CN208920178U - 一种基于复合相变储热的电热供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于复合相变储热的电热供暖系统，包括电极锅炉、换热器和用热端，电极锅炉和换热器之间通过第一循环管路连接，换热器和用热端之间通过第二循环管路连接，从电极锅炉产生的热介质进入换热器，与用热端出来的冷介质进行热交换，加热后的冷介质作为热源重新输送至用热端供热，第二循环管路上还设有一蓄热槽体，蓄热槽体和用热端为并联连接，蓄热槽体内设有换热盘管以及填充于换热盘管周围的相变储热材料；经换热器加热后的冷介质能够流经换热盘管将热量传递给相变储热材料进行储存，在电极锅炉不产生热介质时，用热端出来的冷介质流经蓄热槽体内的换热盘管与相变储热材料进行热交换，加热后的冷介质作为热源重新输送至用热端供热。

Description

一种基于复合相变储热的电热供暖系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于复合相变储热的电热供暖系统，属于热能工程技术领域。

背景技术

供暖就是用人工方法向室内供给热量，使室内保持一定的温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。供暖系统由热源(热媒制备)、热循环系统(管网或热媒输送)及散热设备(热媒利用)三个主要部分组成。供暖系统的基本工作原理：低温热媒在热源中被加热，吸收热量后，变为高温热媒(高温水或蒸汽)，经输送管道送往室内，通过散热设备放出热量，使室内温度升高；散热后温度降低，变成低温热媒(低温水)，再通过回收管道返回热源，进行循环使用。如此不断循环，从而不断将热量从热源送到室内，以补充室内的热量损耗，使室内保持一定的温度。

现有的供暖系统多为直供式，即将热能通过热水或蒸汽直接供给用户，由于供暖存在高峰和低谷时间段，容易导致高峰供热不足，低谷供热超需的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种集产热、储热、供热于一体的蓄热式电热供暖系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种基于复合相变储热的电热供暖系统，包括电极锅炉、换热器和用热端，所述电极锅炉和换热器之间通过第一循环管路连接，换热器和用热端之间通过第二循环管路连接，从电极锅炉产生的热介质经第一循环管路进入换热器，与用热端出来经第二循环管路返回换热器内的冷介质进行热交换，加热后的冷介质作为热源重新经第二循环管路输送至用热端供热；

所述第二循环管路上还设有一蓄热槽体，所述蓄热槽体和用热端为并联连接，蓄热槽体内设有换热盘管以及填充于换热盘管周围的相变储热材料；经换热器加热后的冷介质能够流经换热盘管将热量传递给相变储热材料进行储存；

在电极锅炉不产生热介质时，用热端出来的冷介质流经蓄热槽体内的换热盘管与相变储热材料进行热交换，加热后的冷介质作为热源重新输送至用热端供热。

其中，所述第一循环管路上设有第一循环水泵，将电极锅炉产生的热介质输送至换热器内进行热交换后重新返回电极锅炉；

所述用热端进水口与换热器出水口以及蓄热槽体一端口通过第一三通阀连接，三通阀与用热端进水口之间的管道上设有第二环水泵，三通阀与蓄热槽体的端口之间的管道上设有第三循环水泵；用热端出水口与换热器进水口以及蓄热槽体另一端口通过第二三通阀连接；

所述蓄热槽体的端口通过管道与第一三通阀和第二环水泵之间的管道连通，且管道上设有截止阀。

进一步地，所述换热盘管的管壁外缠绕有若干方形翅片，且方形翅片与相变储热材料相接触。

更进一步地，所述换热盘管至少包括两层，进水口位于最下层盘管上，出水口位于最上层盘管上。

所述换热盘管每层包括一组以上的连管，每组连管包括两根以上的串管，除去第一根串管的进水口和最后一根串管出水口外，每根串管的头和尾分别依次连接。

其中，所述蓄热槽体的外壳采用聚氨酯发泡树脂、蛭石、泡沫玻璃或陶瓷纤维制成，外壳内层可以加设保温层。

所述换热盘管可以为碳钢管、不锈钢管、玻璃钢管、紫铜管、黄铜管、镀锌管或者聚四氟管。

所述相变储热材料为十八水硫酸铝、铵明矾、明矾或六水硝酸镁中的任意一种，或者它们中两种以上的组合物。

优选地，所述第一循环管路内的热介质为盐水；所述第二循环管路内的冷介质为除盐除氧水。

需要指出的是，上述蓄热槽体可根据实际需要设置1个或者多个，排布可以为集中式或分布式。

有益效果：

1、本实用新型供暖系统通过在用热端上并联一套蓄热槽体，在低谷电或弃风电期间能够将部分热量储存于蓄热槽体的相变储热材料中，并在白天平电或峰电期间，将储存的热量提供给用热端，从而实现一系统提供电极锅炉直供、只蓄不供、边蓄边供和蓄热供热四种运行模式，开创了新一代的供暖模式。

