足，导致供热管道冗长、煤电成本高以及供热不稳定等缺点。传统家用储热单元多是采用水箱内胆，这种方式储热能力不强且占地空间大，水箱内部的水被反复加热和长期储存后也会影响使用。同时，由于水的显热储热量较小，无法更充分地利用工业废热、太阳能等资源以达到节约能源的理想效果。

相变材料是一种随温度变化而发生相态改变(如固态到液态)的材料，在相变过程中，相变材料会吸收或释放大量热量，称为相变潜热，且相变过程的温度基本不变，因此相变材料在同温度区间内可以比水储放更多的热量，相变储热的储热密度是显热储热的5-10倍，甚至更高，尤其适用于热量供给不连续或供给与需求不协调的工况下。相变储热系统作为解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段，是提高能源利用率的重要途径之一。

现有的相变储热系统，一种是由相变储热器、电加热器、循环水泵和换热器等组成的供热循环管路，在夜晚谷电期，可以利用电加热器对用热端进行供热，同时相变储热器吸收电加热器的热量进行蓄热，在白天峰电期，由相变储热器释放的热量向用热端供热，从而提高能源的利用率；另一种是，利用太阳能对相变储热器进行蓄热，在白天峰电期，相变储热器可以边吸收太阳能的热量，同时边向用热端供热，从而节约能源，绿色环保。

然而，上述第一种供热系统在谷电期仍需消耗电能来进行相变储热，不利于节约能源，上述第二种供热系统，在极端天气情况下，比如阴雨、大雾或是大雪等天气，无法通过吸收足够的太阳能来蓄热，因此从充分节能和天气等因素考虑，如何实现供热系统的高效智能控制，降低供热系统的能源消耗，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种相变储热智能低温供热系统，从充分节能和天气因素考虑，实现供热系统的高效智能控制。

本申请提供一种相变储热智能低温供热系统，包括由相变储热器、电加热器和第一板换构成的第一循环回路，所述相变储热器的介质出口与所述电加热器通过第一水泵连接，所述第一板换的进液管路与所述电加热器连通，所述第一板换的出液管路与所述相变储热器的介质进口相连通，所述第一板换与用热端连接，所述系统还包括太阳能集热器，所述太阳能集热器与所述相变储热器通过换热流道形成第二循环回路，所述第二循环回路中设置有第二水泵，所述太阳能集热器上分别设置有主温度传感器和第一触发开关，所述电加热器上设置有第二触发开关，所述电加热器两端还设有并联的通流支路，所述通流支路上设有液体电磁阀；所述第一板换与所述用热端之间分别设置有第三水泵和第一子温度传感器，所述相变储热器内设有第二子温度传感器，所述第一板换的出液管路与所述相变储热器的介质进口之间设有第一流量传感器；所述相变储热器的介质出口与所述第一水泵之间设有灌液器。

可选地，所述系统还包括三通阀和第二板换，所述三通阀的入口与所述电加热器的出液端连接，所述三通阀的第一出口与所述第一板换的进液管路连通，所述三通阀的第二出口与所述第二板换的进液管路连通。

