專利名稱：季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，屬于天然能源利用及蓄熱技術(shù)。
背景技術(shù)：
將冷/熱量儲存在某種介質(zhì)或材料中，在另一時段釋放出來的系統(tǒng)稱為蓄能系 統(tǒng)。當(dāng)冷/熱量以顯熱或潛熱形式儲存在某種介質(zhì)中，并能夠在需要時釋放出冷/熱量的 空調(diào)系統(tǒng)稱為蓄冷/熱空調(diào)系統(tǒng)。利用季節(jié)性溫差和低位能地表水來存儲能量(冷/熱 量)用于空調(diào)目的的系統(tǒng)稱為季節(jié)性低位能地表水蓄能空調(diào)系統(tǒng)。蓄冷/熱技術(shù)是上世紀(jì) 80年代從國外首先發(fā)展起來的高效節(jié)能技術(shù)。1979年美國率先編寫并出版了《建筑物非 峰值期降溫導(dǎo)則》，其后開始大面積推廣應(yīng)用電鍋爐蓄熱技術(shù)。到上世紀(jì)90年代美國已有 40多家電力公司從事蓄熱系統(tǒng)的研制工作，重點放在太陽能、地?zé)岱矫?，歐洲、日本等經(jīng)濟(jì) 發(fā)達(dá)國家以及我國的臺灣地區(qū)也在上世紀(jì)80年代開始了蓄熱技術(shù)的應(yīng)用研究。目前發(fā)達(dá) 國家采用電鍋爐蓄熱技術(shù)已經(jīng)普遍推廣，太陽能、地?zé)岬男顭嵋灿羞M(jìn)展，但蓄熱技術(shù)的開發(fā) 相對蓄冷技術(shù)進(jìn)展緩慢，我國上世紀(jì)90年代也開始開發(fā)蓄熱技術(shù)的研制工作，重點也是放 在太陽能、地?zé)?、電鍋爐蓄熱。以電鍋爐蓄熱發(fā)展較快，目前在許多地區(qū)得到推廣。但是這 種蓄熱技術(shù)使用的水都是當(dāng)季的普通生活用水，所以蓄能節(jié)能的效果很有限。在低位能利 用的研究中，國內(nèi)外學(xué)者把大部分精力都集中在研究太陽能、地?zé)岷涂稍偕茉磶讉€領(lǐng)域， 而忽略了自然環(huán)境中隱藏的能量，不難發(fā)現(xiàn)自然界的江河湖海等地表水中也蘊含著大量的 潛能，具有很大的開發(fā)潛力。我國具有豐富的地表水資源，特別是在我國的南方地區(qū)隨處可 見，但是沒有發(fā)揮其中所儲存潛能的作用。如何充分利用這些能量，一直是科研人員努力探 索的難題。可以設(shè)想將這些天然能量運用到能耗日益增多的全年空調(diào)中去，平均每一萬平 方建筑，一小時就可以節(jié)省250kw/104m2h電耗，C02每年的減排量可達(dá)370噸。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，利用季節(jié)性溫差通 過低位能的地表水將夏天地表水進(jìn)行收集、儲藏、保溫，冬季使用，運用到供熱系統(tǒng)中去，從 而減輕或取代部分火電負(fù)荷、降低火力發(fā)電的燃煤量、減少二氧化碳排放，其節(jié)能減排的社 會效益和現(xiàn)實意義極大。
本實用新型的技術(shù)方案本實用新型的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備包括依次由 管路連接的取水部分、沉淀部分、吸熱保溫淺容器、隔熱儲水庫、提升泵和換熱水槽。 所述的取水部分組成之一，包括水泵，與水泵連接的取水管，取水管進(jìn)水口與集水 器的出水口連接，集水器的進(jìn)水口在集水器的側(cè)壁，高于出水口 ，進(jìn)水口上有過濾網(wǎng)，進(jìn)水 口位于水表面下5 20cm處。 所述的取水部分組成之二，包括水泵，與水泵連接的取水管，取水管的進(jìn)水口與集 水器的出水口連接，集水器的進(jìn)水口是向上的喇叭狀口 ，喇叭狀口與水表面平行，喇叭狀口上有過濾網(wǎng)，并且定位于水表面下5 20cm處。 