[發(fā)明專利]一種非穩(wěn)定熱源斜溫層儲(chǔ)熱水罐系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211055943.5
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN115479493A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明皓;張懷文;劉鐵苗;魯曉宇;陳國軍;徐志強(qiáng);周科;劉富棟;吳志強(qiáng);白永崗;何天逸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司;北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F28D20/00
• 分類號(hào): F28D20/00;F28F27/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 曲進(jìn)華

本發(fā)明公開了一種非穩(wěn)定熱源斜溫層儲(chǔ)熱水罐系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明通過設(shè)置變頻換熱泵、蓄熱溫度調(diào)節(jié)閥、釋熱溫度調(diào)節(jié)閥等關(guān)鍵設(shè)備及管路，使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)形成水罐外部的小循環(huán)，并隨著外部熱源和外部冷源的溫度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)小循環(huán)流量，以匹配外部介質(zhì)溫度的變化引起的換熱量變化，最終維持斜溫層水罐上部?jī)?chǔ)水溫度和下部?jī)?chǔ)水溫度穩(wěn)定，使斜溫層儲(chǔ)熱水罐始終保持在高效的運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明在蓄熱過程和釋熱過程中，通過調(diào)整蓄熱溫度調(diào)節(jié)閥和釋熱溫度調(diào)節(jié)閥實(shí)時(shí)監(jiān)控并穩(wěn)定從蓄熱換熱器和釋熱換熱器出口流出的水流溫度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)維持溫度穩(wěn)定的功能，而上述調(diào)整過程不改變斜溫層水罐閉式大循環(huán)的連續(xù)運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的控制可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)熱設(shè)備及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非穩(wěn)定熱源斜溫層儲(chǔ)熱水罐系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

熱水儲(chǔ)熱是目前儲(chǔ)能領(lǐng)域中應(yīng)用較廣的儲(chǔ)熱技術(shù)之一，通過液態(tài)水的吸熱升溫和放熱降溫，達(dá)到熱量存儲(chǔ)的目的。斜溫層儲(chǔ)熱水罐技術(shù)是近些年來快速發(fā)展的一種熱水儲(chǔ)熱技術(shù)。在單個(gè)水罐中利用布水器形成穩(wěn)定的縱向溫度分層，罐體上部存儲(chǔ)高溫水，罐體下部存儲(chǔ)低溫水。這其中，減小罐內(nèi)斜溫層厚度或者增加上、下部分儲(chǔ)水溫差，都能夠有效提升罐體儲(chǔ)熱效率。

斜溫層水罐配套的外部系統(tǒng)，一般分為蓄熱回路和釋熱回路。在常見的系統(tǒng)配置方案中，需要配置蓄熱水泵和釋熱水泵，并配合蓄熱換熱器和釋熱換熱器分別實(shí)現(xiàn)水罐的儲(chǔ)熱功能和放熱功能。相關(guān)系統(tǒng)較復(fù)雜，建設(shè)投資大，不利于該技術(shù)的推廣應(yīng)用。另外，如果蓄熱換熱器或釋熱換熱器運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)工況，將使水罐儲(chǔ)水溫差偏離設(shè)計(jì)值，降低系統(tǒng)儲(chǔ)熱效率。

隨著熱水儲(chǔ)熱技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景也越來越復(fù)雜。在許多應(yīng)用中，與儲(chǔ)熱水罐配合的外部熱源和冷源也更多的出現(xiàn)溫度大幅波動(dòng)的情況，這就需要儲(chǔ)熱水罐系統(tǒng)能夠更好的適應(yīng)復(fù)雜外部條件，通過系統(tǒng)內(nèi)部自主調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)工作在最佳的運(yùn)行工況下。同時(shí)，如果能通過關(guān)鍵設(shè)備的共用，降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，也將大大提升該技術(shù)的推廣應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有斜溫層熱水儲(chǔ)熱技術(shù)外圍系統(tǒng)配置復(fù)雜、運(yùn)行效率受外部介質(zhì)溫度影響較大的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種非穩(wěn)定熱源斜溫層儲(chǔ)熱水罐系統(tǒng)及其控制方法。

一方面，本發(fā)明提出了一種非穩(wěn)定熱源斜溫層儲(chǔ)熱水罐系統(tǒng)，包括：

斜溫層儲(chǔ)熱水罐，所述斜溫層儲(chǔ)熱水罐中設(shè)置上布水器和下布水器，所述上布水器的高溫水出水管道和高溫水回流管道上分別設(shè)置高溫水出口控制閥和蓄熱回流控制閥，所述下布水器的低溫水出水管道和低溫水回流管道上分別設(shè)置低溫水出口控制閥和釋熱回流控制閥；

換熱泵，從所述高溫水出水管道和所述低溫水出水管道流出的水均流向所述換熱泵；

蓄熱換熱器，所述蓄熱換熱器的入口端設(shè)置蓄熱入口控制閥，所述蓄熱換熱器的出口端設(shè)置蓄熱水溫度測(cè)點(diǎn)；

蓄熱溫度調(diào)節(jié)閥，所述蓄熱溫度調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述高溫水回流管道的支路上，流經(jīng)所述蓄熱溫度調(diào)節(jié)閥的水流向所述換熱泵后進(jìn)入所述蓄熱換熱器；

釋熱換熱器，所述釋熱換熱器的入口端設(shè)置釋熱入口控制閥，所述釋熱換熱器的出口端設(shè)置釋熱水溫度測(cè)點(diǎn)；

釋熱溫度調(diào)節(jié)閥，所述釋熱溫度調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述低溫水回流管道的支路上，流經(jīng)所述釋熱溫度調(diào)節(jié)閥的水流向所述換熱泵后進(jìn)入所述釋熱換熱器；

控制系統(tǒng)，所述蓄熱回流控制閥、所述釋熱回流控制閥、所述蓄熱溫度調(diào)節(jié)閥、所述釋熱溫度調(diào)節(jié)閥、所述換熱泵均與所述控制系統(tǒng)電連接。

在一些實(shí)施例中，從所述蓄熱換熱器流出的水經(jīng)所述蓄熱回流控制閥流向所述上布水器進(jìn)入所述斜溫層儲(chǔ)熱水罐形成蓄熱大循環(huán)。

在一些實(shí)施例中，從所述蓄熱換熱器流出的水經(jīng)所述蓄熱溫度調(diào)節(jié)閥流向所述換熱泵經(jīng)過所述蓄熱入口控制閥進(jìn)入所述蓄熱換熱器形成蓄熱小循環(huán)。