CN210772406U - 供暖系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于清洁能源设备技术领域，尤其涉及一种供暖系统，供暖系统包括：相变储能装置，设有相变材料；太阳能集热装置和循环管路，所述循环管路连接于所述相变储能装置、太阳能集热装置及用户端之间，所述循环管路内设有换热介质；输送泵，设于所述循环管路上；控制单元，用于控制所述循环管路的连通与截断以及控制所述输送泵的工作状态，使所述供暖系统在不同环境下切换工作模式，进而使所述供暖系统可连续地向所述用户端供暖。本实用新型提供的供暖系统，太阳能集热装置可对相变储能装置和用户端提供热量，太阳能集热装置用不理想时，相变储能装置可对用户端供暖，系统能实现连续稳定的可再生能源利用，设备占用空间小，维护成本低。

Description

供暖系统
技术领域
本实用新型属于清洁能源设备技术领域，尤其涉及一种供暖系统。
背景技术
目前我国主要的供暖方式为电厂余热供暖、燃煤供暖、燃气供暖以及电取暖。随着环保要求的日趋严格，国家已经出台相关政策逐步取消燃煤取暖，尤其是小型锅炉以及散煤取暖。
现有“煤改电”采用热泵等可再生能源供暖，在极端天气的情况下存在性能不稳定甚至不工作，以及存在为了应对极端天气设备过配置，工程投资大等缺陷。
随着能源结构改革的推进，风能、太阳能、空气能、地源、水源等可再生能源的利用比例逐年稳步上升。在这过程中，有两个关键问题限制可再生能源的进一步发展。其一，风能、太阳能等可再生能源利用具有不稳定和不连续的特点；其二，虽然电网峰谷差进一步拉大，峰谷电价政策也在大范围地推广实施，但现有的可再生能源利用设备的使用效果并不理想，难以满足连续供暖的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种供暖系统，旨在解决现有技术中的可再生能源利用不稳定和不连续的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种供暖系统，包括：
相变储能装置，设有相变材料；
太阳能集热装置和循环管路，所述循环管路连接于所述相变储能装置、太阳能集热装置及用户端之间，所述循环管路内设有换热介质，所述换热介质为水，所述太阳能集热装置为所述相变储能装置或向所述用户端供暖，所述相变储能装置为所述用户端供暖；
输送泵，设于所述循环管路上，为所述换热介质提供循环动力；
控制单元，用于控制所述循环管路的连通与截断以及控制所述输送泵的工作状态，使所述供暖系统在不同环境下切换工作模式，进而使所述供暖系统可连续地向所述用户端供暖。
进一步地，所述工作模式包括：
集热储热模式，所述太阳能集热装置可利用时，对应的所述输送泵将所述太阳能集热装置产生的热水经所述循环管路一部分供给给所述用户端、一部分经所述相变储能装置将热量存储；
放热模式，所述太阳能集热装置利用不理想时，所述循环管路中的水通过对应的所述输送泵输送至所述相变储能装置进行换热，以将换热后的水供给给所述用户端。
进一步地，所述输送泵包括与所述控制单元联接的第一输送泵和第二输送泵，所述循环管路上设有与所述控制单元联接的多个电动阀门，所述电动阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门；所述供暖系统处于所述集热储热模式时，所述控制单元控制所述第一阀门、第二阀门和第三阀门打开、控制所述第四阀门和第五阀门关闭，所述第一输送泵经过所述第一阀门将回路中的水输送至所述太阳能集热装置产生热水，一部分热水经所述第二阀门供给给所述用户端，一部分热水经过所述第三阀门进入所述相变储能装置将热量存储，所述第二输送泵用于为所述相变储能装置提供储热循环动力；所述供暖系统处于所述放热模式时，所述控制单元控制所述第一阀门、第二阀门和第三阀门关闭、控制所述第四阀门和第五阀门打开，所述第一输送泵经过所述第四阀门将回路中的水输送至所述相变储能装置进行换热，产生的热水经过所述第二阀门供给给所述用户端。
进一步地，所述循环管路包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路，第一管路连接于所述太阳能集热装置的出水口与用户端的进水口之间，所述第二管路连接于所述太阳能集热装置的进水口与用户端的出水口之间，所述第三管路连接于所述第一管路和所述第二管路之间，所述相变储能装置设于所述第三管路上，所述第四管路连接于所述第一管路与所述相变储能装置之间，所述第五管路连接于所述第二管路与所述相变储能装置之间，所述第一输送泵设于所述第二管路上，所述第二输送泵设于所述第五管路上，所述第一阀门设于第三管路与所述第五管路之间的第二管路上，所述第二阀门设于所述第三管路与所述第四管路之间的第一管路上，所述第三阀门设于所述第四管路上，所述第四阀门设于所述相变储能装置与所述第二管路之间的第三管路上，所述第五阀门设于所述相变储能装置与所述第一管路之间的第三管路上。
