双热源模式相变储能供热循环系统及其方法与流程

本公开属于储能领域，涉及一种相变储热供热系统，尤其涉及一种双热源模式相变储能供热循环系统及其控制方法。

背景技术：

1、能源是人类赖以生存的基本条件，人类对能源利用的每一次重大突破都伴随着科技的进步和生产力的发展。目前人们感到常规能源的开发和供应难以满足社会发展对能源的需求，新型能源，特别是可再生能源的出现一定程度上缓解了能源危机的影响。因此，发展清洁环保、可再生和持续的能源已经成为促进经济发展、提高人民生活水平的迫切需要。

2、新型清洁能源包括风力、水力、太阳能、生物能、地热能等清洁高效，可系统化应用的技术体系。但是新型清洁能源的来源不稳定、不可控，受自然条件影响较大，难以储存。因此目前的科技水平并不支持清洁能源作为主要的能源来源。

3、相变材料是通过材料吸收或放出潜热，从而达到储能和放能的目的，进而可以实现能源的合理应用，在其发生相变过程中可从环境吸收热量或者向环境放出热量，从而达到能量储存和释放及调节能量需求和供给失配的目的，因此可以用于解决热能供给与需求在时间、空间或强度上不匹配等问题，最大限度的提高能源利用率。

4、在相关技术中，存在传统能源或新型能源与相变储能装置结合的应用系统。传统能源与相变储能耦合供热系统通常需要分别配置水箱以及相变储能箱、散热末端，导致系统复杂且热损失较大。相变材料的补充及更换不易于操作，能源转换效率比较低，不能充分发挥相变材料的优势之处且未考虑相变材料发生相变时带来的体积膨胀量，导致相变储能装置的体积膨胀容易损坏装置部件。同时，由于没有实时监控设备，不能实现智能调节散热器的散热量，容易造成室内过热，以失去节能的目的。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决相关技术中的以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提出了一种双热源模式相变储能供热循环系统，包括清洁供热热源、电加热热源、相变储能供热单元、循环泵、选择单元。其中，清洁供热热源，被构造成利用清洁能源对循环介质进行加热；电加热热源，被构造成利用电能对循环介质进行加热；相变储能供热单元，包括相变材料，相变材料基于循环介质产生相变；循环泵，被构造成驱动循环介质流动；以及选择单元，被构造成选择循环介质穿过清洁供热热源和电加热热源中的至少之一、和相变储能供热单元流动，使得清洁供热热源和电加热热源中的至少之一与相变储能供热单元交换热能。

2、根据本公开实施例，上述双热源模式相变储能供热循环系统，还包括供给管道和回送管道，被构造成在循环泵的驱动下将循环介质在清洁供热热源经选择单元、电加热热源、相变储能供热单元、选择单元、和清洁供热热源之间进行循环。

3、根据本公开实施例，相变储能供热单元包括至少一个并列连接的相变储能散热器，每个相变储能散热器包括壳体、热媒管道、以及相变储能材料。其中，壳体，壳体的顶部开设有散热孔；热媒管道，在壳体内呈蛇形并列排列，热媒管道两端连接供给管道和回送管道；以及相变储能材料，填充在热媒管道之间，以通过与热媒管道的热交换实现相态变化，从而实现热量的存储和释放。

4、根据本公开实施例，上述相变储能散热器还包括容器装置，由弹性的导热材料制成，设置在壳体内，热媒管道和相变储能材料容纳在容器装置内。

5、根据本公开实施例，上述相变储能散热器还包括输入总管和输出总管，分别与多个热媒管道的输入端和输出端并联连通，供给管道和回送管道分别与输入总管和输出总管连通。

6、进一步地，根据本公开实施例，上述相变储能散热器输出总管的外部包覆有保温材料。

7、根据本公开实施例，相变储能材料包括无机相变材料、有机相变材料、复合相变材料中的一种。

8、进一步地，根据本公开实施例，相变储能材料可选为石蜡类材料、水合盐类相变储能材料中的一种。

9、根据本公开实施例，保温材料包括硅酸盐保温材料、胶粉聚苯颗粒材料、硬泡聚氨酯保温材料、无机保温发泡水泥材料中的至少一种。

10、根据本公开实施例，循环介质包括水、导热油中的一种。

11、根据本公开实施例，选择单元包括：三个电磁阀，被构造成通过三个电磁阀的导通和闭合控制循环介质穿过清洁供热热源和电加热热源流动、或者穿过电加热热源流动。

12、根据本公开实施例，清洁供热热源包括太阳能集热器或空气源热泵。

13、在本公开的另一方面，还提出了一种适用于上述双热源模式相变储能供热循环系统的控制方法，包括以下运行模式：清洁热源供热模式、谷电储热供热模式、混合储热供热模式以及除霜模式。

