一种蓄冷和蓄热两用储能水箱

本实用新型属于蓄能技术领域，特别涉及一种蓄冷和蓄热两用储能水箱。

背景技术：

随着我国城镇化进程的快速发展，人们对冷量热量的需求增大，导致建筑供冷供热负荷快速增大，这就要求机组增大供冷供热量。而另一方面，当系统处于用能低谷时期时，很难及时跟随外界冷热负荷的变化做出迅速的调整。此外，当前电价分档政策往往是负荷低的夜间时段电价很低，而负荷高的白天时段电价较高。因此，如何解决供冷供热量供需的矛盾问题，已成为亟需解决的关键。蓄能技术可以在用冷用热低谷时期将系统多余的冷量或热量储存起来，等到用冷或用热高峰时期再进行释放，可以有效满足用户的需求，并且可根据外界冷热负荷的波动及时调节系统供冷供热量，而不需要依赖于调节机组，只需要调节蓄能水箱的流量即可。同时，在系统中增加蓄冷蓄热技术，还可以提高系统的调峰能力，为其他可再生能源的利用提供空间。另外，蓄冷蓄热技术可以代替尖峰冷热源，减少机组的启停频率，有效保护机组延长机组使用寿命。因此，采用蓄冷蓄热技术能有效解决能量在时间和空间上的供需不匹配问题，满足供冷供热需求，减少一次能源消耗并能产生较好的经济效益。

在建筑上设置蓄冷蓄热系统时通常是分开设置，占用空间大。在夏天开启蓄冷系统时需关闭蓄热系统、而冬天开启蓄热系统时则需关闭蓄冷系统，导致另一套系统闲置，但仍需对其进行维护检修防止系统出现故障。因此分开设置两套系统具有投资维护费用高、占用空间大的缺点。而且现有的蓄冷蓄热系统的布水管在布置时也比较杂乱无章导致水流扰动大，水流均布效果差，斜温层厚度高，出水温度无法保证。

鉴于上述问题，设计一种蓄冷和蓄热两用储能水箱。该水箱可以有效节约空间及投资维护费用，保证出水温度。可以在一定程度上解决供冷供热量供需的矛盾问题，同时能为其他可再生能源的利用提供空间，有效保护机组延长机组使用寿命，兼具经济效益和环境效益。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种蓄冷和蓄热两用储能水箱。以解决上述背景技术中提出的现有的蓄冷蓄热水箱投资维护费用高、占用空间大且无法保证出水温度的缺点。

本实用新型的技术方案：

一种蓄冷和蓄热两用储能水箱，包括蓄能水箱1、冷热源设备2和换热设备3；蓄能水箱1分别与冷热源设备2和换热设备3相连，且蓄能水箱1与冷热源设备2和换热设备3的连接方式一致；

蓄能水箱1与冷热源设备2之间通过出水管路和入水管路相连通，蓄能水箱1的出水管路和入水管路均分为两支，夏季和冬季分别为各自单独的出水管路和入水管路；出水管路汇合到蝶阀后，分为两分支，两分支管路上均设有蓄能循环水泵和阀门，两分支管路汇合至冷热源设备2；入水管路经另一蝶阀后进入到蓄能水箱1中；蓄能水箱1的上部和下部分别设有温度传感器，蓄能水箱1底部设有第五蝶阀13和排水点14；蓄能水箱1底部设有第五蝶阀13，当水箱需要检修、发生故障或换水时打开第五蝶阀13通过排水点14将水箱内的水排出，同时水箱发生溢流时通过蓄能水箱1顶部溢流管经排水点14将水箱内溢流水排出；蓄能水箱1内部设有逆止阀12，保证水箱内的水逆向不渗漏；

蓄能水箱1包括蓄能水箱箱体101、支撑座102、接口、喷淋管105、喷嘴106和支撑结构107；支撑座102安装在蓄能水箱箱体101内，支撑结构107固定在支撑座102上；多个喷淋管105安装在支撑结构107上，喷淋管105两端分别汇总至左接口和右接口；两接口结构相同，均分为上接口和下接口，上接口和下接口通过蝶阀分为出水口和入水口；喷嘴106安装在喷淋管105上。

