CN210292038U - 一种储热采暖装置及其系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种储热采暖装置及其系统，储热采暖装置包括：换热器，换热器包括转化光热、低谷电、废热或光伏电为热能中的一种或多种的换热元件；相变蓄热器，相变蓄热器内设有石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料，将换热器转化的能源通过石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料相变蓄热；测温元件，测温元件包括多个，布置于相变蓄热器不同的位置；泵送元件，泵送元件一端与相变蓄热器连接，另一端与供热端连接，通过介质与相变蓄热器热量交换；控制器，控制器根据测温元件检测的温度信号，控制相变蓄热器蓄热时刻、蓄热时长；控制器控制泵送元件换热时刻及换热时长；其中控制器与相变蓄热器和泵送元件电性连接。降低了供热成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及供热、余热回收装置技术领域，更具体的说是涉及一种储热采暖装置及其系统。
背景技术
传统的供热方式一般采用锅炉，利用煤炭或者电能供热，而煤炭容易造成污染，电能比较昂贵，但是近年来很多地实施了阶梯电价政策，在用电高峰的白天，电力价格较贵，在用电负荷的低峰阶段(夜晚)，电力价格便宜，因此电能成为采暖的理想热源，但是仅电能也不足以满足采暖供热的需要，因此如何提供一种谷电相变储热和绿色多热源结合的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种具有谷电相变储热和绿色多热源结合的装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种储热采暖装置，包括：
换热器，换热器包括转化光热、低谷电、废热或光伏电为热能中的一种或多种的换热元件；
相变蓄热器，相变蓄热器内设有石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料，将换热器转化的能源通过石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料相变蓄热；
测温元件，测温元件包括多个，布置于相变蓄热器不同的位置；
泵送元件，泵送元件一端与相变蓄热器连接，另一端与供热端连接，通过介质与相变蓄热器热量交换；
控制器，控制器根据测温元件检测的温度信号，控制相变蓄热器蓄热时刻、蓄热时长；控制器控制泵送元件换热时刻及换热时长；其中控制器与相变蓄热器和泵送元件电性连接。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种储热采暖装置，由于换热器包括转化光热、低谷电、废热或光伏电为热能中的一种或多种的换热元件；相变蓄热器可将上述热能蓄热，然后通过泵送元件连接至供热端，通过介质与相变蓄热器热量交换，测温元件检测相变蓄热器中不同位置的温度信息，控制器根据温度信息控制相变蓄热器蓄热时刻、蓄热时长；控制器控制泵送元件换热时刻及换热时长；实现了自动蓄热和放热的转化。
其中测温元件可以为测温探头，换热器可以包括多个，对应不同的能源进行收集；石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料采用专利文献CN 106242494 B中公开的材料，具有环保、耐高温和热传导效率高等优点，能够改善无机相变蓄热材料的过冷和相分离问题，蓄热材料蓄热量大；由此实现了收集多能源，极大的存储蓄热量，降低了供热成本。
优选地，相变蓄热器包括蓄热器本体，蓄热模块、上布水器、下布水器及电加热管；
蓄热器本体内部限定出安装腔，外壁上设置有保温层；
蓄热模块用于承载石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料，固定于安装腔内，安装腔内部充满换热介质；
上布水器和下布水器分别对应连通于蓄热模块顶部和底部，上布水器或下布水器与泵送元件连接；
电加热管位于下布水器底部，且与控制器电性连接，其中控制器固定于蓄热器本体上。
采用此方案，相变蓄热器结构简单，上下布水器有效的使冷水和热水均匀分布，进而使出水和回水温度达到控制器内预设值。