可选地，所述第二板换与热水装置连接，所述第二板换与所述热水装置之间依次设置有第三子温度传感器、第二流量传感器和净水装置，所述热水装置包括水龙头和/或喷淋装置。

可选地，所述灌液器与所述第一水泵之间设有膨胀水箱。

可选地，所述第一水泵与所述电加热器之间设有膨胀罐。

可选地，所述相变储热器上设置有溢流管，所述溢流管位于所述相变储热器的介质进口的上方。

可选地，所述相变储热器的介质出口、所述电加热器的出液端以及所述用热端分别设置有自动排气装置。

可选地，所述相变储热器的介质出口与所述灌液器之间设置有排液管道，所述排液管道上设置有排液阀。

可选地，所述系统中循环介质包括水、防冻液、导热油或超导液中的一种。

可选地，所述太阳能集热器包括平板集热器、真空管式集热器和热管式集热器中的一种或多种组合。

由以上技术方案可知，本申请提供的相变储热智能低温供热系统，包括两种相变储热模式，一种是利用太阳能集热器对相变储热器进行蓄热，同时直接对用热端进行供热，在白天峰电期，可以利用太阳能实现供热，不会消耗和占用更多的电力能源，当相变储热器吸收太阳能储满热量后，在夜晚谷电期，也可以不消耗电能，而是利用相变储热对用热端供热，有效地降低了能源消耗，这种状态下，第一触发开关被触发，太阳能集热器能正常工作，断开第二触发开关，闭合液体电磁阀，使得循环介质能通过通流支路流向第一板换，从而为用热端供热，同时由主温度传感器对太阳能集热器进行温度检测。当主温度传感器测量太阳能集热器的表面温度低于阈值时，说明受天气等因素影响，太阳能供应不足，为保证整个供热系统的正常稳定运作，则可关闭第一触发开关，即断开太阳能集热器，同时闭合第二触发开关，断开液体电磁阀，则循环介质通过电加热器的加热后，流向第一板换，从而为用热端供热，通过第一子温度传感器可以检测用热端的温度，通过第二子温度传感器可以检测相变储热器内部温度，便于供热系统的温度控制。用热端的循环介质经第三水泵从第一板换的出液管路流出后，重新回到相变储热器，则可以通过第一流量传感器，测量回流的循环介质流量，并可通过灌液器对整个供热系统补充循环介质。可见，本申请从充分节能和天气因素考虑，实现了供热系统的高效智能控制，通过主温度传感器感应天气因素对太阳能集热的影响，并通过各触发开关和液体电磁阀，有效转换供热模式，在最大化降低能源消耗的同时，提高系统的热效率和工作效率，保证供热系统的正常稳定运行。

附图说明

图1为本申请实施例一示出的一种相变储热智能低温供热系统的结构示意图；

图2为本申请实施例二示出的一种相变储热智能低温供热系统的结构示意图。

附图说明：

101-相变储热器；102-电加热器；103-第一板换；104-第一水泵；105-用热端；106-太阳能集热器；107-换热流道；108-第二水泵；109-主温度传感器；110-第一触发开关；111-第二触发开关；112-通流支路；113-液体电磁阀；114-第三水泵；115-第一子温度传感器；116-第二子温度传感器；117-第一流量传感器；118-灌液器；119-三通阀；120-第二板换；121-热水装置；122-第三子温度传感器；123-第二流量传感器；124-净水装置；125-膨胀水箱；126-膨胀罐；127-溢流管；128-自动排气装置；129-排液管道；130-排液阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

本实施例提供一种相变储热智能低温供热系统，如图1所示，包括由相变储热器101、电加热器102和第一板换103构成的第一循环回路，相变储热器101的介质出口与电加热器102通过第一水泵104连接，第一板换103的进液管路与电加热器102连通，第一板换103的出液管路与相变储热器101的介质进口相连通，第一板换103与用热端105连接，系统还包括太阳能集热器106，太阳能集热器106与相变储热器101通过换热流道107形成第二循环回路，第二循环回路中设置有第二水泵108，太阳能集热器106上分别设置有主温度传感器109和第一触发开关110，电加热器102上设置有第二触发开关111，电加热器102两端还设有并联的通流支路112，通流支路112上设有液体电磁阀113；第一板换103与用热端105之间分别设置有第三水泵114和第一子温度传感器115，相变储热器101内设有第二子温度传感器116，第一板换103的出液管路与相变储热器101的介质进口之间设有第一流量传感器117；相变储热器101的介质出口与第一水泵104之间设有灌液器118。

本实施例中，第一板换103用于热量交换，它是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的高效换热器，各板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换，具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。太阳能集热器106包括平板集热器、真空管式集热器和热管式集热器中的一种或多种组合。

相变储热器101内部包括相变材料，相变材料可以为无机盐水化合物相变储热材料。比如，相变材料由41.3％(体积)的六水氯化镁和58.7％(体积)的六水硝酸镁组成，其相变点温度为58摄氏度。或者，相变材料为六水硝酸镁，其相变点为89摄氏度。

本申请的工作原理在于，包括两种相变储热模式，一种是利用太阳能集热器106对相变储热器101进行蓄热，相变材料吸热后由固态变为液态，太阳能同时对用热端105进行供热，在白天峰电期，可以利用太阳能实现供热，不会消耗和占用更多的电力能源，当相变储热器101吸收太阳能储满热量后，在夜晚谷电期，也可以不消耗电能，而是利用相变储热对用热端105供热，相变材料放热，由液态变为固态，有效地降低了能源消耗。这种模式下，第一触发开关110被触发，太阳能集热器106能正常工作，断开第二触发开关111，电加热器102不工作，闭合液体电磁阀113，使得循环介质能通过通流支路112流向第一板换103，从而为用热端105供热，同时由主温度传感器109对太阳能集热器106进行温度检测。

