一种具有间歇供暖功能的蓄热水箱及取水装置

本发明涉及太阳能环保，一种具有间歇供暖功能的蓄热水箱及取水装置。

背景技术：

1、随着社会技术进步和碳排放要求的提高，太阳能等绿色可再生能源和余热废热的利用越来越受到重视，但由于能量的间歇性、不稳定性和供需之间的矛盾严重制约着其效率的提高和进一步推广应用，而蓄热装置是解决该瓶颈问题的有效方法。现有技术中常用的蓄热装置为蓄热水箱，其采用太阳能作为能量来源，通过太阳能集热的方式储存热量，通过水循环的方式蓄能，其具有能量来源清洁，不需要化石燃料燃烧，无污染成本低的优点。

2、现有技术中，蓄热水箱一般采用保温水箱的形式，但此种水箱也具有一些问题，一般情况下，水箱内存水的最高温度是通过太阳能集热装置决定的，如使用蓄热系统具有更好体验时，只有两个办法能解决供热不足的问题，一是使用更大体积的水箱，二是提供存水温度，但两者解决问题的方式均存在不足，因此如何能够提高储存热量的密度或提高水箱内存水的温度成为急需解决的问题。

3、另外，水箱提供热水循环供应还存在一些问题，例如很难调配太阳能集热一端和使用水一端的调配以及比例的问题，因此能够提供舒适性间歇功能也称为本领域水箱以及取水装置需要解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出一种具有间歇供暖的蓄热水箱，该蓄热水箱可以提高储存热量的密度，同时为间歇性供暖提供水箱部分的解决方案。本发明还提出一种取水装置。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、在第一个技术方案中，一种具有间歇供暖功能的蓄热水箱，包括外层箱、内箱组件、吸负压装置和蓄能加热器，其中外层箱为密封的箱体结构，内箱组件设置在外层箱内部，内箱组件包括水箱、活动箱座和支撑弹簧，所述水箱的顶面和外层箱的重合，所述水箱的底面敞开，所述活动箱座为顶面敞开的桶状结构，所述活动箱座滑动密封的套装在水箱底部的外侧，所述活动箱座可以水箱的外环面导向垂向移动，所述支撑弹簧的上端抵接在活动箱座的底面，支撑弹簧的下端抵接在外层箱的底部内壁；

4、所述吸负压装置安装在外层箱的外部，负压装置的负压吸口与外层箱的内部连通；

5、所述蓄能加热器安装在水箱的内部，所述蓄能加热器用于通过电加热的方式加热水箱内部的存水。

6、在第一个技术方案中，作为优选的，所述水箱的内部具有用于引导水流由下至上单方向流动的导水螺旋，该导水螺旋的材质为蓄能材料制成；所述水箱内导水螺旋的上部形成上空腔，下部形成下空腔，所述蓄能加热器安装在上空腔。

7、在第一个技术方案中，作为优选的，所述水箱的侧面连接有升压管，该升压管第一端与水箱的内部连通，升压管穿过外层箱第二端延伸至外层箱外部的高处，升压管的第二端套装有内部容积可变的弹性球囊。

8、在第一个技术方案中，作为优选的，所述活动箱座的底部具有开口向下的固定套，所述外层箱内部底面设有固定套，所述支撑弹簧的两端插装在固定套中。

9、在第一个技术方案中，作为优选的，所述蓄能加热器包括三明治结构的蜂窝结构和电加热板，其中蜂窝结构由蓄能材料制成，电加热板表面开设有若干个用于加快水流通过的镂空孔洞。

10、在第二个技术方案中，一种取水装置，包括如第一个技术方案中所述的具有间歇供暖功能的蓄热水箱，所述取水装置还包括太阳能集热器，其中太阳能集热器的出水端通过管路与水箱的顶部连接，太阳能集热器的回水端通过管路与水箱的下部连接，用户供水端通过管路与水箱的顶部连接，用户回水端通过管路与水箱的下部连接；

11、所述用户供水端设置有第一截止阀，所述太阳能集热器出水端和水箱之间的管路靠近水箱端设置有第二截止阀，第一截止阀的入水口和第二截止阀的入水口之间设置有第一调节管路，该第一调节管路上设置有开度可控的蝶阀；

12、所述用户回水端设置有第四截止阀，所述太阳能集热器回水端和水箱之间的管路靠近水箱端设置有第三截止阀，所述第三截止阀的出水口和第四截止阀的入水口之间设置有第二调节管路，该第二调节管路上设置有第五截止阀。

13、在第二个技术方案中，作为优选的，所述取水装置还包括光伏供电装置，光伏供电装置包括蓄电池组、以及与蓄电池电性连接的光伏发电组件，所述太阳能集热器出水端和水箱之间的管路上设置有水泵，所述蓄电池组与所述水泵、蓄能加热器和吸负压装置分别电性连接，以对所述水泵、蓄能加热器和吸负压装置供电。

14、在第二个技术方案中，作为优选的，所述取水装置的控制策略如下：

15、单独蓄热阶段：当用户使用一侧停止取水，关闭第一截止阀和第四截止阀，打开第二截止阀和第三截止阀，且水箱内部存水的温度低于阈值时，开启水泵，通过太阳能集热器循环水箱内的存水，使水箱内的存水温度达到阈值；当水箱内存水温度高于阈值后，开启吸负压装置，使得外层箱和水箱之间的空间抽真空，形成对水箱的保温，同时活动箱座根据仰视所见面和俯视所见面的压差上移，挤压水箱内部存水流入升压管和弹性球囊，提高水箱内部水压，以提供水箱内部存水的最高温度；

