專利名稱：電蓄能噴淋清底相變換熱供熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電加熱供熱裝置，尤其是電蓄能相變換熱供熱裝置。
背景技術(shù)：
目前，在人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)中，供熱或供熱水的裝置比較常見(jiàn)，如燃油鍋爐、燃?xì)?鍋爐、燃煤鍋爐、電鍋爐等。其中電鍋爐對(duì)環(huán)境污染較輕，基本沒(méi)有廢氣、廢水、廢料的排 放；但電力緊張矛盾和電加熱費(fèi)用限制了電鍋爐的應(yīng)用。
由于電力生產(chǎn)和輸送的特點(diǎn)及電能自身的特性，電力供求緊張表現(xiàn)為時(shí)差性供求矛盾， 同時(shí)又存在嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象，即峰谷供求失配和低谷時(shí)段空耗。為此電力市場(chǎng)執(zhí)行有分時(shí)計(jì)價(jià) 的電價(jià)政策，對(duì)于使用低谷時(shí)段電能予以鼓勵(lì)。
電加熱高溫水蓄能，是利用低谷電力加熱水介質(zhì)，同時(shí)享受分時(shí)計(jì)價(jià)的低谷電價(jià)而能夠 節(jié)省費(fèi)用，在用電高峰時(shí)用高溫水輸出熱能，是電蓄能技術(shù)的有益開(kāi)發(fā)和嘗試。
缺點(diǎn)是蓄能密度低，因而占地空間大，效率也不高。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服電加熱設(shè)備用電高峰爭(zhēng)用而加劇峰谷矛盾的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種使用高 密度蓄能體的電蓄能噴淋清底相變換熱供熱裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的電蓄能噴淋清底相變換熱供熱裝置，由外殼體、隔 熱保溫層、電蓄能系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)組成。
外殼體是商品化的一個(gè)外殼，也可以是借用的環(huán)境物，如墻壁、地槽等。
隔熱保溫層實(shí)現(xiàn)最大可能的阻止熱量傳遞，降低熱能損失。
一、電蓄能系統(tǒng)
電蓄能系統(tǒng)至少包括電加熱裝置和蓄能體。
電加熱裝置至少包括電熱元件；電熱元件是電能轉(zhuǎn)化為熱能的部件，并通過(guò)輻射或傳導(dǎo) 向周圍環(huán)境釋放熱能量。電熱元件及其工藝附件如封裝套件、填充材料、強(qiáng)化導(dǎo)熱構(gòu)造物、 導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)件等集成一體而形成熱源體。
蓄能體是包含蓄能材料或直接用蓄能材料制成的部件，主要以蓄能材料的顯熱或/和潛 熱來(lái)儲(chǔ)蓄熱能量。蓄能體可以是一個(gè)整體，也可以是多個(gè)模塊擺放組合。蓄能體的單位體積 蓄能密度一般是水在溫差5(TC時(shí)的蓄熱量的幾倍到數(shù)十倍；例如使用高鐵磚材料燒結(jié)制成的 蓄能體，溫差450。C時(shí)蓄能密度可達(dá)到1000MJ. m—3以上。
蓄能體和熱源體之間存在或產(chǎn)生流體介質(zhì)時(shí)，需要內(nèi)殼體容器。蓄能體和熱源體之間不 存在也不產(chǎn)生流體介質(zhì)時(shí)，內(nèi)殼體容器非必需。
電加熱裝置通過(guò)熱源體釋放熱能傳遞給蓄能體，蓄能體以顯熱或/和潛熱的形式儲(chǔ)蓄熱 能量。電加熱裝置和蓄能體構(gòu)成了基本的電加熱蓄能系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱電蓄能系統(tǒng)。
二、 換熱系統(tǒng)
換熱系統(tǒng)至少包括蒸氣發(fā)生器、間壁式換熱器、工質(zhì)流控制裝置、工質(zhì)管道。 工質(zhì)是換熱系統(tǒng)的工作流體，包括液體、純液體蒸氣或混合蒸氣。
蒸氣發(fā)生器包括工質(zhì)輸入接口、工質(zhì)輸出接口、蒸氣發(fā)生段簡(jiǎn)稱蒸發(fā)段，工質(zhì)輸入/輸 出接口在蒸發(fā)段的上部；工質(zhì)輸入接口的一端連通蒸發(fā)段、另一端連通工質(zhì)管道、從工質(zhì)管 道輸送液相工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)段，工質(zhì)輸出接口的一端連通蒸發(fā)段、另一端連通工質(zhì)管道、從蒸 發(fā)段輸出氣相工質(zhì)到工質(zhì)管道；蒸發(fā)段或是光管或和波節(jié)管或和折彎管或和蛇形彎管或和盤 管或和扁平狀的腔體、水平截面呈或圓形或和異形；蒸發(fā)段置于蓄能體或及熱源體的熱交換 環(huán)境中。