所述的吸熱保溫淺容器之一采用吸熱池，吸熱池的池底和池壁包括本體、隔熱層、 防水層，池內(nèi)表面涂吸熱層；吸熱池的深度為0. 5 lm。進(jìn)一步地，吸熱池上方用玻璃布膜 覆蓋，玻璃布膜由框架支撐固定。在玻璃布膜中鑲嵌或粘接有太陽聚焦鏡，太陽聚焦鏡是直 徑為1. 0 2. 0m的凸透鏡。太陽聚焦鏡也由框架支撐固定。 所述的吸熱保溫淺容器之二采用平底吸熱盒，平底吸熱盒的底和壁包括隔熱層， 盒內(nèi)表面涂吸熱層；吸熱盒的深度為0. 5 lm。 所述的隔熱儲水庫埋入地下3 5m，隔熱儲水庫采用雙層防水墻設(shè)計，由外層防 水墻和內(nèi)層防水墻構(gòu)成，外層防水墻和內(nèi)層防水墻之間設(shè)置有空氣隔熱層或真空隔熱層， 外層防水墻和內(nèi)層防水墻的墻體結(jié)構(gòu)均由一側(cè)防水保溫層、中間砌體和另一側(cè)膨脹聚苯絕 熱板復(fù)合而成。 本實用新型的優(yōu)點主要體現(xiàn)在如下幾個方面 其一，本實用新型采用創(chuàng)新的蓄能方式，實現(xiàn)了能量季節(jié)性的轉(zhuǎn)移，將所蓄能量運 用到現(xiàn)有的取暖系統(tǒng)中去，節(jié)能減排效果將十分顯著，可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 其二，本實用新型充分開發(fā)了水的"蓄能"作用，將水作為新能源和環(huán)保能源使用， 其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益同樣是不可估量的。 其三，本實用新型充分利用地下環(huán)境設(shè)置隔熱儲水庫，采用雙層防水墻設(shè)計，既保 證了隔熱效果，又不占良田好土。特別是使大量利用低位能水蓄能具用了可行性和安全性。 其四，充分利用太陽能，達(dá)到利用自然能源的目的，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約自然資源 的目的。 其五，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運行操作簡單，維護(hù)工作量少。 其六，以蓄能空調(diào)代替了傳統(tǒng)空調(diào)，起到節(jié)能作用。 其七，吸熱裝置的結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，效果好，適于大容量水水溫的提升。
圖1是本實用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實用新型設(shè)備中取水部分的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖1中取水部分的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實用新型設(shè)備中隔熱儲水庫的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本實用新型設(shè)備中吸熱盒的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本實用新型設(shè)備中吸熱池的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本實用新型設(shè)備中吸熱池的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 圖1是本實用新型設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖依次由管路連接的取水部分1、過濾沉淀部 分2、吸收太陽能的吸熱保溫淺容器3、隔熱儲水庫4、提升泵5、換熱水池6、用戶泵7、用戶 8。 