混水式固体显热蓄热供热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了混水式固体显热蓄热供热系统，包括：一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器、混水箱、换热器、回水泵、冷水箱和一次侧冷水泵，其中，所述冷水箱、一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器和混水箱通过一次侧热水管网顺次相连，所述冷水箱、一次侧冷水泵和混水箱通过一次侧冷水管网顺次相连，所述混水箱、换热器、回水泵和冷水箱通过一次侧回水管网顺次相连，所述换热器还与二次侧供热管路相连，以及，混水式固体显热蓄热供热系统的供热方法。本发明专利技术通过混水箱来缓冲出水口的温度波动，简化了固体显热蓄热换热器的控制管路，使固体显热蓄热换热器的内部管路控制变得简单，降低了系统的投资成本。

Mixed water solid sensible heat storage heating system and method

【技术实现步骤摘要】
混水式固体显热蓄热供热系统及方法
本专利技术涉及显热蓄热供热
更具体地说，本专利技术涉及一种混水式固体显热蓄热供热系统及方法。
技术介绍
在太阳能热利用、电力的“峰移填谷”、废热和余热的回收利用等能源利用方式中，能源的供应与用户侧的能源需求往往存在一定的时间差，蓄热技术正是调节这种矛盾的有效途径。蓄热技术在航天、轻工、建筑、供暖等领域有广泛的应用，主要有热化学蓄热、显热蓄热和相变蓄热3种不同的分类。显热蓄热是通过蓄热体的比热容和温差实现蓄热，通过温度的升高或降低而实现热量的储存或释放的过程。显热蓄热的具体形式包括固体显热蓄热和液体显热蓄热两种，典型的蓄热装置包括储热水罐、混凝土砖、耐火砖等。对于液体显热蓄热换热器，液体可以直接输送到换热器中进行换热，通过流量的控制可以很好的控制换热功率。而对于固体显热蓄热体，由于蓄热体不具有流动性，而且，蓄热体温度会随着换热过程不断变化，稳定输出功率和温度的固体显热蓄热换热器的设计比较困难。为了解决这一问题，中国专利ZL201610318705.7和ZL201610323747.X，提出主要采用并联和串联管路的方式，通过在不同的温区段切换相应的管路增加换热面积的方法解决此问题。该方法可以实现蓄热器的换热功率在一定的允许范围内波动以满足工程实际需求。需要指出的是，这一方法不能完全解决功率波动的问题，只能得到一定波动范围的稳定供热，可以满足有热惯性的供热系统，比如采暖，集中供热等。但是，对于一些对热惯性不敏感的供热系统，比如生活热水系统，供热的波动就会对热用户的用户体验造成明显影响。为了满足需求，采用上述方案会面临控制层数增加，系统可靠性下降，操作难度加大，成本增加等多种问题。因此，如何实现固体显热蓄热供热系统的更稳定的热输出，满足更高的热惯性敏感性需求，成为蓄热系统设计开发所面临的问题和挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种混水式固体显热蓄热供热系统及方法。为了实现根据本专利技术的目的和其它优点，提供了一种混水式固体显热蓄热供热系统，包括：一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器、混水箱、换热器、回水泵、冷水箱和一次侧冷水泵，其中，所述冷水箱、一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器和混水箱通过一次侧热水管网顺次相连，所述冷水箱、一次侧冷水泵和混水箱通过一次侧冷水管网顺次相连，所述混水箱、换热器、回水泵和冷水箱通过一次侧回水管网顺次相连，所述换热器还与二次侧供热管路相连。优选的是，所述的混水式固体显热蓄热供热系统，所述混水箱包括，承压壳体，所述承压壳体上设有热水入口、冷水入口、混水出水口、排气减压口、最高水位警戒线和最低水位警戒线，其中，所述热水入口与所述一次侧热水管网的出水端连通，所述热水入口处设有入口温度传感器，所述冷水入口与所述一次侧冷水管网的出水端连通，所述混水出水口与所述一次侧回水管网的进水端连通，所述混水出水口处设有出口温度传感器；混水器，其设于所述承压壳体的内部，所述混水器的进水口分别与所述热水入口和冷水入口连通，所述混水器的出水口与所述承压壳体的内部连通。优选的是，所述的混水式固体显热蓄热供热系统，所述固体显热蓄热换热器包括蓄热主体，设于所述蓄热主体上的换热管安装孔、加热安装孔和测温孔，其中，所述蓄热主体为固体蓄热材料，所述换热管安装孔内设有换热管路，所述加热安装孔内设有加热棒或加热电极，所述测温孔内设有温度传感器，所述换热管安装孔、加热安装孔和测温孔之间均不相交。优选的是，所述的混水式固体显热蓄热供热系统，所述固体蓄热材料由石墨、碳棒、混凝土、铸铁、耐火砖中的一种或几种组成。本专利技术还提供了一种基于上述混水式固体显热蓄热供热系统的供热方法，包括如下步骤：步骤一、将固体显热蓄热换热器加热至预设工作温度；步骤二、开启一次侧热水泵和回水泵，对冷水箱内水预加热，直至设定温度；步骤三、开启一次侧冷水泵，直至向混水箱中补入预设体积的水；步骤四、再次开启一次侧热水泵，当出口温度传感器温度高于或等于设定温度To时，开启回水泵和二次侧供热管路，然后根据出口温度传感器的温度控制一次侧冷水泵的开启或关闭，和/或调节一次侧热水泵的流量。优选的是，所述的混水式固体显热蓄热供热系统的供热方法，步骤四中，还包括，当混水箱的水位达到最高水位警戒线时，关闭一次侧热水泵和一次侧冷水泵，此时换热器中的热水全部由混水箱供应；当混水箱内水位达到最低水位警戒线时，开启一次侧热水泵和一次侧冷水泵，对混水箱进行补水。优选的是，所述的混水式固体显热蓄热供热系统的供热方法，步骤四中，所述根据出口温度传感器的温度控制一次侧冷水泵的开启或关闭，具体为，当出口温度传感器的温度超过最高设定温度Toh时，开启一次侧冷水泵；当出口温度传感器温度低于最低设定温度Toc时，关闭一次侧冷水泵，其中，Toh＝To+Δt，Toc＝To-Δt。优选的是，所述的混水式固体显热蓄热供热系统的供热方法，步骤四中，当入口温度传感器的温度大于等于To时，一次侧热水泵以流量G1运行；当一次侧冷水泵呈关闭状态，且入口温度传感器温的度低于Toc时，将一次侧热水泵流量调整为G2；当入口温度传感器的温度再次低于Toc时，停机，其中，G1大于G2。本专利技术至少包括以下有益效果：第一、混水箱的设计简化了固体显热蓄热换热器的控制管路，使固体显热蓄热换热器的内部管路控制变得简单，降低了系统的投资成本；第二、通过将冷水箱与混水箱相连，将一次侧热水泵流量的控制压力转移到一次侧冷水泵上来，减少了串并联管路数量，在进一步降低操作难度的同时，提高了系统安全性；第三、混水箱缓冲了热水入口的温度波动，提高了一次侧换热对二次侧的响应速率；第四、混水箱提高了固体显热蓄热换热器出口温度的允许波动范围，从而降低了管路串并联控制的复杂程度，提高控制分流的可靠性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是本专利技术一个实施例的混水式固体显热蓄热供热系统的结构示意图；图2是本专利技术一个实施例的混水箱的结构示意图；图3是本专利技术一个实施例的固体显热蓄热换热器的剖面结构示意图；图4是本专利技术一个实施例的固体显热蓄热换热器的侧视结构示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.混水式固体显热蓄热供热系统，其特征在于，包括：一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器、混水箱、换热器、回水泵、冷水箱和一次侧冷水泵，其中，所述冷水箱、一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器和混水箱通过一次侧热水管网顺次相连，所述冷水箱、一次侧冷水泵和混水箱通过一次侧冷水管网顺次相连，所述混水箱、换热器、回水泵和冷水箱通过一次侧回水管网顺次相连，所述换热器还与二次侧供热管路相连。/n