工質(zhì)流經(jīng)過(guò)工質(zhì)輸入接口噴灑到蒸發(fā)段，故稱為噴淋；
蒸氣發(fā)生器底部和排液裝置連通，換熱停止后若有余液沉落則可排除，故稱清底。 間壁式換熱器，是利用間壁即固體表面將進(jìn)行熱交換的冷熱兩種流體隔開(kāi)、互不接觸， 熱量由熱流體通過(guò)間壁傳遞給冷流體的換熱器。
工質(zhì)流控制裝置，是具有開(kāi)通或關(guān)閉管道功能、并且在開(kāi)通時(shí)能驅(qū)動(dòng)工質(zhì)具有流速的裝 置，具有閥門和泵的雙重功能，至少是閥門和泵的組合或具有截止功能的泵。
工質(zhì)管道是指由管子和管道元件組成整體的壓力系統(tǒng)，其功能是輸送工質(zhì)流。 蒸氣發(fā)生器、間壁式換熱器、工質(zhì)流控制裝置通過(guò)工質(zhì)管道連接組成密閉系統(tǒng)。 換熱系統(tǒng)工作時(shí)，蓄能體或和熱源體提供熱能給蒸發(fā)段，工質(zhì)在工質(zhì)流控制裝置的作用 下通過(guò)工質(zhì)輸入接口進(jìn)入蒸氣發(fā)生器的蒸發(fā)段，在蒸發(fā)段吸收間壁及環(huán)境的熱能而發(fā)生氣相 變化，氣相工質(zhì)再通過(guò)工質(zhì)輸出接口進(jìn)入工質(zhì)管道至間壁式換熱器熱流體腔，并通過(guò)間壁加 熱冷流體而降溫或發(fā)生氣液相變，而沉落在間壁式換熱器的相對(duì)下方，然后回流到工質(zhì)管道 或滯留在換熱器熱流體腔下部，從而實(shí)現(xiàn)換熱工作、并能通過(guò)工質(zhì)流控制裝置調(diào)整流速或流 量來(lái)控制換熱量。
三、 供熱系統(tǒng)
間壁式換熱器的熱流體通過(guò)間壁加熱冷流體，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱量的輸出。根據(jù)間壁式換熱器 的應(yīng)用需要，冷流體腔可分為密閉結(jié)構(gòu)和敞開(kāi)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的有益效果是，實(shí)現(xiàn)了電蓄能供熱或供熱流體，并且通過(guò)工質(zhì)相變來(lái)?yè)Q熱的 換熱系數(shù)和換熱效率較高，蓄能密度大而裝置體積較小，低谷電蓄能實(shí)現(xiàn)移峰填谷和享
受分時(shí)電價(jià)優(yōu)惠政策而節(jié)省加熱費(fèi)用；排液清底結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)停止供熱后排空沉落在蒸發(fā)段底
部的余留殘液，達(dá)到供熱停止換熱立即結(jié)束的效果。以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).外殼體，2.隔熱保溫層，3.蓄能體，4.電加熱裝置，5.蒸氣發(fā)生器，6.工質(zhì)流 控制裝置，7.間壁式換熱器，8.工質(zhì)管道，9.內(nèi)殼體，IO.儲(chǔ)氣腔，ll.抽氣泵，12.集液器 ，13.安全附件，14.排液裝置。
具體實(shí)施方式在圖l中電蓄能系統(tǒng)，由蓄能體(3)、電加熱裝置(4)構(gòu)成；
換熱系統(tǒng)，是由蒸氣發(fā)生器(5)、工質(zhì)流控制裝置(6)、間壁式換熱器(7)、通過(guò)工質(zhì)管 道(8)連接構(gòu)成密閉的工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)；
蒸氣發(fā)生器(5)的工質(zhì)輸入接口和工質(zhì)輸出接口在蒸發(fā)段的上方；工質(zhì)流控制裝置(6)具 有閥和泵的兩項(xiàng)功能，控制工質(zhì)管路的截止或開(kāi)通，開(kāi)通時(shí)能輸出動(dòng)力和調(diào)節(jié)流量及流速； 液體工質(zhì)沉留在間壁式換熱器(7)的下部或和工質(zhì)管道(8)的冷凝回流段；
供熱系統(tǒng)，間壁式換熱器(7)的熱流體通過(guò)間壁對(duì)冷流體腔的冷流體加熱而輸出熱量；
供熱系統(tǒng)工作時(shí)，排液裝置(14)處于關(guān)閉或停止?fàn)顟B(tài)；供熱系統(tǒng)停止時(shí)，排液裝置 (14)打開(kāi)并排空殘余工質(zhì)液；
裝置在初次運(yùn)行前，首先加入適量工質(zhì)流體，然后用抽氣泵排出系統(tǒng)的不容氣體或及形 成負(fù)壓而降低工質(zhì)沸點(diǎn)。
在圖l所示的結(jié)構(gòu)中，間壁式換熱器(7)的熱流體腔低于蒸氣發(fā)生器(5)的工質(zhì)輸出段， 防止工質(zhì)冷凝回流；而工質(zhì)輸入接口是安置在蒸發(fā)段上部的噴液嘴以及與之相連的管路，蒸 氣發(fā)生器(5)的上部匯集成工質(zhì)輸出接口并連接至工質(zhì)管道；液相工質(zhì)噴灑到蒸發(fā)段而吸熱 氣化、氣相工質(zhì)被輸送至間壁式換熱器(7)的熱流體腔參與間壁換熱；排液裝置(14)是電磁
