一种跨季相变蓄能系统的制作方法

1.本发明涉及暖通节能技术领域，具体为一种跨季相变蓄能系统。


背景技术：

2.2020年以来，我国先后明确“力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的双碳目标。
3.根据世界资源研究所和《气候观察》联合发布的全球温室气体按行业分布情况显示，2016年全球温室气体排放总量达到494亿吨，其中73.2％的温室气体排放来源于能源消耗。根据中国碳核算数据库(ceads)数据分析汇总，电力和热力生产行业是中国二氧化碳排放最主要的来源。
4.我国供暖基本情况：需求增加，供给不足，消耗量大，污染严重，雾霾频发。气候变化，需求增加，要求提高，资源不足，基础薄弱。清洁供暖存在问题：投资高费用高、能源资源受限、能源资源受限、占地大效果差、能耗高能效低、技术适用性差。
5.而跨季蓄能热技术对实现“双碳”的目标意义非凡，蓄能技术是支撑新型电力系统发展的重要技术之一，对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、支撑应对气候变化目标实现具有重要意义，为此我们提出一种跨季相变蓄能系统用于解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种跨季相变蓄能系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种跨季相变蓄能系统，包括自动控制装置和自动控制装置电性连接的阀门组，所述自动控制装置连接有水源热泵，所述水源热泵通过阀门组分别连接蓄热循环水泵、空调循环水泵、冬季释能板换、建筑物空调末端；
8.所述自动控制装置连接有水源释能循环水泵，所述水源释能循环水泵通过阀门组分别连接有空调循环水泵、冬季释能板换和跨季相变蓄能装置；
9.所述自动控制装置连接有冰水循环水泵，所述冰水循环水泵通过阀门组分别连接有空调循环水泵、夏季释能板换、建筑物空调末端。
10.优选的，所述水源热泵具有蒸发器、冷凝器、压缩机及节流装置，通过内部阀门切换，具备双工况功能，可以夏季为建筑物制冷同时制备热水、冬季为建筑物制热同时制备冰水。
11.优选的，所述阀门组由若干编号为v-v的阀门组成并且每个阀门均与自动控制装置电性连接。
12.优选的，所述跨季相变蓄能装置、水源热泵、冰水循环水泵、水源释能循环水泵、蓄热循环水泵、空调循环水泵、冬季释能板换、夏季释能板换、建筑物空调末端之间均通过连接管相互连通并且连接管上分别安装阀门组对应的编号阀门。
13.优选的，所述自动控制装置由多个控制单元组成，所述建筑物空调末端为空调水系统换热末端。
14.优选的，所述跨季相变蓄能装置包括高效蓄能罐、布水器、相变蓄能盘管、温度传感器、液位传感器、支架、高位水管、低位水管、乙二醇水溶液流入接口、乙二醇水溶液流出接口，所述高效蓄能罐内固定连接有支架，所述支架上固定盘绕有相变蓄能盘管，所述支架的顶端和底端分别固定连接有若干布水器，所述高效蓄能罐的一侧壁竖向固定连接有若干温度传感器，所述高效蓄能罐的底部一侧固定连接有液位传感器，所述高效蓄能罐的顶部一侧固定连接有高位水管，所述高位水管的一侧设有固定连接在高效蓄能罐上的低位水管。
15.优选的，所述高效蓄能罐的材质为优质碳素钢，所述高效蓄能罐的外部敷设有保温材料并且保温需做断桥处理。
16.优选的，所述布水器由上布水器和下布水器组成，所述上布水器固定安装在高效蓄能罐的顶端，所述下布水器固定安装在高效蓄能罐的底端，所述上布水器和下布水器为辐射形式并且结构相同的对称设置，所述上布水器连接用于流入或流出系统水的高位水管，所述下布水器连接用于流入或流出水的低位水管，所述上布水器和下布水器上均开设有一定数量的孔口。
17.优选的，所述相变蓄能盘管为双层螺旋盘管，所述相变蓄能盘管的端部分别设有用于流入或流出蓄冰溶液的乙二醇水溶液流入接口和乙二醇水溶液流出接口。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、相比传统水蓄能技术，本发明跨季相变蓄能系统利用相变蓄冰盘管结合上下布水器联合布水，并联合各类设备共同工作，实现了夏季为冬季储热、冬季为夏季蓄冷的跨季蓄能功能；
