專利名稱：一種蓄能供能系統(tǒng)及其應(yīng)用方式和一種供應(yīng)熱水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用貯熱物質(zhì)中積累熱量的供熱技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的供熱領(lǐng)域中從理論到實(shí)際應(yīng)用，蓄熱的功能僅限于調(diào)峰。正如《區(qū)域供熱》 雜志2005. 6期《熱水蓄熱器在區(qū)域供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用》文所描述在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)中 應(yīng)用蓄熱器主要用于平衡熱負(fù)荷(消除峰值)。200910175550. 6號(hào)專利申請(qǐng)公開的熱電 聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)技術(shù)，已經(jīng)在不增加發(fā)電煤耗的前提下，可以將凝氣潛熱的溫度提升至100°C， 但是非供熱的夏季和初秋季節(jié)熱電廠的這種凝氣潛熱不能利用；即使在冬春供熱季節(jié)，天 氣暖和的一段時(shí)間，這種汽輪機(jī)凝氣潛熱也得不到充分利用。利用工業(yè)余熱供熱應(yīng)該是節(jié) 能減排的途徑，但在現(xiàn)實(shí)中很少應(yīng)用，其困難在于絕大多數(shù)工業(yè)余熱間歇不連續(xù)，工業(yè)生產(chǎn) 必須按照工藝流程和生產(chǎn)計(jì)劃安排，當(dāng)天寒地凍急需供暖用熱時(shí)也許按照工藝流程設(shè)備停 用、也許沒有生產(chǎn)任務(wù)停產(chǎn)、也許設(shè)備故障維修或者設(shè)備定期檢修而無熱可供，生產(chǎn)企業(yè)不 可能按照供熱需求來安排生產(chǎn)。工業(yè)余熱的不穩(wěn)定和不可靠，使其難以用來供熱?，F(xiàn)有的 蓄熱理論和實(shí)踐將注意力集中在研制高效的保溫材料和高蓄熱量的蓄熱介質(zhì)且沒有取得 突破性進(jìn)展?，F(xiàn)有技術(shù)在避免結(jié)冰膨脹壓裂池壁的前提下如何貯存冬季寒冷到夏季制冷缺 乏措施，由于過度顧慮施工難度和投資風(fēng)險(xiǎn)，沒有對(duì)利用現(xiàn)有材料實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)蓄熱深入研 究，以至于到目前，沒有出現(xiàn)大規(guī)模的跨季節(jié)蓄熱或蓄冷用于集中供熱或集中供冷的商業(yè) 運(yùn)營?，F(xiàn)有的供應(yīng)熱水方式為了避免熱水管29寄存涼水，熱水用戶將這些涼水排放后 才能得到熱水，增設(shè)一個(gè)回水管，沒有熱水被使用的情況下，熱水從回水管返回加熱裝置再 進(jìn)入熱水管29。以此循環(huán)方式雖避免涼水在熱水管29內(nèi)的積存，但增加了一個(gè)回水管，而 且也增加了循環(huán)泵的使用和循環(huán)泵的耗電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是貯存熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)非供熱季節(jié)產(chǎn)生的熱能和天 氣溫暖的供熱季節(jié)熱需求少時(shí)汽輪機(jī)產(chǎn)生的富余的熱能。貯存工業(yè)余熱等不確定熱能，形 成連續(xù)穩(wěn)定的熱源或冷源，為用戶采暖、供應(yīng)熱水、空調(diào)制冷提供熱能或冷能。