[发明专利]一种温度分层型蓄放热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度分层型蓄放热装置，属于水蓄热技术领域。

背景技术

在余废热及可再生能源利用系统中，水蓄热装置是一种常用设备，为用户提供供热或生活热水的热源。为防止蓄热装置内温度高的热水与温度低的冷水出现混合、甚至在装置内出现水内循环的现象，常见的水蓄热装置包括混合槽型、迷宫型和温度分层型，其中，温度分层型蓄热水箱具有结构简单、成本低的特点而得到广泛应用。温度分层型蓄热水箱是利用水在不同温度时其密度不同这一性质实现同一蓄热装置中热水与冷水的自然隔离，温度低的水储存于水箱的下部，温度高的水储存于水箱的上部，从而避免了热水与冷水的混合造成热量损失。因此，对于温度分层型蓄热水箱来说，如何保持水箱内水自然稳定分层、从而形成一个稳定的斜温层以提高其蓄热效率至关重要？

为解决该问题，人们通常在水箱冷热水端设置布水器，以确保水流在蓄热水箱内均匀而缓慢地进入或流出蓄热水箱，降低入口和出口处流体对蓄热主体流体的干扰。如发明专利公开了一种贮水槽蓄能系统及其使用方法(专利申请号为200610171597.1)和高效温度分层型水蓄能蓄水装置(专利申请号为201110058580.6)，并且发明专利高效温度分层型水蓄能蓄水装置为进一步解决斜温层以下由于入口流场的干扰而存在扰流从而将斜温层中的一部分能量带到下部使得蓄热水箱的蓄热效果不太理想的问题，在蓄水槽的内腔的上部和下部各设一渗水的平板型多孔介质板。目前的温度分层型蓄放热装置尽管部分解决了水自然稳定分层的问题，但是该蓄热装置蓄热和放热不能同时进行，即蓄热时间和放热时间必须是独立的；同时，蓄热装置是有压系统，即布水器淹没在水中，因此，若系统循环流量越大，进出蓄热装置的水流量越大，则布水器布水强度就越大，对蓄热装置内水体的扰动就越大，冷热水混合的现象就越明显，蓄热效果就越差。因此，有必要针对上述问题开发新型的温度分层型蓄热水箱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不承压、可以同时蓄放热，且分层稳定、蓄热效果好的温度分层型蓄放热装置。

本发明的技术方案如下：

一种温度分层型蓄放热装置，主要由进水口、蓄热箱体、蓄热箱盖、入口布水器、出口集水器、排污口、上均流板、下均流板、换热介质集水联箱、换热介质分水联箱、介质换热管、最高液位传感器、最低液位传感器、液体温度传感器组成，结构示意图如附图1～附图4所示。进水口、蓄热箱体、蓄热箱盖、入口布水器、出口集水器、排污口、上均流板、下均流板、最高液位传感器、最低液位传感器、液体温度传感器构成本发明的蓄热装置，进水口位于蓄热箱体的上部，上均流板位于入口布水器的下方，但高于入水口，下均流板位于出口集水器的上方，但低于最低液位传感器的安装位置，最高液位传感器安装于进水口的下方，液体温度传感器竖直安装，固定在蓄热箱体内侧壁，排污口位于蓄热箱体底板；换热介质集水联箱、换热介质分水联箱和介质换热管构成本发明的放热装置，该放热装置位于最高液位传感器和最低液位传感器之间。

本发明的蓄放热装置蓄热箱体内分为四个区域，其中上均流板与蓄热箱盖之间区域为上部稳流区，上均流板与蓄热流体液面之间为空气层区，下均流板与蓄热箱体底板之间的区域为下部稳流区，下均流板与液面之间的区域为主蓄热区。

换热介质集水联箱和换热介质分水联箱均为二维螺旋盘管，与蓄热箱体底板平行安装，介质换热管垂直于换热介质集水联箱和换热介质分水联箱。入口布水器喷嘴朝下，出口集水器的吸水嘴也朝下。蓄热流体从入口布水器进入蓄热箱体，从出口集水器流出箱体，在箱体内的主蓄热区形成从上向下稳定的活塞流，换热介质在介质换热管内由下向上流动，与蓄热流体形成完全逆流的流动模式。最高液位传感器、最低液位传感、液体温度传感器均与控制器相连接。

本发明一种温度分层型蓄放热装置的介质换热管管外可采用外竖直肋片强化换热，管内可采用螺旋肋强化换热。

本发明一种温度分层型蓄放热装置的上均流板和下均流板可采用多孔介质板或多孔板。

本发明的上布水器与蓄热流体液面之间的空气层区域使蓄热流体在重力的作用下自然流到液面上，同时集水器的吸水嘴朝下，从而减少了入口流体和出口流体对主蓄热区域流体强烈的扰动作用，提高了蓄热流体的分层的稳定性，减小了蓄热箱体内冷热水混合现象，从而提高了蓄热效果。

该蓄热装置具有直接热利用和间接换热两种工作模式，用户可以根据蓄热流体的热能品位自行选择工作模式，间接换热时可以实现蓄热和放热同时进行。