【技术特征摘要】
1.混水式固体显热蓄热供热系统，其特征在于，包括：一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器、混水箱、换热器、回水泵、冷水箱和一次侧冷水泵，其中，所述冷水箱、一次侧热水泵、固体显热蓄热换热器和混水箱通过一次侧热水管网顺次相连，所述冷水箱、一次侧冷水泵和混水箱通过一次侧冷水管网顺次相连，所述混水箱、换热器、回水泵和冷水箱通过一次侧回水管网顺次相连，所述换热器还与二次侧供热管路相连。


2.如权利要求1所述的混水式固体显热蓄热供热系统，其特征在于，所述混水箱包括，承压壳体，所述承压壳体上设有热水入口、冷水入口、混水出水口、排气减压口、最高水位警戒线和最低水位警戒线，其中，所述热水入口与所述一次侧热水管网的出水端连通，所述热水入口处设有入口温度传感器，所述冷水入口与所述一次侧冷水管网的出水端连通，所述混水出水口与所述一次侧回水管网的进水端连通，所述混水出水口处设有出口温度传感器；混水器，其设于所述承压壳体的内部，所述混水器的进水口分别与所述热水入口和冷水入口连通，所述混水器的出水口与所述承压壳体的内部连通。


3.如权利要求2所述的混水式固体显热蓄热供热系统，其特征在于，所述固体显热蓄热换热器包括蓄热主体，设于所述蓄热主体上的换热管安装孔、加热安装孔和测温孔，其中，所述蓄热主体为固体蓄热材料，所述换热管安装孔内设有换热管路，所述加热安装孔内设有加热棒或加热电极，所述测温孔内设有温度传感器，所述换热管安装孔、加热安装孔和测温孔之间均不相交。


4.如权利要求3所述的混水式固体显热蓄热供热系统，其特征在于，所述固体蓄热材料由石墨、碳棒、混凝土、铸铁、耐火砖中的一种或几种组成。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王岩，卜一，王薇，宋杨，刘春国，
申请(专利权)人：北京市伟业供热设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11