本發(fā)明同時(shí)解決在不使用循環(huán)管和循環(huán)泵的情況下避免供應(yīng)熱水管29內(nèi)積存涼 水的技術(shù)問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在蓄熱供熱或蓄冷供冷系統(tǒng)總采用容積大于5萬立方 米的保溫液體庫(第一保溫液體庫2或第二保溫液體庫3)，貯存能量源1 (熱源或冷源)來 的工質(zhì)能量(熱能或冷能)，給用戶(熱用戶5或冷用戶11)供能(供熱或供冷)。同一能 量源全年產(chǎn)生的可利用能量(熱量或冷量)小于貯存其能量用于供能(供熱或供冷)的所 有保溫液體庫(第一保溫液體庫2或第二保溫液體庫3)蓄滿的水合計(jì)降溫50°C所釋放熱 量的10倍。在第一保溫液體庫2或第二保溫液體庫3內(nèi)至少設(shè)置一個(gè)可上下移動(dòng)的布液器10。在貯熱液體中累積能量的供能系統(tǒng)的應(yīng)用方式是每年利用保溫液體庫(第一保 溫液體庫2或第二保溫液體庫3)貯存的能量(熱量或冷量)給用戶(熱用戶5或冷用戶 11)供能(供熱或供冷)結(jié)束，保溫液體庫的能量(熱能或冷能)開始增加時(shí)，到利用保溫 液體庫的能量(熱量或冷量)開始供能(熱能或冷能)，保溫液體庫的能量(熱量或冷量) 開始減少時(shí)的時(shí)間間隔大于360小時(shí)。也就是說保溫液體庫從開始蓄能到開始供能的時(shí)間 間隔至少大于15天。在第一保溫液體庫2或第二保溫液體庫3貯存發(fā)電余熱或工業(yè)余熱 來的熱能或冷能的情況下，保溫液體庫也貯存太陽能集熱器或熱泵轉(zhuǎn)換的能量(熱能或冷 能)、通過散熱裝置17吸收的大氣熱能或冷能。以這樣的方式使能量源1原本浪費(fèi)了的熱 能或冷能得到利用，也減少系統(tǒng)對(duì)發(fā)電余熱或工業(yè)余熱的依賴，而不僅僅是供能(供熱或 供冷)時(shí)的調(diào)峰作用。保溫液體庫的容積大于5萬立方米，會(huì)有效降低單位液體的散熱面積，因?yàn)槲矬w 的體積是直徑的三次方函數(shù)，面積是直徑的二次方函數(shù)，以正方體為例，體積增大1000倍， 面積僅增大100倍?！缎滦徒ㄖ牧稀?006年第11期作者于曉，周愛軍，期刊-核心期刊 ISSN :1001-702X(2006) 11-0033-02 ((VIP真空保溫板》記載的真空保溫板導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到 0. 004w/m. k，如果將第一保溫液體庫2設(shè)計(jì)成邊長100米的立方體，則其容積是100萬立方 米，用10厘米厚導(dǎo)熱系數(shù)為0. 004w/m. k的真空保溫板保溫，其蓄滿90°C的水一年的散熱量 =0. 004w/m°C X0. lmX60000m2X70°C X24hX365 = 174. 2 萬千瓦時(shí)=0. 63 萬吉焦，100 萬立方米的水降溫50°C釋放的熱量是16. 6萬吉焦，則第一保溫液體庫2年散熱率小于其蓄 熱量的4%，利用現(xiàn)有低成本的保溫材料和蓄熱介質(zhì)實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)蓄熱。然而現(xiàn)有關(guān)于蓄熱 或蓄冷的研究和實(shí)踐大多集中在采用隔熱性能盡可能強(qiáng)的保溫材料構(gòu)筑盡可能小的空間 貯存盡可能多的熱量或冷量，以至于到目前為止沒有出現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的跨季節(jié)貯熱或貯冷系 統(tǒng)。在樓棟底層，供熱管網(wǎng)的熱液體通過自來水蓄熱加熱桶18內(nèi)的加熱管27加熱自 來水蓄熱加熱桶內(nèi)18的自來水，垂直連接于自來水蓄熱加熱桶18頂部的熱水管29，垂直延 伸到最上層的熱水用戶。這樣沒有熱水使用時(shí)，冷卻的自來水下降到蓄熱換熱桶，蓄熱換熱 桶內(nèi)的熱自來水上升到熱水管29，以此保持熱水管29內(nèi)的自來水隨時(shí)是熱的，避免使用熱 水時(shí)現(xiàn)排放管子里積存的涼水。