本發明涉及供熱領域,具體地涉及一種分區式蓄熱水箱、應用該蓄熱水箱的供熱系統和方法。
背景技術:
1、在工業生產領域,眾多生產設備的運行高度依賴于各類用熱設備以滿足其工藝需求。為了向這些生產設備提供穩定的熱量供應,目前普遍采用的供熱方式是利用蓄熱水箱儲存熱水,隨后將熱水輸送至各個用熱設備處,通過熱交換的方式為生產設備提供所需的熱量。
2、現有的蓄熱水箱技術存在一些亟待解決的問題。目前常見的蓄熱水箱類型包括迷宮式蓄熱水箱、多槽式蓄熱水箱以及模塊化蓄熱水箱等。這些蓄熱水箱通常通過在箱體內部設置若干塊隔板,形成迷宮式、多槽式或模塊化的內部結構,以實現熱量的儲存和分配。然而,這種設計存在明顯的缺陷:一方面,大量隔板的使用導致蓄熱水箱的整體質量顯著增加,這不僅限制了蓄熱水箱的安裝環境,使其難以適應一些空間受限的場所,還增加了安裝和搬運的難度。另一方面,隔板的大量使用也大幅提高了蓄熱水箱的制造成本,給工業生產帶來了不必要的經濟負擔。
技術實現思路
1、本發明的目的為了克服現有蓄熱水箱安裝環境受限的問題,提供一種分區式蓄熱水箱,該蓄熱水箱能夠減小箱體整體質量,適用安裝環境更廣,制造成本也更低。
2、為了實現上述目的,本發明第一方面提供一種分區式蓄熱水箱,包括箱體,所述箱體內固定設有第一隔板和第二隔板,所述第一隔板將所述箱體內部空間分隔為互不連通的第一區域和第二區域,所述第二隔板將所述第二區域分隔為進水區和儲水區,所述進水區中的工作介質能夠從所述第二隔板頂部溢流至所述儲水區,所述第二隔板底部開設有用于連通所述進水區和所述儲水區的第一缺口;
3、所述箱體上開設有第一進口、第二進口、第一出口以及第二出口,所述第一進口和所述第一出口均與所述第一區域連通,所述第二進口與所述進水區連通且所述第二出口與所述儲水區連通。
4、在一些實施例中,所述第一隔板頂部開設有用于連通所述第一區域和所述進水區的第二缺口,所述第一區域中的工作介質能夠從所述第二缺口處溢流至所述進水區,所述箱體上開設有溢流口且所述溢流口與所述第一區域連通;
5、所述溢流口的高度高于所述第二缺口的高度,所述第二隔板的頂部高度低于所述第二缺口的高度。
6、在一些實施例中,所述儲水區中固定設有用于對所述第一缺口中流出的工作介質進行擾流的擾流板,所述擾流板與所述箱體內部底壁之間具有間隙。
7、在一些實施例中,所述第一區域和/或所述第二區域中設置導流板。
8、在一些實施例中,所述儲水區中設置用于儲熱的相變材料,相變材料的相變溫度不低于供熱溫度。
9、本發明第二方面提供一種應用如上所述的分區式蓄熱水箱的供熱系統,所述供熱系統還包括:
10、熱泵機組,所述熱泵機組的進液端與所述第一出口連通,所述熱泵機組的出液端與所述第二進口連通;
11、供熱泵站,所述供熱泵站的進液端與所述第二出口連通;
12、主管道,所述主管道一端與所述供熱泵站的出液端連通,另一端與所述第一進口連通,所述主管道上沿工作介質流動方向依次設置第一截止閥、第二截止閥以及單向閥,位于所述第一截止閥和所述第二截止閥之間的所述主管道中的工作介質用于向用熱設備供熱;
13、支管道,所述支管道與所述主管道連通,所述支管道一端連通于所述第一截止閥的上游,另一端連通于所述第二截止閥和所述單向閥之間;
14、控制閥,所述控制閥用于調節所述主管道向所述支管道流動的工作介質的流量。
15、在一些實施例中,所述熱泵機組設置有若干個且并聯接入所述第一出口與所述第二進口之間;
16、優選地,所述供熱系統還包括用于加熱工作介質的光熱系統,所述光熱系統與所述熱泵機組并聯接入所述第一出口與所述第二進口之間。
17、本發明第三方面提供一種利用如上所述的供熱系統的供熱方法,包括如下步驟:
18、保持第一截止閥、第二截止閥以及供熱泵站處于打開狀態;
19、供熱泵站于第二出口抽取第二區域中的工作介質并將工作介質泵入主管道,部分工作介質于主管道中依次流經第一截止閥、第二截止閥以及單向閥并從第一進口回流至第一區域中,另一部分工作介質流經控制閥以及支管道回流至主管道中;
20、基于用熱需求,通過控制閥調節工作介質分別于主管道和支管道中的流量;
