CN210921545U - 一种带有双级蓄热的储热井供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及储热井供暖技术领域，具体涉及一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，包括有第一储热井、第二储热井、聚光型太阳能集热器、蒸汽换热器、蓄水机构、调温设备和中央控制器；第一储热井分别与聚光型太阳能集热器、蒸汽换热器和蓄水机构连通，聚光型太阳能集热器、蒸汽换热器、第二储热井、蓄水机构和调温设备顺序连通，调温设备分别与第一储热井、第二储热井连通；中央控制器分别与蒸汽换热器和蓄水机构电连接；该系统解决了寒冷地区储热井储热不足的问题，并且调温设备可以在任意气候中保持始终恒定的功率。

Description

一种带有双级蓄热的储热井供暖系统

技术领域

本实用新型涉及储热井供暖技术领域，具体涉及一种带有双级蓄热的储热井供暖系统。

背景技术

近年来，由于环保方面的需求，我国北方多地采暖能源都走上了煤改天然气的改造之路，但是由于时间紧、任务重、国内天然气储存量不足等问题，很多地方都出现了采暖能源严重不足、居民饱受停暖之苦的现象。为解决冬季供暖和不可再生能源紧缺的问题，迫切需要寻找成熟的新型可再生的清洁能源，这其中包括新能源的收集、储藏与利用等，是一套完整而又严谨的系统。

现在普遍流行的小型家用太阳热水器系统及其他类似的太阳能蓄热装置，是将太阳能供热进行短期蓄热。由于地球表面太阳能量密度较低，且存在季节和昼夜交替变化等特点，使太阳能供热的短期蓄热系统不可避免地存在很大的不稳定性，导致太阳能利用效率很低。

地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

如何利用地表浅层积蓄的太阳能供暖成为了如今的问题。

中国专利CN109654581A公开了一种基于承压含水层的跨季节蓄热的复合供暖系统，将跨季节蓄热采暖供热技术与地下含水层回灌储能技术相结合，应用由于地下水位下降而无法继续开采到地下水的“原含水层”作为储能装置，将原地热井改建成储热井和采热井；在非供暖季节通过太阳能等能源提供的能量加热后回灌入储热井，依靠地下含水层流速慢、热量流失小的特点进行保温储存；供暖季节再通过采热井从地下含水层中抽取储存的热水，由供热单位分别运送到各个供暖用户。

该专利公开的供暖系统利用了储热井供热，但是在寒冷地区，储热井内的水温较低，地表浅层储藏的太阳能不足以在冬天提供足够的供暖。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，包括有第一储热井、第二储热井、聚光型太阳能集热器、蒸汽换热器、蓄水机构、调温设备和中央控制器；

第一储热井分别与聚光型太阳能集热器、蒸汽换热器和蓄水机构连通，聚光型太阳能集热器、蒸汽换热器、第二储热井、蓄水机构和调温设备顺序连通，调温设备分别与第一储热井、第二储热井连通；

中央控制器分别与蒸汽换热器和蓄水机构电连接。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，还包括有第一水泵和第二水泵，第一储热井通过第一水泵和蓄水机构连通，第二储热井通过第二水泵和蓄水机构连通，中央控制器与第一水泵和第二水泵电连接。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，还包括有第三水泵，第一储热井通过第三水泵和蒸汽换热器连通，中央控制器与电连接。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，中央控制器包括有控制模块、室外温度传感器、室内温度传感器、换热器温度传感器和蓄水机构温度传感器；

室外温度传感器安装在室外，室内温度传感器安装在室内，换热器温度传感器安装在换热器内部，蓄水机构温度传感器安装在蓄水机构内部；

室外温度传感器、室内温度传感器、换热器温度传感器、蓄水机构温度传感器、第一水泵、第二水泵和第二水泵均与控制模块电连接。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，聚光型太阳能集热器为槽式太阳能集热器。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，蒸汽换热器为板式换热器。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，蓄水机构包括有三通阀和蓄热式电锅炉，蓄热式电锅炉通过三通阀分别与第一水泵和第二水泵连通，蓄热式电锅炉与调温设备连通。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，调温设备包括有暖气片、供水管路和回水管路，暖气片安装在室内，暖气片的进水口通过供水管路和蓄热式电锅炉的出水口连通，暖气片的出水口通过回水管路和第一储热井的进水口连通。