圖1中取水部分包括水泵la，與水泵連接的取水管lb，取水管進(jìn)水端口安裝喇叭狀集水器lc，集水器lc的喇叭口向上與水表面平行，進(jìn)水口上有過濾網(wǎng)，并且定位于水表 面下5 20cm處。 圖2是本實用新型的取水部分另一種實施例取水部分包括水泵la，與水泵連接 的取水管lb，取水管進(jìn)水口與集水器lc的出水口 lc2連接，集水器lc的進(jìn)水口 lcl在集水 器lc的側(cè)壁，高于出水口，進(jìn)水口上有過濾網(wǎng)，進(jìn)水口 lcl位于水表面下3 20cm處。 圖3是圖1中取水部分的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。取水部分包括水泵la，與水泵連接的 取水管lb，取水管進(jìn)水端口安裝多個集水器lc，取水管連接到過濾沉淀部分2，過濾沉淀部 分2連接到吸收太陽能的吸熱保溫淺容器3。 取水部分可保證收集到的地表水是取自江、河、湖水距離水面20cm以內(nèi)的水，以 保證收集到溫度最高的水。 圖4是隔熱儲水庫的結(jié)構(gòu)示意圖所述的隔熱儲水庫埋入地下3 5m。隔熱儲水 庫4采用雙層防水墻設(shè)計，由外層防水墻4a和內(nèi)層防水墻4b構(gòu)成，外層防水墻4a和內(nèi)層 防水墻4b之間設(shè)置有空氣隔熱層4c，外層防水墻4a和內(nèi)層防水墻4b的墻體結(jié)構(gòu)均由一側(cè) 防水保溫層、中間砌體和另一側(cè)膨脹聚苯絕熱板復(fù)合而成。隔熱儲水庫保障儲藏的水散熱 達(dá)到最低限度。外門設(shè)有雙重自動保溫門。 圖5是平底吸熱盒的結(jié)構(gòu)示意圖吸熱保溫淺容器采用平底吸熱盒，平底吸熱盒 的底和壁包括隔熱層3. l，盒內(nèi)表面涂吸熱層3. 2 ;平底吸熱盒的深度為0. 5 lm。平底吸 熱盒的面積一般為10 50m2左右，采用多個。吸熱盒3是放在水面的，用輕質(zhì)隔熱材料制 成，開啟進(jìn)水閥將水由湖面引入吸熱盒，當(dāng)水溫達(dá)到要求時，通過吸熱盒底部吸水口泵入隔 熱儲水庫。水不通過沉淀池。 圖6是吸熱池的結(jié)構(gòu)示意圖吸熱保溫淺容器采用吸熱池3，吸熱池3包括本體 (砌體)3a、隔熱層3b、防水層3c，池內(nèi)表面涂吸熱層3d ;吸熱池3深度為0. 5 lm。 在吸熱池3上方用玻璃布膜3e覆蓋，玻璃布膜由輕鋼結(jié)構(gòu)框架3f支撐固定。在 玻璃布膜中鑲嵌或粘接有太陽聚焦鏡3g，太陽聚焦鏡3g是直徑為1. 0 2. Om的凸透鏡，太 陽聚焦鏡3g也由框架3f支撐固定。在玻璃布膜3e上涂覆有三層炭黑，以幫助吸熱。 圖7是吸熱池的另一種結(jié)構(gòu)示意圖在吸熱池3內(nèi)由立柱3h支撐框架3f ，玻璃布 膜3e覆蓋在四周和框架3f上面。在玻璃布膜3e中鑲嵌太陽聚焦鏡3g，太陽聚焦鏡3g是 直徑為1. 0 2. Om的凸透鏡，太陽聚焦鏡3g由框架3f上的固定裝置3i夾緊，固定裝置3i 內(nèi)有橡膠墊和填充材料3j ;在玻璃布膜3e上涂覆有三層炭黑，以幫助吸熱。 上述吸熱池3的形狀和規(guī)格可以有多種，比如規(guī)格為50mX25mX (0. 5 l)m的方 形平底淺池，池內(nèi)表面涂吸熱層3d，池中蓄水高度為200mm 350mm深，可以最大限度地吸 收太陽能，保證水溫升高。當(dāng)氣溫較高、太陽輻射好時，池中蓄水高度可以高些，當(dāng)氣溫一 般、太陽輻射較差時，池中蓄水高度要低些。吸熱池也可根據(jù)項目情況設(shè)置多個，吸熱池的 總面積依據(jù)所需儲藏水的容積和溫度要求設(shè)計。吸熱池中吸收太陽能升溫的過程可以貫穿 整個高溫季節(jié)，一般選擇氣溫在28t:以上的晴朗天氣進(jìn)行步驟l) 步驟3)的操作，使隔熱 儲水庫中的熱水積累增加。 吸熱池的總?cè)莘e可根據(jù)項目的要求來確定， 一般單個不宜太大和太小，而且至少 要求設(shè)二個池子，以便池子清理時替換使用。