20.2、储能设备两季使用，没有特殊资源需求，提高了设备利用率，可实现建筑供能自给自足，减少了运行费用；
21.3、无需额外配置热源及冷源，即可实现两种功能：第一，在夏季供冷季，利用热泵，将建筑物中的热量储存在蓄能装置中，到了冬季供暖季时，再将热量释放出来，满足系统热负荷需求；第二，在冬季供热季，利用热泵，将建筑物中的冷量储存在蓄能装置中，到了夏季供冷时，再将冷量释放出来，满足系统冷负荷需求；通过以上两中工况，用建筑自身制冷排热、制热排冷的特点，满足冬季蓄冷和夏季蓄热的冷热平衡，减少了供冷供热对自然环境的影响，实现了能源的重复利用，推动实现“双碳”目标。
附图说明
22.图1为本发明系统结构示意图；
23.图2为本发明中跨季相变蓄能装置结构示意图；
24.图3为本发明中跨季相变蓄能装置剖面图；
25.图4为本发明中跨季相变蓄能装置内部结构示意图。
26.图中：跨季相变蓄能装置1、高效蓄能罐1-1、布水器1-2、上布水器1-2-1、下布水器1-2-2、相变蓄能盘管1-3、温度传感器1-4、液位传感器1-5、支架1-6、高位水管1-7、低位水管1-8、乙二醇水溶液流入接口1-9、乙二醇水溶液流出接口1-10、水源热泵2、冰水循环水泵
3、水源释能循环水泵4、蓄热循环水泵5、空调循环水泵6、冬季释能板换7、夏季释能板换8、建筑物空调末端9、自动控制装置10、阀门组11。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.参照图1、2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种跨季相变蓄能系统，包括自动控制装置10和自动控制装置10电性连接的阀门组11，自动控制装置10连接有水源热泵2，水源热泵2通过阀门组11分别连接蓄热循环水泵5、空调循环水泵6、冬季释能板换7、建筑物空调末端9；
30.自动控制装置10连接有水源释能循环水泵4，水源释能循环水泵4通过阀门组11分别连接有空调循环水泵6、冬季释能板换7和跨季相变蓄能装置1；
31.自动控制装置10连接有冰水循环水泵3，冰水循环水泵3通过阀门组11分别连接有空调循环水泵6、夏季释能板换8、建筑物空调末端9。通过自动控制装置10通过各控制单元，实现设置各设备及阀门的开启情况，达到不同工况的转换，工况一：夏季制冷同时蓄热工况，自动控制装置10给定信号，水源热泵2、蓄热循环水泵5、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v1、v2、v4、v10、v14开启，水源热泵2的蒸发器、建筑物空调末端9、空调循环水泵6，在阀门v4与阀门v12开启后，通过管路相连通，实现给建筑物空调末端9供冷的目的；同时，水源热泵2的冷凝器、跨季相变蓄能装置1、蓄热循环水泵5，在阀门开启后，通过管路相连通，通过布水器1-2的作用，实现将夏季的热量已热水的形式蓄存至跨季相变蓄能装置1内的目的；工况二：冬季跨季释热工况，自动控制装置10给定信号，水源释能循环水泵4、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v15、v16开启，跨季相变蓄能装置1、水源释能循环水泵4、冬季释能板换7、空调循环水泵6，在阀门v15与阀门v16开启后，通过管路相连通，实现给建筑物空调末端9供热的目的；工况三：冬季热泵制热同时蓄冷工况，自动控制装置10给定信号，水源热泵2、冰水循环水泵3、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v3、v6、v9、v11、v14的开启，水源热泵2的冷凝器、建筑物空调末端9、空调循环水泵6，在阀门v3与阀门v11开启后，通过管路相连通，实现给建筑物空调末端9供热的目的；同时，水源热泵2的蒸发器、跨季相变蓄能装置1、冰水循环水泵3，在阀门开启后，通过管路相连通，将建筑内的冷量通过水