一种高低温水媒同罐的水储罐及储能供热系统的制作方法

本实用新型涉及储能设备技术领域，特别是一种高低温水媒同罐的水储罐及储能供热系统。

背景技术：

随着经济的飞速发展，我国的传统能源消耗量日益猛增，并伴生出严重的环境污染问题，为了建设环境友好型能源体系，我国大力倡导绿色清洁能源的推广应用，“煤改电”继而成为主要能源战略。

随着社会的飞速发展，昼夜电力需求间的峰谷差不断加大，使电力系统负载极不平衡、波动幅度巨大，给电力系统带来很大的运行困难，生产效率和运行成本也大幅提升。为了达到平衡用电、节能减排的目的，采用“削峰填谷”平衡电力的模式卓有成效，即利用低价谷电进行水储能，全天候供热的方式，不仅是降低供热运行费用的有效途径，还对平衡电衡电网起到积极作用。

水储能技术是利用水在不同温度下密度不同进行自然分层的原理，利用当地的峰谷电价政策，在夜间建筑低谷负荷且电价较低时段主机开启进行蓄能，在白天电价高峰负荷时段蓄能设备放能，将低谷电价时段储存的能量移到高峰负荷时段使用，移峰填谷，节约运行费用。

实际运行中，由于传统能源结构建设成本较高、环境污染较大、运行成本也相对较高，因此通过技术的革命和创新，绿色能源体系百花齐放，其中水储能技术正是充分利用水无污染、高比热熔、温域广泛、物化稳定等特性，结合电锅炉利用夜间低谷时段的电能做为能源，夜间蓄热白天供暖的蓄热供暖系统，既提高了设备的利用率，又减少了设备的初投费用。削峰填谷，节约电能，减少化石能源燃烧造成的污染物排放，是时代发展的客观要求，也是今后供热设备发展的趋势。

传统的水储能罐设置为高、低温双储罐，占地面积较大；同时也大幅增加了建设成本、运行成本、以及增加了运维难度；而且由于储罐较大，致使罐中温度分布极不均匀，较大温差的斜温层使得储热能力大幅降低；为解决以上问题，首创储罐增设电动隔板的技术，将高低温两侧的媒介分割同罐储存，不仅减少了占地面积、降低了建设成本、更消除了斜温层的影响，具有很强的推广借鉴作用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种高低温水媒同罐的水储罐及储能供热系统；采用固定挡板和滑动挡板将水储罐分为低温水媒储腔以及高温水媒储腔，实现高、低温水媒同罐分储技术，布置结构紧凑、占地面积也大幅减小，降低建造成本，减少了热损失。

为解决以上问题本实用新型采用的技术方案如下：

一种高低温水媒同罐的水储罐，其特征在于，水储罐沿高度方向设有固定挡板和环绕水储罐的轴线转动的滑动挡板，固定挡板不通过水储罐的轴线，滑动挡板的轴侧位于水储罐的轴线上，两个挡板将水储罐的内部空间分隔成低温水媒储腔和高温水媒储腔。

所述滑动挡板位于水储罐轴线的一侧设有转轴，转轴的下端通过轴承与水储罐的底部连接，轴承外圈的底部焊接在水储罐底部的中心处；转轴的下端套装有密封圈，密封圈同时覆盖轴承的上表面；所述水储罐顶部的中心处固定有电动机，电动机的输出轴穿过水储罐的顶部与转轴的上端通过联轴器固连；滑动挡板与水储罐接触的罐壁上均通过聚氨酯密封条密封；所述固定挡板的底部和位于水储罐罐壁的一侧分别与水储罐焊接在一起，固定挡板位于水储罐轴线的一侧通过另外的密封条与滑动挡板连接。

所述滑动挡板位于水储罐罐壁的一侧以及底部均设有多个滑轮，水储罐罐壁上设有与滑轮相适应的滑槽；滑轮的安装轴上套装有完全包覆滑轮的密封套，滑槽的两侧分别设有密封条，通过密封套与密封条贴合实现密封。

所述固定挡板以及滑动挡板与水接触的侧面、水储罐的内壁均喷涂有防水防腐蚀保温涂料。

所述水储罐的外表面设有采用硅酸铝复合保温涂料结合镀锌铁皮制成的保温层；水储罐的内壁涂覆有聚氨酯防水防腐保温涂料。

一种储能供热系统，包括电热水锅炉、换热器和上述的水储罐；其特征在于，所述水储罐的低温水媒储腔下部的出口经加热侧循环泵与电热水锅炉的输入端连接，电热水锅炉的输出端与高温水媒储腔上部的入口连接；高温水媒储腔下部的出口经放热侧循环泵与换热器的下部输入端连接，换热器的下部输出端与热用户的输入端连接，换热器的上部输入端经二次循环泵与热用户的输出端连接，换热器的上部输出端与低温水媒储腔上部的入口连接；低温水媒储腔上部的入口同时与外部供水装置连接。

