一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，以解决集能、蓄能和供能过程的低功耗、高效率传热难题，降低BTES系统对地下空间的生态影响，提高系统传热效率。包括换热器、第一流体管、第二流体管、线性振动发生装置和地埋装置；地埋装置包括内筒体和外筒体，内筒体和外筒体之间有润滑导热介质；内筒体包括用于充注相变工质的下筒体、上连接套筒、筛孔隔板、上封盖和下连接套筒。筛孔隔板上部有设备腔，设备腔内有线性振动发生装置。本发明专利技术的系统大幅降低了输送功耗，可大幅提升内筒体中相变工质的热质传递效率以及内筒体与外筒体之间的传热效率，进一步提升了系统的单位延米换热量指标，有效减少了所需钻井数量。

【技术实现步骤摘要】
一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统
本专利技术涉及跨季节储能
，特别涉及一种具有振动强化传热功能的被动式跨季节集能蓄能供能系统。
技术介绍
传统跨季节埋管蓄能系统(BTES)中包含大量的钻孔、填料、埋管换热器(单U管、双U管和其它异型管)、循环流体、分集水器和水泵等组成部分。从整个运行年度来看，BTES需首先在蓄能季依靠水泵驱动循环流体(水)流经冷热源收集装置(集能)并再次流经地下蓄能体以注入所收集的冷/热能(蓄能)，然后在用能季利用同样换热手段从地下蓄能体中提取蓄能季所收集的冷/热能并供给建筑使用(供能)。因此传统BTES本质上属于主动式显热热交换系统，不但在集能、蓄能和供能阶段消耗大量的水泵输送功耗外，整个系统的集能、蓄能和供能效率也较低。集能方面：以集能板作为冷/热源为例，由于源端集能效率与其安装角度、环境温度、风速以及天空辐射角度有关，而集能板通常为固定安装，因此传统集能板夏季的集热效率和冬季集冷效率会因环境因素的实时变化而无法始终保持最优。对此，研究人员虽提出相关集能板可随外界因素变化而进行调整的方案(“追优”)，但系统设计复杂、模块化程度低，同时也由于工程造价高、维护困难，因而难以大规模推广。蓄能供能方面：因传统BTES在蓄能和供能过程仍属于显热热交换过程，因此实际工程中不得不通过增加井群数量以维持整个系统的运行性能，这也进一步导致了工程造价的居高不下，严重影响了BTES的推广应用。此外，过度打井和不合理施工也将对地下土壤和水环境产生不可逆生态损伤。为了提升蓄能和供能效率、降低工程造价和对周边地下生态环境影响，技术人员目前主要是采用双U管或其它异型管替代单U管以提升单位延米换热量。这一措施虽有助于减少井群数量和附属设备用量，但其它问题随之而来。例如，双U管/异型管在钻孔下管过程容易产生形变造成双U管/异型管之间相互贴合(俗称“短路”)，造成短路点以下的埋管部分甚至全部失效，使得整个BTES的实际可用容量严重偏离设计值。此外，填料回填也可能因钻孔情况不同和回填随机性操作而产生不均匀回填现象，造成不同位置钻孔的热扩散系数和换热效率的不同，不利于BTES蓄/取热过程的精细化管理。因此，传统主动式BTES中存在的上述弊端已成为相关技术人员亟需解决的工程技术难题。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种具有线性振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，以解决集能、蓄能和供能过程的低功耗、高效率传热难题，降低BTES系统对地下空间的生态影响，提高系统传热效率。