进一步地，所述太阳能集热装置的出水温度为40～90℃。
进一步地，所述相变材料的相变温度为70℃。
进一步地，所述相变储能装置包括箱体和可拆卸地连接于所述箱体内的至少一个相变模块，所述相变模块内设有所述相变材料。
进一步地，所述箱体内间隔设置有至少一个折流板，所述箱体包括相对设置的两侧壁，所述折流板的一端设置在其中的一个所述侧壁上，所述折流板的另一端与另一所述侧壁之间具有间隙，相邻的所述折流板分别设置在不同的所述侧壁上。
进一步地，所述太阳能集热装置包括至少一个太阳能集热器，所述太阳能集热器内设有储热介质。
进一步地，所述太阳能集热器为槽式太阳能集热器，所述槽式太阳能集热器包括机架、设于所述机架上的聚光镜及跟日机构，所述聚光镜上设有集热管，所述集热管串联在所述循环管路中。
本实用新型的有益效果：本实用新型的供暖系统，太阳能集热装置可对相变储能装置和用户端提供热量，相变储能装置能蓄热放热，太阳能集热装置用不理想时，相变储能装置可对用户端供暖，系统能实现连续稳定的可再生能源利用，可实现24小时连续可控不间断供暖，在极端天气的状况下供暖系统也能正常工作，整体投资成本小；相变材料储热密度大，设备占用空间小，维护成本低；能有效减少终端环节散烧煤与燃油消费，在较低成本的情况下提供清洁能源，对防治大气污染、优化能源结构和解决民生问题也具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的供暖系统的结构示意图；
图2为一实施例提供的相变储能装置的内部结构示意图。
其中，图中各附图标记：
10—相变储能装置11—箱体12—相变模块
13—折流板20—太阳能集热装置21—太阳能集热器
30—循环管路31—第一管路32—第二管路
33—第三管路34—第四管路35—第五管路
41—第一输送泵42—第二输送泵51—第一阀门
52—第二阀门53—第三阀门54—第四阀门
55—第五阀门。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，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。
如图1所示，本实用新型实施例提供的供暖系统，包括相变储能装置10、太阳能集热装置20、循环管路30、输送泵和控制单元(图未示)。相变储能装置10，设有相变材料，相变材料可采用熔盐，利用相变材料的固-液相转变过程实现热量的储存和释放，其储能密度大，能降低储能装置的体积，进而减小设备的占用空间。循环管路30连接于相变储能装置10、太阳能集热装置20及用户端之间，循环管路30内设有换热介质，换热介质为水，太阳能集热装置20为相变储能装置10或向用户端供暖，相变储能装置10为用户端供暖。输送泵设于循环管路30上，输送泵为换热介质提供循环动力。控制单元，用于控制循环管路30的连通与截断以及控制输送泵的工作状态，使供暖系统在不同环境下切换工作模式，进而使供暖系统可连续地向用户端供暖，可节省使用成本。
本实施例提供的供暖系统，太阳能集热装置20可对相变储能装置10和用户端提供热量，相变储能装置10能蓄热放热，太阳能集热装置20用不理想时，相变储能装置10可对用户端供暖，系统能实现连续稳定的可再生能源利用，可实现24小时连续可控不间断供暖，在极端天气的状况下供暖系统也能正常工作，整体投资成本小；相变材料储热密度大，设备占用空间小，维护成本低；能有效减少终端环节散烧煤与燃油消费，在较低成本的情况下提供清洁能源，对防治大气污染、优化能源结构和解决民生问题也具有重要意义。
在一实施例中，供暖系统的工作模式包括集热储热模式和放热模式。
集热储热模式：太阳能集热装置20可利用时，对应的输送泵将太阳能集热装置20产生的热水经循环管路30一部分供给给用户端、一部分经相变储能装置10将热量存储。
放热模式：太阳能集热装置20利用不理想时，循环管路30中的水通过对应的输送泵输送至相变储能装置10进行换热，以将换热后的水供给给用户端。
在一实施例中，输送泵包括与控制单元联接的第一输送泵41和第二输送泵42，循环管路30上设有与控制单元联接的多个电动阀门，电动阀门包括第一阀门51、第二阀门52、第三阀门53、第四阀门54和第五阀门55。各输送泵和各电动阀门可通过有线或无线的方式与控制单元联接。