16、用户取热且水箱蓄能阶段：打开第一截止阀和第二截止阀，打开蝶阀，打开第三截止阀和第四截止阀，关闭第五截止阀；太阳能集热器输出热水部分通过第一调节管路和蝶阀直接输送至用户使用一侧，当用户调节取热温度时，调节蝶阀开度，在此过程中水箱输入部分热水，用户使用一侧输入部分热水，以实现用户取热且部分蓄能阶段；

17、用户取热且水箱不蓄能阶段：关闭第二截止阀，打开第一截止阀和蝶阀，关闭第四截止阀，打开第三截止阀和第五截止阀，太阳能集热器输出热水单独输送至用户使用一侧形成循环；

18、无光照条件取热阶段：打开第一截止阀、关闭蝶阀和第二截止阀，关闭第三截止阀和第五截止阀，打开第四截止阀，开启蓄能加热器，调用蓄电池组电能对水箱内部存水加热；

19、高强度取热阶段：使用当前策略水温未达到预定温度时，同时开启蓄能加热器，增加水箱出水温度。

20、使用本发明的有益效果是：

21、1.在蓄能水箱的部分，通过吸负压装置使外层箱内部抽真空，即可使提高水箱周围的保温能力(真空保温)，还可以通过外层箱内部真空，通过活动箱座上下压差的形式使得活动箱座上移一段距离，使得水箱内部存水通过升压管输送至弹性球囊，提高水箱内部内部存水的压力，由于水压和能量密度正相关，可提高水箱内部存水的水温。

22、2.在水箱内部的结构上，设置导水螺旋和蓄能加热器，通过导水螺旋和蓄能加热器可实现蓄能的效果，增加水箱储存热量的能力，且在用户侧取热的过程中，可引导水流顺序流动，在此过程中可充分释放导水螺旋和蓄能加热器储存热量，用户使用体验更好。

23、3.本装置提出的取水装置，通过蓄能加热器和蓄电池组可多种形式储存能力，如热能和电能，并且搭配第一调节管路、第二调节管路和开度可控的蝶阀的使用，可形成多种形式的使用策略，优化取水装置的使用效果。

技术特征：

1.一种具有间歇供暖功能的蓄热水箱，其特征在于：包括外层箱、内箱组件、吸负压装置和蓄能加热器，其中外层箱为密封的箱体结构，内箱组件设置在外层箱内部，内箱组件包括水箱、活动箱座和支撑弹簧，所述水箱的顶面和外层箱的重合，所述水箱的底面敞开，所述活动箱座为顶面敞开的桶状结构，所述活动箱座滑动密封的套装在水箱底部的外侧，所述活动箱座可以水箱的外环面导向垂向移动，所述支撑弹簧的上端抵接在活动箱座的底面，支撑弹簧的下端抵接在外层箱的底部内壁；

2.根据权利要求1所述的具有间歇供暖功能的蓄热水箱，其特征在于：所述水箱的内部具有用于引导水流由下至上单方向流动的导水螺旋，该导水螺旋的材质为蓄能材料制成；所述水箱内导水螺旋的上部形成上空腔，下部形成下空腔，所述蓄能加热器安装在上空腔。

3.根据权利要求1所述的具有间歇供暖功能的蓄热水箱，其特征在于：所述水箱的侧面连接有升压管，该升压管第一端与水箱的内部连通，升压管穿过外层箱第二端延伸至外层箱外部的高处，升压管的第二端套装有内部容积可变的弹性球囊。

4.根据权利要求1所述的具有间歇供暖功能的蓄热水箱，其特征在于：所述活动箱座的底部具有开口向下的固定套，所述外层箱内部底面设有固定套，所述支撑弹簧的两端插装在固定套中。

5.根据权利要求1所述的具有间歇供暖功能的蓄热水箱，其特征在于：所述蓄能加热器包括三明治结构的蜂窝结构和电加热板，其中蜂窝结构由蓄能材料制成，电加热板表面开设有若干个用于加快水流通过的镂空孔洞。

6.一种取水装置，包括如权利要求1-5任一项所述的具有间歇供暖功能的蓄热水箱，其特征在于：所述取水装置还包括太阳能集热器，其中太阳能集热器的出水端通过管路与水箱的顶部连接，太阳能集热器的回水端通过管路与水箱的下部连接，用户供水端通过管路与水箱的顶部连接，用户回水端通过管路与水箱的下部连接；

7.根据权利要求6所述的取水装置，其特征在于：所述取水装置还包括光伏供电装置，光伏供电装置包括蓄电池组、以及与蓄电池电性连接的光伏发电组件，所述太阳能集热器出水端和水箱之间的管路上设置有水泵，所述蓄电池组与所述水泵、蓄能加热器和吸负压装置分别电性连接，以对所述水泵、蓄能加热器和吸负压装置供电。

8.根据权利要求7所述的取水装置，其特征在于：所述取水装置的控制策略如下：

技术总结
本发明涉及太阳能环保技术领域，一种具有间歇供暖功能的蓄热水箱，其中外层箱为密封的箱体结构，水箱的顶面和外层箱的重合，活动箱座为顶面敞开的桶状结构，述活动箱座滑动密封的套装在水箱底部的外侧，活动箱座可以水箱的外环面导向垂向移动，所述支撑弹簧的上端抵接在活动箱座的底面，支撑弹簧的下端抵接在外层箱的底部内壁，吸负压装置安装在外层箱的外部，负压装置的负压吸口与外层箱的内部连通，蓄能加热器安装在水箱的内部，所述蓄能加热器用于通过电加热的方式加热水箱内部的存水，该蓄热水箱可以提高储存热量的密度，同时为间歇性供暖提供水箱部分的解决方案，本发明还提出一种使用上述蓄热水箱的取水装置。

技术研发人员：唐美玲,王启民,赵琰
受保护的技术使用者：沈阳工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13