CN210399124U - 一种主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及能源利用技术领域，具体涉及一种主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，包括主动式能源供能系统、余热锅炉、被动式能源供能系统以及相变蓄能装置；主动式能源供能系统为发电设备提供电能且供给用电设备；余热锅炉将主动式能源供能系统所产生的高温烟气进行余热回收，并将所回收的能量储存在相变蓄能装置中，相变蓄能装置用于对被动式能源供能系统补燃，且对外提供生活用水。本实用新型所提供的供能系统，利用主被动式能源系统、相变蓄能系统和余热回收系统来减少主动式能源的消耗，实现了三个系统的无缝连接，提高了系统能源利用率，减少了多种能源的浪费，避免了系统利用效率低、不稳定等缺点，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及能源利用技术领域，具体涉及一种主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统。
背景技术
现如今，中国作为世界上最大的能源消费国之一，虽然资源和能源总量很大，但由于人口基数大，主要能源资源储备与世界相比处于较低水平。目前，国内大部分分布式能源供能系统都是单一能源供能，导致了系统整体能源利用率较低，获益较低，本就低下的能源利用率在运行过程中缺少蓄能模块，难以避免能源重复、能源浪费、环境污染等弊端。如果直接采用多能源联合供能，将会消耗大量能源，而单独加入蓄能系统，一方面能源利用率无法保证，另一方面分布式能源供能系统使用将受到限制，无法满足用户基本供需。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，有效提高了整个能源系统的一次能源利用率，从而实现能源的合理利用，减少了碳化物排放、有害气体的排放。
为了达到上述技术效果，本实用新型包括以下技术方案：本实用新型提供了一种主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，包括主动式能源供能系统、余热锅炉、被动式能源供能系统以及相变蓄能装置；所述主动式能源供能系统为发电设备提供电能且供给用电设备；所述余热锅炉将所述主动式能源供能系统所产生的高温烟气进行余热回收，并将所回收的能量储存在所述相变蓄能装置中，所述相变蓄能装置用于对被动式能源供能系统补燃，且对外提供生活用水。
本实用新型所提供的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统不仅满足了用户的电力需求，还将排放大量的余热，通过余热回收利用设备向用户提供热量和冷量，相变蓄能装置一方面将余热回收的热量储存起来，起到了削峰填谷的作用，另一方面对被动式能源供能系统进行补燃，并提供生活用水，有效提高了整个能源系统的一次能源利用率，从而实现能源的合理利用；对减少碳化物排放、有害气体的排放、提高系统能源供应能力等方面有着良好的促进作用。
进一步地，所述主动式能源供能系统包括压气机、燃料室和燃气轮机，所述压气机分别与燃烧室和燃气轮机连接，所述燃料室与所述燃气轮机连接，所述燃气轮机为所述发电设备提供电能且供给用电设备；
所述燃气轮机与所述余热锅炉连接，所述燃气轮机与所述余热锅炉之间设有第一循环泵，所述余热锅炉与所述相变蓄能装置连接，所述相变蓄能装置的部分能量提供给生活用水。
进一步地，所述被动式能源供能系统包括依次连接的被动式能源供能装置、缓冲水箱、混热器、制冷机和空调设备，所述缓冲水箱的出水口处设有温度传感器，所述缓冲水箱与所述混热器之间设有第一温控阀，所述相变蓄能装置与所述混热器连接，所述相变蓄能装置与所述混热器之间设有第二温控阀，所述温度传感器、第一温控阀和第二温控阀分别与控制器连接。
被动式能源供能装置利用自身所具化学能进行供能，经温度传感器测定，当缓冲水箱所出流质高于设定温度时，可以直接用来供能，当流质低于设定温度时，相变蓄能装置提供能量给混热器加热被动式能源供能装置流出的介质，使出水温度达到设定要求；当被动式能源供能系统介质温度过低时，停止系统运行，直接采用相变蓄能装置供能，从而减少系统的运营成本。
进一步地，所述缓冲水箱与所述被动式能源供能装置之间设有第二循环泵，所述第二循环泵的一端与所述缓冲水箱出水口连接，另一端与所述被动式能源供能装置连接。缓冲水箱中长时间存储介质会散失热量，通过设置第二循环泵，每隔一天进行一次循环，保证缓冲水箱内的温度。
进一步地，所述相变蓄能装置包括蓄热箱体，所述蓄热箱体内设有换热紫铜管、毛细管换热器和相变材料体，所述蓄热箱体外侧设有换热介质层，所述换热介质层外包裹有保温材料层；所述蓄热箱体的一侧上部设有冷水入口，另一侧底部设有热水出口。