供暖系统处于集热储热模式时，控制单元控制第一阀门51、第二阀门52和第三阀门53打开、控制第四阀门54和第五阀门55关闭，第一输送泵41经过第一阀门51将回路中的水输送至太阳能集热装置20产生热水，一部分热水经第二阀门52供给给用户端，一部分热水经过第三阀门53进入相变储能装置10将热量存储，第二输送泵42用于为相变储能装置10提供储热循环动力。
供暖系统处于放热模式时，控制单元控制第一阀门51、第二阀门52和第三阀门53关闭、控制第四阀门54和第五阀门55打开，第一输送泵41经过第四阀门54将回路中的水输送至相变储能装置10进行换热，产生的热水经过第二阀门52供给给用户端。
在一实施例中，循环管路30包括第一管路31、第二管路32、第三管路33、第四管路34和第五管路35，第一管路31连接于太阳能集热装置20的出水口与用户端的进水口之间，第二管路32连接于太阳能集热装置20的进水口与用户端的出水口之间，第三管路33连接于第一管路31和第二管路32之间，相变储能装置10设于第三管路33上，第四管路34连接于第一管路31与相变储能装置10之间，第五管路35连接于第二管路32与相变储能装置10之间，第一输送泵41设于第二管路32上，第二输送泵42设于第五管路35上，第一阀门51设于第三管路33与第五管路35之间的第二管路32上，第二阀门52设于第三管路33与第四管路34之间的第一管路31上，第三阀门53设于第四管路34上，第四阀门54设于相变储能装置10与第二管路32之间的第三管路33上，第五阀门55设于相变储能装置10与第一管路31之间的第三管路33上。
各工作模式下的阀门控制及其它部件运行情况见下表所示：
Figure BDA0002073883280000071
结合上表及图1可知，在集热储热模式下：第一、第二、第三阀门处于打开状态，第四、第五阀门处于关闭状态。在放热模式下：第四、第五阀门处于打开状态，第一、第二、第三阀门处于关闭状态。
在一实施例中，太阳能集热装置20的出水温度为40～90℃，例如出水温度控制在40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃。结合系统的相变储能装，供暖系统与传统储能技术相比，至少具有以下优势：可应用于低温储热领域，相变材料储热密度大，设备占用空间小；储热热源具有高效能的特点；结构简单，无需对传统供暖工艺进行改造；清洁能源供暖，对防治大气污染、优化能源结构和解决民生问题也具有重要意义。
在一实施例中，相变材料的相变温度为70℃。可以理解的，相变材料的相变温度也可以是其它的相变温度，当换热介质的温度高于相变材料的相变温度时，相变材料由固体变为液体，进行储热；当换热介质的温度低于相变材料的相变温度时，相变材料由液体变为固体，进行放热。
在一实施例中，如图2所示，相变储能装置10包括箱体11和可拆卸地连接于箱体11内的至少一个相变模块12，相变模块12内设有相变材料。相变模块12包括可拆卸连接于箱体11内的壳体和封装在壳体内的相变材料，壳体可采用具有一定的伸展性和导热性的金属材料，该壳体表面可凹陷形成有多个凹槽，凹槽沿换热介质的流动方向设置，该凹槽结构可以增加换热介质与相变材料的换热面积，提高换热效率。在一实施方式中，箱体11整体为长方体，箱体11采用，箱体11的底板上设置卡槽，相变模块12上设置卡扣；或者，在相变模块12上设置卡槽，箱体11的底板上设置卡扣，通过卡扣卡接卡槽的方式来实现相变模块12与箱体11的可拆卸连接，这种结构不仅方便拆卸，还可以根据实际的储热需求方便地设置箱体11内相变模块12的数量，也就是说，可根据实际需求进行扩容。
在一实施例中，如图2所示，箱体11内间隔设置有至少一个折流板13，箱体11包括相对设置的两侧壁，折流板13的一端设置在其中的一个侧壁上，折流板13的另一端与另一侧壁之间具有间隙，相邻的折流板13分别设置在不同的侧壁上。折流板13能改变换热介质的流动方向，箱体11的进出口设置在沿长度方向的两侧壁的对角处，换热介质从箱体11的进口流入，出口流出，且换热介质按照折流板13特定的路径流动，如此，能使换热介质与相变模块12充分接触，解决了现有技术中相变材料与换热介质间存在换热损失、能量利用率不高以及换热不充分等问题。使用该结构的相变储能装置10能有效减少二次换热过程，减少换热损失，提高能量利用效率。
在一实施例中，如图1所示，太阳能集热装置20包括至少一个太阳能集热器21，太阳能集热器21内设有储热介质，各太阳能集热器21的集热管可并排布设，储热介质可采用导热油。
在一实施例中，太阳能集热器21为槽式太阳能集热器21，槽式太阳能集热器21包括机架、设于机架上的聚光镜及跟日机构，聚光镜上设有集热管，集热管串联在循环管路中，聚光镜可借助跟日机构调整角度，聚焦太阳直射光，使太阳辐射积聚于集热管上，加热集热管内流通的导热油，以完成集热的目的。