优选地，蓄热模块包括蓄热模块架和蓄热管；
蓄热模块架截面为矩形，其上设置多个水平方向的安装位，形成蜂窝状布置；
蓄热管包括多个，分别对应固定于安装位上，其内部装有石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料。
采用此方案使相变材料合理分布在蓄热模块中，以保证受热面积在不影响介质流量的情况下达到最大化。
优选地，蓄热管为圆柱形管由304L不锈钢制成，其两端通过球头焊接封堵，其中可先封堵钢管一侧，灌入相变材料后，在封堵焊接另一个球头，由于304L不锈钢具有良好的耐腐蚀性和易成型特点，相变材料置于密封壳体内，使用安全，无腐蚀、不变质、性能不衰减。
优选地，上布水器和下布水器结构相同，均包括主管路、分管路和循环管路；
主管路包括两组平行布置的总管；
分管路包括多个平行布置的分管，且分管的轴线与总管的轴线垂直，每一个分管路上开设了多组分水孔；
循环管路开设于分管路上，与泵送元件连接。
其中主管路两端封堵，出水或回水端仅为循环管路，分管路上开设多组分水孔，使水温快速均衡。
优选地，每一组分水孔均包括设置于分管路中心两侧，且处于不同平面上的两个分水孔，有利于形成介质(水、油)换热层，换热效率高。
优选地，两个分水孔的中心连线与分管路轴线呈a角，a为40°-45°；增加布水均匀性，提高换热效率。
优选地，循环管路上设置有溢流阀、排气阀和安全阀；防止循环管路上压力过高，压力过高时溢流部分水；防止有气体存在影响布水分流；当循环管路上的溢流后压力仍然较大，安全阀打开，给管道泄压，保证管道的使用安全；上述三个阀门均为不同开启压力下开启的机械阀门，具体的布置位置或者布置形式根据实际需要进行选择。
优选地，还包括万向轮，万向轮安装于蓄热器本体底部，使储热采暖装置能够移动，增加应用的灵活性。
本实用新型还提供了一种储热采暖系统，包括上述的储热采暖装置和与其连接的客户供热端；客户供热端为家用供热端或工业用供热端；储热采暖装置单独连接客户供热端；或储热采暖装置与供热管网并联。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型提供的利用相变材料的高密度、高储热特性，把光热、低谷电、废热或光伏电等热能储存。实现多热源联合，实现城市供暖、供热的多能互补。可以消耗弃风电、弃光电、低谷电等清洁能源用于供暖供热，达到节能降耗，降低用户用能成本。
同时解决极寒天气下部分市政区域供暖不足的问题；还可用于解决市政热力管网难以覆盖区域的供暖问题。当热力管网出现故障的情况下，为相关区域提供应急供暖。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本实用新型提供的装置中的相变蓄热器结构示意图；
图2附图为图1的剖视图；
图3附图为本实用新型提供的装置中的蓄热管的结构示意图；
图4附图为本实用新型提供的装置中的上布水器或下布水器的结构示意图；
图5附图为图4的仰视图。
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。
本实用新型实施例公开了一种具有谷电相变储热和绿色多热源结合的装置。
具体为一种储热采暖装置，包括：
换热器，换热器包括转化光热、低谷电、废热或光伏电为热能中的一种或多种的换热元件；
相变蓄热器，相变蓄热器内设有石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料，将换热器转化的能源通过石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料相变蓄热；
测温元件，测温元件包括多个，布置于相变蓄热器不同的位置；
泵送元件，泵送元件一端与相变蓄热器连接，另一端与供热端连接，通过介质与相变蓄热器热量交换；
控制器，控制器根据测温元件检测的温度信号，控制相变蓄热器蓄热时刻、蓄热时长；控制器控制泵送元件换热时刻及换热时长；其中控制器与相变蓄热器和泵送元件电性连接。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种储热采暖装置，由于换热器包括转化光热、低谷电、废热或光伏电为热能中的一种或多种的换热元件；相变蓄热器可将上述热能蓄热，然后通过泵送元件连接至供热端，通过介质与相变蓄热器热量交换，测温元件检测相变蓄热器中不同位置的温度信息，控制器根据温度信息控制相变蓄热器蓄热时刻、蓄热时长；控制器控制泵送元件换热时刻及换热时长；实现了自动蓄热和放热的转化。