源热泵2制成零下的乙二醇冰水，通过相变蓄能盘管1-3外结冰相变的形式，实现将冬季的冷量蓄存在跨季相变蓄能装置1内的目的；工况四：夏季跨季释冷工况，自动控制装置10给定信号，冰水循环水泵3、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v5、v7、v8、v13的开启，跨季相变蓄能装置1、夏季释能板换8、建筑物空调末端9、冰水循环水泵3、空调循环水泵6，在阀门v5、v7、v8、v13开启后，通过管路连接，实现了将跨季相变蓄能装置1内跨季蓄存的冰，以内融冰的形式，实现冰的相变将冷量释放出来给建筑物空调末端9供冷的目的。由于跨季相变蓄能装置1内，在蓄热释热时，经过布水器2的水流分部，上部水温较高，底部水温较低，流速足够缓慢且均匀，所以在高低温水之间会形成一个稳定的斜温层，故而跨季相变蓄能装置1的蓄热能效高。
32.实施例2
33.参照图1-4，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，具体的，水源热泵2具有蒸发器、冷凝器、压缩机及节流装置，通过内部阀门切换，具备双工况功能，可以夏季为建筑物制冷同时制备热水、冬季为建筑物制热同时制备冰水。
34.具体的，阀门组11由若干编号为v1-v17的电磁阀门组成并且每个电磁阀门均与自动控制装置10电性连接，从而可以通过自动控制装置10对每个阀门进行开关控制。
35.具体的，跨季相变蓄能装置1、水源热泵2、冰水循环水泵3、水源释能循环水泵4、蓄热循环水泵5、空调循环水泵6、冬季释能板换7、夏季释能板换8、建筑物空调末端9之间均通过连接管相互连通并且连接管上分别安装阀门组11对应的编号阀门。
36.具体的，自动控制装置10由多个控制单元组成，控制单元控制不同设备和不同编号的阀门，建筑物空调末端9为空调水系统换热末端。
37.具体的，跨季相变蓄能装置1包括高效蓄能罐1-1、布水器1-2、相变蓄能盘管1-3、温度传感器1-4、液位传感器1-5、支架1-6、高位水管1-7、低位水管1-8、乙二醇水溶液流入接口1-9、乙二醇水溶液流出接口1-10，高效蓄能罐1-1内固定连接有支架1-6，支架1-6上固定盘绕有相变蓄能盘管1-3，支架1-6的顶端和底端分别固定连接有若干布水器1-2，高效蓄能罐1-1的一侧壁竖向固定连接有若干温度传感器1-4，高效蓄能罐1-1的底部一侧固定连接有液位传感器1-5，高效蓄能罐1-1的顶部一侧固定连接有高位水管1-7，高位水管1-7的一侧设有固定连接在高效蓄能罐1-1上的低位水管1-8。温度传感器1-4、液位传感器1-5、冰厚传感器等共同组成监测装置，可实时采集相应信号，实现实时监测功能，从而实现跨季蓄能的控制。
38.具体的，高效蓄能罐1-1的材质为优质碳素钢，高效蓄能罐1-1的外部敷设有保温材料并且保温需做断桥处理。
39.具体的，布水器1-2为钢制的管材并且由上布水器1-2-1和下布水器1-2-2组成，上布水器1-2-1固定安装在高效蓄能罐1-1的顶端，下布水器1-2-2固定安装在高效蓄能罐1-1的底端，上布水器1-2-1和下布水器1-2-2为辐射形式并且结构相同的对称设置，上布水器1-2-1连接用于流入或流出系统水的高位水管1-7，下布水器1-2-2连接用于流入或流出水的低位水管1-8，上布水器1-2-1和下布水器1-2-2上均开设有一定数量的孔口。当高效蓄能罐1-1需要在夏季为冬季蓄热时，温度较高的水经上层布水器1-2-1自上部高位水管1-7缓慢均匀流入高效蓄能罐1-1，温度较低的水再由下部低位水管1-8经下层布水器1-2-2缓慢均匀的流出高效蓄能罐1-1，直至高效蓄能罐1-1内的水温达到设计蓄热温度，蓄热过程结束。
40.具体的，如图2所示，当高效蓄能罐1-1在冬季需要释热时，温度较高的水自上部高位水管1-7经上布水器1-2-1流出高效蓄能罐1-1中，温度较低的水经过下布水器1-2-2流入高效蓄能罐1-1，直至高效蓄能罐1-1的全部热量得到释放，释热过程结束。
