一种谷电蓄热装置的制作方法

本实用新型涉及换热技术领域，尤其涉及一种谷电蓄热装置。

背景技术：

用电有高峰期和低峰期，即将用电划分为低峰期的谷电和高峰期的峰电，谷电指的是8:00-22:00之间的用电，通常峰电期间的用电量较大，在谷电期间发电厂生产的电能利用率较低，导致许多电能被浪费。

目前通常采用热泵系统或者电加热结构对水进行加热的方式将谷电转换为热能，以待峰电期间使用，实现对谷电的储蓄。但是该种方式存在利用谷电时的换热效率较低的问题。

因此，急需一种谷电蓄热装置，以提高利用谷电时的换热效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种谷电蓄热装置，能够解决现有技术中利用谷电时存在的换热效率较低的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种谷电蓄热装置，包括：

储能罐，用于存储气态的共沸物以对流经外部换热器的介质加热；

第一换热器，其内有液态的共沸物，所述储能罐与所述第一换热器连通，所述共沸物的恒沸点小于100℃，所述第一换热器、所述储能罐和所述外部换热器形成循环换热回路；

制热组件，用于对所述第一换热器内的共沸物进行加热使其变为气态；

电开关，所述电开关能够控制所述制热组件在谷电期间工作且在峰电期间停止工作；

开关阀门，设于所述储能罐和所述第一换热器之间，所述开关阀门能够控制所述循环换热回路在谷电期间断开以将气态的共沸物存储于储能罐中，且能够控制所述循环换热回路在峰电期间连通以使气态的共沸物对流经所述外部换热器的介质加热。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述共沸物为三元共沸物。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述共沸物为二元共沸物。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述制热组件包括依次连通的节流阀、第二换热器和压缩机，所述第一换热器设于所述节流阀和所述压缩机之间，所述节流阀、第二换热器、压缩机和所述第一换热器形成第一热泵。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述制热组件与所述外部换热器连通形成第二热泵；所述谷电蓄热装置还包括：

开关阀组件，所述开关阀组件能够选择性地以互锁方式控制所述第一热泵的循环回路连通或所述第二热泵的循环回路连通。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述开关阀组件包括：

第一控制阀组，设于所述压缩机和所述第一换热器之间，所述第一控制阀组能够控制所述压缩机选择性地与所述第一换热器或所述外部换热器连通。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述第一控制阀组为两位三通换向阀。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述开关阀组件包括：

第二控制阀组，设于所述节流阀和所述第一换热器之间，所述第二控制阀组能够控制所述节流阀选择性地与所述第一换热器或所述外部换热器连通。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述第二控制阀组为两位三通换向阀。

作为上述谷电蓄热装置的一种优选技术方案，所述制热组件还包括四通换向阀，所述四通换向阀能够选择性地控制所述压缩机的进口和出口分别与所述第二换热器和所述第一换热器连通或所述第一换热器和所述第二换热器连通。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的谷电蓄热装置，谷电期间开关阀门能够使循环换热回路被断开，通过电开关控制制热组件工作，第一换热器将会不断地使液态的共沸物汽化形成气态的共沸物并存储于储能罐中；峰电期间开关阀门能够使循环换热回路被连通，能够直接使用储能罐内气态的共沸物对流经外部换热器的介质进行加热，大大地提高了谷电期间电能的利用率，降低峰电期间的用电压力；而且气态的共沸物在与流经外部换热器的介质进行换热后形成的液态共沸物返回第一换热器，实现共沸物的循环利用；本实用新型还采用恒沸点小于100℃的共沸物，汽化潜热高，提高了换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的谷电蓄热装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的谷电蓄热装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三提供的谷电蓄热装置的结构示意图。

图中：

1、第一换热器；2、节流阀；3、第二换热器；4、压缩机；5、储能罐；6、外部换热器；7、开关阀门；

81、第一两位三通换向阀；82、第二两位三通换向阀；83、开关阀；

9、四通换向阀；

101、第一换热通道；102、第二换热通道；103、第三换热通道。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

实施例一

图1是本实施例提供的谷电蓄热装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供了一种谷电蓄热装置，包括储能罐5、第一换热器1、外部换热器6、开关阀门7、制热组件和电开关，其中制热组件包括依次连通的节流阀2、第二换热器3和压缩机4，第一换热器1设于节流阀2和压缩机4之间，节流阀2、第二换热器3、压缩机4和第一换热器1形成第一热泵。

储能罐5用于存储气态的共沸物以对流经外部换热器6的介质进行加热，第一换热器1内有液态的共沸物，储能罐5、外部换热器6和第一换热器1形成循环换热回路，第一热泵工作的过程中，在第一换热器1作为冷凝器时，第一换热器1放热以对其内的液态共沸物加热，使液态的共沸物变化气态的共沸物，并存储于储能罐5中。

由于谷电期间发电厂生产的电能利用率较低，导致许多电能被浪费。为此，通过电开关控制制热组件在谷电期间工作且在峰电期间停止工作，并在储能罐5和第一换热器1之间设置开关阀门7，开关阀门7能够控制循环换热回路在谷电期间断开以将气态的共沸物存储于储能罐5中，且能够控制循环换热回路在峰电期间连通以利用储能罐5内储存的气态共沸物对流经外部换热器6的介质加热，气态共沸物在与流经外部换热器6的介质进行换热后形成的液态共沸物返回第一换热器1。