当主温度传感器109测量太阳能集热器106的表面温度低于阈值时，说明受天气等因素影响，太阳能供应不足，为保证整个供热系统的正常稳定运作，则可关闭第一触发开关110，即断开太阳能集热器106，同时闭合第二触发开关111，断开液体电磁阀113，此时，循环介质不再经过通流支路112，而是通过电加热器102的加热后，直接流向第一板换103，从而为用热端105供热，通过第一子温度传感器115可以检测用热端105的温度，通过第二子温度传感器116可以检测相变储热器101内部温度，便于供热系统的温度控制。用热端105的循环介质经第三水泵114从第一板换103的出液管路流出后，重新回到相变储热器101，则通过第一流量传感器117，测量回流的循环介质流量，并可通过灌液器118对整个供热系统补充循环介质。

在第二种模式下，当主温度传感器109测量太阳能集热器106的表面温度低于阈值时，也可以保持第一触发开关110的闭合触发状态不变，即太阳能集热器106仍吸收自然界的太阳能，同时，启动电加热器102为整个供热系统提供更多热源，此时太阳能集热器106和电加热器102同时工作，即便太阳能集热器106提供的热能不足，但仍然可以降低电加热器102所消耗的电能，从而最大化的降低供热系统的能源消耗，即最大化地利用太阳能，进而提高了供热系统的热效率和热利用率。

本实施例中，所述循环介质包括水、防冻液、导热油或超导液中的一种。

以下作为本申请的可选方案，灌液器118与第一水泵104之间设有膨胀水箱125，或者第一水泵104与电加热器102之间设有膨胀罐126。膨胀水箱125以及膨胀罐126可根据供热系统的规模来选择，比如，对于较小的系统可采用膨胀罐126，用于系统循环介质的膨胀定压，对于较大的系统可以在高点设置用于定压的膨胀水箱125，在本实施例中，膨胀水箱125设置在整个供热系统的最高点处。

相变储热器101上设置有溢流管127，溢流管127位于所述相变储热器101的介质进口的上方。通过设置溢流管127和灌液器118，有助于调节相变储热器101内部循环介质的高度(液位)，保护相变储热器101内的保温材料不受浸泡，从而保证相变储热器101的保温和储热效果。

相变储热器101的介质出口、电加热器102的出液端以及用热端105分别设置有自动排气装置128。使得相变储热器101和电加热器102中的气体容易排出，保证系统的液气平衡，使得供热系统能安全稳定的工作。

相变储热器101的介质出口与灌液器118之间设置有排液管道129，排液管道129上设置有排液阀130。排液管道129设置在整个供热系统的最低点，便于系统中循环介质的排放，便于系统维护，以及水垢等污物的清洗，从而保证系统的工作效率和稳定性。

可见，本实施例所述的技术方案，从充分节能和天气因素考虑，实现了供热系统的高效智能控制，通过主温度传感器109感应天气因素对太阳能集热的影响，并通过各触发开关和液体电磁阀113，有效转换供热模式，在最大化降低能源消耗的同时，提高系统的热效率和工作效率，保证供热系统的正常稳定运行。将太阳能和谷电两种清洁绿色能源结合在一起，最大程度上实现节能环保，降低系统运行成本，采用相变储热材料进行蓄热，相变材料热密度大，相变储热器结构紧凑，体积小，热效率高，吸热放热温度恒定，易与运行系统匹配，易于自动化控制，从而为用户节省空间且使用方便。整体系统结构简单，安装方便，系统热效率和热利用率高。

实施例二

在前述实施例一所述结构的基础上，如图2所示，所述低温供热系统还包括三通阀119和第二板换120，三通阀119的入口与电加热器102的出液端连接，三通阀119的第一出口与第一板换103的进液管路连通，三通阀119的第二出口与第二板换120的进液管路连通。第二板换120与热水装置121连接，第二板换120与热水装置121之间依次设置有第三子温度传感器122、第二流量传感器123和净水装置124，热水装置121包括水龙头和/或喷淋装置。

也就是说，本实施例中，在二次侧不仅仅包括用热端105，用热端105通常为采暖设备端，还可包括热水装置121，热水装置121包括水龙头和/或喷淋装置，即直接利用热源对水加热，通过第三子温度传感器122可以检测热水温度，第二流量传感器123用于检测热水流量，热水在通过热水装置121流出前，通过净水装置124对水质进行过滤和净化，从而为用户提供合适水温、合适水量的清洁热水。