作为一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的一种优选方案，还包括有第四水泵和第五水泵，调温设备为冷热水型地源热泵机组，调温设备通过第四水泵和第一储热井连通，调温设备通过第五水泵和第二储热井连通。

本实用新型的有益效果：

第一储热井分别通过多个水管和水泵与聚光型太阳能集热器、蒸汽换热器和蓄水机构连通，聚光型太阳能集热器和蒸汽换热器通过蒸汽管道连通，蒸汽换热器、第二储热井、蓄水机构、调温设备和第一储热井顺序连通并且通过水管和水泵连通；

水泵从第一储热井中抽取冷水分别传输到聚光型太阳能集热器和蒸汽换热器中，聚光型太阳能集热器通过太阳能将其内部的水转化为高压水蒸气并传输到蒸汽换热器中，分别来自于第一储热井和聚光型太阳能集热器的冷水和高压水蒸气在蒸汽换热器中充分混合后形成热水，热水流入到第二储热井中储存，现有技术中的储热井最高能够积蓄35°C的温水，而蒸汽换热器能够制造出70°C的热水，使得第二储热井中能够积蓄70°C的热水；

中央控制器用于监控蒸汽换热器和蓄水机构内部的温度，并根据需要调整第一水泵、第二水泵和第三水泵的流量，从而调整蒸汽换热器和蓄水机构输出的水温；

蓄水机构用于汇流第一储热井储存的冷水和第二储热井储存的热水，使其成为适合调温设备使用的温水；

调温设备用于供暖，热水在调温设备中使用完毕后降温为冷水并回到第一储热井中储存。

1、通过聚光型太阳能集热器与蒸汽换热器的结合能够使储热井储存水温非常高的热水，解决了寒冷地区储热井储热不足的问题；

2、热水井既可以与冷水井结合用于供暖，也可以单独用于供暖，还可以与蓄热式电锅炉结合用于供暖，这样的多极蓄热机构使得调温设备可以在任意气候中保持始终恒定的功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的原理图；

图2是本实用新型实施例所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统的系统图；

图中：

1、第一储热井；

2、第二储热井；

3、聚光型太阳能集热器；

4、蒸汽换热器；4a、喷淋塔；4b、多孔喷头；

5、蓄水机构；5a、三通阀；5b、蓄热式电锅炉；

6、调温设备；

7a、第一水泵；7b、第二水泵；7c、第三水泵；7d、第四水泵；7e、第五水泵。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图2所示的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，包括有第一储热井1、第二储热井2、聚光型太阳能集热器3、蒸汽换热器4、蓄水机构5、调温设备6和中央控制器；

第一储热井1分别与聚光型太阳能集热器3、蒸汽换热器4和蓄水机构5连通，聚光型太阳能集热器3、蒸汽换热器4、第二储热井2、蓄水机构5和调温设备6顺序连通，调温设备6分别与第一储热井1、第二储热井2连通；

中央控制器分别与蒸汽换热器4和蓄水机构5电连接。

还包括有第一水泵7a和第二水泵7b，第一储热井1通过第一水泵7a和蓄水机构5连通，第二储热井2通过第二水泵7b和蓄水机构5连通，中央控制器与第一水泵7a和第二水泵7b电连接。

中央控制器通过调整第一水泵7a和第二水泵7b从而调控蓄水机构5中储存的热水温度，当冬季来临时，随着室外温度的降低，调温设备6对于输入的水温要求越来越高，第一水泵7a逐渐减小第一储热井1输入的冷水流量，从而提高蓄水机构5中积蓄的热水温度；当夏季来临时，随着室外温度的上升，调温设备6对于输入的水温要求逐渐降低，第一水泵7a增大第一储热井1输入的冷水流量，第二水泵7b减小第一储热井1输入的热水流量，从而降低蓄水机构5中积蓄的热水温度。

还包括有第三水泵7c，第一储热井1通过第三水泵7c和蒸汽换热器4连通，中央控制器与电连接。

中央控制器通过调整第三水泵7c从而调控蒸汽换热器4向第二储热井2中输出的热水温度，当蒸汽换热器4内部的温度过高时，第三水泵7c增大第一储热井1输出的冷水流量，从而降低蒸汽换热器4内部的温度，当蒸汽换热器4内部的温度过低时，第三水泵7c减小第一储热井1输出的冷水流量，从而提高蒸汽换热器4内部的温度。