采用上述技术方案，包括以下有益效果：本实用新型所提供的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，利用主被动式能源系统、相变蓄能系统和余热回收系统来减少主动式能源的消耗，实现三个系统的无缝连接；与分布式能源供能系统相比，不但能够提高系统能源利用率，还可以减少多种能源的浪费，从而降低分布式能源系统的高昂成本。相变蓄能系统，避免了系统利用效率低、不稳定等缺点，能源综合利用率通常可提高至80％以上，相对传统分布式能源系统效率提高了10％。节能效果明显，经济效益显著，具有较高的推广价值。
附图说明
图1为本实用新型所提供主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统的结构示意图；
图2为本实用新型所提供相变蓄能装置的主视图；
图3为本实用新型所提供相变蓄能装置的侧视图；
图4为本实用新型所提供相变蓄能装置的俯视图。
图中，
1、被动式能源供能装置；2、第二循环泵；3、缓冲水箱；4、温度传感器；5、混热器；6、制冷机；7、空调设置；8、余热锅炉；9、相变蓄能装置；9.1、蓄热箱体；9.2、换热紫铜管；9.3、毛细管换热器；9.4、相变材料体；9.5、换热介质层；9.6、保温材料层；9.7、冷水入口；9.8、热水出口； 10、生活用水；11、第一循环泵；12、压气机；13、燃气轮机；14、燃烧室； 15、发电设备；16、用电设备；17、第一温控阀；18、第二温控阀。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，参阅图，包括主动式能源供能系统、余热锅炉8、被动式能源供能系统以及相变蓄能装置9；所述主动式能源供能系统为发电设备提供电能且供给用电设备；所述余热锅炉8将所述主动式能源供能系统所产生的高温烟气进行余热回收，并将所回收的能量储存在所述相变蓄能装置9中，所述相变蓄能装置9用于对被动式能源供能系统补燃，且对外提供生活用水。
具体地，所述主动式能源供能系统包括压气机12、燃烧室14和燃气轮机13，所述压气机12分别与燃烧室14和燃气轮机连接，所述燃烧室14与所述燃气轮机13连接，所述燃气轮机为所述发电设备提供电能且供给用电设备；所述燃气轮机13与所述余热锅炉8连接，所述燃气轮机13 与所述余热锅炉8之间设有第一循环泵11，所述余热锅炉8与所述相变蓄能装置9连接，所述相变蓄能装置的部分能量提供给生活用水。
压气机12从外界大气环境吸入空气，压缩空气被压送到燃烧室14与燃料(以主动能源为燃料，例如天然气)混合燃烧生成高温高压的气体，然后再进入到燃气轮机13中为发电机提供电能，并且供给用电设备的电能。燃气轮机燃烧产生的高温烟气通过第一循环泵11通入余热锅炉进行余热回收，并且将回收的能量储存在相变蓄能装置中。相变蓄能装置中的能量一部分提供日常的生活用水。供能系统在发电时，不仅满足用户的电力需求，还将排放大量的余热，通过余热回收利用设备向用户提供热量和冷量。基于这种能量梯级利用的方式有效提高整个能源系统的一次能源利用率，从而实现能源的合理利用。
另外，所述被动式能源供能系统包括依次连接的被动式能源供能装置1、缓冲水箱3、混热器5、制冷机6和空调设备7，所述缓冲水箱3 的出水口处设有温度传感器4，所述缓冲水3箱与所述混热器5之间设有第一温控阀17，所述相变蓄能装置9与所述混热器5连接，所述相变蓄能装置9与所述混热器5之间设有第二温控阀18，所述温度传感器4、第一温控阀17和第二温控阀18分别与控制器连接。可选地，被动式能源供能装置为可以利用太阳能，地热能，风能等能源的装置，例如太阳能集热器。
被动式能源供能装置将本身化学能转化为热能并传递给流动中的水，流入缓冲水箱，从缓冲水箱流出的介质经温度传感器检测介质温度。当介质温度高于设定温度时，第二温控阀关闭，直接采用被动式能源供能装置供能，无需从相变蓄能装置补热。
相变蓄能装置中的能量一部分提供日常的生活用水，另一部分用来对被动式能源供能系统进行补燃。当介质温度低于温度传感器设定值时，第二温控阀通电，相变蓄能装置提供能量给混热器加热缓冲水箱流出的介质使出水温度达到设定要求。此时，所有阀门均开启，多能一体化集成高效供能系统同时运行，从而实现能源的多级高效利用。
当被动式能源供能装置介质温度过低时，第一温控阀断电，停止系统运行，直接采用相变蓄能罐供能。此时，第一温控阀关闭，第二温控阀开启，制冷机仅由相变蓄能装置供能。
由于缓冲水箱中长时间存储介质会散失热量，所述缓冲水箱与所述被动式能源供能装置之间设有第二循环泵2，所述第二循环泵的一端与所述缓冲水箱3出水口连接，另一端与所述被动式能源供能装置连接。通过第二循环泵每隔一天进行一次循环，保证缓冲水箱的温度。
