专利名称：电蓄能喷淋清底相变换热供热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电加热供热装置，尤其是电蓄能相变换热供热装置。
背景技术：
目前，在人类的生活和生产活动中，供热或供热水的装置比较常见，如燃油锅炉、燃气 锅炉、燃煤锅炉、电锅炉等。其中电锅炉对环境污染较轻，基本没有废气、废水、废料的排 放；但电力紧张矛盾和电加热费用限制了电锅炉的应用。
由于电力生产和输送的特点及电能自身的特性，电力供求紧张表现为时差性供求矛盾， 同时又存在严重浪费现象，即峰谷供求失配和低谷时段空耗。为此电力市场执行有分时计价 的电价政策，对于使用低谷时段电能予以鼓励。
电加热高温水蓄能，是利用低谷电力加热水介质，同时享受分时计价的低谷电价而能够 节省费用，在用电高峰时用高温水输出热能，是电蓄能技术的有益开发和尝试。
缺点是蓄能密度低，因而占地空间大，效率也不高。
发明内容
为了克服电加热设备用电高峰争用而加剧峰谷矛盾的缺点，本实用新型提供一种使用高 密度蓄能体的电蓄能喷淋清底相变换热供热装置。
为实现上述目的，本实用新型提供的电蓄能喷淋清底相变换热供热装置，由外壳体、隔 热保温层、电蓄能系统、换热系统和供热系统组成。
外壳体是商品化的一个外壳，也可以是借用的环境物，如墙壁、地槽等。
隔热保温层实现最大可能的阻止热量传递，降低热能损失。
一、电蓄能系统
电蓄能系统至少包括电加热装置和蓄能体。
电加热装置至少包括电热元件；电热元件是电能转化为热能的部件，并通过辐射或传导 向周围环境释放热能量。电热元件及其工艺附件如封装套件、填充材料、强化导热构造物、 导热结构件等集成一体而形成热源体。
蓄能体是包含蓄能材料或直接用蓄能材料制成的部件，主要以蓄能材料的显热或/和潜 热来储蓄热能量。蓄能体可以是一个整体，也可以是多个模块摆放组合。蓄能体的单位体积 蓄能密度一般是水在温差5(TC时的蓄热量的几倍到数十倍；例如使用高铁砖材料烧结制成的 蓄能体，温差450。C时蓄能密度可达到1000MJ. m—3以上。
蓄能体和热源体之间存在或产生流体介质时，需要内壳体容器。蓄能体和热源体之间不 存在也不产生流体介质时，内壳体容器非必需。
电加热装置通过热源体释放热能传递给蓄能体，蓄能体以显热或/和潜热的形式储蓄热 能量。电加热装置和蓄能体构成了基本的电加热蓄能系统，简称电蓄能系统。
二、 换热系统
换热系统至少包括蒸气发生器、间壁式换热器、工质流控制装置、工质管道。 工质是换热系统的工作流体，包括液体、纯液体蒸气或混合蒸气。
蒸气发生器包括工质输入接口、工质输出接口、蒸气发生段简称蒸发段，工质输入/输 出接口在蒸发段的上部；工质输入接口的一端连通蒸发段、另一端连通工质管道、从工质管 道输送液相工质进入蒸发段，工质输出接口的一端连通蒸发段、另一端连通工质管道、从蒸 发段输出气相工质到工质管道；蒸发段或是光管或和波节管或和折弯管或和蛇形弯管或和盘 管或和扁平状的腔体、水平截面呈或圆形或和异形；蒸发段置于蓄能体或及热源体的热交换 环境中。
工质流经过工质输入接口喷洒到蒸发段，故称为喷淋；
蒸气发生器底部和排液装置连通，换热停止后若有余液沉落则可排除，故称清底。 间壁式换热器，是利用间壁即固体表面将进行热交换的冷热两种流体隔开、互不接触， 热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。
工质流控制装置，是具有开通或关闭管道功能、并且在开通时能驱动工质具有流速的装 置，具有阀门和泵的双重功能，至少是阀门和泵的组合或具有截止功能的泵。
工质管道是指由管子和管道元件组成整体的压力系统，其功能是输送工质流。 蒸气发生器、间壁式换热器、工质流控制装置通过工质管道连接组成密闭系统。 换热系统工作时，蓄能体或和热源体提供热能给蒸发段，工质在工质流控制装置的作用 下通过工质输入接口进入蒸气发生器的蒸发段，在蒸发段吸收间壁及环境的热能而发生气相 变化，气相工质再通过工质输出接口进入工质管道至间壁式换热器热流体腔，并通过间壁加 热冷流体而降温或发生气液相变，而沉落在间壁式换热器的相对下方，然后回流到工质管道 或滞留在换热器热流体腔下部，从而实现换热工作、并能通过工质流控制装置调整流速或流 量来控制换热量。
三、 供热系统
间壁式换热器的热流体通过间壁加热冷流体，系统实现热量的输出。根据间壁式换热器 的应用需要，冷流体腔可分为密闭结构和敞开结构。
本实用新型的有益效果是，实现了电蓄能供热或供热流体，并且通过工质相变来换热的 换热系数和换热效率较高，蓄能密度大而装置体积较小，低谷电蓄能实现移峰填谷和享
受分时电价优惠政策而节省加热费用；排液清底结构在系统停止供热后排空沉落在蒸发段底
部的余留残液，达到供热停止换热立即结束的效果。以下结合附图