吸熱層根據(jù)項目要求可以選擇炭黑或瀝青，瀝 青厚度為10 20mm，炭黑可以刷3 5遍。[0038] 吸熱池可根據(jù)項目的大小和投資情況分別選用以下任一方式1)單獨吸熱池；2) 吸熱池上方用玻璃布膜；3)吸熱池上方用玻璃布膜及太陽聚焦鏡。 本實用新型也可以將沉淀池表面采用瀝青和炭黑全部涂黑，達(dá)到吸收太陽能的作 用。瀝青厚度為10 20mm，炭黑可以刷3 5遍。 本實用新型的工作過程如下 1)在高溫季節(jié)，如夏季氣溫在2『C以上，采用本實用新型的取水部分收集地表各 種形式存在的水，特別是是取自江、河、湖水距離水面20cm以內(nèi)的水以上的水，以保證收集 到溫度最高的水，水溫在25t:以上； 2)將收集到的水進(jìn)行沉淀初步處理，如果水質(zhì)不符合工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)則另行處理； 3)將處理后的水，送入吸熱池中，蓄水高度為200mm 800mm，由太陽直接照射使 水溫升高到35。C 48。C ; 4)升溫后的水送到埋入地下的隔熱儲水庫儲藏； 步驟3)和步驟4)反復(fù)進(jìn)行，將隔熱儲水庫4儲藏的熱水積累到足夠的容量。 5)低溫季節(jié)使用時，將步驟4)儲藏的水作為蓄能空調(diào)的熱源以及其它取暖、生活 用水、生產(chǎn)用水的熱源。由提升泵5將熱水送至換熱水池6，再由用戶泵7抽吸給用戶8使 用。 當(dāng)步驟3)采用吸熱盒時，吸熱盒有很多。同樣是步驟3)和步驟4)反復(fù)進(jìn)行，將 隔熱儲水庫4儲藏的熱水積累到足夠的容量。 到冬季將儲藏的水通過板式熱交換器與空調(diào)系統(tǒng)的熱水管進(jìn)行熱交換實現(xiàn)空調(diào) 供熱過程，當(dāng)換熱水池6中的熱水達(dá)不到取暖溫度時，可采取輔助加熱繼續(xù)升溫。 以10000平方米辦公樓利用本實用新型低位能蓄能采暖系統(tǒng)為例，基本數(shù)據(jù)分析 說明如下 按照國家有關(guān)采暖設(shè)計規(guī)范，現(xiàn)以某10000平方米建筑面積的辦公樓的冬季采暖 為例，在不考慮蓄熱保溫及熱交換損失等相關(guān)因素的條件下，經(jīng)過計算可得出如下結(jié)論 1、熱水庫容量一個10000平方米建筑面積的一般辦公樓一個冬季要滿足設(shè) 定條件下的采暖運行，如果以獲取2(TC溫差的水為例，實際所需蓄熱水庫容量理論值為 12939m3。 2、單位體積熱水20。C、30。C、4(TC溫差的換熱量lm320°C、30°C、40。C溫差的水的 換熱量分別為23. 26kW*h/m3、34. 89kW*h/m3、46. 52kW*h/m3。 3、常規(guī)采暖如果采用常規(guī)熱泵采暖，一個10000平方米建筑面積的一般辦公樓 要滿足設(shè)定條件下的一個冬季采暖運行，熱泵機組主機的總耗電量約為100027度電。 4、常規(guī)節(jié)能減排一個10000平方米建筑面積的一般辦公樓要滿足設(shè)定條件下的 一個冬季采暖運行，如果省去常規(guī)采暖熱泵主機總耗電量100027度電的話，就相當(dāng)于減排 二氧化碳99727公斤。 5、本實用新型夏蓄冬用節(jié)能減排一個10000平方米建筑面積的一般辦公樓要滿 足設(shè)定條件下的一個冬季采暖運行，按夏天蓄熱冬天供暖的思路，如果以獲取2(TC溫差的 水為例，相當(dāng)于節(jié)省300960kW*h的熱負(fù)荷，等于減排二氧化碳300057公斤。
