双源多温位相变式储放热一体化供热装置及其方法

文档序号:1873456 发布日期:2021-11-23 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 双源多温位相变式储放热一体化供热装置及其方法 (Double-source multi-temperature phase-change heat storage and release integrated heating device and method thereof ) 是由 丁小江 施永康 杨庆成 招就权 孙军 汤志均 于 2021-07-20 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种双源多温位相变式储放热一体化供热装置及其方法,包括太阳能集热装置、空气源热泵装置;还包括有供水仓;还包括有相变储热模块;所述太阳能集热装置具有入水口和出水口,所述太阳能集热装置的入水口连接有第三管路,所述太阳能集热装置的出水口连接有第四管路、第五管路,所述第四管路与所述供水仓连接,所述第五管路与所述相变储热模块连接;所述空气源热泵装置包括有冷凝换热器,所述冷凝换热器与所述供水仓、所述相变储热模块连接;通过采用太阳能集热装置、空气源热泵装置双热源与供水仓、相变储热模块相配合的设计,解决在阴天或者“峰值”电价无法高效储热问题,实现多热源调配对相变材料进行储热。(The invention discloses a double-source multi-temperature phase-change heat storage and release integrated heating device and a method thereof, wherein the device comprises a solar heat collection device and an air source heat pump device; also comprises a water supply bin; the heat storage device also comprises a phase change heat storage module; the solar heat collection device is provided with a water inlet and a water outlet, the water inlet of the solar heat collection device is connected with a third pipeline, the water outlet of the solar heat collection device is connected with a fourth pipeline and a fifth pipeline, the fourth pipeline is connected with the water supply bin, and the fifth pipeline is connected with the phase-change heat storage module; the air source heat pump device comprises a condensation heat exchanger, and the condensation heat exchanger is connected with the water supply bin and the phase change heat storage module; by adopting the design that the solar heat collection device and the air source heat pump device are matched with the water supply bin and the phase change heat storage module, the problem that the heat cannot be efficiently stored on cloudy days or at peak electricity prices is solved, and the heat storage of the phase change material by multiple heat source adjustment pairs is realized.)

双源多温位相变式储放热一体化供热装置及其方法

技术领域

本发明涉及供热技术领域,特别是一种双源多温位相变式储放热一体化供热装置。

背景技术

随着环境污染的问题日渐加剧,太阳能资源的利用引起了人们的重视。然而太阳能资源具有周期性、间歇性和不稳定性的天然弊端,同时,存在时间和空间与需求时间上的不匹配。空气源热泵装置也是一种节能技术,在我国也有大范围的应用,可与太阳能耦合,进一步实现能源的高效利用。

无论是基于太阳能或者空气源热泵的供热装置,相变材料均作为存储/释放太阳能与热泵冷凝热的主要材料。但是相变材料在相变过程中温度不发生变化,而且能够储存大量的潜热,目前相变材料主要和太阳能供热系统或和电加热系统结合。相变材料和太阳能供热系统耦合容易在连续阴雨天无法使用,而相变材料和电加热系统耦合在白天容易造成高峰用电,而且耦合系统过于大型,造成成本高。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种双源多温位相变式储放热一体化供热装置,作为基于“空气能-太阳能”双源的多温位相变储/放热一体化控温供热系统,可以解决在阴天或者“峰值”电价无法高效储热问题,实现多热源调配对相变材料进行储热,同时将其做成一体化装置,减少占地面积。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种双源多温位相变式储放热一体化供热装置,包括太阳能集热装置、空气源热泵装置;还包括有供水仓;还包括有相变储热模块,所述相变储热模块包括有相变材料;所述太阳能集热装置具有入水口和出水口,所述太阳能集热装置的入水口连接有第三管路,所述太阳能集热装置的出水口连接有第四管路、第五管路,所述第四管路与所述供水仓连接,所述第五管路与所述相变储热模块连接;所述空气源热泵装置包括有冷凝换热器,所述冷凝换热器与所述供水仓、所述相变储热模块连接。

根据本发明所提供的双源多温位相变式储放热一体化供热装置,通过采用太阳能集热装置、空气源热泵装置双热源与供水仓、相变储热模块相配合的设计,解决在阴天或者“峰值”电价无法高效储热问题,实现多热源调配对相变材料进行储热,同时其一体化设计可减少占地面积。