本实用新型的有益效果：本实用新型将蓄冷水箱及蓄热水箱合为一体，并通过合理的设置布水管实现水流的两次均布，有效实现了蓄能和释能时的水流均匀性，降低了斜温层厚度，实现了冬季蓄热和夏季蓄冷的双重功能，同时也提高了蓄能效率和设备使用效率，有效节约空间及投资维护费用，保证出水温度。本实用新型中的布水管设置减少了水流的扰动，避免了冷热水过度掺混，减小了斜温层厚度和蓄能损失，保证了出水温度。本实用新型采蓄能技术有效解决能量在时间和空间上的供需不匹配问题，可以有效满足用户的需求，提高了系统的调峰能力，为其他可再生能源的利用提供空间。另外，蓄能技术可以代替尖峰冷热源，减少机组的启停频率，有效保护机组延长机组使用寿命，兼具经济效益和环境效益。

附图说明

图1是本实用新型的一种蓄冷和蓄热两用储能水箱系统图。

图2为布水管喷嘴布置形式示意图。

图3为布水管直接正面剖视图。

图4为布水器的外形图。

图中：1蓄能水箱；2冷热源设备；3换热设备；4第一释能循环水泵；5第二释能循环水泵；6第一蓄能循环水泵；7第二蓄能循环水泵；8第一蝶阀；9第二蝶阀；10第三蝶阀；11第四蝶阀；12逆止阀；13第五蝶阀；14排水点；15第一温度传感器；16第二温度传感器；17第一阀门；18第二阀门；19第三阀门；20第四阀门；101蓄能水箱箱体；102支撑座；103右接口；104左接口；105喷淋管；106喷嘴；107支撑结构；103s1第一蝶阀8a接口、103s2第二蝶阀9b接口、103x1第一蝶阀8b接口、103x2第二蝶阀9a接口、104s1第三蝶阀10b接口、104s2第四蝶阀11a接口、104x1第三蝶阀10a接口、104x2第四蝶阀11b接口。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

一种蓄冷和蓄热两用储能水箱，包括蓄能水箱1、冷热源设备2、换热设备3、第一释能循环水泵4、第二释能循环水泵5、第一蓄能循环水泵6、第二蓄能循环水泵7、第一蝶阀8、第二蝶阀9、第三蝶阀10、第四蝶阀11、逆止阀12、第五蝶阀13、排水点14、第一温度传感器15、第二温度传感器16、第一阀门17、第二阀门18、第三阀门19、第四阀门20、蓄能水箱箱体101、支撑座102、右接口103、左接口104、喷淋管105、喷嘴106和支撑结构107；

冷热源设备2与蓄能水箱1相连通，蓄能水箱1同时具备蓄冷蓄热能力，在蓄能水箱1蓄能时，冷热源设备2产生的冷热源沿管道经入口段第一蝶阀8(a冬季打开，夏季关闭，b夏季打开，冬季关闭)进入蓄能水箱1，同时蓄能水箱1中的回水则沿管道经出口段第二蝶阀9(a冬季打开，夏季关闭，b夏季打开，冬季关闭)由蓄能循环水泵(一用一备，必要时可全部打开)送至热源设备2重新加热(冬季)或制冷(夏季)，在蓄能循环水泵连接管道上设置多个阀门及仪表监控系统运行；

换热设备3与蓄能水箱1相连通，在蓄能水箱1释能时，蓄能水箱1中的冷水(夏季)或热水(冬季)沿管道经出口段第四蝶阀11(a冬季打开，夏季关闭，b夏季打开，冬季关闭)由释能循环水泵(一用一备，必要时可全部打开)送至换热设备3与热网进行制冷(夏季)或换热(冬季)，同时制冷(夏季)或换热(冬季)完成后的回水则沿管道经入口段第三蝶阀10(a冬季打开，夏季关闭，b夏季打开，冬季关闭)送至蓄能水箱1等待下一次重新制冷(夏季)或换热(冬季)，在释能循环水泵连接管道上设置多个阀门及仪表监控系统运行；

蓄能水箱1同时具备蓄冷蓄热能力，保障蓄冷和蓄热分层效果良好。夏季蓄冷时冷水从水箱底部进入，温水顶部流出，放冷时冷水从底部流出，回水从顶部流入。冬季正好相反，从而保证分层效果。运行过程如下：

冬季蓄热模式：打开第一蝶阀8a、第二蝶阀9a，关闭第一蝶阀8b、第二蝶阀9b、第三蝶阀10a、10b、第四蝶阀11a、11b，热源设备2产生的热水沿管道经热水入口段第一蝶阀8a进入蓄能水箱1，热水由上层布水管103-s1接口进入喷淋管105内，流经各管道上的喷嘴106，实现均匀喷淋，通过观测水箱底部的第二温度传感器16是否达到设定温度值判断是否完成蓄热，同时蓄能水箱1中的冷水经下层布水管各管道上的喷嘴106进入喷淋管105内，沿接口103-x2经回水第二蝶阀9a由蓄能循环水泵(一用一备，必要时可全部打开)送至热源设备2重新加热，直至水体温度被加热到符合运行要求的供水温度后重新送至蓄能水箱1；