41.具体的，相变蓄能盘管1-3为双层螺旋盘管，相变蓄能盘管1-3制作材料为优质的蓄冰盘管并且蓄冰盘管的材质为pert管材，pert管材的具有较好的柔软性、导热性、低温耐热冲击性、环保性，对水的抗腐蚀性能好，日常无需维护，pert管在高效蓄能罐1-1的罐体内需要用无任何接头的整管布置，相变蓄能盘管1-3的端部分别设有用于流入或流出蓄冰溶液的乙二醇水溶液流入接口1-9和乙二醇水溶液流出接口1-10。
42.具体的，如图2、3、4所示，当高效蓄能罐1-1在冬季为夏季蓄冷时，温度较低的乙二醇水溶液通过乙二醇水溶液流入接口1-9进入相变蓄能盘管1-3内，经过相变蓄能盘管1-3再经过乙二醇水溶液流出接口1-10流出，同时，相变蓄能盘管1-3附近的水，慢慢的以盘管为中心开始结冰，时间越长，结冰厚度越来越厚，直至冰层厚度达到设计厚度，蓄冰结束。
43.具体的，如图2、3所示，当高效蓄能罐1-1在夏季释冷时，温度较低的乙二醇水溶液通过乙二醇水溶液流出接口1-10流出相变蓄能盘管1-3，同时，相变蓄能盘管1-3附近的冰，通过外融冰的形式慢慢的以盘管为中心开始融化，时间越长，冰层慢慢融化，直至冰层完全融化，释冷结束。由于跨季相变蓄能装置1内，在蓄热释热时，经过布水器1-2的水流分部，上部水温较高，底部水温较低，流速足够缓慢且均匀，所以在高低温水之间会形成一个稳定的斜温层，故而跨季相变蓄能装置1的蓄热能效高。
44.实施例3
45.参照图1-4，为本发明第三个实施例，该实施例基于以上两个实施例，使用时，通过自动控制装置10的各控制单元，实现设置各设备及电磁阀门的开启情况，达到不同工况的转换，工况一：夏季制冷同时蓄热工况，自动控制装置10给定信号，水源热泵2、蓄热循环水泵5、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v1、v2、v4、v10、v14开启，水源热泵2的蒸发器、建筑物空调末端9、空调循环水泵6，在阀门v4与阀门v12开启后，通过管路相连通，实现给建筑物空调末端9供冷的目的；同时，水源热泵2的冷凝器、跨季相变蓄能装置1、蓄热循环水泵5，在阀门开启后，通过管路相连通，通过布水器1-2的作用，实现将夏季的热量已热水的形式蓄存至跨季相变蓄能装置1内的目的；工况二：冬季跨季释热工况，自动控制装置10给定信号，水源释能循环水泵4、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v15、v16开启，跨季相变蓄能装置1、水源释能循环水泵4、冬季释能板换7、空调循环水泵6，在阀门v15与阀门v16开启后，通过管路相连通，实现给建筑物空调末端9供热的目的；工况三：冬季热泵制热同时蓄冷工况，自动控制装置10给定信号，水源热泵2、冰水循环水泵3、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v3、v6、v9、v11、v14的开启，水源热泵2的冷凝器、建筑物空调末端9、空调循环水泵6，在阀门v3与阀门v11开启后，通过管路相连通，实现给建筑物空调末端9供热的目的；同时，水源热泵2的蒸发器、跨季相变蓄能装置1、冰水循环水泵3，在阀门开启后，通过管路相连通，将建筑内的冷量通过水源热泵2制成零下的乙二醇冰水，通过相变蓄能盘管1-3外结冰相变的形式，实现将冬季的冷量蓄存在跨季相变蓄能装置1内的目的；工况四：夏季跨季释冷工况，自动控制装置10给定信号，冰水循环水泵3、空调循环水泵6、电磁阀门编号为v5、v7、v8、v13的开启，跨季相变蓄能装置1、夏季释能板换8、建筑物空调末端9、冰水循环水泵3、空调循环水泵6，在阀门v5、v7、v8、v13开启后，通过管路连接，实现了将跨季相变蓄能装置1内跨季蓄存的冰，以内融冰的形式，实现冰的相变将冷量释放出来给建筑物空调末端9供冷的目的。由于跨季相变蓄能装置1内，在蓄热释热时，经过布水器2的水流分部，上部水温较高，底部水温较低，流速足够缓慢且均匀，所以在高低温水之间会形成一个稳定的斜温层，故而跨季相变蓄能装置1的蓄热能效高。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。