14、根据本公开实施例，清洁热源供热模式的具体操作方式如下：

15、日间模式：在相变储能供热单元的散热量q1不小于日间热负荷量q3的情况下，日间关闭电加热热源，调节电磁阀使得循环介质穿过清洁供热热源、电加热热源和相变储能供热单元流动，使得清洁供热热源向相变储能供热单元输入热能并存储。

16、夜间模式：在相变储能供热单元的散热量q1等于储热量q2不小于夜间热负荷量q4的情况下，夜间调节电磁阀使得循环介质穿过电加热热源和相变储能供热单元流动，关闭电加热热源，相变储能供热单元通过日间储能进行散热。

17、根据本公开实施例，谷电储热供热模式的具体操作方式如下：

18、日间模式：在相变储能供热单元的散热量q1不小于日间热负荷量q3的情况下，日间关闭电加热热源，调节电磁阀使得循环介质穿过清洁供热热源、电加热热源和相变储能供热单元流动，使得清洁供热热源向相变储能供热单元输入热能并存储。

19、夜间模式：在相变储能供热单元的散热量q1等于储热量q2小于夜间热负荷量q4的情况下，夜间调节电磁阀使得循环介质穿过电加热热源和相变储能供热单元流动，开启电加热热源，相变储能供热单元通过日间储能和电加热热源的夜间谷电加热进行散热。

20、根据本公开实施例，混合储热供热模式的具体操作方式为：在相变储能供热单元的散热量q1小于日间热负荷量q3的情况下，日间开启电加热热源，调节选择单元使得循环介质穿过清洁供热热源、电加热热源和相变储能供热单元流动，使得清洁供热热源和电加热热源的日间平电共同向相变储能供热单元输入热能并存储；以及夜间调节选择单元使得循环介质穿过电加热热源和相变储能供热单元流动，开启电加热热源，相变储能供热单元通过日间储能和电加热热源的夜间谷电加热进行散热。

21、根据本公开实施例，除霜模式的具体操作方式为：在清洁供热热源结霜的情况下，调节选择单元使得循环介质穿过清洁供热热源、电加热热源和相变储能供热单元流动，开启电加热热源，相变储能供热单元通过储能和电加热热源对清洁供热热源进行除霜。

22、根据本公开实施例，结合清洁供热热源和电加热两种热源模式，根据实时温度和储热装置，通过选择单元智能调节热源的工作模式，实现双模式协同工作，降低能耗，减少运行成本。

技术特征：

1.一种双热源模式相变储能供热循环系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，还包括供给管道和回送管道，被构造成在所述循环泵的驱动下将所述循环介质在所述清洁供热热源经所述选择单元、所述电加热热源、所述相变储能供热单元、所述选择单元、和所述清洁供热热源之间进行循环。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述相变储能供热单元包括至少一个并列连接的相变储能散热器，每个所述相变储能散热器包括：

4.根据权利要求3所述的系统，其中，每个所述相变储能散热器还包括：

5.根据权利要求3所述的系统，其中，每个所述相变储能散热器还包括：输入总管和输出总管，分别与多个所述热媒管道的输入端和输出端并联连通，所述供给管道和回送管道分别与所述输入总管和输出总管连通，

6.根据权利要求5所述的系统，其中，

7.根据权利要求1～6中任一项所述的系统，其中，所述选择单元包括：

8.根据权利要求1～6中任一项所述的系统，其中，所述清洁供热热源包括太阳能集热器或空气源热泵。

9.一种使用权利要求1～8任一项所述的双热源模式相变储能供热循环系统的控制方法，包括以下运行模式：

10.根据权利要求9所述的控制方法，还包括除霜模式：

技术总结
本公开提出了一种双热源模式相变储能供热循环系统，包括清洁供热热源、电加热热源、相变储能供热单元、循环泵、选择单元。其中，清洁供热热源，被构造成利用太阳能对循环介质进行加热；电加热热源，被构造成利用电能对循环介质进行加热；相变储能供热单元，包括相变材料，相变材料基于循环介质产生相变；循环泵，被构造成驱动循环介质流动；以及选择单元，被构造成选择循环介质穿过清洁供热热源和电加热热源中的至少之一、和相变储能供热单元流动，使得清洁供热热源和电加热热源中的至少之一与相变储能供热单元交换热能。本公开中还公开了一种前述双热源模式相变储能供热循环系统的控制方法，包括以下运行模式：清洁热源供热模式、谷电储热供热模式、混合储热供热模式以及除霜模式。

技术研发人员：王会,胡彪,薛道荣,刘抢
受保护的技术使用者：河北道荣新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15