本实施例中，由三通阀119将第一板换103和第二板换120并行分隔开，从而将生活热水需求及采暖需求分隔开，两个板换在二次侧并行且独立运行，一次侧共享热源；第一水泵104在一次侧将热量输送给第一板换103和/或第二板换120；第三水泵114在采暖二次侧将热量输送给用热端105的设备，而第二板换120的二次侧动力主要靠热水装置121压力提供。

本实施例所述的技术方案，从充分节能和天气因素考虑，实现了供热系统的高效智能控制，通过主温度传感器109感应天气因素对太阳能集热的影响，并通过各触发开关和液体电磁阀113，有效转换供热模式，在最大化降低能源消耗的同时，提高系统的热效率和工作效率，保证供热系统的正常稳定运行。将太阳能和谷电两种清洁绿色能源结合在一起，最大程度上实现节能环保，降低系统运行成本，采用相变储热材料进行蓄热，相变材料热密度大，相变储热器结构紧凑，体积小，热效率高，吸热放热温度恒定，易与运行系统匹配，易于自动化控制，从而为用户节省空间且使用方便。整体系统结构简单，安装方便，系统热效率和热利用率高。此外，根据不同用热需求，将采暖和热水供热并行分隔开，使得所述供热系统可以适用于更多的应用需求，降低实际应用中的产热能源的消耗。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种相变储热智能低温供热系统，包括由相变储热器(101)、电加热器(102)和第一板换(103)构成的第一循环回路，所述相变储热器(101)的介质出口与所述电加热器(102)通过第一水泵(104)连接，所述第一板换(103)的进液管路与所述电加热器(102)连通，所述第一板换(103)的出液管路与所述相变储热器(101)的介质进口相连通，所述第一板换(103)与用热端(105)连接，其特征在于，所述系统还包括太阳能集热器(106)，所述太阳能集热器(106)与所述相变储热器(101)通过换热流道(107)形成第二循环回路，所述第二循环回路中设置有第二水泵(108)，所述太阳能集热器(106)上分别设置有主温度传感器(109)和第一触发开关(110)，所述电加热器(102)上设置有第二触发开关(111)，所述电加热器(102)两端还设有并联的通流支路(112)，所述通流支路(112)上设有液体电磁阀(113)；所述第一板换(103)与所述用热端(105)之间分别设置有第三水泵(114)和第一子温度传感器(115)，所述相变储热器(101)内设有第二子温度传感器(116)，所述第一板换(103)的出液管路与所述相变储热器(101)的介质进口之间设有第一流量传感器(117)；所述相变储热器(101)的介质出口与所述第一水泵(104)之间设有灌液器(118)。

2.根据权利要求1所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述系统还包括三通阀(119)和第二板换(120)，所述三通阀(119)的入口与所述电加热器(102)的出液端连接，所述三通阀(119)的第一出口与所述第一板换(103)的进液管路连通，所述三通阀(119)的第二出口与所述第二板换(120)的进液管路连通。

3.根据权利要求2所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述第二板换(120)与热水装置(121)连接，所述第二板换(120)与所述热水装置(121)之间依次设置有第三子温度传感器(122)、第二流量传感器(123)和净水装置(124)，所述热水装置(121)包括水龙头和/或喷淋装置。

4.根据权利要求1所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述灌液器(118)与所述第一水泵(104)之间设有膨胀水箱(125)。

5.根据权利要求1所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述第一水泵(104)与所述电加热器(102)之间设有膨胀罐(126)。

6.根据权利要求1所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述相变储热器(101)上设置有溢流管(127)，所述溢流管(127)位于所述相变储热器(101)的介质进口的上方。

7.根据权利要求1所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述相变储热器(101)的介质出口、所述电加热器(102)的出液端以及所述用热端(105)分别设置有自动排气装置(128)。

8.根据权利要求1所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述相变储热器(101)的介质出口与所述灌液器(118)之间设置有排液管道(129)，所述排液管道(129)上设置有排液阀(130)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述系统中循环介质包括水、防冻液、导热油或超导液中的一种。

10.根据权利要求1-8任一项所述的相变储热智能低温供热系统，其特征在于，所述太阳能集热器(106)包括平板集热器、真空管式集热器和热管式集热器中的一种或多种组合。