權(quán)利要求一種季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，包括取水部分及管路，其特征在于取水部分(1)依次由管路連接沉淀部分(2)、吸熱保溫淺容器(3)、隔熱儲水庫(4)、提升泵(5)和換熱水槽(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于取水部分包括 水泵(la)，與水泵連接的取水管(lb)，取水管(lb)的進(jìn)水口與集水器(lc)的出水口連接， 集水器(lc)上有過濾網(wǎng)的進(jìn)水口在集水器(lc)的側(cè)壁，高于出水口，進(jìn)水口位于水表面下 5 20cm處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于取水部分包括 水泵(la)，與水泵連接的取水管(lb)，取水管(lb)的進(jìn)水口與集水器(lc)的出水口連接， 集水器(lc)的進(jìn)水口是向上的喇叭狀口，喇叭狀口上有過濾網(wǎng)，喇叭狀口與水表面平行， 喇叭狀口定位于水表面下5 20cm處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于吸熱 保溫淺容器(3)采用吸熱池，吸熱池(3)的池底和池壁包括本體(3a)、隔熱層(3b)、防水層 (3c)，池內(nèi)表面涂吸熱層(3d)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于在吸熱池(3) 上方覆蓋有玻璃布膜(3e)，玻璃布膜(3e)由框架(3f)支撐固定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于在吸熱池(3) 上方布置太陽聚焦鏡(3g)，太陽聚焦鏡(3g)由框架(3f)支撐，由框架(3f)上的固定裝置 (3i)夾緊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于在玻璃布膜 (3e)中鑲嵌太陽聚焦鏡(3g)，太陽聚焦鏡(3g)由框架(3f)上的固定裝置(3i)夾緊固定， 且玻璃布膜(3e)與太陽聚焦鏡(3g)粘接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于吸熱 保溫淺容器(3)采用平底吸熱盒，平底吸熱盒的底和壁包括隔熱層(3. l)，盒內(nèi)表面涂吸熱 層(3. 2)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，其特征在于隔熱 儲水庫(4)埋入地下3 5m，隔熱儲水庫(4)采用雙層防水墻設(shè)計，由外層防水墻(4a)和 內(nèi)層防水墻(4b)構(gòu)成，外層防水墻(4a)和內(nèi)層防水墻(4b)之間設(shè)置有空氣隔熱層或真空 隔熱層(4c)，外層防水墻(4a)和內(nèi)層防水墻(4b)的墻體結(jié)構(gòu)均由一側(cè)防水保溫層、中間砌 體和另一側(cè)膨脹聚苯絕熱板復(fù)合而成。
專利摘要本實用新型公開了一種季節(jié)性低位能地表水蓄熱設(shè)備，包括依次由管路連接的取水部分、沉淀部分、吸熱保溫淺容器、隔熱儲水庫、提升泵和換熱水槽。在高溫季節(jié)收集地表各種形式存在的25℃以上的水，進(jìn)行初步處理；將處理后的水在吸熱池中吸收太陽能升溫，升溫到35℃～48℃；升溫后的水送到埋入地下的隔熱儲水庫儲藏；低溫季節(jié)使用時，將儲藏的水作為蓄能空調(diào)的熱源以及其它取暖、生活用水、生產(chǎn)用水的熱源。本實用新型開發(fā)了蘊藏在水中的低位能，特別是利用了夏季高位太陽能和水中的顯熱等，通過多種蓄能方式將夏天溫水中的低位能轉(zhuǎn)移到冬天使用，可減輕火電負(fù)荷、降低二氧化碳排放，節(jié)能減排效果明顯。
文檔編號F24J2/48GK201463384SQ20092008398
公開日2010年5月12日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者何杰, 唐宏明, 胡書傳, 陳義龍 申請人:武漢凱迪控股投資有限公司