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，包括换热器、第一流体管、第二流体管、线性振动发生装置和地埋装置；所述地埋装置包括内筒体和外筒体，所述内筒体和外筒体之间设置有润滑导热介质；所述内筒体包括用于充注相变工质的下筒体、上连接套筒、筛孔隔板、上封盖和下连接套筒，所述上连接套筒的下端与所述下筒体之间通过第一弹性密封圈密封，所述下筒体上端面固定连接有所述筛孔隔板，所述上连接套筒的上端面通过所述上封盖密封；所述筛孔隔板上部设置有设备腔，所述设备腔内安装有所述线性振动发生装置；所述下筒体的下端与所述下连接套筒固定连接，所述下连接套筒内形成弹簧腔，所述下筒体下端设置有导向槽，所述导向槽与安装于所述外筒体与内筒体之间的导向柱滑动配合，所述弹簧腔内安装有弹簧；所述下连接套筒下端与所述外筒体底部之间设置有密封槽，所述密封槽内安装有第二弹性密封圈；所述第一流体管上端与所述换热器的第一相变工质接口连接，所述第一流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于所述上连接套筒上部；所述第二流体管上端与所述换热器的第二相变工质接口连接，所述第二流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于相变工质液面下，所述第二流体管内设置有吸液芯，所述吸液芯中心设置有流体流道，所述第二流体管上设置有吸液控制单元，所述吸液控制单元用于切断或闭合所述吸液控制单元两侧所述吸液芯的连接；所述线性振动发生装置驱动所述筛孔隔板及所述下筒体产生振动；所述设备腔下端通过伸缩管与所述筛孔隔板固定连接。所述线性振动发生装置包括振动驱动电机，所述振动驱动电机的输出轴上安装有偏心凸轮，所述偏心凸轮驱动所述筛孔隔板。还包括多功能气象站、控制器和驱动执行器；所述换热器为平板式太阳能集热器；所述驱动执行器用于驱动所述换热器转动；所述控制器分别与所述多功能气象站的信号输出端和驱动执行器的控制端连接，所述控制器通过所述多功能气象站收集的气象信息控制所述驱动执行器动作，带动所述换热器转动至目标位置。所述吸液控制单元包括设置于所述第二流体管上的旁通管和三通阀。所述吸液芯内表面设置有多个肋状凸体，所述吸液控制单元包括管体，所述管体内设置有连接吸液芯，所述连接吸液芯的内表面设置有与所述吸液芯内表面的肋状凸体相对应的凸起，所述连接吸液芯与旋转驱动机构连接；旋转驱动机构驱动所述连接吸液芯转动使得连接吸液芯的凸起与吸液芯的肋状凸体相接或分离。所述第二流体管通过支架安装于所述内筒体内部。所述第二流体管的下端连接有弯管。所述外筒体的外部设置有蓄能体，所述蓄能体和上封盖上部设置有保温层。所述换热器与上封盖之间的第一流体管和第二流体管外部设置有保护套筒。所述第一流体管上设置有工质注入口本专利技术的特点和优点是：1.本专利技术的系统采用被动式潜热热交换方式，可大幅降低BTES系统的输送功耗，且其地埋部分由内筒体与外筒体组成，内筒体与外筒体之间设有润滑导热介质，内筒体上还设置有线性振动强化传热装置，可大幅提升内筒体中相变工质的热质传递效率以及内筒体与外筒体之间的传热效率，进一步提升系统的单位延米换热量指标，最终有效减少了BTES系统所需钻井数量和对蓄能体周边地下空间的生态影响。同时，能够有效避免传统埋管式蓄能井“短路”现象的产生，提高了系统运行的稳定性。2.本专利技术的系统中设置有“追优”结构，可依据不同季节和不同气象参数实时计算调整位置，实现集能效率最大化，并在同一系统中实现跨季节集能、蓄能和供能等不同功能的一体化高度集成。3、本专利技术地埋部分能够直接下沉至钻孔中，消除了传统BTES施工中填料回填步骤，因此可有效避免回填过程中不均匀回填的产生。4、本专利技术的系统中的第二流体管下端连接有弯管，能够防止蓄冷或者供热过程中内筒体蒸汽倒灌现象的产生，提升了系统的运行稳定性。附图说明图1所示为本专利技术具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统的原理图；图2所示图1的A-A剖面图；图3所示为吸液控制单元的一种实施例的结构示意图；图4所示为图3的B-B剖面图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统的原理图如图1-图2所示，包括换热器1、第一流体管2、第二流体管3、线性振动发生装置和地埋装置。