[發明專利]一種動力驅動兩相環路主動調控式蓄能釋能系統與方法

有效

• 申請號: 201710264777.2
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107024127B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 史琳;馬躍征;馮樂軍;陳靜
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28F27/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

一種動力驅動兩相環路主動調控式蓄能釋能系統與方法，該系統包括源側換熱器、蓄能器、用戶側換熱器、儲液器、動力裝置和閥門，所述部件通過管道和閥門連接成一個密閉的環路空間，內部充注低沸點流體工質。所述方法包括源側直接供熱模式、源側蓄能模式、源側直接供熱+源側蓄能模式、蓄能器供熱模式和源側直接供熱+蓄能器供熱模式五種運行模式。本發明相比顯熱蓄能釋能系統，可大大減少傳熱介質的充注量，不僅降低了設備的運營成本，而且提高了運行效率。相比熱管的蓄能釋能系統，由于動力裝置的添加，不僅改善了系統內低沸點工質的流動特性，而且易于控制蓄能釋能系統的主動調控性能，不僅可以實現遠距離、復雜管網熱輸運，而且更加安全可靠。

技術領域

本發明屬于能量存儲與利用以及主動調控技術領域，特別是一種基于動力驅動兩相環路的主動式蓄能釋能系統。

背景技術

提高能源利用率以及保護環境已經成為當今社會需要解決的重要課題。能源梯度利用是目前提高能源利用率、保護環境的重要舉措之一，在現有分布式能源系統以及工業等領域余熱回收中，由于用戶負荷變化導致系統能源利用不匹配以及系統全工況運行性能差等問題，蓄能釋能技術是解決能源利用與用戶負荷變化互補匹配的有效方式。而提高蓄能系統蓄釋能運行效率，降低系統運行成本，提高能源利用率，對我國節能減排事業具有重要意義，也是增強主動式蓄能釋能系統應用領域的必然要求。

蓄能釋能技術目前已經廣泛應用到空調系統、太陽能熱水器、溫室大棚等領域。而這些技術多是以蓄熱材料與冷熱源直接換熱、以水等為工質的顯熱熱傳輸以及熱管等技術完成能源的蓄熱和釋熱過程。蓄熱材料與冷熱源直接換熱，該技術針對能源源頭與用戶在空間上具有一定的限制；以水等為工質的顯熱熱傳輸，是目前比較成熟的蓄熱釋熱傳輸方式，由于以顯然換熱為特征的熱傳輸過程效率較低，為滿足熱傳輸能力往往需要工質流量較大導致系統功耗較高，并且換熱過程中不能實現等溫換熱，導致相變材料在蓄能器中不能均勻的凝固和融化，影響蓄能量和蓄能效率；熱管是最有效的傳熱技術之一，但受動力形式的影響，是一種被動的傳熱過程，對于遠距離以及復雜管網輸送仍存在困難，在能源調控方面缺乏主動性。因此，研發具有結構簡單、運行可靠、蓄能釋能效率高、能耗水平低等特征的主動調控式蓄能釋能系統是改善功能、余熱利用的可靠性、安全性和經濟性的重要技術途徑。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的問題，提供一種適用于分布式能源系統以及工業余熱回收等領域的一種動力驅動兩相環路主動調控式蓄能釋能系統與方法，使其在冬季可直接用于用戶供暖，在夏季為吸附式制冷機組提供穩定的熱源；該系統不僅可以滿足全工況條件下釋能與蓄能互補的主動調控，同時相比傳統顯熱熱傳輸循環，動力驅動兩相環路既能提高換熱效率，而且可以降低系統功耗。

本發明的技術方案如下：

一種動力驅動兩相環路主動調控式蓄能釋能系統，其特征在于：所述系統包括源側換熱器、蓄能器、用戶側換熱器、儲液器、動力裝置和多個閥門；蓄能器內含有蓄能材料和蓄能換熱器；所述源側換熱器、蓄能換熱器、用戶側換熱器、儲液器和動力裝置通過連接管路和相應的閥門構成一個密閉的環路空間，其內部充注液態低沸點流體工質；所述源側換熱器出口通過管路與第一閥門入口接通，第一閥門出口通過管路分別與第二閥門的入口和第三閥門的入口相接；第二閥門出口與蓄能換熱器的入口接通，蓄能換熱器的出口分別與第五閥門和第六閥門的入口相接；第三閥門出口與用戶側換熱器的入口連接，用戶側換熱器的出口通過第四閥門分別與第五閥門和儲液器的入口連接；儲液器的出口通過動力裝置和第七閥門與源側換熱器的入口連接；第六閥門的出口與第七閥門的入口連接。

上述技術方案中，所述的源側換熱器和用戶側換熱器由兩臺或兩臺以上并聯而成。

優選的，所述蓄能材料為石蠟、十水硫酸鈉或鉍鉛錫鎘類低熔點合金的一種，也可以是上述蓄能材料與碳納米管或與納米銅的混合物。

本發明的上述技術方案中，所述的動力裝置采用屏蔽泵、磁力泵或電磁驅動泵中的任一種。