帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄熱能源利用領(lǐng)域，尤其涉及帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球環(huán)境的不斷惡化，能源的合理高效利用被提到了前所未有的高度。為了減少污染氣體排放，我國(guó)不僅減少了冬季燃煤取暖，與此同時(shí)，夜間低谷電及工業(yè)廢熱有效利用也受到廣泛的關(guān)注。蓄熱裝置可以將夜間廉價(jià)的電能、或工業(yè)廢熱轉(zhuǎn)換為高溫?zé)崮軆?chǔ)存起來(lái)，儲(chǔ)存的熱能可以被直接利用、用于建筑物供暖、也可以在用電高峰期將熱能轉(zhuǎn)換為電能使用。
[0003]目前較成熟的太陽(yáng)能高溫?zé)崂眯顭岱椒殡p罐顯熱蓄熱，蓄熱裝置龐大，系統(tǒng)投資維護(hù)費(fèi)用高，為了降低蓄熱成本，申請(qǐng)人專利ZL201420138089.3公開(kāi)了一種單罐電能蓄能裝置，將電能以顯熱的形式存于單罐內(nèi)，再借用浸沒(méi)式換熱器實(shí)現(xiàn)熱能的釋放，較雙罐蓄熱系統(tǒng)節(jié)約了成本，節(jié)省了空間。該專利利用顯熱蓄熱，增加絕熱隔板達(dá)到了較好的蓄能、釋能效果，但單罐放熱出口溫度的穩(wěn)定性差、廢熱得不到有效利用，熱能利用效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置，包括:蓄熱罐體，級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置，放熱盤(pán)管換熱組件和加熱器；
[0006]所述級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置布置在所述蓄熱罐體內(nèi)的上部；
[0007]所述蓄熱罐體內(nèi)自下而上設(shè)置所述放熱盤(pán)管換熱組件，所述放熱盤(pán)管換熱組件設(shè)有分別與能量利用裝置的兩端相連的入口和出口；
[0008]所述加熱器布置在所述蓄熱罐體內(nèi)，且處于所述放熱盤(pán)管換熱組件的下方。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放熱盤(pán)管換熱組件包括多個(gè)呈上下位置關(guān)系的放熱盤(pán)管換熱器，所述放熱盤(pán)管換熱器呈單螺旋結(jié)構(gòu)或雙螺旋結(jié)構(gòu)，且分別設(shè)置在所述級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置的內(nèi)部和外部，相鄰兩個(gè)所述放熱盤(pán)管換熱器之間連通，最上部的所述放熱盤(pán)管換熱器的出口、最下部的所述放熱盤(pán)管換熱器的入口分別與能量利用裝置的兩端相連。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)獨(dú)立、上下排布的相變蓄熱單元，每一個(gè)所述相變蓄熱單元內(nèi)均布置有一個(gè)放熱盤(pán)管換熱器，每一個(gè)所述相變蓄熱單元上均設(shè)有放熱介質(zhì)入口和放熱介質(zhì)出口 ；所有所述相變蓄熱單元中心布置有排氣孔。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每一個(gè)所述相變蓄熱單元內(nèi)均填充有一定熔點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相變蓄熱單元內(nèi)相變蓄熱介質(zhì)的熔點(diǎn)從下至上依次增大。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述蓄熱罐體內(nèi)填充有蓄熱介質(zhì)。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放熱盤(pán)管換熱組件管內(nèi)、管外部設(shè)有翅片。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述能量利用裝置選用熱電轉(zhuǎn)換裝置、供暖裝置或供熱水裝置中的一種。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱器與供熱設(shè)備相連，所述加熱器選用電加熱器或工業(yè)余熱加熱器中的一種。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)明還公開(kāi)了一種帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置的使用方法，包括蓄熱過(guò)程和放熱過(guò)程；
[0018]蓄熱過(guò)程:所述加熱器的熱量被蓄熱罐體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)吸收后，蓄熱介質(zhì)溫度升高，升溫后的蓄熱介質(zhì)將熱量向上依次傳遞給多個(gè)相變蓄熱單元內(nèi)部的相變蓄熱介質(zhì)；相變蓄熱單元內(nèi)部的相變蓄熱介質(zhì)自下而上依次融化，相變潛熱被儲(chǔ)存起來(lái)，直至整個(gè)蓄熱罐體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)變?yōu)橄嗤母邷匾簯B(tài)；
[0019]放熱過(guò)程:放熱介質(zhì)通過(guò)放熱介質(zhì)入口進(jìn)入所述蓄熱罐體內(nèi)部的放熱盤(pán)管換熱組件，吸熱后的放熱介質(zhì)從蓄熱罐體依次進(jìn)入上下排布的相變蓄熱單元，并從最上部放熱介質(zhì)出口流出，完成放熱過(guò)程；
[0020]放熱過(guò)程中，蓄熱罐體內(nèi)蓄熱介質(zhì)溫度首先降低，之后多個(gè)相變蓄熱單元的蓄熱溫度從下至上依次降低，當(dāng)所有相變蓄熱單元發(fā)生相變成為固態(tài)時(shí)，整個(gè)蓄熱裝置放熱結(jié)束。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0022]本發(fā)明公開(kāi)的一種帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置，增加了級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置，不僅實(shí)現(xiàn)顯熱和潛熱的儲(chǔ)存，更增強(qiáng)了蓄熱罐出口溫度的穩(wěn)定性;利用夜間廉價(jià)的低谷電能對(duì)蓄熱罐體內(nèi)蓄熱介質(zhì)加熱，實(shí)現(xiàn)蓄熱;罐內(nèi)頂部的級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置延長(zhǎng)了蓄熱裝置放熱穩(wěn)定時(shí)間；