2、本实用新型蓄热槽体采用相变储热材料进行热量储存，设计多层换热盘管，并在换热盘管上缠绕方形翅片结构，提高了盘管与相变储热材料之间的换热效率，并降低了热量储存过程中的消耗；

3、本实用新型热介质采用盐水，经高压电极锅炉加热后成为高温高压热流，经换热器将热量传递给用热端除盐除氧水冷介质，换热效果显著；电极锅炉由高压电网直接供电，无需电源变压器，产热效率高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是该基于复合相变储热的电热供暖系统的结构示意图；

图2是蓄热槽体内某一层换热盘管的结构示意图。

其中，100为第一循环管路，200为第二循环管路；1为电极锅炉，2为第一循环水泵；3为换热器，4为第一三通阀，5为第三循环水泵，6为蓄热槽体，6-1为换热盘管，6-2为相变储热材料，61为换热盘管进水口，62为换热盘管出水口，7为第二三通阀，8为截止阀，9为第二环水泵，10为用热端；4-1，4-2，4-3为三通阀4接通的管道；7-1，7-2，7-3为三通阀7接通的管道；8-1为蓄热槽体的端口61与管道4-3接通的管道。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，该供暖系统包括电极锅炉1、换热器3和用热端10，所述电极锅炉1 和换热器3之间通过第一循环管路100连接，换热器3和用热端10之间通过第二循环管路200连接。

第一循环管路100上设有第一循环水泵2，将电极锅炉1产生的热介质输送至换热器3内进行热交换后重新返回电极锅炉1。

第二循环管路200上还设有一蓄热槽体6，所述蓄热槽体6和用热端10为并联连接，蓄热槽体6内设有换热盘管6-1以及填充于换热盘管6-1周围的相变储热材料6-2；经换热器3加热后的冷介质能够流经换热盘管6-1将热量传递给相变储热材料6-2进行储存。

用热端10进水口与换热器3出水口以及蓄热槽体6一端口61通过第一三通阀4 连接，三通阀4与用热端10进水口之间的管道4-3上设有第二环水泵9，三通阀4与蓄热槽体6的端口61之间的管道4-2上设有第三循环水泵5，三通阀4与换热器3出水口之间为管道4-1；用热端10出水口与换热器3进水口以及蓄热槽体6另一端口62 通过第二三通阀7连接，三通阀7与用热端10出水口之间为管道7-1，三通阀7与换热器3进水口之间为管道7-2，三通阀7与端口62之间为管道7-3；从而在蓄热槽体6 与换热器3之间形成一循环管路(包括4-1、4-2、6-1、7-3和7-2)。

所述蓄热槽体的端口61通过管道8-1与第一三通阀4和第二环水泵9之间的管道4-3连通，且管道8-1上设有截止阀8，从而在蓄热槽体6与用热端10之间形成另一循环管路(包括8-1、4-3、7-1、7-3和6-1)。

蓄热槽体6的外壳采用陶瓷纤维制成，换热盘管6-1为碳钢管，相变储热材料6-2为十八水硫酸铝。

第一循环管路内的热介质为盐水，经高压电极锅炉加热后成为120℃以上的高压热流；所述第二循环管路内的冷介质为除盐除氧水，与第一循环管路内的热介质热交换后能够达到100℃左右。

如图2所示，换热盘管6-1至少包括两层，进水口位于最下层盘管上，出水口位于最上层盘管上，每层换热盘管之间通过支架进行支撑，换热盘管6-1每层包括一组以上的连管6-1-1，每组连管6-1-1包括两根以上的串管6-1-2，除去第一根串管的进水口和最后一根串管出水口外，每根串管6-1-2的头和尾分别依次连接，即第二根串管尾部连接第一根和第三根串管的尾部，第三根串管头部连接第二根和第四根串管的头部，从而热水从第一根串管头部进入，在尾部进入第一根和第三根串管。换热盘管6-1的管壁外缠绕有若干方形翅片6-3，且方形翅片6-3与相变储热材料6-2相接触，翅片6-3 和换热盘管6-1接触面大且紧，便于增强换热盘管6-1与相变储热材料6-2之间的换热效果。

该供暖系统的供热模式包括四种，具体操作步骤如下：

直供模式：打开第一三通阀4，接通4-1、4-3管道，打开第二三通阀7，接通7-1、 7-2管道，关闭截止阀8，开启第一循环水泵2和第二环水泵9，开启电极锅炉1，通过换热器3进行换热，将热量传送给用热端10。

