一种适用于高速公路服务区的清洁蓄能供暖系统的制作方法

本实用新型属于可再生能源利用技术领域，具体涉及一种适用于高速公路服务区的清洁蓄能供暖系统。

背景技术：

高速公路服务区作为能源半孤岛，远离城市，远离集中供热管网、供电电网。传统的服务区多采用燃煤锅炉供暖，能源利用效率低，且污染严重。如今随着节能理念的不断深入，服务区设施大面积升级改造。远距离铺设天然气管道投资成本过大且有泄漏危险使煤改气无法实现。地缘热泵和空气源热泵虽然能够实现冷热连供，提高能源使用效率，但是初投资过大，投资回收期漫长。而相变储能技术在煤改电、清洁能源消纳、电网削峰填谷等方面作用突出，因此可以作为服务区设备升级改造的一个方向，与传统的热水锅炉采暖相比，无需锅炉、散热器等设备，能够减少初投资和地上空间的占用。

技术实现要素：

针对上述情况，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种适用于高速公路服务区的清洁蓄能供暖系统。该系统利用夜间廉价低谷电，将电能转换成热能进行蓄存，用于高速服务区及其附属建筑的供暖应用；白日将太阳能集热热量蓄存，用于夜间供暖和调节电热转换装置的功率负载，降低电力增容量。这样形成三者的耦合联供，利用各自的优点，达到清洁供暖、经济运行、节能环保的目的。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种适用于高速公路服务区的清洁蓄能供暖系统，适用于高速公路服务区的室内，其特征在于该系统包括多个相变蓄能模块、循环水泵、集水器、分水器和太阳能集热器；太阳能集热器安装于屋顶南侧；循环水泵安置于屋顶，与太阳能集热器的回水管连接；分水器、集水器安装于建筑东墙和北墙，分水器与太阳能集热器的出水管连接，集水器与太阳能集热器的回水管连接，分水器的进口和集水器的出口分别连接多个相变蓄能模块，多个相变蓄能模块之间采用并联或串联的方式通过进出水水管连接；

所述相变蓄能模块为箱体构造，安装在室内地下，包括箱体外壳、陶瓷隔板、电加热盘管、散热百叶、定形相变蓄能板和风机；箱体内部由陶瓷隔板分为左右两部分；箱体的底层铺设定形相变蓄能板；在左部分定形相变蓄能板内穿插进出水水管，该进出水水管与分水器和集水器的进口或出口连接；在右部分箱体的定形相变蓄能板内安插电加热盘管；在定形相变蓄能板的上部空间的箱体内左右安装有两个风机；在箱体顶部安装散热百叶；箱体的侧壁上设有电源接口，通过该电源接口将电加热盘管、风机与外部市电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

相变蓄能模块的构造及太阳能结合的系统运行方式。与常规利用太阳能和低谷电的地板辐射采暖的方式不同，第一，本实用新型作为主热源供暖而不是作为辅助热源；第二，本实用新型不会大面积铺设相变蓄能材料，而是创造一种蓄能模块，布置更加灵活，更能体现出个性化供暖的特点，蓄能箱体的布置位置与服务区人员主要停留区相对应，使供暖的范围更加精确，减少不必要的浪费；第三，构成相变蓄能模块的主要材料为熔点在30℃～80℃的相变材料。

对于高速公路附属建筑，储能技术夜间蓄存低谷电转化的热量，再用于白天供热，可解决冬季清洁供暖难题，并且相比于空气源热泵具有运营成本低廉的优势；而再通过蓄存太阳能集热热量耦合供能，可进一步有效利用清洁能源且降低夜间用电负荷。本系统具有环保无污染的优点，在运营过程中无废气、废水、废渣排放。而且，相变储能系统转化效率高，结合谷值电价优势，提高电力资源的转化效率，降低运营成本。模块化的相变蓄能模块，可安置在地面以下，应用方式灵活，不占用地上空间，可进行拆卸，维修检查方便。能够自反馈地根据不同环境温度的供热运行，实现无人值守地智能化运行。

附图说明

图1为系统原理图，

图2为相变蓄能模块构造立体图，

图3为相变蓄能模块构造主视图。

图1中1为太阳能集热器；2为循环水泵；3为集水器，4为分水器；5为相变蓄能模块；6为进出水水管。5-1箱体外壳、5-2陶瓷隔板、5-3电加热盘管、5-4散热百叶、5-5定形相变蓄能板、5-6风机、5-7温湿度记录仪、5-8自动报警装置。

具体实施方式

下面结合实施例及其说明书附图进一步详细叙述本实用新型。

本实用新型适用于高速公路服务区的清洁蓄能供暖系统(简称系统，参见图1)，适用于高速公路服务区的室内，包括多个可串/并联的相变蓄能模块5、循环水泵2、集水器3、分水器4、太阳能集热器1；太阳能集热器安装于屋顶南侧，最大限度接受太阳能光照，太阳能集热器规模以服务区建筑实际规模确定；循环水泵安置于屋顶，与太阳能集热器的回水管连接；分、集水器安装于建筑东墙和北墙，分水器4与太阳能集热器的出水管连接，集水器与太阳能集热器的回水管连接，分水器的进口和集水器的出口分别连接多个相变蓄能模块5，多个相变蓄能模块之间采用并联或串联的方式通过进出水水管6连接，进出水水管数视相变蓄能模块的数量而定；