作为本发明的一些优选实施例,还包括有供水管道,所述供水管道与所述第三管路连接。

作为本发明的一些优选实施例,所述供水管道通过第一管路与所述相变储热模块连接,所述供水仓与所述相变储热模块之间通过第六管路连接。

作为本发明的一些优选实施例,所述供水管道通过第二管路与所述供水仓连接。

作为本发明的一些优选实施例,所述第五管路上设置有单向阀,所述第五管路与所述供水管道、所述太阳能集热装置出水口连接,所述单向阀用于引导所述第五管路的水从所述相变储热模块向所述供水管道、所述太阳能集热装置方向流动。

作为本发明的一些优选实施例,所述相变储热模块包括有第一储热层、第二储热层。

作为本发明的一些优选实施例,所述相变储热模块的所述相变材料按照相变温度越高,放置位置越高的顺序叠放。

作为本发明的一些优选实施例,所述供水仓、所述相变储热模块上设置有保温材料。

作为本发明的一些优选实施例,所述冷凝换热器包括有若干的排管,各个所述排管分别设置有第六控制阀门,所述第六控制阀门用于控制所述排管的开闭。

一种双源多温位相变式储放热一体化供热方法,采用上述的双源多温位相变式储放热一体化供热装置,步骤包括:

当处于阳光充足的日间时,

A1.向太阳能集热装置注入冷水,所述太阳能集热装置对冷水加热;

A2.所述太阳能集热装置加热后的热水通过第四管路进入供水仓;

A3.当所述供水仓的热水满时,所述太阳能集热装置内的热水通过第五管路进入相变储热模块,所述相变储热模块对所述第五管路热水热量吸收进行储热;

当处于夜间谷电时段或阳光不充足的日间时,且所述相变储热模块储存热量足够时,

B1.冷水注入所述相变储热模块,使冷水加热;

B2.所述相变储热模块加热后的热水进入所述供水仓;

当处于夜间谷电时段或阳光不充足的日间时,且所述相变储热模块储存热量不足时,

C1.冷水经过所述相变储热模块然后注入所述供水仓;

C2.空气源热泵装置通过冷凝换热器对所述相变储热模块、所述供水仓的热水进行加热。

根据本发明所提供的双源多温位相变式储放热一体化供热方法,通过采用太阳能集热装置、空气源热泵装置双热源与供水仓、相变储热模块相配合的设计,解决在阴天或者“峰值”电价无法高效储热问题,实现多热源调配对相变材料进行储热。

本发明的有益效果是:

1、本发明最大化地利用了太阳能源,以太阳能加热为主,利用相变储热模块的相变材料储热技术、谷电时段时用空气源热泵装置辅助加热,系统工作灵活,实现多种供热模式和储热模式;

2、本发明将“空气能-太阳能”两种热源耦合起来的同时,还和供水仓、相变储热模块构成一体化装置,减少占地面积;

3、相变材料采用不同的封装形状将其成型封装好,并将封装好的相变材料以规则或不规则的形式堆放在相变储热模块内,通过不同相变温度的相变材料,实现多温位逐步加热水,同时可通过水淹没相变材料的流速控制放热温度;

4、冷凝换热器可采用多种放置形式,且可以通过控制阀对冷凝管的开和闭,对冷凝换热器内工质流动的管程数实现调控所述供水仓和相变材料的充放热速率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的系统结构示意图;

图2是本发明中空气源热泵装置的系统结构示意图;

图3是本发明实施例中第一储热层的前视图;

图4是本发明实施例中第一储热层的C-C剖视图;

图5是本发明实施例中第一储热层的D-D剖视图;

图6是本发明实施例中供水仓的前视图;

图7是本发明实施例中供水仓的A-A前视图。

附图标记:

太阳能集热装置100、第三管路110、第三控制阀门111、第四管路120、第四控制阀门121、第五管路130、单向阀131、第五控制阀门132、第五管路进口133、第五管路出口134;空气源热泵装置200、冷凝换热器210、排管211、第六控制阀门212、压缩机220、蒸发器230、节流装置240;供水仓300、第六管路310;相变储热模块400、第一储热层410、第二储热层420、冷凝换热器进口213、冷凝换热器出口214;供水管道500、供水泵501、第一管路510、第一控制阀门511、第二管路520、第二控制阀门521;保温层600;供暖末端700、第七管路710。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施方式,对本发明进行进一步详细说明。为透彻的理解本发明,在接下来的描述中会涉及一些特定细节。而在没有这些特定细节时,本发明仍可实现,即所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员可更有效的介绍他们的工作本质。

此外需要说明的是,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向,相关技术人员在对上述方向作简单、不需要创造性的调整不应理解为本申请保护范围以外的技术。