中央控制器包括有控制模块、室外温度传感器、室内温度传感器、换热器温度传感器和蓄水机构温度传感器；

室外温度传感器安装在室外，室内温度传感器安装在室内，换热器温度传感器安装在换热器内部，蓄水机构温度传感器安装在蓄水机构内部；

室外温度传感器、室内温度传感器、换热器温度传感器、蓄水机构温度传感器、第一水泵7a、第二水泵7b和第二水泵7b均与控制模块电连接。

控制模块为安贝西ABX18蒸汽换热器4X温控仪电箱，换热器温度传感器、蓄水机构温度传感器均为松导WZP-187-3PBO不锈钢防水温度传感器，室外温度传感器和室内温度传感器均为NTC热敏电阻温度传感器；换热器温度传感器、蓄水机构温度传感器、室外温度其和室内温度传感器分别将蒸汽换热器4和蓄水机构5内部的温度以及室外和室内的温度发送给温控仪电箱，温度达到设定温度时，对应的继电器运作，温控仪电箱发出信号给第一水泵7a、第二水泵7b和第三水泵7c，从而根据室外和室内的温度改变第一水泵7a、第二水泵7b和第三水泵7c的工作模式，通过调整第一水泵7a、第二水泵7b和第三水泵7c的泵水量进而调整蒸汽换热器4和蓄水机构5内部的温度。

聚光型太阳能集热器3为槽式太阳能集热器。

槽式太阳能集热器是一种借助槽形抛物面反射镜将太阳光聚焦反射在一条线上的太阳能集热器，在这条焦线上布置安装有集热管，来吸收太阳聚焦反射后的太阳辐射能；通过管内热载体将管内流体加热直接利用，或将管内流体加热成蒸汽直接利用；

槽式太阳能集热器为成都禅德太阳能电力有限公司研发的工业蒸汽开口3000mm集热器，该集热器的集热场出口温度比光热发电领域至少降低了150°以上，让材料、导热介质、全系统的配置成本大幅下降，温度和压力降低使集热系统也降低了安全风险，反射镜采用两片的设计也极大的降低了施工安装成本，该集热器可以直接用于本供暖系统，无需调整。

蒸汽换热器4为板式换热器。

高压水蒸气的温度过高并且压力很大，直接输送到储热井中可能会造成储热井的结构性破坏，所以需要通过换热器将高压水蒸气降压冷凝为热水，使其转变为适合储热井储存的水温；蒸汽换热器4采用阿法拉伐板式换热器 i60-MZM-37，该板式换热器可以输入温度超过100°C并且压力在10bar以上的饱和蒸汽，同时输出60或80°C的热水。

蓄水机构5包括有三通阀5a和蓄热式电锅炉5b，蓄热式电锅炉5b通过三通阀5a分别与第一水泵7a和第二水泵7b连通，蓄热式电锅炉5b与调温设备6连通。

蓄热式电锅炉5b不仅能够蓄水，还能够加热、保温，在极其寒冷的冬天，蓄热式电锅炉5b不仅能够对第二储热井2传输来的热水进行保温，防止其热量损失，还能够对其进行进一步加热，使其满足调温设备6在严寒地带的需求。

调温设备6包括有暖气片、供水管路和回水管路，暖气片安装在室内，暖气片的进水口通过供水管路和蓄热式电锅炉5b的出水口连通，暖气片的出水口通过回水管路和第一储热井1的进水口连通。

蓄热式电锅炉5b内的热水通过供水管路进入到暖气片中，暖气片与室内的冷空气进行直接热交换，可以提高室内的温度，暖气片内换热完毕的冷水通过回水管路回到第一储热井1中储存，这种供暖设备结构简单、维护容易、成本低廉。

还包括有第四水泵7d和第五水泵7e，调温设备6为冷热水型地源热泵机组，调温设备6通过第四水泵7d和第一储热井1连通，调温设备6通过第五水泵7e和第二储热井2连通。

冷热水型地源热泵机组不仅能够用于供暖，还可以用于制冷；夏季，第一水泵7a、第二水泵7b和蓄热式电锅炉5b关闭，第四水泵7d将第一储热井1中的冷水输出到调温设备6中，调温设备6工作将冷水中的冷量排出到室内，并将室内的热量排入到冷水中，使得温水进入到第二储热井2中储存；冬季，第四水泵7d和第五水泵7e关闭，第一水泵7a、第二水泵7b和蓄热式电锅炉5b开启，蓄热式电锅炉5b将热水输出到调温设备6中，调温设备6工作将热水中的热量排出到室内，并将室内的冷量排入到热水中，使得冷水进入到第一储热井1中储存。