相對(duì)于采用增加涼水返回管和循環(huán)泵的循環(huán)方式，減少了 循環(huán)管和循環(huán)泵的使用，避免了循環(huán)泵耗電。以上述方式，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)熱電廠非采暖季節(jié)和用熱淡季富余產(chǎn)熱的貯存到供熱季 節(jié)供熱。由于實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)蓄熱，可以將工業(yè)余熱、太陽熱等不穩(wěn)定的熱能貯存起來用于采暖 季節(jié)的供熱。在沒有熱電廠或熱電廠產(chǎn)熱不足的情況下存儲(chǔ)熱液庫附近利用物質(zhì)的化學(xué) 反應(yīng)或核反應(yīng)或電加熱產(chǎn)生熱能的工業(yè)余熱、地?zé)岬饶芰吭?的熱能，還可以在樓頂、蓄熱 庫頂棚等可利用的空間安裝太陽能集熱器，并將非供暖季節(jié)的高溫太陽熱貯存貯存在熱液 庫。由于實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)蓄熱或蓄冷，可以將夏季的酷熱或冬季的寒冷通過換熱裝置貯存在保 溫液體庫，配合其他能量源1在相反的季節(jié)供冷或供熱，這樣也減少了供熱系統(tǒng)對(duì)發(fā)電余 熱和工業(yè)余熱的依賴。所述的同溫層是指在保溫液體庫中低層的液體8的溫度低，高層的液體8的溫度 高，某個(gè)高度的液體溫度與所存入的液體溫度相同，那么這個(gè)高度的層面就是同溫層。所述的保溫液體庫是指第一位液體庫2或第二保溫液體庫3。所述的供能系統(tǒng)是指供熱系統(tǒng)或 管理系統(tǒng)或者冷熱聯(lián)供系統(tǒng)。所述的用戶包括熱用戶5或冷用戶11。所述的能量包括熱能 或冷能。
三

附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的部件名稱表
編號(hào)名稱編號(hào)名稱編號(hào)名稱
1第一能量源10可上下移動(dòng)的布液器27加熱管
2第一保溫液體庫11冷用戶29熱水管
3第二保溫液體庫12閥門30吸收式制冷機(jī)
4其他供熱系統(tǒng)14蓄熱循環(huán)泵31供熱泵
5熱用戶15第二能量源32供冷泵
6漂浮物16供熱管33冰漿
7布液器17散熱裝置38冰漿發(fā)生裝置
8液體18自來水蓄熱加熱桶39換熱器
圖1為熱冷聯(lián)供示意圖
圖2為單純蓄冷供冷示意圖
圖3為單純蓄熱供熱示意圖
圖4為供應(yīng)熱水裝置意圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1液體是水；第一能量源1是熱電廠生產(chǎn)的工質(zhì)熱能，全年產(chǎn)生的可利用熱量為 1. 89 X 109MJ，給三個(gè)供熱系統(tǒng)熱供熱，本系統(tǒng)是其中之一；第二能量源15是安裝在多個(gè)樓 頂和第一保溫液體庫2和第二保溫液體庫3的棚頂?shù)奶柲芗療崞?；用?是多個(gè)集中供 熱的熱力站；第一保溫液體庫2的容積是500萬立方米，僅此一個(gè)保溫液體庫蓄滿的水降 溫30°C所釋放的熱量為0. 627X 109MJ大于該能量源1全年產(chǎn)生的可利用熱量1. 89X 109MJ 的10分之1 ；第二保溫液體庫3容積為500萬立方米。第一能量源1將液體8加熱后用管 道輸送到第一保溫液體庫2上層，抽取第一保溫液體庫2下層的液體返回第一能量源1，第 二能量源15的將加熱的液體管通過可上下移動(dòng)的布液器10輸送到第一保溫液體庫2液體 的同溫層，同時(shí)抽取第一保溫液體庫2底層的液體8返回第二能量源15。通過管道和泵使 液體從第一保溫液體庫2上部到用戶再返回到第一保溫液體庫2液體的同溫層，以此形成 供熱循環(huán)。