只蓄不供模式：在低谷电或弃风电期间，打开第一三通阀4，接通4-1、4-2管道，打开第二三通阀7，接通7-2、7-3管道，关闭截止阀8，打开一循环水泵2、第三循环水泵5，开启电极锅炉1，通过换热器3进行换热，将热量传送给蓄热槽体6进行储存。

边蓄边供模式：在低谷电或弃风电期间，打开第一三通阀4，接通4-1、4-2、4-3 管道，打开第二三通阀7，接通7-1、7-2、7-3管道，关闭截止阀8，开启第一循环水泵2、第二环水泵9、第三循环水泵5，开启电极锅炉1，通过第三循环水泵5将一部分热量传输给蓄热槽体6进行储存，通过第二环水泵9将一部分热量传输至用热端10。

蓄热供热模式：白天平电或峰电期间，关闭电极锅炉1，关闭第一循环水泵2，关闭第一三通阀4，打开截止阀8，打开第二三通阀7，接通7-1、7-3管道，开启第二环水泵9，将蓄热槽体6内存储的热量通过循环水泵传输给用热端10。

本实用新型提供了一种基于复合相变储热的电热供暖系统的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，包括电极锅炉(1)、换热器(3)和用热端(10)，所述电极锅炉(1)和换热器(3)之间通过第一循环管路(100)连接，换热器(3)和用热端(10)之间通过第二循环管路(200)连接，从电极锅炉(1)产生的热介质经第一循环管路(100)进入换热器(3)，与用热端(10)出来经第二循环管路(200)返回换热器(3)内的冷介质进行热交换，加热后的冷介质作为热源重新经第二循环管路(200)输送至用热端(10)供热；

所述第二循环管路(200)上还设有一蓄热槽体(6)，所述蓄热槽体(6)和用热端(10)为并联连接，蓄热槽体(6)内设有换热盘管(6-1)以及填充于换热盘管(6-1)周围的相变储热材料(6-2)；经换热器(3)加热后的冷介质能够流经换热盘管(6-1)将热量传递给相变储热材料(6-2)进行储存；

在电极锅炉(1)不产生热介质时，用热端(10)出来的冷介质流经蓄热槽体(6)内的换热盘管(6-1)与相变储热材料(6-2)进行热交换，加热后的冷介质作为热源重新输送至用热端(10)供热。

2.根据权利要求1所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于：

所述第一循环管路(100)上设有第一循环水泵(2)，将电极锅炉(1)产生的热介质输送至换热器(3)内进行热交换后重新返回电极锅炉(1)；

所述用热端(10)进水口与换热器(3)出水口以及蓄热槽体(6)一端口(61)通过第一三通阀(4)连接，三通阀(4)与用热端(10)进水口之间的管道(4-3)上设有第二环水泵(9)，三通阀(4)与蓄热槽体(6)的端口(61)之间的管道(4-2)上设有第三循环水泵(5)；用热端(10)出水口与换热器(3)进水口以及蓄热槽体(6)另一端口(62)通过第二三通阀(7)连接；

所述蓄热槽体的端口(61)通过管道(8-1)与第一三通阀(4)和第二环水泵(9)之间的管道(4-3)连通，且管道(8-1)上设有截止阀(8)。

3.根据权利要求2所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，所述换热盘管(6-1)的管壁外缠绕有若干方形翅片(6-3)，且方形翅片(6-3)与相变储热材料(6-2)相接触。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，所述换热盘管(6-1)至少包括两层，进水口位于最下层盘管上，出水口位于最上层盘管上，每层换热盘管之间通过支架进行支撑。

5.根据权利要求4所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，所述换热盘管(6-1)每层包括一组以上的连管(6-1-1)，每组连管(6-1-1)包括两根以上的串管(6-1-2)，除去第一根串管的进水口和最后一根串管出水口外，每根串管(6-1-2)的头和尾分别依次连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，所述蓄热槽体(6)的外壳采用聚氨酯发泡树脂、蛭石、泡沫玻璃或陶瓷纤维制成。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，所述换热盘管(6-1)为碳钢管、不锈钢管、玻璃钢管、紫铜管、黄铜管、镀锌管或者聚四氟管。

8.根据权利要求1或2所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，所述相变储热材料(6-2)为十八水硫酸铝、铵明矾、明矾或六水硝酸镁中的任意一种。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于复合相变储热的电热供暖系统，其特征在于，所述第一循环管路内的热介质为盐水；所述第二循环管路内的冷介质为除盐除氧水。