21、打開熱泵機組,熱泵機組于第一出口抽取第一區域中的工作介質并對其加熱,加熱后的工作介質于第二進口流入第二區域。
22、在一些實施例中,獲取第一區域中的液位h;
23、若:h≤h1,則熱泵機組停機,保持供熱泵站運行,向箱體內部補充工作介質;
24、若:h1<h<h2且液位h處于持續下降狀態時,減小熱泵機組于第一區域中抽取的工作介質流量;
25、若:h≥h3且液位h處于持續上升狀態時,增加熱泵機組于第一區域中抽取的工作介質流量;
26、其中,h1為保護液位,h2為下限液位,h3為上限液位;
27、優選地,當熱泵機組配置有若干個時,可通過增加熱泵機組的投運數量增加熱泵機組于第一區域中抽取的工作介質流量;
28、當熱泵機組配置有若干個且投運數量至少有兩個時,可通過減少熱泵機組的投運數量減小熱泵機組于第一區域中抽取的工作介質。
29、在一些實施例中,獲取當前時段電價;
30、若當前時段電價處于低谷電時,則維持第二出口流出的工作介質溫度處于不低于t1的狀態,否則維持第二出口流出的工作介質溫度處于不低于t2的狀態;
31、其中,t1>t2,t1為蓄熱溫度,t2為供熱溫度;
32、優選地,當儲水區中配置有相變材料時,設定閾值溫度t3,其中:相變材料的相變溫度低于t1,且t1>t3>t2;
33、若當前時段電價未處于低谷電且第二出口流出的工作介質溫度低于t3時,打開熱泵機組并維持第二出口流出的工作介質溫度處于不低于t2的狀態。
34、應用本發明上述技術方案一種分區式蓄熱水箱,具有如下效果:
35、分區式蓄熱水箱相較于現有的蓄熱水箱僅采用兩塊隔板進行分區布局,減少隔板的使用,降低箱體整體質量,提高水箱安裝的適用范圍以及降低制造成本。分區式蓄熱水箱采用內部滿溢的形式進行高溫工作介質的轉移,配合第二隔板底部的缺口設置,以使高溫工作介質分布更為均勻,提高用熱輸出的穩定性。
36、本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
1.一種分區式蓄熱水箱,其特征在于,包括箱體(1),所述箱體(1)內固定設有第一隔板(2)和第二隔板(11),所述第一隔板(2)將所述箱體(1)內部空間分隔為互不連通的第一區域(3)和第二區域(4),所述第二隔板(11)將所述第二區域(4)分隔為進水區(12)和儲水區(13),所述進水區(12)中的工作介質能夠從所述第二隔板(11)頂部溢流至所述儲水區(13),所述第二隔板(11)底部開設有用于連通所述進水區(12)和所述儲水區(13)的第一缺口(14);
2.根據權利要求1所述的分區式蓄熱水箱,其特征在于,所述第一隔板(2)頂部開設有用于連通所述第一區域(3)和所述進水區(12)的第二缺口(9),所述第一區域(3)中的工作介質能夠從所述第二缺口(9)處溢流至所述進水區(12),所述箱體(1)上開設有溢流口(10)且所述溢流口(10)與所述第一區域(3)連通;
3.根據權利要求1所述的分區式蓄熱水箱,其特征在于,所述儲水區(13)中固定設有用于對所述第一缺口(14)中流出的工作介質進行擾流的擾流板(15),所述擾流板(15)與所述箱體(1)內部底壁之間具有間隙。
4.根據權利要求1所述的分區式蓄熱水箱,其特征在于,所述第一區域(3)和/或所述第二區域(4)中設置導流板(16)。
5.根據權利要求1所述的分區式蓄熱水箱,其特征在于,所述儲水區(13)中設置用于儲熱的相變材料,相變材料的相變溫度不低于供熱溫度。
6.一種應用權利要求1至5中任一項所述的分區式蓄熱水箱的供熱系統,其特征在于,所述供熱系統還包括:
7.根據權利要求6所述的供熱系統,其特征在于,所述熱泵機組(18)設置有若干個且并聯接入所述第一出口(7)與所述第二進口(6)之間;
8.一種利用權利要求6或7所述的供熱系統的供熱方法,其特征在于,包括如下步驟:
9.根據權利要求8所述的供熱方法,其特征在于,獲取第一區域(3)中的液位h;
10.根據權利要求8所述的供熱方法,其特征在于,獲取當前時段電價;