CN212658112U - 一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，涉及热能技术领域。其包括保温腔体、蒸气压缩式热泵、气液换热器及内置于保温腔体的蓄热介质，蓄热介质通过加热元件与外部供电设备相连，气液换热器安装在保温腔体内并与外部供液管连通，蒸气压缩式热泵的冷凝器安装在保温腔体内并处于气液换热器的出风口，保温腔体为密封腔，保温腔体内的空气顺次沿冷凝器、蓄热介质和气液换热器循环流动。本实用新型实施例提供的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，在电蓄热装置中引入蒸气压缩式热泵，减少了电蓄热装置的用电量，降低用电成本；实现了热量的梯级利用，提高了热量的利用效率，进一步减小电能消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及热能技术领域，尤其涉及一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置。
背景技术
随着电力工业的快速发展，国内涌现越来越多的电站系统。在用电低峰期负荷减少，造成大量低谷电的剩余，而电力产品的特性是产、供、销同时完成的，低谷电的大量剩余导致电力资源的浪费，不利于节能环保。为此，低谷电和高峰电采用不同用电价格以督促人们错峰用电，提高能源利用率，减少浪费。
在寒冷的冬季及工业生产中，常用到热水或热油，传统采用电加热方式提供热水和热油。目前也出现了一些电蓄热装置，通过将价格便宜的低谷电通过加热元件将电能转换为热能储存在蓄热介质中；在价格最高的高峰电阶段，通过使用空气等媒介将蓄热介质热量传递给水、导热油等介质，为用户和工业生产者供应热水或者热油，从而降低用电成本。但现有的电蓄热装置蓄热效率低，用电量仍然较高。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，用以解决现有技术中生活和工业用热水热油的用电成本高的缺陷，实现错峰用电，提高蓄热效率。
本实用新型实施例提供一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，包括保温腔体、蒸气压缩式热泵、气液换热器及内置于所述保温腔体的蓄热介质，所述蓄热介质通过加热元件与外部供电设备相连，所述气液换热器安装在所述保温腔体内并与外部供液管连通，所述蒸气压缩式热泵的冷凝器安装在所述保温腔体内并处于所述气液换热器的出风口，所述保温腔体为密封腔，所述保温腔体内的空气顺次沿所述冷凝器、所述蓄热介质和所述气液换热器循环流动。
根据本实用新型一个实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，所述加热元件的一端安装在所述蓄热介质内部，所述加热元件的另一端伸出所述保温腔体。
根据本实用新型一个实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，所述加热元件为多个。
根据本实用新型一个实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，所述保温腔体包括外壁及内壁，所述外壁位于所述内壁的外侧，所述内壁与所述外壁相连后形成的容纳空间内填充有保温材料。
根据本实用新型一个实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，所述蓄热介质采用镁砖、钢球、熔融盐和石蜡中的任一种。
根据本实用新型一个实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，所述蒸气压缩式热泵包括顺次相连的冷凝器、压缩机、蒸发器及节流阀，所述冷凝器安装在所述保温腔体内，所述压缩机、所述蒸发器与所述节流阀均布设在所述保温腔体外。
根据本实用新型一个实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，还包括循环风机，所述冷凝器位于所述循环风机的叶轮与所述气液换热器的出气口之间。
根据本实用新型一个实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，所述循环风机包括叶轮、转轴及驱动件，所述驱动件位于所述保温腔体外部，所述叶轮为布设在所述保温腔体内的高温叶轮，所述高温叶轮通过所述转轴与所述驱动件相连。