其中测温元件可以为测温探头，换热器可以包括多个，对应不同的能源进行收集；石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料采用专利文献CN 106242494 B中公开的材料，具有环保、耐高温和热传导效率高等优点，能够改善无机相变蓄热材料的过冷和相分离问题，蓄热材料蓄热量大；由此实现了收集多能源，极大的存储蓄热量，降低了供热成本。
有利的是，参见附图1-2，相变蓄热器包括蓄热器本体1，蓄热模块2、上布水器3、下布水器4及电加热管5；
蓄热器本体1内部限定出安装腔，外壁上设置有保温层11；
蓄热模块2用于承载石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料，固定于安装腔内，安装腔内部充满换热介质；
上布水器3和下布水器4分别对应连通于蓄热模块2顶部和底部，上布水器3或下布水器4与泵送元件连接；
电加热管5位于下布水器4底部，且与控制器电性连接，其中控制器固定于蓄热器本体1上。
采用此方案，相变蓄热器结构简单，上下布水器有效的使冷水和热水均匀分布，进而使出水和回水温度达到控制器内预设值。
有利的是，参见附图2，蓄热模块2包括蓄热模块架21和蓄热管22；
蓄热模块架21截面为矩形，其上设置多个水平方向的安装位，形成蜂窝状布置；
蓄热管22包括多个，分别对应固定于安装位上，其内部装有石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料。
采用此方案使相变材料合理分布在蓄热模块中，以保证受热面积在不影响介质流量的情况下达到最大化。
其中，参见附图3，蓄热管22为圆柱形管由304L不锈钢制成，其两端通过球头焊接封堵。其中可先封堵钢管一侧，灌入相变材料后，在封堵焊接另一个球头，由于304L不锈钢具有良好的耐腐蚀性和易成型特点，相变材料置于密封壳体内，使用安全，无腐蚀、不变质、性能不衰减。
上述实施例中，参见附图4-5，上布水器3和下布水器4结构相同，均包括主管路41、分管路42和循环管路43；
主管路41包括两组平行布置的总管；
分管路42包括多个平行布置的分管，且分管的轴线与总管的轴线垂直，每一个分管路42上开设了多组分水孔44；
循环管路43开设于分管路42上，与泵送元件连接。
其中主管路两端封堵，出水或回水端仅为循环管路，分管路上开设多组分水孔，使水温快速均衡。
有利的是，每一组分水孔44均包括设置于分管路42中心两侧，且处于不同平面上的两个分水孔44；有利于形成介质(水、油)换热层，换热效率高。
具体而言，两个分水孔44的中心连线与分管路42轴线呈a角，a为40°-45°。增加布水均匀性，提高换热效率。
优选地，循环管路43上设置有溢流阀、排气阀和安全阀；防止循环管路上压力过高，压力过高时溢流部分水；防止有气体存在影响布水分流；当循环管路上的溢流后压力仍然较大，安全阀打开，给管道泄压，保证管道的使用安全；上述三个阀门均为不同开启压力下开启的机械阀门，具体的布置位置或者布置形式根据实际需要进行选择。
更有利的是，还包括万向轮5，万向轮6安装于蓄热器本体1底部。使储热采暖装置能够移动，增加应用的灵活性。
本实用新型还提供了一种储热采暖系统，包括上述的储热采暖装置和与其连接的客户供热端；客户供热端为家用供热端或工业用供热端；储热采暖装置单独连接客户供热端；或储热采暖装置与供热管网并联。本实用新型提供的利用相变材料的高密度、高储热特性，把光热、低谷电、废热或光伏电等热能储存。实现多热源联合，实现城市供暖、供热的多能互补。可以消耗弃风电、弃光电、低谷电等清洁能源用于供暖供热，达到节能降耗，降低用户用能成本。同时解决极寒天气下部分市政区域供暖不足的问题；还可用于解决市政热力管网难以覆盖区域的供暖问题。当热力管网出现故障的情况下，为相关区域提供应急供暖。
在本实用新型提供的具体实施例与现有技术中的采暖方式供热相同的面积相比，具有供热成本低，供热效率高的优点，具体对应数据参见表一。
表一：
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种储热采暖装置，其特征在于，包括：