所述地埋装置包括内筒体4和外筒体6，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，包括换热器、第一流体管、第二流体管、线性振动发生装置和地埋装置；所述地埋装置包括内筒体和外筒体，所述内筒体和外筒体之间设置有润滑导热介质；所述内筒体包括用于充注相变工质的下筒体、上连接套筒、筛孔隔板、上封盖和下连接套筒，所述上连接套筒的下端与所述下筒体之间通过第一弹性密封圈密封，所述下筒体上端面固定连接有所述筛孔隔板，所述上连接套筒的上端面通过所述上封盖密封；所述筛孔隔板上部设置有设备腔，所述设备腔内安装有所述线性振动发生装置；所述下筒体的下端与所述下连接套筒固定连接，所述下连接套筒内形成弹簧腔，所述下筒体下端设置有导向槽，所述导向槽与安装于所述外筒体与内筒体之间的导向柱滑动配合，所述弹簧腔内安装有弹簧；所述下连接套筒下端与所述外筒体底部之间设置有密封槽，所述密封槽内安装有第二弹性密封圈；所述第一流体管上端与所述换热器的第一相变工质接口连接，所述第一流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于所述上连接套筒上部；所述第二流体管上端与所述换热器的第二相变工质接口连接，所述第二流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于相变工质液面下，所述第二流体管内设置有吸液芯，所述吸液芯中心设置有流体流道，所述第二流体管上设置有吸液控制单元，所述吸液控制单元用于切断或闭合所述吸液控制单元两侧所述吸液芯的连接；所述线性振动发生装置驱动所述筛孔隔板及所述下筒体产生振动；所述设备腔下端通过伸缩管与所述筛孔隔板固定连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，包括换热器、第一流体管、第二流体管、线性振动发生装置和地埋装置；所述地埋装置包括内筒体和外筒体，所述内筒体和外筒体之间设置有润滑导热介质；所述内筒体包括用于充注相变工质的下筒体、上连接套筒、筛孔隔板、上封盖和下连接套筒，所述上连接套筒的下端与所述下筒体之间通过第一弹性密封圈密封，所述下筒体上端面固定连接有所述筛孔隔板，所述上连接套筒的上端面通过所述上封盖密封；所述筛孔隔板上部设置有设备腔，所述设备腔内安装有所述线性振动发生装置；所述下筒体的下端与所述下连接套筒固定连接，所述下连接套筒内形成弹簧腔，所述下筒体下端设置有导向槽，所述导向槽与安装于所述外筒体与内筒体之间的导向柱滑动配合，所述弹簧腔内安装有弹簧；所述下连接套筒下端与所述外筒体底部之间设置有密封槽，所述密封槽内安装有第二弹性密封圈；所述第一流体管上端与所述换热器的第一相变工质接口连接，所述第一流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于所述上连接套筒上部；所述第二流体管上端与所述换热器的第二相变工质接口连接，所述第二流体管的下端穿过所述上封盖进入所述内筒体的上连接套筒内并开口于相变工质液面下，所述第二流体管内设置有吸液芯，所述吸液芯中心设置有流体流道，所述第二流体管上设置有吸液控制单元，所述吸液控制单元用于切断或闭合所述吸液控制单元两侧所述吸液芯的连接；所述线性振动发生装置驱动所述筛孔隔板及所述下筒体产生振动；所述设备腔下端通过伸缩管与所述筛孔隔板固定连接。


2.根据权利要求1所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系统，其特征在于，所述线性振动发生装置包括振动驱动电机，所述振动驱动电机的输出轴上安装有偏心凸轮，所述偏心凸轮驱动所述筛孔隔板。


3.根据权利要求1或2所述的具有振动强化传热功能的被动式蓄能供能系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈萨如拉，杨洋，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34