[0023]本發(fā)明的級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)相變蓄熱單元，并在填充不同熔點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)，滿足能量利用裝置的溫度需求。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1公開(kāi)的帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2公開(kāi)的帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3公開(kāi)的帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4公開(kāi)的帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例5公開(kāi)的帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖6為本發(fā)明實(shí)施例6公開(kāi)的帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖中:1、蓄熱罐體;2、排氣孔;3、第四放熱介質(zhì)出口；4、第四放熱介質(zhì)入口；5、第三放熱介質(zhì)出口；6、第三放熱介質(zhì)入口；7、第二放熱介質(zhì)出口；8、第二放熱介質(zhì)入口 ；9、放熱盤(pán)管換熱組件;9-1、第一放熱盤(pán)管換熱器;9-2、第二放熱盤(pán)管換熱器;9-3、第三放熱盤(pán)管換熱器;9-4、第四放熱盤(pán)管換熱器；10、能量利用裝置；11、第一放熱介質(zhì)出口； 12第一放熱介質(zhì)入口；13、供熱設(shè)備；14、供熱設(shè)備入口；15、加熱器；16、級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置；16-1、第一相變蓄熱單元;16-2、第二相變蓄熱單元;16-3、第三相變蓄熱單元;17、供熱設(shè)備出口。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]本發(fā)明提供一種帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置，包括:蓄熱罐體，級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置，放熱盤(pán)管換熱組件和加熱器;級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置布置在蓄熱罐體內(nèi)的上部;蓄熱罐體內(nèi)自下而上設(shè)置放熱盤(pán)管換熱組件，放熱盤(pán)管換熱組件設(shè)有分別與能量利用裝置的兩端相連的入口和出口；加熱器布置在蓄熱罐體內(nèi)，且處于放熱盤(pán)管換熱組件的下方。放熱盤(pán)管換熱組件包括多個(gè)呈上下位置關(guān)系的放熱盤(pán)管換熱器，放熱盤(pán)管換熱器呈單螺旋結(jié)構(gòu)或雙螺旋結(jié)構(gòu)，且分別設(shè)置在級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置的內(nèi)部和外部，相鄰兩個(gè)放熱盤(pán)管換熱器之間連通，最上部的放熱盤(pán)管換熱器的出口、最下部的放熱盤(pán)管換熱器的入口分別與能量利用裝置的兩端相連。級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)獨(dú)立、上下排布的相變蓄熱單元，每一個(gè)相變蓄熱單元內(nèi)均布置有一個(gè)放熱盤(pán)管換熱器，每一個(gè)相變蓄熱單元外均設(shè)有放熱介質(zhì)入口和放熱介質(zhì)出口；所有相變蓄熱單元中心布置有排氣孔;每一個(gè)相變蓄熱單元內(nèi)均填充有一定熔點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)，相變蓄熱單元內(nèi)相變蓄熱介質(zhì)的熔點(diǎn)從下至上依次增大，蓄熱罐體內(nèi)填充有蓄熱介質(zhì)。本發(fā)明利用級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)相變蓄熱介質(zhì)的相變潛熱，延長(zhǎng)釋熱溫度的穩(wěn)定時(shí)間；本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)顯熱和潛熱蓄熱，增強(qiáng)了蓄熱罐出口溫度的穩(wěn)定性，提高熱能利用效率;級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)相變蓄熱單元，并在填充不同熔點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)，滿足能量利用裝置的溫度需求。
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0034]實(shí)施例1:如圖1所示，本發(fā)明提供一種帶級(jí)聯(lián)式相變蓄熱結(jié)構(gòu)的單罐蓄、放熱裝置，包括:蓄熱罐體I，級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置16，放熱盤(pán)管換熱組件9和加熱器15;
[0035]蓄熱罐體I內(nèi)填充有蓄熱介質(zhì)；
[0036]級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置16布置在蓄熱罐體I內(nèi)的上部;相變蓄熱裝置16內(nèi)從下至上依次設(shè)有第一相變蓄熱單元16-1、第二相變蓄熱單元16-2和第三相變蓄熱單元16-3，第一相變蓄熱單元16-1、第二相變蓄熱單元16-2和第三相變蓄熱單元16-3內(nèi)均填充有相變蓄能介質(zhì);第一相變蓄熱單元16-1內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)小于第二相變蓄熱單元16-2內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)，第二相變蓄熱單元16-2內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)小于第三相變蓄熱單元16-3內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)；第一相變蓄熱單元16-1、第二相變蓄熱單元16-2和第三相變蓄熱單元16-3的中心布置有排氣孔2。其中，第一相變蓄熱單元16-1上設(shè)有第二放熱介質(zhì)入口 8和第二放熱介質(zhì)出口 7，第二相變蓄熱單元16-2上設(shè)有第三放熱介質(zhì)入口 6和第三放熱介質(zhì)出口 5，第三相變蓄熱單元16-3上設(shè)有第四放熱介質(zhì)入口 4和第四放熱介質(zhì)出口 3。
[0037]蓄熱罐體I上設(shè)有第一放熱介質(zhì)入口12和第一放熱介質(zhì)出口 11，放熱盤(pán)管換熱組件9包括第一放熱盤(pán)管換熱器9-1、第二放熱盤(pán)管換熱器9-2、第三放熱盤(pán)管換熱器9-3和第四放熱盤(pán)管換熱器9-4;所有放熱盤(pán)管換熱器呈