一种单泵循环加热放热装置的制作方法

本发明属于加热放热领域，具体涉及到一种单泵循环加热放热装置。

背景技术：

近年来由于“煤改电”、“煤改气”及新能源应用的兴起，加热放热系统及相应装置一直是热应用领域研究的热点。目前在加热放热的应用中出现了加热放热装置，但系统结构较为繁琐。专利号为cn102865765b的专利提供了一种单罐储热系统及单罐储热方法，系统采用了热侧泵和冷侧泵等多个循环泵，热侧泵和冷侧泵需要在储罐中进行安装，降低了施工效率，且系统不可移动，不具有使用上的灵活性。因此寻找一种系统结构简单，安装方便，能够快速实现加热放热过程且能够灵活移动的加热放热装置迫在眉睫。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种单泵循环加热放热装置。在系统结构上将加热放热装置集成为一个整体，外部使用箱体结构装置外壳，整个装置可根据使用需求灵活移动，通过装置外壳预留的换热管路开口进行连接热源和被加热介质，且系统加热放热过程使用同一个循环泵，装置自带的控制柜灵活切换运行模式。采用如上措施减少了系统设备的投资费用，提高了装置的使用灵活性，适合热力行业大规模推广应用。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种单泵循环加热放热装置，其特征在于，该装置包括第一换热器、第二换热器、循环泵、第一电动三通阀、第二电动三通阀、第三电动三通阀、第一蝶阀、第二蝶阀、配电柜、控制柜和装置外壳；第一换热器、第二换热器、循环泵、第一电动三通阀、第二电动三通阀、第三电动三通阀、第一蝶阀、第二蝶阀、配电柜、控制柜均置于在装置外壳内部，装置外壳的外表外设置有六个接口，分别是：冷介质口、热介质口、加热器热源出口、加热器热源入口、放热器冷侧入口、放热器冷侧出口；装置外壳的侧面上设置有操作界面，所述操作界面与控制柜电连接，配电柜为整个装置供电；

所述第一换热器为装置内部的放热器，第一换热器具有两个出口和两个入口，其中一个出口和一个入口为一组，共两组，两组分两侧设置在第一换热器上，第一换热器的一组入口和出口分别通过管路连接装置外壳上的放热器冷侧入口和放热器冷侧出口，另一组的入口和出口分别为放热器介质入口和放热器介质出口；放热器冷侧入口和放热器介质出口在同一水平高度上，放热器冷侧出口和放热器介质入口在同一水平高度；放热器介质出口通过管路与第三电动三通阀的一端相连，所述第三电动三通阀的另外两端分别通过相应管路连接第二蝶阀和装置外壳上的冷介质口；放热器介质入口通过管路与第一电动三通阀的一端相连；

所述第二换热器为装置内部的加热器，第二换热器也具有两个出口和两个入口，一个出口和一个入口为一组，共两组，两组分两侧设置在第二换热器上，第二换热器的一组入口和出口分别通过管路连接装置外壳上加热器热源入口和加热器热源出口，另一组的入口和出口分别为加热器介质入口和加热器介质出口；加热器热源出口和加热器介质入口在同一水平高度上，加热器热源入口和加热器介质出口在同一水平高度；

所述第一电动三通阀的另外两端分别通过相应管路连接第一蝶阀的一端和加热器介质入口；所述第一蝶阀和第二蝶阀之间安装循环泵；

所述加热器介质出口通过相应管路与第二电动三通阀相连；

所述第二电动三通阀通过相应管路与装置外壳上的热介质口、第二换热器上的加热器介质出口和第二蝶阀相连；

所述控制柜分别与循环泵、第一电动三通阀、第二电动三通阀、第三电动三通阀相连，通过控制柜选择系统运行模式，系统进入相应的工作状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本装置内部设备高度集成，装置管路布置合理，装置外壳仅留有六个管路接口和一个控制柜操作界面，可根据使用要求灵活的移动装置的位置，适用于热力行业的维护、抢修及常规的换热过程。

2、本装置加热放热过程所用循环泵均为同一循环泵，与其他技术相比，在系统设备上减少了循环泵的数量，通过电动三通阀的切换，能够实现加热、放热的运行模式，减少了设备投资。