对本实用新型进一步说明。 图l是本实用新型的结构示意图； 图2是第一个实施例的结构示意图； 图3是第二个实施例的结构示意图。
图中l.外壳体，2.隔热保温层，3.蓄能体，4.电加热装置，5.蒸气发生器，6.工质流 控制装置，7.间壁式换热器，8.工质管道，9.内壳体，IO.储气腔，ll.抽气泵，12.集液器 ，13.安全附件，14.排液装置。
具体实施方式在图l中电蓄能系统，由蓄能体(3)、电加热装置(4)构成；
换热系统，是由蒸气发生器(5)、工质流控制装置(6)、间壁式换热器(7)、通过工质管 道(8)连接构成密闭的工质循环系统；
蒸气发生器(5)的工质输入接口和工质输出接口在蒸发段的上方；工质流控制装置(6)具 有阀和泵的两项功能，控制工质管路的截止或开通，开通时能输出动力和调节流量及流速； 液体工质沉留在间壁式换热器(7)的下部或和工质管道(8)的冷凝回流段；
供热系统，间壁式换热器(7)的热流体通过间壁对冷流体腔的冷流体加热而输出热量；
供热系统工作时，排液装置(14)处于关闭或停止状态；供热系统停止时，排液装置 (14)打开并排空残余工质液；
装置在初次运行前，首先加入适量工质流体，然后用抽气泵排出系统的不容气体或及形 成负压而降低工质沸点。
在图l所示的结构中，间壁式换热器(7)的热流体腔低于蒸气发生器(5)的工质输出段， 防止工质冷凝回流；而工质输入接口是安置在蒸发段上部的喷液嘴以及与之相连的管路，蒸 气发生器(5)的上部汇集成工质输出接口并连接至工质管道；液相工质喷洒到蒸发段而吸热 气化、气相工质被输送至间壁式换热器(7)的热流体腔参与间壁换热；排液装置(14)是电磁
阀和流体循环泵。
下面结合实施例对本实用新型进一步说明。
在图2所示实施例中，增加了安全附件(13);增加了抽气泵(ll)用于排出不容气体，因
而可形成负压；蒸气发生器(5)的工质输出段加大了容积或增加容器，形成储气腔(10);工 质流控制装置(6)由电磁阀和热流体循环泵组合；蒸发器的多腔管状容器并且底部互通。 如果供热系统停止工作时，则工质流控制装置(6)的电磁阀关闭、排液装置(14)的电磁
阀打开、循环泵反向运转至残液清空后停止并排液装置(14)的电磁阀关闭；
如果供热系统工作，工质流控制装置(6)检测蒸气发生器(5)的换热环境温度T和换热系 统的内压力P，当P小于或介于系统设计工作压力范围内、T大于工质在工作压力下的沸点， 并且液体工质的量不少于最小值时，阀打开、然后泵运行，输送液体工质；工质的量可以检 测工质液面而利用液位开关；工质流量可用压力P模拟信号变频运行循环泵或流量测控驱动
循环泵的转速参数，亦或检测供热输出温度来改变循环泵转速。
在图3所示实施例中，间壁式换热器(7)是管壳式换热器，热流体输入管探过冷凝液面，
并增加了工质回流储液容器即集液器(12)，换热器中的冷凝液回流到集液器(12)中；而集液
器(12)的液面始终低于蒸汽发生器(5)的底部，排液装置(14)是一根直通的管路或带有智能 控制阀门的管路。
以上实施例的蓄能体可以采用金属基蓄热材料制成一个整体，或制成多个模块通过摆放 组合而成，及或固-液相变的蓄热材料经封装而成，及或采用内壳体封装成一体。蒸气发生 器的内压可通过抽气泵或真空泵抽成负压，从而降低工质沸点，能增大了蓄能换热的温差， 即安全又获得较大的蓄能量。
权利要求1.一种电蓄能喷淋清底相变换热供热装置，主要由外壳体(1)、隔热保温层(2)、电蓄能系统、换热系统、供热系统、或有内壳体(9)等构成，其特征是电蓄能系统至少包括蓄能体(3)和电加热装置(4)，电加热装置(4)的热源体传递热能给蓄能体(3)，蓄能体(3)以显热或和相变潜热方式存储热能；换热系统是由蒸气发生器(5)、工质流控制装置(6)、间壁式换热器(7)通过工质管道(8)连通所构成的封闭系统，工质流控制装置(6)控制输入到蒸气发生器(5)的工质流量，蒸气发生器(5)的蒸发段上部有工质输入接口和工质输出接口、底部有排液装置(14)；蓄能体(3)通过接触或和通过导热介质传递热能给蒸气发生器(5)的蒸发段；供热系统是间壁式换热器(7)。
专利摘要本实用新型提供了一种电蓄能喷淋清底相变换热供热装置，其构造包括外壳体、隔热保温层、或有内壳体，设置了电蓄能系统、换热系统、供热系统。其中蓄能体采用高密度蓄能材料制造，蓄热量大而装置体积相对变小；换热系统可控制换热量；喷淋清底结构，能在相变换热结束后清空底部的余液，有效避免换热延续问题。适用于建筑供热和供热水，低谷电蓄能实现移峰填谷及节省费用的目的。
文档编号F24D9/00GK201059674SQ20072020018
公开日2008年5月14日 申请日期2007年3月27日 优先权日2007年3月27日
发明者陈定兴 申请人:陈定兴