所述相变蓄能模块(参见图2和图3)为箱体构造，安装在室内地下，包括箱体外壳5-1、陶瓷隔板5-2、电加热盘管5-3、散热百叶5-4、定形相变蓄能板5-5和风机5-6，箱体外壳为陶瓷烧制，耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性都极高，且能承受较高的温度(超过1000度)；箱体内部由陶瓷隔板5-2分为左右两部分，由于陶瓷的隔热性能良好，左右两部分蓄、放热互不干扰；箱体的底层铺设定形相变蓄能板5-5，该定形相变蓄能板以多孔材料为载体，将相变材料填充在多孔材料载体上构成；在左部分定形相变蓄能板内穿插进出水水管，该进出水水管与分水器和集水器的进口或出口连接；在右部分箱体的定形相变蓄能板内安插电加热盘管5-3，加热功率150W/m²，加热温度可控，用于夜间低谷电价时段蓄热使用，电力由室内供给；在定形相变蓄能板的上部空间的箱体内左右安装有两个风机5-6，使相变蓄能板材释放的热量能够垂直上升，减小向四周的扩散，风机采用轴流式，能够使气体平行于风机轴垂直上升，电力由室内供给；在箱体顶部安装散热百叶5-4，百叶角度可调，可由室内人员控制出风角度；箱体的侧壁上设有电源接口，通过该电源接口将电加热盘管、风机与外部市电连接。

本实用新型的进一步特征在于所述箱体的左、右两部分内都安装有温湿度记录仪5-7和自动报警装置5-8，温湿度记录仪及自动报警装置连接外部控制器，温湿度记录仪5-7具有远传功能，能实时监控相变蓄能模块内部的温度，当温度过时，自动报警装置会报警，提醒用户减少电能输入。

本实用新型的进一步特征在于所述定形相变蓄能板优选导热系数高的无机多孔介质，且以十水硫酸钠作为相变材料，熔化和凝固温度为33℃，该材料既能起到蓄能保温的效果，又能起到阻燃的作用。

图2相变蓄能模块为箱体构造，布置于地下，不占用地上空间，布置位置为服务区人员主要活动区域。相变蓄能箱体长1米，宽1米，高0.5米，外壳为陶瓷构造，顶端与地面齐平，整体隐藏在地下。整个相变蓄能箱体除了与太阳能进水管道连接的部位外，与整个地面构造分离开来，使得安装、检修方便，且能与建筑整体进行完美结合，不会影响地面的美观。

相变蓄能模块尺寸可根据项目实际情况配置，所需数量根据建筑热负荷计算得出。太阳能集热器可结合建筑外形特点，与建筑一体化。它的作用在于利用清洁廉价的太阳能降低电热转换所需的总电功率，并利用蓄能模块延长太阳能的使用时间(白日蓄热，夜间放热)。电加热盘管主要是指电加热装置，利用夜间谷值廉价电进行电热转化，所产生的热量被相变蓄热模块吸收蓄存，在白日内释放供热。这样就形成了白天太阳能+夜间廉价电的双蓄能模式。两者互补：夜间廉价电可弥补太阳能能量密度的不均匀性，而白日太阳能可减小夜间廉价电的用电总功率，进一步降低运营费用。太阳能、廉价电和相变蓄能模块之间的实时联动关系如下公式所示：

I为太阳能，F为集热面积，W为电加热装置功率，M为蓄热模块蓄热能力，C为循环介质比热容，m为介质质量，t代表时间，T代表温度。

本实用新型适用于高速公路服务区的清洁蓄能供暖系统的工作过程是：

阶段一：白天8时至20时峰段电价阶段，太阳能独立供热，太阳能集热器出水温度大于30℃时循环水泵启动，开始向相变蓄能模块箱体左半部分通水，当换热使左侧箱体温度超过33℃时，定形相变蓄能板5-5内部十水硫酸钠熔化，开始蓄热；同时相变蓄能模块箱体右侧箱体温度低于33℃，定形相变蓄能板5-5中的十水硫酸钠开始凝固，向房间释放热量，当空气温度高于30℃，风机启动，用来满足白天供暖需要。

阶段二：夜间20时至次日8时谷段电价阶段，太阳能集热器停止工作，相变蓄能模块箱体右半部分电加热蓄能启动，使右侧箱体温度上升，定形相变蓄能板5-5中十水硫酸钠开始熔化，开始蓄热，电加热温度维持在40℃左右，保证相变蓄热的时间超过6h；同时相变蓄能模块箱体左半部分由于太阳能集热器停止供热，温度降低，定形相变蓄能板5-5中十水硫酸钠开始凝固，向房间释放热量，当空气温度高于30℃，风机启动，用来满足夜间供暖需要。

两个阶段，房间的室内温度均维持在人体可接受温度范围内，可以满足实际条件下冬季供暖的需要。

本实用新型所涉及的部件可通过商购获得。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。