3、装置中换热器的换热量设计合理，装置的热源可来自工业余热、锅炉厂房、热泵等，装置适用于工业余热利用、供暖、供生活热水、热网维护抢修、换热器抢修等领域。

4、本装置与常规单罐、双罐储能可配合使用：装置能够实现单、双罐储热过程中加热、放热过程。

附图说明

图1是本发明一种单泵循环加热放热装置一种实施例的整体构造的俯视结构示意图；

图2是本发明一种单泵循环加热放热装置一种实施例的整体构造的侧视结构示意图；

图中，1第一换热器、2第二换热器、3循环泵、4第一电动三通阀、5第二电动三通阀、6第三电动三通阀、7第一蝶阀、8第二蝶阀、9配电柜、10控制柜、11装置外壳；a冷介质口、b热介质口、c加热器热源出口、d加热器热源入口、e加热器介质入口、f加热器介质出口、g放热器冷侧入口、h放热器冷侧出口、i放热器介质出口、j放热器介质入口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。

本发明单泵循环加热放热装置(简称装置，参见图1-2)包括第一换热器1、第二换热器2、循环泵3、第一电动三通阀4、第二电动三通阀5、第三电动三通阀6、第一蝶阀7、第二蝶阀8、配电柜9、控制柜10和装置外壳11；第一换热器1、第二换热器2、循环泵3、第一电动三通阀4、第二电动三通阀5、第三电动三通阀6、第一蝶阀7、第二蝶阀8、配电柜9、控制柜10均置于在装置外壳11内部，装置外壳11的外表外设置有六个接口，分别是：冷介质口a、热介质口b、加热器热源出口c、加热器热源入口d、放热器冷侧入口g、放热器冷侧出口h；装置外壳的侧面上设置有操作界面，所述操作界面与控制柜10电连接，配电柜为整个装置供电；

所述第一换热器1为装置内部的放热器，第一换热器1具有两个出口和两个入口，其中一个出口和一个入口为一组，共两组，两组分两侧设置在第一换热器上，第一换热器的一组入口和出口分别通过管路连接装置外壳上的放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h，另一组的入口和出口分别为放热器介质入口j和放热器介质出口i；放热器冷侧入口g和放热器介质出口i在同一水平高度上，放热器冷侧出口h和放热器介质入口j在同一水平高度；放热器介质出口i通过管路与第三电动三通阀6的一端相连，所述第三电动三通阀6的另外两端分别通过相应管路连接第二蝶阀8和装置外壳上的冷介质口a；放热器介质入口j通过管路与第一电动三通阀4的一端相连；

所述第二换热器2为装置内部的加热器，第二换热器2也具有两个出口和两个入口，一个出口和一个入口为一组，共两组，两组分两侧设置在第二换热器上，第二换热器2的一组入口和出口分别通过管路连接装置外壳上加热器热源入口d和加热器热源出口c，另一组的入口和出口分别为加热器介质入口e和加热器介质出口f；加热器热源出口c和加热器介质入口e在同一水平高度上，加热器热源入口d和加热器介质出口f在同一水平高度；

所述第一电动三通阀4的另外两端分别通过相应管路连接第一蝶阀7的一端和加热器介质入口e；所述第一蝶阀7和第二蝶阀8之间安装循环泵3；

所述加热器介质出口f通过相应管路与第二电动三通阀5相连；

所述第二电动三通阀5通过相应管路与装置外壳上的热介质口b、第二换热器上的加热器介质出口f和第二蝶阀8相连，第二电动三通阀5在空间位置上与热介质口b在同一平面上；

所述控制柜10分别与循环泵3、第一电动三通阀4、第二电动三通阀5、第三电动三通阀6相连，通过控制柜10选择系统运行模式，系统进入相应的工作状态。

本发明一种单泵循环加热放热装置共有加热和放热两种工作模式：加热模式时，将热源与加热器热源出口c和加热器热源入口d接通，并将被加热介质与冷介质口a和热介质口b接通，系统工作的设备依次是：冷介质口a、第三电动三通阀6、第二蝶阀8、循环泵3、第一蝶阀7、第一电动三通阀4、加热器介质入口e、第二换热器2、加热器介质出口f、第二电动三通阀5、热介质口b；放热模式时，将被加热介质与放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h接通，并将热源测介质与冷介质口a和热介质口b接通，系统工作的设备依次是：热介质口b、第二电动三通阀5、第二蝶阀8、循环泵3、第一蝶阀7、第一电动三通阀4、放热器介质入口j、第一换热器1、放热器介质出口i、第三电动三通阀6、冷介质口a。