本实用新型实施例提供的一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，在电蓄热装置中引入蒸气压缩式热泵，从低温热源吸热在高温热源放出数倍于能耗的热量，减少了电蓄热装置的用电量，降低用电成本；与此同时，从气液换热器出来的低温空气进入蒸气压缩式热泵的冷凝器中预热，然后再进入温度较高的蓄热介质，实现了热量的梯级利用，提高了热量的利用效率，进一步减小电能消耗。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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提供的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置的结构示意图。
附图标记：
10、保温腔体；11、外壁；12、内壁；13、保温材料；20、蒸气压缩式热泵；21、冷凝器；22、压缩机；23、蒸发器；24、节流阀；30、气液换热器；31、液体流道；40、蓄热介质；50、加热元件；60、循环风机；61、叶轮；62、转轴；63、驱动件。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、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。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。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实施例中的具体含义。
下面结合图1描述本实用新型实施例的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置的结构。其中，加热的对象可以为任意所需的液体，本实用新型实施例不做具体限定。比如，液体可以为生活用水或者工业用油，为表述方便以下以热水为例进行说明。
如图1所示，本实用新型实施例提供的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，包括保温腔体10、蒸气压缩式热泵20、气液换热器30及蓄热介质40。蓄热介质40内置于保温腔体10内，蓄热介质40通过加热元件50与外部供电设备相连。外部供电设备与加热元件50电连接，借由加热元件50为蓄热介质40加热，将热量蓄积在蓄热介质40内。蒸气压缩式热泵20包括顺次相连的冷凝器21、压缩机22、蒸发器23及节流阀24。如图1所示，冷凝器21位于保温腔体10内部，压缩机22、蒸发器23和节流阀24均位于保温腔体10的外部。冷凝器21安装在气液换热器30的出风口。气液换热器30安装在保温腔体10内，并与外部供液管连通，保温腔体10为密封腔体，其内的空气沿冷凝器21、蓄热介质40和气液换热器30循环流动。如图1所示，气液换热器30包括液体流道31，液体流道31的两端向保温腔体10外延伸。
使用时，在低谷电阶段，加热元件50对蓄热介质40持续加热，将电能转换为热能存储在蓄热介质40内，同时气液换热器30排出的空气经过冷凝器21初步升温，然后经过蓄热介质40发生热交换形成高温空气，高温空气与气液换热器30内的低温水换热，从而为用户提供所需的热水。气液换热器30内放热后的空气再次经过冷凝器21预热，然后经过蓄热介质40发生热交换，循环往复提供热水。在高峰电阶段，加热元件50停止加热，蒸气压缩式热泵20继续运行，从从气液换热器30出来的低温空气进入蒸气压缩式热泵20的冷凝器21中预热，进一步进入蓄热介质40中，从蓄热介质40出来的高温空气在气液换热器30中与气液换热器30内部的流体换热后温度降低，依次循环。
本实用新型实施例提供的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，将价格便宜的低谷电通过加热元件50和蒸气压缩式热泵20将电能转换为热能储存在蓄热介质40中；在价格最高的高峰电阶段，保温腔体10内的空气循环流动，在气液换热器30中通过空气将用户侧的低温流体加热。该与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，在电蓄热装置中引入蒸气压缩式热泵20，从低温热源吸热在高温热源放出数倍于能耗的热量，减少了电蓄热装置的用电量，降低用电成本；与此同时，从气液换热器30出来的低温空气进入蒸气压缩式热泵20的冷凝器21中预热，然后再进入温度较高的蓄热介质40，实现了热量的梯级利用，提高了热量的利用效率，有助于进一步减小电能消耗。
其中，加热元件50的一端安装在蓄热介质40内部，加热元件50的另一端伸出保温腔体10。如图1所示，加热元件50沿横向贯穿整个蓄热介质40，并穿过保温腔体10延伸至保温腔体10的外部，以便与外部供电设备的电引线相连。
在上述任一实施例基础上，加热元件50可以为多个。多个加热元件50平行设置，方便与外部供电设备的电引线相连。当然，多个加热元件50可以沿不同方向布设，比如部分加热元件50沿横向设置，其他加热元件50沿纵向设置，借助多个加热元件50同时对蓄热介质40进行加热，使蓄热介质40快速蓄积大量热量，升温快。
