CN204901906U - 一种谷电相变储热式采暖热水系统 - Google Patents
一种谷电相变储热式采暖热水系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种谷电相变储热式采暖热水系统，该系统包括热源电加热器、相变储热器、一次水泵、热水板换、采暖板换以及与采暖板换连接的末端设备，所述的相变储热器的介质出口通过管路依次与一次水泵、热源电加热器、热水板换及采暖板换连接，并通过采暖板换的回流口返回连接至相变储热器，构成采暖热水循环回路，所述的采暖板换与末端设备之间还设有二次采暖水泵。与现有技术相比，本实用新型结构简单、安装方便，系统热效率高，承压运行，利用谷电价格运行费用低廉，克服了采暖热水系统复杂，运行费用高的缺点，能够稳定持续地提供热源，通过连接末端散热设备及生活热水管路，用于建筑物的采暖及生活热水需求。
Description
技术领域
本实用新型属于暖通给排水系统技术领域，涉及一种采暖热水系统，尤其是涉及一种谷电相变储热式采暖热水系统。
背景技术
目前，采暖热水系统主要分为自然循环采暖热水系统及机械循环采暖热水系统。其中，自然循环采暖热水系统的工作原理为：在系统运行前，整个系统要充满冷水，系统工作时，水在锅炉中加热，密度变小，热水沿着供水管道上升流入散热器，在散热器内热水释放热量，温度降低，密度变大，再沿回水管道流回锅炉。自然循环采暖热水系统虽然装置简单，操作方便，但由于系统作用压力有限，管路流速偏小，致使管径偏大，造成初次投资较高。而机械循环采暖热水系统的工作原理为：利用水泵强制循环，水流在整个环状管路中流行的阻力靠水泵提供的动力来克服，水泵的扬程大小主要由流动阻力来确定。由于设置了循环水泵，水泵所产生的作用压力很大，因而供暖范围可以扩大，不仅可以单栋建筑供暖，也可以多栋建筑，区域供暖，使用广泛。但该系统运行电费及维修成本较自然循环采暖热水系统要高。
现有的普通采暖热水系统多采用锅炉或热泵，但锅炉运行费用高，且会造成环境污染，而热泵初投资较高。针对上述问题，目前在采暖热水系统设计方面做了许多改进。
例如，申请号为201210308713.5的中国实用新型专利公布了一种采暖热水和卫生热水热泵系统，包括热泵主机与水箱；蒸发器一端通过膨胀阀连接有冷凝器，另一端连接有压缩机，压缩机连接有冷凝器，冷凝器一端通过加热循环水泵连通于所述热水储水箱、另一端直接连通于热水储水箱；卫生热水加热盘管设置于热水储水箱内，卫生热水加热盘管一端为卫生热水进口，另一端为卫生热水出口；热水储水箱内设置有采暖热水出口，采暖热水出口连通于采暖空间，并通过采暖循环水泵连接回热水储水箱。
也有将太阳能与相变储热结合使用的采暖系统，如申请号为201210494454.X的中国实用新型专利公布了一种利用太阳能的热管采暖系统，包括：太阳能集热板通过上循环管和下循环管与储热水箱相连，储热水箱内置有相变储热块，水泵通过保温循环热水管连接储热水箱中的盘管和保温换热箱中的盘管，热管一端插入保温换热箱中，另一端带有肋片。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种系统热效率高、结构和安装简单，能有效解决运行费用高及绿色环保问题的谷电相变储热式采暖热水系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种谷电相变储热式采暖热水系统，该系统包括热源电加热器、相变储热器、一次水泵、热水板换、采暖板换以及与采暖板换连接的末端设备，所述的相变储热器的介质出口通过管路依次与一次水泵、热源电加热器、热水板换及采暖板换连接，并通过采暖板换返回连接至相变储热器的介质进口，构成采暖热水循环回路，所述的采暖板换与末端设备之间还设有二次采暖水泵。
所述的一次水泵与相变储热器之间还设有用于注入循环介质的灌液器。
所述的灌液器与一次水泵之间还设有膨胀水箱。
所述的循环介质包括水、防冻液、导热油或超导液中的一种。
所述的一次水泵与热源电加热器之间设有膨胀罐。
所述的热源电加热器可以选择电加热钢杯。
实际使用时，热源电加热器在夜间利用谷电对循环介质加热，并通过采暖热水循环回路对热水板换、采暖板换供热，同时，一部分热量会储存在相变储热器中，而在白天峰电期间，热源电加热器停止工作，此时，储存在相变储热器中的热量通过一次水泵输送至热水板换、采暖板换供热，而经换热冷却后的循环介质返回至相变储热器重新加热后，继续进行循环供热。
相变储热器利用相变材料的潜热储存热量，低谷电价时将热量储存在相变储热器中，相变材料吸热，由固态变为液态；高峰电价时，相变储热器将热量输送给末端设备，相变材料放热，由液态变为固态。
在膨胀罐及膨胀水箱的选择过程中，对于较小的系统采用膨胀罐，用于系统循环介质的膨胀定压，对于较大的系统可以在高点设置定压膨胀水箱。
本实用新型由两个不同的板换将生活热水需求及采暖需求分隔开，两板换在二次侧独立运行，一次侧共享热源；一次水泵在一次侧将热量输送给采暖板换或热水板换；二次采暖水泵在采暖二次侧将热量输送给末端设备，而热水板换二次侧动力主要靠自来水压力提供。
