[发明专利]一种动力驱动两相环路主动调控式蓄能释能系统与方法

说明书

一种动力驱动两相环路主动调控式蓄能释能系统与方法，该系统包括源侧换热器、蓄能器、用户侧换热器、储液器、动力装置和阀门，所述部件通过管道和阀门连接成一个密闭的环路空间，内部充注低沸点流体工质。所述方法包括源侧直接供热模式、源侧蓄能模式、源侧直接供热+源侧蓄能模式、蓄能器供热模式和源侧直接供热+蓄能器供热模式五种运行模式。本发明相比显热蓄能释能系统，可大大减少传热介质的充注量，不仅降低了设备的运营成本，而且提高了运行效率。相比热管的蓄能释能系统，由于动力装置的添加，不仅改善了系统内低沸点工质的流动特性，而且易于控制蓄能释能系统的主动调控性能，不仅可以实现远距离、复杂管网热输运，而且更加安全可靠。

技术领域

本发明属于能量存储与利用以及主动调控技术领域，特别是一种基于动力驱动两相环路的主动式蓄能释能系统。

背景技术

提高能源利用率以及保护环境已经成为当今社会需要解决的重要课题。能源梯度利用是目前提高能源利用率、保护环境的重要举措之一，在现有分布式能源系统以及工业等领域余热回收中，由于用户负荷变化导致系统能源利用不匹配以及系统全工况运行性能差等问题，蓄能释能技术是解决能源利用与用户负荷变化互补匹配的有效方式。而提高蓄能系统蓄释能运行效率，降低系统运行成本，提高能源利用率，对我国节能减排事业具有重要意义，也是增强主动式蓄能释能系统应用领域的必然要求。

蓄能释能技术目前已经广泛应用到空调系统、太阳能热水器、温室大棚等领域。而这些技术多是以蓄热材料与冷热源直接换热、以水等为工质的显热热传输以及热管等技术完成能源的蓄热和释热过程。蓄热材料与冷热源直接换热，该技术针对能源源头与用户在空间上具有一定的限制；以水等为工质的显热热传输，是目前比较成熟的蓄热释热传输方式，由于以显然换热为特征的热传输过程效率较低，为满足热传输能力往往需要工质流量较大导致系统功耗较高，并且换热过程中不能实现等温换热，导致相变材料在蓄能器中不能均匀的凝固和融化，影响蓄能量和蓄能效率；热管是最有效的传热技术之一，但受动力形式的影响，是一种被动的传热过程，对于远距离以及复杂管网输送仍存在困难，在能源调控方面缺乏主动性。因此，研发具有结构简单、运行可靠、蓄能释能效率高、能耗水平低等特征的主动调控式蓄能释能系统是改善功能、余热利用的可靠性、安全性和经济性的重要技术途径。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种适用于分布式能源系统以及工业余热回收等领域的一种动力驱动两相环路主动调控式蓄能释能系统与方法，使其在冬季可直接用于用户供暖，在夏季为吸附式制冷机组提供稳定的热源；该系统不仅可以满足全工况条件下释能与蓄能互补的主动调控，同时相比传统显热热传输循环，动力驱动两相环路既能提高换热效率，而且可以降低系统功耗。

本发明的技术方案如下：

一种动力驱动两相环路主动调控式蓄能释能系统，其特征在于：所述系统包括源侧换热器、蓄能器、用户侧换热器、储液器、动力装置和多个阀门；蓄能器内含有蓄能材料和蓄能换热器；所述源侧换热器、蓄能换热器、用户侧换热器、储液器和动力装置通过连接管路和相应的阀门构成一个密闭的环路空间，其内部充注液态低沸点流体工质；所述源侧换热器出口通过管路与第一阀门入口接通，第一阀门出口通过管路分别与第二阀门的入口和第三阀门的入口相接；第二阀门出口与蓄能换热器的入口接通，蓄能换热器的出口分别与第五阀门和第六阀门的入口相接；第三阀门出口与用户侧换热器的入口连接，用户侧换热器的出口通过第四阀门分别与第五阀门和储液器的入口连接；储液器的出口通过动力装置和第七阀门与源侧换热器的入口连接；第六阀门的出口与第七阀门的入口连接。

上述技术方案中，所述的源侧换热器和用户侧换热器由两台或两台以上并联而成。

优选的，所述蓄能材料为石蜡、十水硫酸钠或铋铅锡镉类低熔点合金的一种，也可以是上述蓄能材料与碳纳米管或与纳米铜的混合物。

本发明的上述技术方案中，所述的动力装置采用屏蔽泵、磁力泵或电磁驱动泵中的任一种。