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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供暖系统，其特征在于：包括：
相变储能装置，设有相变材料；
太阳能集热装置和循环管路，所述循环管路连接于所述相变储能装置、太阳能集热装置及用户端之间，所述循环管路内设有换热介质，所述换热介质为水，所述太阳能集热装置为所述相变储能装置或向所述用户端供暖，所述相变储能装置为所述用户端供暖；
输送泵，设于所述循环管路上，为所述换热介质提供循环动力；
控制单元，用于控制所述循环管路的连通与截断以及控制所述输送泵的工作状态，使所述供暖系统在不同环境下切换工作模式，进而使所述供暖系统可连续地向所述用户端供暖。
2.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于：所述工作模式包括：
集热储热模式，所述太阳能集热装置可利用时，对应的所述输送泵将所述太阳能集热装置产生的热水经所述循环管路一部分供给给所述用户端、一部分经所述相变储能装置将热量存储；
放热模式，所述太阳能集热装置利用不理想时，所述循环管路中的水通过对应的所述输送泵输送至所述相变储能装置进行换热，以将换热后的水供给给所述用户端。
3.根据权利要求2所述的供暖系统，其特征在于：所述输送泵包括与所述控制单元联接的第一输送泵和第二输送泵，所述循环管路上设有与所述控制单元联接的多个电动阀门，所述电动阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门；所述供暖系统处于所述集热储热模式时，所述控制单元控制所述第一阀门、第二阀门和第三阀门打开、控制所述第四阀门和第五阀门关闭，所述第一输送泵经过所述第一阀门将回路中的水输送至所述太阳能集热装置产生热水，一部分热水经所述第二阀门供给给所述用户端，一部分热水经过所述第三阀门进入所述相变储能装置将热量存储，所述第二输送泵用于为所述相变储能装置提供储热循环动力；所述供暖系统处于所述放热模式时，所述控制单元控制所述第一阀门、第二阀门和第三阀门关闭、控制所述第四阀门和第五阀门打开，所述第一输送泵经过所述第四阀门将回路中的水输送至所述相变储能装置进行换热，产生的热水经过所述第二阀门供给给所述用户端。
4.根据权利要求3所述的供暖系统，其特征在于：所述循环管路包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路，第一管路连接于所述太阳能集热装置的出水口与用户端的进水口之间，所述第二管路连接于所述太阳能集热装置的进水口与用户端的出水口之间，所述第三管路连接于所述第一管路和所述第二管路之间，所述相变储能装置设于所述第三管路上，所述第四管路连接于所述第一管路与所述相变储能装置之间，所述第五管路连接于所述第二管路与所述相变储能装置之间，所述第一输送泵设于所述第二管路上，所述第二输送泵设于所述第五管路上，所述第一阀门设于第三管路与所述第五管路之间的第二管路上，所述第二阀门设于所述第三管路与所述第四管路之间的第一管路上，所述第三阀门设于所述第四管路上，所述第四阀门设于所述相变储能装置与所述第二管路之间的第三管路上，所述第五阀门设于所述相变储能装置与所述第一管路之间的第三管路上。
5.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于：所述太阳能集热装置的出水温度为40～90℃。
6.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于：所述相变材料的相变温度为70℃。
7.根据权利要求1～6任一项所述的供暖系统，其特征在于：所述相变储能装置包括箱体和可拆卸地连接于所述箱体内的至少一个相变模块，所述相变模块内设有所述相变材料。
8.根据权利要求7所述的供暖系统，其特征在于：所述箱体内间隔设置有至少一个折流板，所述箱体包括相对设置的两侧壁，所述折流板的一端设置在其中的一个所述侧壁上，所述折流板的另一端与另一所述侧壁之间具有间隙，相邻的所述折流板分别设置在不同的所述侧壁上。
9.根据权利要求1～6任一项所述的供暖系统，其特征在于：所述太阳能集热装置包括至少一个太阳能集热器，所述太阳能集热器内设有储热介质。
10.根据权利要求9所述的供暖系统，其特征在于：所述太阳能集热器为槽式太阳能集热器，所述槽式太阳能集热器包括机架、设于所述机架上的聚光镜及跟日机构，所述聚光镜上设有集热管，所述集热管串联在所述循环管路中。
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