具体地，谷电期间开关阀门7使循环换热回路断开，通过电开关控制压缩机4工作，以使第一热泵工作，第一换热器1将会不断地使液态的共沸物汽化形成气态的共沸物并存储在储能罐5中；峰电期间开关阀门7使循环换热回路连通，能够直接使用储能罐5内存储的气态共沸物对流经外部换热器6的介质进行加热，大大地提高了谷电期间电能的利用率；而且气态共沸物在与流经外部换热器6的介质进行换热后形成的液态共沸物返回第一换热器1。

本实施例中共沸物为三元共沸物，具体地为环己烷、乙醇和水形成三元共沸物，在常压下，水在100℃下的蒸发焓为2257kj/kg左右，乙醇在其沸点温度的蒸发焓为846kj/kg，环己烷在其沸点温度的蒸发焓为355kj/kg。环己烷、乙醇和水形成的三元共沸物的质量组分为环己烷76％,乙醇17％，水7％，该三元共沸物的恒沸点为62.1℃，该三元共沸物的蒸发焓为571kj/kg。

其他实施例中，还可采用苯、乙醇和水形成的三元共沸物，在常压下，苯在其沸点温度的蒸发焓为394kj/kg,该三元共沸物的质量组分为苯76％，乙醇19％，水5％，该三元共沸物的蒸发焓为567kj/kg。

本实施例采用恒沸点小于100℃的共沸物，使得共沸物的蒸发焓降低，汽化潜热高，提高了换热效率。

其他实施例中，共沸物可以采用为二元共沸物，具体可以采用苯、环己烷、乙醇和水中的任意两种形成的共沸物，可以理解的是还可以采用苯、环己烷、乙醇和水中至少三种形成的共沸物。苯、环己烷、乙醇在工业中价格低廉，因此不会增加该谷电蓄热装置的运行成本。

本实施例中，制热组件与外部换热器6连通形成第二热泵；谷电蓄热装置还包括开关阀组件，开关阀组件能够选择性地以互锁方式控制第一热泵的循环回路或第二热泵的循环回路连通。在不使用共沸物进行换热时，可以单独采用第二热泵对流经外部换热器6的介质进行换热。

具体地，开关阀组件包括第一控制阀组，设于压缩机4和第一换热器1之间，第一控制阀组能够控制压缩机4选择性地与第一换热器1或外部换热器6连通。

上述开关阀组件还包括第二控制阀组，设于节流阀2和第一换热器1之间，第二控制阀组能够控制节流阀2选择性地与第一换热器1或外部换热器6连通。

本实施例通过设置第一控制阀组和第二控制阀组，能够使第一热泵的循环回路连通或第二热泵的循环回路连通，而且在第一热泵工作时，不会存在有换热介质流向外部换热器6，在第二热泵工作时，不会存在有换热介质流向第一换热器1，提高换热效率。

本实施例中，第一控制阀组和第二控制阀组均为两位三通换向阀，其中第一控制阀组为第一两位三通换向阀81，第二控制阀组为第二两位三通换向阀82，而且两个两位三通换向阀均为电磁阀。

为了避免共沸物与第二热泵的制冷剂混合，本实施例中外部换热器6设有三个换热通道，分别是第一换热通道101、第二换热通道102和第三换热通道103，其中第一换热通道101用于通入第二热泵系统的换热介质，第二换热通道102用于通入待加热的介质，第三换热通道103用于通入气态的共沸物。

第一换热通道101、第二换热通道102和第三换热通道103可以采用套设的方式，如由内到外依次是第一换热通道101、第二换热通道102和第三换热通道103，也可以采用由内到外依次是第三换热通道103、第二换热通道102和第一换热通道101的结构。也可以采用平铺的方式，将第二换热通道102设于第一换热通道101和第三换热通道103之间。

值得特别说明的是，本实用新型的其他实施例中，制热组件还可以采用电加热器，利用谷电通过电加热器对第一换热器1内的液态共沸物进行加热，相应地也就不存在第二热泵。采用电加热器的上述谷电蓄热装置也能够提高对谷电的利用率，但换热效率相比于采用热泵有所降低，采用第一热泵和第二热泵的谷电蓄热装置的换热效率是采用电加热的谷电蓄热装置的3.5倍以上。其中电加热器可以采用电阻丝加热、电磁加热、电热膜加热等，电加热的方式为现有技术，在此不再赘叙。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，开关阀组件的结构不同，如图2所示，本实施例中，第一控制阀组为两个开关阀83，第二控制阀组也为两个开关阀83，四个开关阀83均为电磁开关阀。

可以理解的是，本实用新型的其他实施例中，也可以使第一控制阀组和第二控制阀组中的其中一个为两位三通换向阀，另一个采用两个开关阀。

实施例三

本实施例与实施一的区别在于，如图3所示，制热组件还包括四通换向阀9，四通换向阀9能够选择性地控制压缩机4的进口和出口分别与第二换热器3和第一换热器1连通或与第一换热器1和第二换热器3连通。通过第一换热阀组和第二换热阀组使第二热泵处于连通状态，再通过四通换向阀9使第二热泵不仅可以实现制热，还可以实现制冷。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。