所述外部供水装置包括补水泵、储水箱和树脂罐；储水箱的输出端经补水泵与低温水媒储腔上部的入口连接；储水箱的输入端与树脂罐的输出端连接，树脂罐的输入端通入自来水；所述低温水媒储腔和储水箱之间的管路同时通过补水管路与热用户和换热器的上部输入端之间的管路连接。

所述储水箱为膨胀水箱。

与现有系统相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型采用固定挡板和滑动挡板将水储罐分为低温水媒储腔以及高温水媒储腔，实现高、低温水媒同罐分储技术；相较于现有的高、低温双储罐，减少了一个储罐以及储罐上相应的辅助设备(比如安全阀、排污管线)也减少，布置结构紧凑、占地面积也大幅减小，降低建造成本达30％，具有较好的经济性；减少一个储罐的同时也大幅减少了储罐的散热面积，有效提升了系统热效率高达10％。

2.本实用新型采用滑动挡板分隔高、低温水媒，有机结合高、低温水媒同罐分储技术，有效消除了媒介温变不均产生的斜温层，避免了水储罐因受热不均匀产生热应力膨胀而造成罐体损坏。

3.本实用新型运用电热水锅炉耦合水储罐蓄热供热的热力模式，有效保障了供热系统的稳定性和提高了系统的应急能力。

4.本实用新型利用低谷电蓄热，大幅降低运行费用，起到了平衡电网、节能减排、绿色环保、清洁供热等效果。

5.本实用新型的热水锅炉加热系统以及水储能放热系统均为开式微循环环路，即小循环回路，水煤循环流经的管路单一，流经的部件少，以此减少热量的散失；采用树脂罐净化水，减少了水处理设备投入，又可以防止电热水锅炉高温结垢，全面保证了系统的安全稳定运行和延长了设备使用周期。

6.本实用新型充分利用水具有储热量大、效率高、天然无公害等优质特性，不仅可以满足热用户的生活热水、制冷和制热等多方需求，同时可以达到工业食品级要求，实现了清洁供能。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的水储罐沿径向上的截面图；

图3是本实用新型的电动机与滑动挡板的连接示意图；

附图中的标记为：1-电热水锅炉；2-加热侧循环泵；3-水储罐；4-放热侧循环泵；5-换热器；6-二次循环泵；7-树脂罐；8-储水箱；9-补水泵；10-电动机；11-固定挡板；12-轴承；13-低温水媒储腔；14-滑动挡板；15-高温水媒储腔。

具体实施方式

下面结合具体附图，对本实用新型作出全面、清晰的阐述，涵盖但不仅限于本实用新型的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本申请的保护范围。

本实用新型一种储能供热系统(简称储能供热系统，参见图1-2)，包括电热水锅炉1、水储罐3和换热器5；所述水储罐3沿高度方向设有固定挡板11和环绕水储罐3的轴线转动的滑动挡板14，固定挡板不通过水储罐3的轴线，滑动挡板14的轴侧位于水储罐3的轴线上，两个挡板将水储罐3的内部空间分隔成低温水媒储腔13和高温水媒储腔15；

低温水媒储腔13下部的出口经加热侧循环泵2与电热水锅炉1的输入端连接，电热水锅炉1的输出端与高温水媒储腔15上部的入口连接，电热水锅炉1与低温水媒储腔13以及高温水媒储腔15连接的管路上分别设有电动阀；高温水媒储腔15下部的出口经放热侧循环泵4与换热器5的下部输入端连接，换热器5的下部输出端与热用户的输入端连接，换热器5的上部输入端经二次循环泵6与热用户的输出端连接，换热器5的上部输出端与低温水媒储腔13上部的入口连接，低温水媒储腔13上部的入口同时与外部供水装置连接，换热器5与热用户、高温水媒储腔15以及低温水媒储腔13连接的管路上分别设有电动阀；加热侧循环泵2、放热侧循环泵4、二次循环泵6以及所有的电动阀均与外部控制器通信。

低温水媒储腔13、加热侧循环泵2、电热水锅炉1以及高温水媒储腔15构成电热水锅炉加热系统，用于加热低温水媒储腔13内的低温水，并将加热后的高温水储存在高温水媒储腔15内；高温水媒储腔15、放热侧循环泵4、换热器5以及低温水媒储腔13构成水储能放热系统，用于实现高温水媒储腔15内的高温水与换热器5之间的换热，并将换热后的低温水储存在低温水媒储腔13内；换热器5、二次循环泵6以及热用户构成二次换热系统，用于实现换热器5与热用户之间的换热。

所述滑动挡板14位于水储罐3轴线的一侧设有转轴，转轴的下端通过轴承12与水储罐3的底部连接，轴承12外圈的底部焊接在水储罐3底部的中心处；转轴的下端套装有密封圈，密封圈同时覆盖轴承12的上表面，实现密封；所述水储罐3顶部的中心处固定有电动机10，电动机10的输出轴穿过水储罐3的顶部与转轴的上端通过联轴器固连；滑动挡板14的底部以及位于水储罐3罐壁的一侧通过聚氨酯制成的密封条与水储罐3密封；通过电动机10带动滑动挡板14在水储罐3内滑动；所述固定挡板11的底部和位于水储罐3罐壁的一侧分别与水储罐3焊接在一起，固定挡板11位于水储罐3轴线的一侧通过另外的密封条与滑动挡板14连接，实现密封，防止低温水媒储腔13和高温水媒储腔15的水混合。