如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的,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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本申请,并不用于限定实际保护范围。而为避免混淆本发明的目的,由于熟知的制造方法、控制程序、部件尺寸、材料成分、管路布局等的技术已经很容易理解,因此它们并未被详细描述。

图1是本发明一个实施方式的系统结构示意图,参照图1,本发明的一个实施方式提供了一种双源多温位相变式储放热一体化供热装置,包括太阳能集热装置100、空气源热泵装置200。

进一步的,本供热装置还包括有供水仓300,用于储存冷水或者热水。

再进一步的,本供热装置还包括有相变储热模块400,相变储热模块400包括有相变材料。

再进一步的,太阳能集热装置100具有入水口和出水口,太阳能集热装置100的入水口连接有第三管路110,太阳能集热装置100的出水口连接有第四管路120、第五管路130,第四管路120与供水仓300连接,第五管路130与相变储热模块400连接。

再进一步的,空气源热泵装置200包括有冷凝换热器210,冷凝换热器210与供水仓300、相变储热模块400连接。

以上公开的一种双源多温位相变式储放热一体化供热装置所揭露的仅为本发明较佳的实施方式,仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解,其依然可以对前述的技术方案所记载的技术方案结合现有技术进行修改或者补充,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应的技术方案的本质脱离本发明的实施方式技术方案的精神和范围。

一种双源多温位相变式储放热一体化供热方法,采用上述的双源多温位相变式储放热一体化供热装置,步骤包括:

当处于阳光充足的日间时,

A1.向太阳能集热装置100注入冷水,太阳能集热装置100对冷水加热;

A2.太阳能集热装置100加热后的热水通过第四管路120进入供水仓300;

A3.当供水仓300的热水满时,太阳能集热装置100内的热水通过第五管路130进入相变储热模块400,相变储热模块400对第五管路130热水热量吸收进行储热;

当处于夜间谷电时段或阳光不充足的日间时,且相变储热模块400储存热量足够时,

B1.冷水注入相变储热模块400,使冷水加热;

B2.相变储热模块400加热后的热水进入供水仓300;

当处于夜间谷电时段或阳光不充足的日间时,且相变储热模块400储存热量不足时,

C1.冷水经过相变储热模块400然后注入供水仓300;

C2.空气源热泵装置200通过冷凝换热器210对相变储热模块400、供水仓300的热水进行加热。

以上公开的一种双源多温位相变式储放热一体化供热方法所揭露的仅为本发明较佳的实施方式,仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解,其依然可以对前述的技术方案所记载的技术方案结合现有技术进行修改或者补充,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应的技术方案的本质脱离本发明的实施方式技术方案的精神和范围。

以下结合一些实施例进行说明,其中此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外,表示一个或多个实施例的细节并非固定的指代任何特定顺序,也不构成对本发明的限制。

在一些实施例中,第四管路120上设置有第四控制阀门121作为其控制阀。

在一些实施例中,当太阳能集热装置100的供水温度低于时,第四控制阀门121关闭,停止向供水仓300供水,避免供水仓300内的热水温度过低。

在一些实施例中,本供热装置还包括有供水管道500,供水管道500与第三管路110连接。

本实施例中,可选的,第三管路110上设置有第三控制阀门111作为其控制阀。

在一些实施例中,供水管道500通过第一管路510与相变储热模块400连接,供水仓300与相变储热模块400之间通过第六管路310连接。

本实施例中,可选的,第一管路510上设置有第一控制阀门511作为其控制阀。

本实施例中,可选的,第一控制阀门511为可控制水流量大小的控制阀,以至调节冷水淹没相变储热模块400中相变材料的流速,实现控制放热速度。

在一些实施例中,供水管道500通过第二管路520与供水仓300连接。

本实施例中,可选的,第二管路520上设置有第二控制阀门521作为其控制阀。

在一些实施例中,参照图3、图4、图5,第五管路130分成多根分管路与第五管路进口133后,能将第五管路130的热水的热量充分地传给所述第一储热层410中的高相变温度相变材料中,最后多根分管路从第五管路出口134出,再汇集一根管路。所述第一储热层410由多个换热器拼接组成,其中多个换热器内的工质从冷凝换热器进口213进入,能将冷凝换热器210中的热量充分地传给所述第一储热层410中的高相变温度相变材料中,然后换热器内的工质再从冷凝换热器出口214到节流装置240,根据储热的需求,通过第六控制阀门212组成的第六控制阀门组对多个冷凝换热管进行开和闭的控制,当需要快速充热的时候,可以通过调节第六控制阀门组增加打开的阀门数目,冷凝换热器210带来的热量增多;当需要减慢充热速率之时,可以通过调节第六控制阀门组减少打开的第六控制阀门212数目,冷凝换热器210带来的热量减少。