本实用新型一次侧夜间可以实现边充热边供热的联合工况，在日间工作时，热源电加热器不通电，仅作为管道使用，利用相变储热装置的储存热量向末端供热，能够稳定持续地提供采暖热源或生活热水，通过连接末端散热设备及生活热水管路，用于建筑物的采暖及生活热水需求。
与现有技术相比，本实用新型结构简单、制作方便，且系统储热能力高，外形尺寸小，因相变材料相变过程稳定，所以系统能够稳定持续地提供采暖及热水热源，同时采用谷电作为系统热源，符合国家节能减排的政策导向，对环境零污染，零排放，运行安全简单可靠，节省运行费用。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中标记说明：
1—热源电加热器、2—相变储热器、3—一次水泵、4—热水板换、5—采暖板换、6—末端设备、7—二次采暖水泵、8—灌液器、9—膨胀水箱、10—膨胀罐。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例：
如图1所示，一种谷电相变储热式采暖热水系统，该系统包括热源电加热器1、相变储热器2、一次水泵3、热水板换4、采暖板换5以及与采暖板换5连接的末端设备6，相变储热器2的介质出口通过管路依次与一次水泵3、热源电加热器1、热水板换4及采暖板换5连接，并通过采暖板换5返回连接至相变储热器2的介质进口，构成采暖热水循环回路，采暖板换5与末端设备6之间还设有二次采暖水泵7。
其中，一次水泵3与相变储热器2之间还设有用于注入循环介质的灌液器8，该灌液器8与一次水泵3之间还设有膨胀水箱9；一次水泵3与热源电加热器1之间设有膨胀罐10。
循环介质包括水、防冻液、导热油或超导液中的一种；热源电加热器1可以选择电加热钢杯。
系统由两个不同的板换将生活热水需求及采暖需求分隔开，两板换在二次侧独立运行，一次侧共享热源；一次水泵3在一次侧将热量输送给采暖板换5或热水板换4；二次采暖水泵7在采暖二次侧将热量输送给末端设备6，而热水板换4二次侧动力主要靠自来水压力提供。
实际使用时，热源电加热器1在夜间利用谷电对循环介质加热，并通过采暖热水循环回路对热水板换4、采暖板换5供热，同时，一部分热量会储存在相变储热器2中，而在白天峰电期间，热源电加热器1停止工作，此时，储存在相变储热器2中的热量通过一次水泵3输送至热水板换4、采暖板换5供热，而经换热冷却后的循环介质返回至相变储热器2重新加热后，继续进行循环供热。
相变储热器2利用相变材料的潜热储存热量，低谷电价时将热量储存在相变储热器2中，相变材料吸热，由固态变为液态；高峰电价时，相变储热器2将热量输送给末端设备6，相变材料放热，由液态变为固态。
在膨胀罐10及膨胀水箱9的选择过程中，对于较小的系统采用膨胀罐10，用于系统循环介质的膨胀定压，对于较大的系统可以在高点设置定压膨胀水箱9。
系统使用80MJ的相变储热器2，电加热器功率3kw，在夜间通过8个小时低谷电可将相变储热器2充满热量。
假设一个房间的面积20m2，采暖功率70w/m2，则相变储热器2可满足该房间80/3.6/(20×70/1000)＝15.9个小时的供暖。其最大瞬时供暖功率可达到9kw。
假设一个人洗澡所需热水60L，自来水温度15度，热水需求温度45度，则相变储热器2可满足80/(60×(45-15)×4.18/1000)＝10.6人，即可满足10～11人洗浴。
假设低谷电价0.3元/kwh，高峰电价1元/kwh，燃气价格4.2元/m3，燃气热值8400大卡/m3，效率90％。
相对普通电热水器的电直供系统，本实施例系统一个循环可节省运行费用＝(1-0.3)×80/3.6＝15.5元，节省比例达70％；相比较燃气可节省＝80/(8400×4.18/1000)/0.9×4.2-0.3×80/3.6＝4元，节省比例达37％。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种谷电相变储热式采暖热水系统，其特征在于，该系统包括热源电加热器、相变储热器、一次水泵、热水板换、采暖板换以及与采暖板换连接的末端设备，所述的相变储热器的介质出口通过管路依次与一次水泵、热源电加热器、热水板换及采暖板换连接，并通过采暖板换返回连接至相变储热器的介质进口，构成采暖热水循环回路，所述的采暖板换与末端设备之间还设有二次采暖水泵。
2.根据权利要求1所述的一种谷电相变储热式采暖热水系统，其特征在于，所述的一次水泵与相变储热器之间还设有用于注入循环介质的灌液器。
3.根据权利要求2所述的一种谷电相变储热式采暖热水系统，其特征在于，所述的灌液器与一次水泵之间还设有膨胀水箱。
4.根据权利要求2所述的一种谷电相变储热式采暖热水系统，其特征在于，所述的循环介质包括水、防冻液、导热油或超导液中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种谷电相变储热式采暖热水系统，其特征在于，所述的一次水泵与热源电加热器之间设有膨胀罐。
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