所述滑动挡板14的底部以及位于水储罐3罐壁的一侧设有多个滑轮，水储罐3罐壁上设有与滑轮相适应的滑槽；滑轮的安装轴上套装有完全包覆滑轮的软质的密封套，滑槽的两侧分别设有与密封套贴合的密封条；滑轮滑动时，密封套与密封条始终紧密贴合，防止进水。

所述外部供水装置包括补水泵9、储水箱8和树脂罐7；储水箱8的输出端经补水泵9与低温水媒储腔13上部的入口连接；储水箱8的输入端与树脂罐7的输出端连接，树脂罐7的输入端通入自来水，树脂罐7与自来水连接的管路上设有电磁阀；树脂罐7用于净化水，防止产生水垢；储水箱8用于储存净化后的水；所述低温水媒储腔13和储水箱8之间的管路同时通过补水管路与热用户和换热器5的上部输入端之间的管路连接，补水管路上设有电动阀，补水管路用于对热用户与换热器5之间的管路进行补水。

所述储水箱8为膨胀水箱。

所述水储罐3采用硅酸铝复合保温涂料结合镀锌铁皮做外部保温处理；水储罐3的内壁以及位于水储罐3内的部件的外表面均使用聚氨酯防水防腐保温涂料做表面防腐、耐酸碱处理。

所述固定挡板11以及滑动挡板14与水接触的侧面均喷涂有复合聚氨酯涂料并做保温处理。

本实用新型各个元器件的型号如下，也可以根据具体的工况选择型号：

电热水锅炉1的型号为：wdr0.68-0.7/90/70，加热侧循环泵为ye3-180m；放热侧循环泵为ye3-160l；二次循环泵为ye3-132s1；换热器为板式换热器，型号为hw700；补水泵为y2-2101；电磁阀为ld7150；电动阀为q941f；电动机为y2－225m-8；外部控制器为stm32f103vet6工控板。

本实用新型的工作原理和工作流程如下：

蓄热模式(谷电时段)：在低谷电时段，电热水锅炉加热系统工作，即通过加热侧循环泵2抽送低温水媒储腔13中低温水至电热水锅炉1中，电热水锅炉1加热低温水的范围为45℃-85℃，优选80℃的目标温度；待电热水锅炉1中的水完成加热后，回流至高温水媒储腔15中；在常压工况下运行，水储罐3高低温水媒温域在5℃-85℃的区间内；

供热模式(非谷电时段)：首先水储能放热系统工作，即通过放热侧循环泵4抽送高温水媒储腔15中的高温水至换热器5中；与此同时，二次换热系统工作，即通过二次循环泵6实现热用户与换热器之间的管路内的水循环，利用对流换热的原理，实现水储能放热系统与二次换热系统之间的换热；换热后，换热器5内的高温水温度降至45℃以下，然后回流至低温水媒储腔13。

其中，当低温水媒储腔13与高温水媒储腔15之间进行流质转换时，外部控制器根据电热水锅炉1的流质循环量计算电动机10转动的角度，使电动机10带动滑动挡板14转动，实现低温水媒储腔13与高温水媒储腔15容积的改变，以此保证低温水媒储腔13与高温水媒储腔15内的液位持平，消除挡板两侧的应力；

联供模式(全天候)，当峰值用热阶段，高温水媒储腔15热量不足满足全天候供热需求时，采用储热与放热联运的模式，即在电热水锅炉1加热水媒的同时，进行同步放热，此时滑动挡板14的转动由外部控制器根据加热侧循环泵2以及放热侧循环泵4的流量计算电动机10的转动角度以及方向。

为验证本方案的有效性，现有严寒地区建筑面积12500㎡的公寓改造项目，冬季利用本方案，通过末端全空气系统的中央空调对公寓进行供暖服务；本系统采用间接式蓄热供热模式，即在低谷电时段蓄热，在非谷电时段供热；采用一台1280kw的电热水锅炉1，通过板式换热器5和容积为500m³的水储罐3进行热量的交换及分储；水储罐3中高温水媒储腔15的温度设为85℃、低温水媒储腔13的温度为45℃，水储罐3的外表面整体做150mm厚的橡塑海绵保温；二次换热系统的供回水温度为45℃/40℃。该工程投资67万元，电热水锅炉1每天运行3-8个小时，即可保证水煤温度，储备全天候所需热量；基于低谷电的充分利用，每年供热运行费用仅为20万元，远小于其他热源的运行费，以燃气锅炉为参考，其运行成本相对节约40％。系统运行良好，建造成本也远低于其它供热系统，经济效果十分显著。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。