閥和流體循環(huán)泵。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
在圖2所示實(shí)施例中，增加了安全附件(13);增加了抽氣泵(ll)用于排出不容氣體，因
而可形成負(fù)壓；蒸氣發(fā)生器(5)的工質(zhì)輸出段加大了容積或增加容器，形成儲(chǔ)氣腔(10);工 質(zhì)流控制裝置(6)由電磁閥和熱流體循環(huán)泵組合；蒸發(fā)器的多腔管狀容器并且底部互通。 如果供熱系統(tǒng)停止工作時(shí)，則工質(zhì)流控制裝置(6)的電磁閥關(guān)閉、排液裝置(14)的電磁
閥打開(kāi)、循環(huán)泵反向運(yùn)轉(zhuǎn)至殘液清空后停止并排液裝置(14)的電磁閥關(guān)閉；
如果供熱系統(tǒng)工作，工質(zhì)流控制裝置(6)檢測(cè)蒸氣發(fā)生器(5)的換熱環(huán)境溫度T和換熱系 統(tǒng)的內(nèi)壓力P，當(dāng)P小于或介于系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力范圍內(nèi)、T大于工質(zhì)在工作壓力下的沸點(diǎn)， 并且液體工質(zhì)的量不少于最小值時(shí)，閥打開(kāi)、然后泵運(yùn)行，輸送液體工質(zhì)；工質(zhì)的量可以檢 測(cè)工質(zhì)液面而利用液位開(kāi)關(guān)；工質(zhì)流量可用壓力P模擬信號(hào)變頻運(yùn)行循環(huán)泵或流量測(cè)控驅(qū)動(dòng)
循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速參數(shù)，亦或檢測(cè)供熱輸出溫度來(lái)改變循環(huán)泵轉(zhuǎn)速。
在圖3所示實(shí)施例中，間壁式換熱器(7)是管殼式換熱器，熱流體輸入管探過(guò)冷凝液面，
并增加了工質(zhì)回流儲(chǔ)液容器即集液器(12)，換熱器中的冷凝液回流到集液器(12)中；而集液
器(12)的液面始終低于蒸汽發(fā)生器(5)的底部，排液裝置(14)是一根直通的管路或帶有智能 控制閥門的管路。
以上實(shí)施例的蓄能體可以采用金屬基蓄熱材料制成一個(gè)整體，或制成多個(gè)模塊通過(guò)擺放 組合而成，及或固-液相變的蓄熱材料經(jīng)封裝而成，及或采用內(nèi)殼體封裝成一體。蒸氣發(fā)生 器的內(nèi)壓可通過(guò)抽氣泵或真空泵抽成負(fù)壓，從而降低工質(zhì)沸點(diǎn)，能增大了蓄能換熱的溫差， 即安全又獲得較大的蓄能量。
權(quán)利要求1.一種電蓄能噴淋清底相變換熱供熱裝置，主要由外殼體(1)、隔熱保溫層(2)、電蓄能系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、或有內(nèi)殼體(9)等構(gòu)成，其特征是電蓄能系統(tǒng)至少包括蓄能體(3)和電加熱裝置(4)，電加熱裝置(4)的熱源體傳遞熱能給蓄能體(3)，蓄能體(3)以顯熱或和相變潛熱方式存儲(chǔ)熱能；換熱系統(tǒng)是由蒸氣發(fā)生器(5)、工質(zhì)流控制裝置(6)、間壁式換熱器(7)通過(guò)工質(zhì)管道(8)連通所構(gòu)成的封閉系統(tǒng)，工質(zhì)流控制裝置(6)控制輸入到蒸氣發(fā)生器(5)的工質(zhì)流量，蒸氣發(fā)生器(5)的蒸發(fā)段上部有工質(zhì)輸入接口和工質(zhì)輸出接口、底部有排液裝置(14)；蓄能體(3)通過(guò)接觸或和通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)傳遞熱能給蒸氣發(fā)生器(5)的蒸發(fā)段；供熱系統(tǒng)是間壁式換熱器(7)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種電蓄能噴淋清底相變換熱供熱裝置，其構(gòu)造包括外殼體、隔熱保溫層、或有內(nèi)殼體，設(shè)置了電蓄能系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)。其中蓄能體采用高密度蓄能材料制造，蓄熱量大而裝置體積相對(duì)變?。粨Q熱系統(tǒng)可控制換熱量；噴淋清底結(jié)構(gòu)，能在相變換熱結(jié)束后清空底部的余液，有效避免換熱延續(xù)問(wèn)題。適用于建筑供熱和供熱水，低谷電蓄能實(shí)現(xiàn)移峰填谷及節(jié)省費(fèi)用的目的。
文檔編號(hào)F24D9/00GK201059674SQ20072020018
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者陳定興 申請(qǐng)人:陳定興