本实用新型的工作原理：

第一储热井1分别通过多个水管和水泵与聚光型太阳能集热器3、蒸汽换热器4和蓄水机构5连通，聚光型太阳能集热器3和蒸汽换热器4通过蒸汽管道连通，蒸汽换热器4、第二储热井2、蓄水机构5、调温设备6和第一储热井1顺序连通并且通过水管和水泵连通；

水泵从第一储热井1中抽取冷水分别传输到聚光型太阳能集热器3和蒸汽换热器4中，聚光型太阳能集热器3通过太阳能将其内部的水转化为高压水蒸气并传输到蒸汽换热器4中，分别来自于第一储热井1和聚光型太阳能集热器3的冷水和高压水蒸气在蒸汽换热器4中充分混合后形成热水，热水流入到第二储热井2中储存，现有技术中的储热井最高能够积蓄35°C的温水，而蒸汽换热器4能够制造出70°C的热水，使得第二储热井2中能够积蓄70°C的热水；

中央控制器用于监控蒸汽换热器4和蓄水机构5内部的温度，并根据需要调整第一水泵7a、第二水泵7b和第三水泵7c的流量，从而调整蒸汽换热器4和蓄水机构5输出的水温；

蓄水机构5用于汇流第一储热井1储存的冷水和第二储热井2储存的热水，使其成为适合调温设备6使用的温水；

调温设备6用于供暖，热水在调温设备6中使用完毕后降温为冷水并回到第一储热井1中储存。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，包括有第一储热井（1）、第二储热井（2）、聚光型太阳能集热器（3）、蒸汽换热器（4）、蓄水机构（5）、调温设备（6）和中央控制器；

第一储热井（1）分别与聚光型太阳能集热器（3）、蒸汽换热器（4）和蓄水机构（5）连通，聚光型太阳能集热器（3）、蒸汽换热器（4）、第二储热井（2）、蓄水机构（5）和调温设备（6）顺序连通，调温设备（6）分别与第一储热井（1）、第二储热井（2）连通；

中央控制器分别与蒸汽换热器（4）和蓄水机构（5）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，还包括有第一水泵（7a）和第二水泵（7b），第一储热井（1）通过第一水泵（7a）和蓄水机构（5）连通，第二储热井（2）通过第二水泵（7b）和蓄水机构（5）连通，中央控制器与第一水泵（7a）和第二水泵（7b）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，还包括有第三水泵（7c），第一储热井（1）通过第三水泵（7c）和蒸汽换热器（4）连通，中央控制器与电连接。

4.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，中央控制器包括有控制模块、室外温度传感器、室内温度传感器、换热器温度传感器和蓄水机构温度传感器；

室外温度传感器安装在室外，室内温度传感器安装在室内，换热器温度传感器安装在换热器内部，蓄水机构温度传感器安装在蓄水机构内部；

室外温度传感器、室内温度传感器、换热器温度传感器、蓄水机构温度传感器、第一水泵（7a）、第二水泵（7b）和第二水泵（7b）均与控制模块电连接。

5.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，聚光型太阳能集热器（3）为槽式太阳能集热器。

6.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，蒸汽换热器（4）为板式换热器。

7.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，蓄水机构（5）包括有三通阀（5a）和蓄热式电锅炉（5b），蓄热式电锅炉（5b）通过三通阀（5a）分别与第一水泵（7a）和第二水泵（7b）连通，蓄热式电锅炉（5b）与调温设备（6）连通。

8.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，调温设备（6）包括有暖气片、供水管路和回水管路，暖气片安装在室内，暖气片的进水口通过供水管路和蓄热式电锅炉（5b）的出水口连通，暖气片的出水口通过回水管路和第一储热井（1）的进水口连通。

9.根据权利要求1所述的一种带有双级蓄热的储热井供暖系统，其特征在于，还包括有第四水泵（7d）和第五水泵（7e），调温设备（6）为冷热水型地源热泵机组，调温设备（6）通过第四水泵（7d）和第一储热井（1）连通，调温设备（6）通过第五水泵（7e）和第二储热井（2）连通。

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