冬季释热模式：打开阀门第三蝶阀10a、第四蝶阀11a，关闭第三蝶阀10b、第四蝶阀11b、第一蝶阀8a、8b、第二蝶阀9a、9b，蓄能水箱1中的热水由上层布水管各管道上的喷嘴106进入喷淋管105内，通过104-s2接口经热水出口段第四蝶阀11a由释能循环水泵(一用一备，必要时可全部打开)送至换热设备3与热网进行换热，完成换热后的回水经入口段第三蝶阀10a沿管道经104-x1接口进入喷淋管105内，流经各管道上的喷嘴106进入蓄能水箱1等待下一次重新加热；

夏季蓄冷模式：打开第一蝶阀8b、第二蝶阀9b，关闭第一蝶阀8a、第二蝶阀9a、第三蝶阀10a、10b、第四蝶阀11a、11b，冷源设备2产生的冷水沿管道经冷水入口段第一蝶阀8b进入蓄能水箱1，冷水由下层布水管103-x1接口进入喷淋管105内，流经各管道上的喷嘴106，实现均匀喷淋，通过观测顶部第一温度传感器15是否达到设定温度判断是否完成蓄冷，同时蓄能水箱1中的热水经上层布水管各管道上的喷嘴106进入喷淋管105内，沿接口103-s2经回水第二蝶阀9b由蓄能循环水泵(一用一备，必要时可全部打开)送至冷源设备2重新制冷，直至水体温度被制冷到符合运行要求的供水温度后重新送至蓄能水箱1；

夏季释冷模式：打开第三蝶阀10b、第四蝶阀11b，关闭第三蝶阀10a、第四蝶阀11a、第一蝶阀8a、8b、第二蝶阀9a、9b，蓄能水箱1中的冷水由下层布水管各管道上的喷嘴106进入喷淋管105内，通过104-x2接口经冷水出口段第四蝶阀11b由释能循环水泵(一用一备，必要时可全部打开)送至换热设备3与管网进行制冷，完成制冷后的回水经入口段第三蝶阀10b沿管道经104-s1接口进入喷淋管105内，流经各管道上的喷嘴106进入蓄能水箱1等待下一次重新制冷；

所述布水管分上下两层主要由右接口103、左接口104、喷淋管105、喷嘴106和支撑座102组成，布水管通过支撑座102固定在蓄能水箱箱体101上，喷嘴106通过喷淋管105均匀布置在管道上，保证喷嘴在整个水箱截面上均匀出流；循环水经过接口103、104进入喷淋管105内，流经各管道上的喷嘴106，实现均匀喷淋；右接口103和左接口104的目的是使得进水先进行一次均布，均匀分成两股流量相等的水流，然后再进入蓄能水箱的布水盘，进行二次均布，从而保证均布效果良好，实现更好的分层效果。

此外，上部布水盘的布水器开孔向上，底部布水盘开孔向下，这样开孔的目的在于使得水在布水盘中均布的同时降低其射流影响，尽量使得射流在水箱界面上均匀分布，降低流体的掺混，降低水箱的斜温层厚度，提高蓄能效率。

布水器的外形如图4所示。

所述释能循环水泵连接换热设备3与蓄能水箱1，循环水从蓄能水箱1经释能循环水泵送至换热设备3，间接与管网回水进行换热或制冷，循环水输送管路上根据需求设有多个阀门及压力表；释能循环水泵一用一备，必要时可全部打开，当其中一台需检修或者发生故障时，循环水可通过另一台完成换热或制冷；

所述蓄能循环水泵连接冷热源设备2与蓄能水箱1，循环水从蓄能水箱1经蓄能循环水泵送至冷热源设备2，完成回水的重新加热或制冷，循环水输送管路上根据需求设有多个阀门及压力表；蓄能循环水泵一用一备，必要时可全部打开，当其中一台需检修或者发生故障时，循环水可通过另一台完成加热或制冷；

蓄能水箱1底部设有第五蝶阀13，当水箱需要检修、发生故障或换水时可打开第五蝶阀13通过排水点14将水箱内的水排出，同时水箱发生溢流时可通过蓄能水箱1顶部溢流管经排水点14将水箱内溢流水排出。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。