在夏季，抽取第一保溫液體庫2底層的液體到散熱裝置17與大氣換熱，升溫后 的液體8通過可上下移動(dòng)的布液器10返回第一保溫液體庫2的同溫層；在冬季抽取第二 保溫液體庫3上層的液體通過散熱裝置17與大氣換熱，降溫后的液體返回第二保溫液體庫 3底層，當(dāng)?shù)诙匾后w庫3庫內(nèi)溫度降到0°C、大氣溫度降到0°C以下時(shí)，抽取底層液體通 過散熱裝置17和冰漿發(fā)生裝置38得到含有冰漿33的液體返回第二保溫液體庫3上層，冰 漿33漂浮在上層；夏秋季需要時(shí)，抽取第一保溫液體庫2上層熱液體加熱吸收式制冷機(jī)30 的蒸餾器，給熱降溫后的液體通過可上下移動(dòng)的布液器10返回到第一保溫液體庫2內(nèi)與之溫度相同的液體層，吸收式制冷機(jī)30蒸發(fā)側(cè)冷卻水可通過管道直接供冷，也可以通過循環(huán) 對(duì)第二保溫液體庫3的液體降溫。通過管道和泵使液體從第二保溫液體庫3上部到用戶再 返回到第二保溫液體庫3的下部，以此形成供冷循環(huán)。春季供熱后期第一保溫液體庫2貯 存熱能就開始增加，距離供冷中后期需要吸收式制冷機(jī)30制冷用熱的時(shí)間間隔往往有3個(gè) 月，大于480小時(shí)；初入冬季，第二保溫液體庫3便開始通過散熱器降溫、冷能開始增加，到 夏季開始供冷、第二保溫液體庫3供冷后的液體溫度上升冷能減少的時(shí)間間隔有四個(gè)月以 上，大于240小時(shí)(見圖1)。在樓棟單元底層，安裝自來水蓄熱加熱桶18通過加熱管27壁加熱蓄熱換熱桶內(nèi) 的自來水，供應(yīng)熱水的熱水管29垂直連接于蓄熱換熱桶的頂部并且垂直延伸到最上層的 熱水用戶(見圖4)。實(shí)施例2作為第一能量源1的樓頂太陽能集熱器，將加熱的液體輸送到吸收式制冷機(jī)30的 蒸餾器，給熱降溫后的液體返回集熱器；吸收式制冷機(jī)30蒸發(fā)側(cè)冷卻水可通過管道直接供 冷，也可以通過循環(huán)對(duì)第二保溫液體庫3的液體降溫；第二能量源15是利用熱泵提取的自 來水的冷能；用戶是一個(gè)住宅小區(qū)的居民空調(diào)；第一能量源1和第二能量源15全年產(chǎn)生的 冷量為1 X 107MJ ；第二保溫液體庫3的容積是50萬立方米，蓄滿的水降溫30°C所釋放的熱 量為6. 27X 108MJ ；液體是水。第二能量源15將液體8冷卻后用管道和可上下移動(dòng)的布液 器10輸送到第二保溫液體庫3的液體同溫層，抽取第二保溫液體庫3上層的液體返回第二 能量源15。在冬季抽取第二保溫液體庫3上層的液體通過散熱裝置17與大氣換熱，降溫后 的液體返回第二保溫液體庫3底層，當(dāng)?shù)诙匾后w庫3庫內(nèi)溫度降到0°C、大氣溫度降到 0°C以下時(shí)，抽取底層液體通過散熱裝置17和冰漿發(fā)生裝置38得到含有冰漿33的液體返 回第二保溫液體庫3上層，冰漿33漂浮在上層；供冷季節(jié)，通過管道和泵使液體從第二保溫 液體庫3上部到用戶再返回到第二保溫液體庫3的下部，以此形成供冷循環(huán)(見圖2)。實(shí)施例3液體是水和乙二醇混合的防凍液；第一能量源1是一夏季生產(chǎn)的水泥廠余熱，全 年產(chǎn)生的可利用熱量為5X107MJ，給三個(gè)供熱系統(tǒng)熱供熱，本實(shí)施例是其中之一；第二能量 源15是地源熱泵。用戶5是多棟住宅樓；第一保溫液體庫2的容積是20萬立方米。第一 能量源1來的工質(zhì)通過換熱器39將液體8加熱后用管道輸送到第一保溫液體庫2上層，抽 取第一保溫液體庫2下層的液體返回?fù)Q熱器39，第二能量源15將加熱的液體8通過可上下 移動(dòng)的布液器10輸送到第一保溫液體庫2的同溫液體層，同時(shí)抽取第一保溫液體庫2底層 的液體8返回第二能量源15。通過管道和泵使液體從第一保溫液體庫2上部到用戶再返回 到第一保溫液體庫2的下部，以此形成供熱循環(huán)。在夏季，抽取第一保溫液體庫2底層的液 體到散熱裝置17與大氣換熱，升溫后的液體8通過可上下移動(dòng)的布液器10返回第一保溫 液體庫2的同溫層。供熱季節(jié)，通過管道和泵使液體從第一保溫液體庫2上部到用戶再返 回到第一保溫液體庫2液體的同溫層，以此形成供熱循環(huán)(見圖3)。