换热器，所述换热器包括转化光热、低谷电、废热或光伏电为热能中的一种或多种的换热元件；
相变蓄热器，所述相变蓄热器内设有石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料，将所述换热器转化的能源通过石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料相变蓄热；
测温元件，所述测温元件包括多个，布置于所述相变蓄热器不同的位置；
泵送元件，所述泵送元件一端与所述相变蓄热器连接，另一端与供热端连接，通过介质与所述相变蓄热器热量交换；
控制器，所述控制器根据所述测温元件检测的温度信号，控制相变蓄热器蓄热时刻、蓄热时长；所述控制器控制泵送元件换热时刻及换热时长；其中所述控制器与所述相变蓄热器和所述泵送元件电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种储热采暖装置，其特征在于，所述相变蓄热器包括蓄热器本体(1)，蓄热模块(2)、上布水器(3)、下布水器(4)及电加热管(5)；
所述蓄热器本体(1)内部限定出安装腔，外壁上设置有保温层(11)；
所述蓄热模块(2)用于承载所述石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料，固定于所述安装腔内，所述安装腔内部充满换热介质；
所述上布水器(3)和所述下布水器(4)分别对应连通于所述蓄热模块(2)顶部和底部，所述上布水器(3)或所述下布水器(4)与所述泵送元件连接；
所述电加热管(5)位于所述下布水器(4)底部，且与所述控制器电性连接，其中所述控制器固定于所述蓄热器本体(1)上。
3.根据权利要求2所述的一种储热采暖装置，其特征在于，所述蓄热模块(2)包括蓄热模块架(21)和蓄热管(22)；
所述蓄热模块架(21)截面为矩形，其上设置多个水平方向的安装位，形成蜂窝状布置；
所述蓄热管(22)包括多个，分别对应固定于所述安装位上，其内部装有石墨烯气凝胶复合中低温相变储能复合材料。
4.根据权利要求3所述的一种储热采暖装置，其特征在于，所述蓄热管(22)为圆柱形管由304L不锈钢制成，其两端通过球头焊接封堵。
5.根据权利要求4所述的一种储热采暖装置，其特征在于，所述上布水器(3)和所述下布水器(4)结构相同，均包括主管路(41)、分管路(42)和循环管路(43)；
所述主管路(41)包括两组平行布置的总管；
所述分管路(42)包括多个平行布置的分管，且所述分管的轴线与所述总管的轴线垂直，每一个所述分管路(42)上开设了多组分水孔(44)；
所述循环管路(43)开设于所述分管路(42)上，与所述泵送元件连接。
6.根据权利要求5所述的一种储热采暖装置，其特征在于，每一组所述分水孔(44)均包括设置于所述分管路(42)中心两侧，且处于不同平面上的两个分水孔(44)。
7.根据权利要求6所述的一种储热采暖装置，其特征在于，两个所述分水孔(44)的中心连线与所述分管路(42)轴线呈a角，a为40°-45°。
8.根据权利要求7所述的一种储热采暖装置，其特征在于，所述循环管路(43)上设置有溢流阀、排气阀和安全阀。
9.根据权利要求8所述的一种储热采暖装置，其特征在于，还包括万向轮(6)，所述万向轮(6)安装于所述蓄热器本体(1)底部。
10.一种储热采暖系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的储热采暖装置和与其连接的客户供热端；所述客户供热端为家用供热端或工业用供热端；所述储热采暖装置单独连接所述客户供热端；或所述储热采暖装置与供热管网并联。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113400739A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-09-17 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种含气凝胶的相变储能保温板材、其制备方法及应用 |
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