在一些实施例中,第五管路130上设置有第五控制阀门132作为其控制阀。

在一些实施例中,第五管路130上设置有单向阀131,第五管路130与供水管道500、太阳能集热装置100出水口连接,单向阀131用于引导第五管路130的水从相变储热模块400向供水管道500、太阳能集热装置100方向流动。

在一些实施例中,空气源热泵装置200包括有压缩机220、蒸发器230、节流装置240。

在一些实施例中,参照图2,相变储热模块400包括有第一储热层410、第二储热层420,分别放置不同相变温度点的相变材料,实现多温位逐步加热水,同时可通过水淹没不同相变材料的流速控制放热温度,便于灵活调节温度。其中第一储热层410内置较高相变温度相变材料,第二储热层420内置较低相变温度相变材料。

在一些实施例中,相变储热模块400的相变材料按照相变温度越高,放置位置越高的顺序叠放。

本实施例中,可选的,第一储热层410和/或第二储热层420内的相变材料按照相变温度越高,放置位置越高的顺序叠放。

本实施例中,可选的,第一储热层410和/或第二储热层420内的相变材料堆放形式可以是规则或不规则。

在一些实施例中,供水仓300、相变储热模块400上设置有保温材料,实现一体保温效果,既节省空间,也提高保温效果,进而保证供热装置效率。

本实施例中,可选的,保温材料包覆供水仓300、相变储热模块400形成保温层600。

在一些实施例中,参照图6、图7,冷凝换热器210包括有若干的排管211,各个排管211分别设置有第六控制阀门212,第六控制阀门212用于控制排管211的开闭,进而控制工质流动的排管211管程数实现调控所述供水仓300和相变储热模块400的相变材料的充热速率。

在一些实施例中,供水仓300与供暖末端700通过第七管路710连接,即本供热装置通过供暖末端700取暖(暖水或暖气)。

在一些实施例中,以控制阀控制为例,具体实施过程如下:

处于阳光充足的日间时,所述第一控制阀门511、第二控制阀门521、第五控制阀门132关闭,所述第三控制阀门111打开,所述供水泵501将所述供水管道500中的冷水送至所述第三管路110,进入太阳能集热装置100,冷水吸收太阳光照辐射的热量,通过所述第四管路120进入所述供水仓300。同时,当所述供水仓300热水已满,将所述第五控制阀门132打开,所述太阳能集热装置100中内的热水通过所述第五管路130进入所述相变储热模块400,相变材料发生相变熔化,对所述第五管路130的热水进行热量的吸收,进行储热。所述第五管路130中的热水将其热量带给所述相变储热模块400后,所述第五管路130的水温下降,并与所述供水管道500连接,将水送回到供水管道500,提高供水管道500的水温。

处于夜间谷电时段或阳光不充足的日间时,所述供水仓300内的热水不足,此时所述第二控制阀门521、第三控制阀门111、第四控制阀门121关闭,所述第一控制阀门511打开,所述供水泵501将所述供水管道500中的冷水送至所述第一管路510,冷水从第一管路510通过淹没相变材料,相变材料发生相变凝固,放出热量,此时冷水带走其热量通过所述第六管路310进入到所述供水仓300,所述供水仓300内热水可通过所述第七管路710送至供暖末端700。同时,可通过第一控制阀门511对第一管路510冷水的流速,控制冷水淹没相变材料的速度,从而控制放热温度。冷水从第一管路510进来后,先通过第二储热层420中的低相变温度相变材料,然后再通过第一储热层410中的高相变温度相变材料,从而实现多温位,对冷水进行梯级加热。

处于夜间谷电时段时,若当天阳光不充足,所述相变储热模块400的储热量不足,供水仓300的热水不足时,空气源热泵装置200开始工作。此时所述第一控制阀门511、第三控制阀门111关闭,所述第二控制阀门521打开,所述供水泵501将所述供水管道500中的冷水送至所述供水仓300,冷水带走冷凝换热器210的一部分热量成为热水。同时,冷凝换热器210经过相变储热模块400,分别为第一储热层410中的高相变温度相变材料和第二储热层420中的低相变温度相变材料加热,使得两类相变材料发生相变熔化,储存热量。

根据上述原理,本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

13页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种太阳能高温热泵干燥设备

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!