權(quán)利要求
一種蓄能供能系統(tǒng)，能量源來的工質(zhì)能量傳遞給保溫液體庫的液體(8)，保溫液體庫液體(8)的能量傳遞給用戶，其特征在于保溫液體庫的容積大于5萬立方米。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種蓄能供能系統(tǒng)，其特征在于同一能量源全年產(chǎn)生的可利用能量小于貯存其能量用于供能的所有保溫液體庫蓄滿的水合計(jì)降溫50°C所釋放熱量的 10倍。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種蓄能供能系統(tǒng)，其特征在于蓄熱供熱用途的保溫液體庫的容積大于的10萬立方米。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種蓄能供能系統(tǒng)，其特征在于保溫液體庫內(nèi)至少設(shè)置一個(gè)可移動(dòng)的布液器(10)。
5.一種按照權(quán)利要求1所述的蓄能供能系統(tǒng)的應(yīng)用方式，其特征在于每年保溫液體庫存的能量開始增加的時(shí)間，距離系統(tǒng)開始供能、保溫液體庫庫存的能量開始減少的時(shí)間間 隔大于360小時(shí)。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種蓄能供能系統(tǒng)的應(yīng)用方式，其特征在于每年蓄熱型保溫液體庫的熱量開始增加的時(shí)間，距離系統(tǒng)開始供熱、保溫液體庫庫存的熱量開始減少的時(shí) 間間隔大于480小時(shí)。
7.按照權(quán)利要求5所述的一種蓄能供能系統(tǒng)的應(yīng)用方式，其特征在于在貯熱液體中累積能量的供能系統(tǒng)貯存發(fā)電余熱或工業(yè)余熱供能的情況下，保溫液體庫也貯存太陽能集熱 器或熱泵轉(zhuǎn)換的能量。
8.按照權(quán)利要求5所述的一種蓄能供能系統(tǒng)的應(yīng)用方式，其特征在于在貯熱液體中累積能量的供能系統(tǒng)貯存發(fā)電余熱或工業(yè)余熱供能的情況下，保溫液體庫也貯存氣候熱能或 冷能用于供能。
9.按照權(quán)利要求5所述的一種蓄能供能系統(tǒng)的應(yīng)用方式，其特征在于通過散熱裝置收集的大氣熱能加熱保溫液體庫的液體(8)或通過散熱裝置收集的大氣冷能冷卻或冷凍保 溫液體庫的液體⑶。
10.按照權(quán)利要求1所述的一種蓄能供能系統(tǒng)的供應(yīng)熱水裝置，在樓棟底層，供熱管網(wǎng)的熱液體通過自來水蓄熱加熱桶(18)內(nèi)的加熱管(27)加熱自來水蓄熱加熱桶內(nèi)(18)的 自來水，其特征是垂直連接于自來水蓄熱加熱桶(18)頂部的熱水管(29)，垂直延伸到最上 層的熱水用戶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蓄能供能系統(tǒng)及其應(yīng)用方式和一種供應(yīng)熱水裝置，以大于5萬立方米的保溫液體庫貯存熱源或冷源的熱能或冷能用于供熱或供冷，使熱源或冷源一年四季產(chǎn)生的可利用熱能或冷能得到充分的利用。本發(fā)明的供熱熱水裝置在不使用循環(huán)水管和循環(huán)泵的情況下避免熱水管中積存涼水。
文檔編號(hào)F24D17/00GK101799228SQ20101013398
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者邢玉明 申請(qǐng)人:邢玉明