本发明单泵循环加热放热装置的加热模式工作过程是：按图1和图2所示位置关系接通加热热源和被加热介质相关管路，接通配电柜9的电源，通过控制柜10选择系统进入到加热模式，被加热介质依次流经冷介质口a、第三电动三通阀6、第二蝶阀8、循环泵3、第一蝶阀7、第一电动三通阀4，通过加热器介质入口e进入到第二换热器2中与来自加热器热源入口d的加热热源进行换热，换热后的热源从加热器热源出口c流出第二换热器2，被加热后的介质从加热器介质出口f流出，并经过第二电动三通阀5回到热介质口b完成加热循环。

本发明单泵循环加热放热装置的放热模式工作过程是：按图1和图2所示位置关系接通被加热介质和热源侧介质相关管路，接通配电柜9的电源，通过控制柜10选择系统进入到放热模式，热源介质依次流经热介质口b、第二电动三通阀5、第二蝶阀8、循环泵3、第一蝶阀7、第一电动三通阀4，通过放热器介质入口j进入到第一换热器1中与来自放热器冷侧入口g的被加热介质进行换热，被加热后的介质从放热器冷侧出口h流出第一换热器1，放热后的介质从放热器介质出口i流出，并经过第三电动三通阀6回到冷介质口a完成放热循环。

本发明在加热放热过程所用循环泵均为同一循环泵，通过电动三通阀的切换能够实现加热、放热过程中的循环要求。装置内部设备高度集成，装置管路布置合理，装置外壳仅留有六个管路接口和一个控制柜操作界面，简洁、大方。装置可随使用要求进行移动，装置的热源可来自工业余热、锅炉厂房、热泵等，装置适用于工业余热利用、供暖、供生活热水、热网维护抢修、换热器抢修等领域。本发明装置具有常规换热器的功能，即只运行加热模式或放热模式，能够在换热器抢修的时候起到应急的作用。

本发明的进一步特征在于，装置与储热罐等设备搭配使用，可为储热罐实现充热、放热的功能。

本发明装置和单罐配合使用时，将冷介质口a和热介质口b分别与单罐的介质进出口相连，并根据加热模式或放热模式选择将加热器热源出口c和加热器热源入口d与热源连接，将放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h与冷源连接。

本发明装置和双罐罐配合使用时，将冷介质口a和低温罐连接，将热介质口b和高温罐连接，并根据加热模式或放热模式选择将加热器热源出口c和加热器热源入口d与热源连接，将放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h与冷源连接。

实施例1

本实施例单泵循环加热放热装置包括第一换热器1、第二换热器2、循环泵3、第一电动三通阀4、第二电动三通阀5、第三电动三通阀6、第一蝶阀7、第二蝶阀8、配电柜9、控制柜10、装置外壳11。装置外壳11的外表外设置有6个接口，分别是：冷介质口a、热介质口b、加热器热源出口c、加热器热源入口d、放热器冷侧入口g、放热器冷侧出口h。装置通过内部的配电柜9给循环泵3、第一电动三通阀4、第二电动三通阀5、第三电动三通阀6提供电源，并通过控制柜10进行运行模式的切换。