其中，保温腔体10包括外壁11及内壁12，外壁11位于内壁12的外侧，在内壁12与外壁11之间形成的容纳空间内填充有保温材料13。如图1所示，内壁12与外壁11相互连接并在两者之间形成一定的容纳空间，该容纳空间内填充保温材料13，防止热量向外扩散，提高热能的利用率。保温材料13可以为聚酯泡沫、玻璃棉和岩棉中的任一种或者多种的组合，对此本实用新型实施例不做具体限定。
在本实用新型实施例中，蓄热介质40采用镁砖、钢球等固体蓄热材料或者熔融盐、石蜡等相变蓄热材料，蓄热密度高。比如，蓄热介质40由多块镁砖或者钢块堆叠而成。又如，蓄热介质40采用高温熔融盐，高温熔融盐收纳在壳体状结构内。当然，蓄热介质40也可以采用热化学蓄热材料或者吸附蓄热材料。
在上述任一实施例的基础上，本实用新型实施例提供的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置还包括循环风机60，冷凝器21安装在循环风机60的叶轮与气液换热器30的出气口之间。如图1所示，从气液换热器30的出风口排出的低温空气经过冷凝器21预热后在循环风机60的作用下，逆向流动，与蓄热介质40发生热交换形成高温空气。借助循环风机60可以有效控制保温腔体10内的空气流动方向，避免流经冷凝器21后的空气直接流回气液换热器30发生热交换降低热量利用率。
具体地，如图1所示，循环风机60包括叶轮61、转轴62及驱动件63。叶轮61布设在保温腔体10内，为了适应保温腔体10内的高温空气，叶轮61采用耐高温材料制成。驱动件63可以为旋转电机或者其他旋转驱动件，驱动件63位于保温腔体10的外部，其驱动端通过转轴62与叶轮61相连。转轴62转动安装在保温腔体10的壁面上，且在连接处密封，防止空气逸出。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，包括保温腔体、蒸气压缩式热泵、气液换热器及内置于所述保温腔体的蓄热介质，所述蓄热介质通过加热元件与外部供电设备相连，所述气液换热器安装在所述保温腔体内并与外部供液管连通，所述蒸气压缩式热泵的冷凝器安装在所述保温腔体内并处于所述气液换热器的出风口，所述保温腔体为密封腔，所述保温腔体内的空气顺次沿所述冷凝器、所述蓄热介质和所述气液换热器循环流动。
2.根据权利要求1所述的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，所述加热元件的一端安装在所述蓄热介质内部，所述加热元件的另一端伸出所述保温腔体。
3.根据权利要求2所述的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，所述加热元件为多个。
4.根据权利要求1所述的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，所述保温腔体包括外壁及内壁，所述外壁位于所述内壁的外侧，所述内壁与所述外壁相连后形成的容纳空间内填充有保温材料。
5.根据权利要求1所述的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，所述蓄热介质采用镁砖、钢球、熔融盐和石蜡中的任一种。
6.根据权利要求1至5任一项所述的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，所述蒸气压缩式热泵包括顺次相连的冷凝器、压缩机、蒸发器及节流阀，所述冷凝器安装在所述保温腔体内，所述压缩机、所述蒸发器与所述节流阀均布设在所述保温腔体外。
7.根据权利要求1至5任一项所述的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，还包括循环风机，所述冷凝器位于所述循环风机的叶轮与所述气液换热器的出气口之间。
8.根据权利要求7所述的与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置，其特征在于，所述循环风机包括叶轮、转轴及驱动件，所述驱动件位于所述保温腔体外部，所述叶轮为布设在所述保温腔体内的高温叶轮，所述高温叶轮通过所述转轴与所述驱动件相连。
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| CN114087903A (zh) * | 2020-08-24 | 2022-02-25 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种与蒸气压缩式热泵耦合的电蓄热装置 |
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- 2020-08-24 CN CN202021788020.7U patent/CN212658112U/zh active Active
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