需要说明的是，第一温控阀、第二温控阀、温度传感器、循环泵以及控制器都采用现有装置，可直接从市场上购买得到，其工作原理为本领域技术人员公知技术，本实施例中不再赘述。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例所提供相变蓄能装置包括蓄热箱体 9.1，所述蓄热箱体内设有换热紫铜管9.2、毛细管换热器9.3和相变材料体9.4，所述蓄热箱体9.1外侧设有换热介质层9.5，换热介质层内为水，所述换热介质层外包裹有保温材料层9.6；所述蓄热箱体的一侧上部设有冷水入口9.7，另一侧底部设有热水出口9.8。具体地，箱体内由上到下设置为多层结构，换热紫铜管间隔环绕在箱体内侧壁，毛细管换热器和相变材料体设置在箱体内各层上，且毛细管换热器将相变材料体包围在其内。
本实施例中，优选地，所述保温材料层为聚氨酯材料层或二氧化硅气凝胶保温材料层。所述相变材料体为硬脂酸/二氧化钛复合材料。所述相变蓄能装置为圆柱体。相变蓄能装置箱体外部包裹聚氨酯材料，用于箱体保温。蓄热时，水吸收的部分热量将转移至相变材料中储存起来；放热时，冷水从冷水进口流入水箱中，蓄热水箱加热毛细管换热器里的水，被加热后的水从热水出口流出。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，包括主动式能源供能系统、余热锅炉(8)、被动式能源供能系统以及相变蓄能装置(9)；所述主动式能源供能系统为发电设备提供电能且供给用电设备；所述余热锅炉(8)将所述主动式能源供能系统所产生的高温烟气进行余热回收，并将所回收的能量储存在所述相变蓄能装置(9)中，所述相变蓄能装置(9)用于对被动式能源供能系统补燃，且对外提供生活用水。
2.根据权利要求1所述的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，所述主动式能源供能系统包括压气机(12)、燃烧室(14)和燃气轮机(13)，所述压气机(12)分别与燃烧室(14)和燃气轮机(13)连接，所述燃烧室(14)与所述燃气轮机(13)连接，所述燃气轮机(13)为所述发电设备(15)提供电能且供给用电设备(16)；
所述燃气轮机(13)与所述余热锅炉(8)连接，所述燃气轮机(13)与所述余热锅炉(8)之间设有第一循环泵(11)，所述余热锅炉(8)与所述相变蓄能装置(9)连接。
3.根据权利要求1所述的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，所述被动式能源供能系统包括依次连接的被动式能源供能装置(1)、缓冲水箱(3)、混热器(5)、制冷机(6)和空调设备(7)，所述缓冲水箱(3)的出水口处设有温度传感器(4)，所述缓冲水箱(3)与所述混热器(5)之间设有第一温控阀(17)，所述相变蓄能装置(9)与所述混热器(5)连接，所述相变蓄能装置(9)与所述混热器(5)之间设有第二温控阀(18)，所述温度传感器(4)、第一温控阀(17)和第二温控阀(18)分别与控制器连接。
4.根据权利要求3所述的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，所述缓冲水箱(3)与所述被动式能源供能装置(1)之间设有第二循环泵(2)，所述第二循环泵(2)的一端与所述缓冲水箱(3) 出水口连接，另一端与所述被动式能源供能装置(1)连接。
5.根据权利要求1所述的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，所述相变蓄能装置包括蓄热箱体(9.1)，所述蓄热箱体(9.1)内设有换热紫铜管(9.2)、毛细管换热器(9.3)和相变材料体(9.4)，所述蓄热箱体外侧设有换热介质层(9.5)，所述换热介质层(9.5)外包裹有保温材料层(9.6)；所述蓄热箱体的一侧上部设有冷水入口(9.7)，另一侧底部设有热水出口(9.8)。
6.根据权利要求5所述的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，所述保温材料层(9.6)为聚氨酯材料层或二氧化硅气凝胶保温材料层。
7.根据权利要求5所述的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，所述相变材料体(9.4)为硬脂酸/二氧化钛复合材料。
8.根据权利要求5所述的主被动式能源与相变蓄能耦合供能系统，其特征在于，所述相变蓄能装置为圆柱体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200424 Termination date: 20210615 |
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