所述第一换热器1为装置内部的放热器，第一换热器1具有两个出口和两个入口，其中一个出口和一个入口为一组，共两组，两组分两侧设置在第一换热器上，第一换热器的一组入口和出口分别通过管路连接装置外壳上的放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h，另一组的入口和出口分别为放热器介质入口j和放热器介质出口i；其中，放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h在第一换热器的一侧，放热器介质出口i和放热器介质入口j在放热器的另一侧，在几何位置上呈对角关系，放热器冷侧入口g和放热器介质出口i在同一水平高度上，放热器冷侧出口h和放热器介质入口j在同一水平高度。在连接关系上，放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h与装置外壳11相连，即在装置外壳11上留有开口，在放热时外部循环介质可直接与放热器冷侧入口g和放热器冷侧出口h相连，与第一换热器1接通进行放热。放热器介质出口i通过管路与第三电动三通阀6相连，放热器介质入口j通过管路与第一电动三通阀4相连。

所述第二换热器2为装置内部的加热器，第二换热器2也具有两个出口和两个入口，一个出口和一个入口为一组，共两组，两组分两侧设置在第二换热器上，第二换热器2的一组入口和出口分别通过管路连接装置外壳上加热器热源入口d和加热器热源出口c，另一组的入口和出口分别为加热器介质入口e和加热器介质出口f；其中，加热器热源出口c和加热器热源入口d在加热器的一侧，加热器介质入口e和加热器介质出口f在加热器的另一侧，在几何位置上呈对角关系，加热器热源出口c和加热器介质入口e在同一水平高度上，加热器热源入口d和加热器介质出口f在同一水平高度。在连接关系上，加热器热源出口c和加热器热源入口d与装置外壳11相连，即在装置外壳11上留有开口，在加热时外部循环介质可直接与加热器热源出口c和加热器热源入口d相连，与第二换热器2接通进行加热。加热器介质入口e通过管路与第一电动三通阀4相连，加热器介质出口f通过管路与第二电动三通阀5相连。

所述装置外壳11呈箱体结构，具体尺寸取决于内部设备的大小。所述装置外壳11内设置有配电柜9和控制柜10，所述配电柜9为装置内部循环泵3、第一电动三通阀4、第二电动三通阀5、第三电动三通阀6提供电源；所述控制柜10分别与循环泵3、第一电动三通阀4、第二电动三通阀5、第三电动三通阀6相连；装置外壳11的侧面上设有操作界面，操作界面连接控制柜10，操作操作界面，通过控制柜10进行运行模式的切换。系统运行时分别将相应循环介质与装置外壳11预留管路接口接通，通过控制柜10选择系统运行模式，系统进入相应的工作状态。

所述循环泵3与第一电动三通阀4和第二电动三通阀5相连，循环泵3泵前泵后分别设置有第一蝶阀7和第二蝶阀8，方便循环泵3的检修更换。

所述第一电动三通阀4在连接关系上通过管路与加热器介质入口e、放热器介质入口j和第一蝶阀7相连，在空间位置上与第一换热器1和第二换热器2的底座位置在同一平面。

所述第二电动三通阀5在连接关系上通过管路与热介质口b、加热器介质出口f和第二蝶阀8相连，第二电动三通阀5在空间位置上与热介质口b在同一平面。

所述第三电动三通阀6在连接关系上通过管路与冷介质口a、放热器介质出口i和第二蝶阀8相连，在空间位置上与第一换热器1和第二换热器2的底座位置在同一平面。

本实施例的装置外壳11的总尺寸为2000*2000*1500mm(长*宽*高)，第一换热器的换热量为200kw，放热器冷侧入口g、放热器冷侧出口h、放热器介质出口i、放热器介质入口j的管径均为dn40；第二换热器的换热量为400kw，加热器热源出口c、加热器热源入口d、加热器介质入口e、加热器介质出口f的管径均为dn65；冷介质口a、热介质口b的管径均为dn50；本实施例装置可在2h的加热过程中实现2.88gj的加热量，在10h的放热过程中实现7.2gj的放热量，且系统运行稳定。

实施例2

本实施例装置的各部分连接同实施例1，不同之处在于本实施例装置外壳11的总尺寸为2000*1800*1500mm(长*宽*高)，配合储热量为4gj的储罐在热网维修时在居民区提供临时供暖服务，装置中第一换热器的换热量为120kw，可为北京地区面积为8000平的居民建筑提供9.3h的供暖，方便热网抢修，并满足居民的供暖需求。

本发明未述及之处适用于现有技术。