一種儲能式電熱轉換裝置及供熱系統的製作方法

2023-05-31 10:03:12

本發明涉及電能利用技術領域，尤其涉及一種儲能式電熱轉換裝置及供熱系統。

背景技術：

供熱是關係到人們在寒冷冬季進行正常生活的重要保障，供熱的過程中需要供熱源向室內提供熱能，進而確保人們的室內溫度滿足供熱要求。目前，比較常用的是集中供熱模式，集中供熱模式通常在城市或鄉鎮中，通過集中鋪設供熱管道，然後通過燃煤鍋爐加熱供熱管道中的供熱介質(通常為水)，被加熱後的供熱介質通過供熱管道被輸送到人們的家中，從而達到提高室內溫度的目的。

我們知道，集中供熱模式需要大量的工程來鋪設供暖管道，這導致工程造價較高。同時，集中供熱模式需要燃煤，燃煤鍋爐在工作的過程中會產生較大的汙染，這使得對環境要求越來越高的人們而言越來越不能接受，目前由於供暖燃煤導致的空氣汙染已經讓越來越多的民眾無法忍受。而且，集中供熱模式只能在居住較為集中的城鎮普及，較難在地理位置比較偏遠的農村實施，農村仍然採用原始的單獨燃煤供熱模式，存在供熱效率較低，汙染仍然較大。

很顯然，集中供熱模式存在較大的局限性，特別是存在嚴重的汙染，使得供熱公司開發新的供熱模式變得越來越緊迫。隨著電網的逐漸發達，通過電產熱實現供暖的模式已經取得較大程度的發展。用電能轉換為熱能實現供暖不但能降低汙染，而且取電方便，使得熱源無需集中在類似於燃煤鍋爐等集中區域，也就無需較大的管道鋪設工程量。

電力供熱具有較大的發展空間，但是隨著人們的居住越來越密集，用電負荷越來越大，普通的生活用電經常會存在電力緊張，特別是在用電高峰期，電力不足會影響對居民室內供熱，很顯然，這嚴重製約電力供熱模式的發展。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是解決電力高峰期存在的電力緊張所導致的對電力供熱的影響問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：

一種儲能式電熱轉換裝置，包括保溫箱體、電加熱裝置和蓄熱器；其中：

所述電加熱裝置和所述蓄熱器均設置在所述保溫箱體內；

所述電加熱裝置用於與外部電源連接，所述電加熱裝置包括電源通斷開關、控制器和電熱主體；

所述控制器在所述外部電源所在的電網處於谷電時段時控制所述電源通斷開關開啟以實現所述電熱主體啟動；

所述保溫箱體設置有循環風道，所述循環風道連通所述電熱主體與所述蓄熱器，所述蓄熱器用於將所述電熱主體所產生的熱能儲存。

進一步地，所述保溫箱體設置有底座，所述底座為移動式底座。

進一步地，所述底座是混凝土澆築底座；

所述電加熱裝置與所述外部電源連接的線路埋設在所述底座內，且所述線路的接線柱設置在所述底座位於所述保溫箱體外側的部位上。

進一步地，還包括溫度傳感器和功率調節裝置；其中：

所述功率調節裝置與所述電加熱裝置相連，所述溫度傳感器與所述蓄熱器相連，用於檢測所述蓄熱器的當前溫度；

所述功率調節裝置與所述溫度傳感器相連，且在所述蓄熱器的當前溫度大於設定值時，控制所述電加熱裝置減小功率。

進一步地，所述蓄熱器為氧化鋁蓄熱球。

進一步地，還包括換熱器，所述換熱器具有回水管接口和熱水管接口，所述換熱器與所述蓄熱器相連，用於向換熱器換熱。

進一步地，所述循環風道上設置有空氣流量調節閥，所述空氣流量調節閥用於控制所述循環風道的空氣流量。

進一步地，所述保溫箱體與所述電加熱裝置和所述蓄熱器相對的部位均設置有檢修門。

一種供熱系統，包括：

如上任一所述的儲能式電熱轉換裝置。

本發明的有益效果為：

控制器在外部電源所在的電網處於谷電時段時控制電源通斷開關開啟，進而使得電熱主體開始工作，電熱主體將電能轉換為熱能加熱附近的空氣，空氣被加熱後通過循環風道流向蓄熱器，蓄熱器將被加熱後的空氣中的熱量吸收並儲存，經過蓄熱器的空氣溫度降低後又通過循環通道流向電加熱裝置實施加熱，進而進行往復循環。整個過程中，蓄熱器將谷電時段產生的熱能存儲，在峰電時段可以將熱量散出，可以用來為居民供暖。

通過上述整個工作過程可以看出，本發明公開的儲能式電熱轉換裝置能在用電緊張的峰電時段將谷電時段存儲的熱能釋放，進而實現供峰電時段的居民供暖，因此能緩解電力供熱模式受電力不足的制約。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的儲能式電熱轉換裝置的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的左視圖；

圖4是圖1的部分結構示意圖；

圖5是圖4中部分結構的側視圖；

圖6是圖4中I部分橫向切割的放大結構示意圖；

圖7是本實施例提供的蓄熱器的部分結構示意圖。

具體實施方式

本發明公開了一種儲能式電熱轉換裝置，本領域技術人員可以借鑑本文內容，適當改進工藝參數實現。需要特別指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明，並且相關人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和範圍的基礎上對本文所述內容進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發明技術。

在本發明中，除非另有說明，否則本文中使用的科學和技術名詞具有本領域技術人員所通常理解的含義。

為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

請參考圖1-3，本發明實施例提供一種儲能式電熱轉換裝置。該電熱轉換裝置包括電加熱裝置1、蓄熱器2和保溫箱體3。

其中，電加熱裝置1和蓄熱器2均布置在保溫箱體3內，保溫箱體3內設置有循環風道4。

電加熱裝置1用於與外部電源連接，電加熱裝置1包括電源通斷開關、控制器和電熱主體，控制器在外部電源所在的電網處於谷電時段控制電源通斷開關開啟，進而實現電熱主體啟動，達到電發熱的目的。

循環風道4連通電熱主體與蓄熱器2，電加熱裝置1用於對保溫箱體3內的空氣實施加熱，通過對流和輻射將電產生的熱能通過循環風道4傳遞給蓄熱器2，蓄熱器2用於在谷電時段蓄熱，蓄熱器2儲存的熱能夠用於在峰電時段實施供暖。

通常，循環風道4內設置有循環風機5，通過循環風機5驅動保溫箱體3內的空氣流動，從而達到對流換熱的目的。

本發明實施例提供的儲能式電熱轉換裝置的工作過程如下：

控制器在外部電源所在的電網處於谷電時段時控制電源通斷開關開啟，進而使得電熱主體開始工作，電熱主體將電能轉換為熱能加熱附近的空氣，空氣被加熱後通過循環風道4流向蓄熱器2，蓄熱器2將被加熱後的空氣中的熱量吸收並儲存，經過蓄熱器2的空氣溫度降低後又通過循環通道4流向電加熱裝置1實施加熱，進而進行往復循環。整個過程中，蓄熱器2將谷電時段產生的熱能存儲，在峰電時段可以將熱量散出，可以用來為人們供暖。

通過上述整個工作過程可以看出，本發明實施例公開的儲能式電熱轉換裝置能在用電緊張的峰電時段將谷電時段存儲的熱能釋放，進而實現供峰電時段的居民供暖，因此能緩解電力供熱模式受電力不足的制約。

本實施例中，保溫箱體3與電加熱裝置1和蓄熱器2相對的部位均設置有檢修門31，檢修門31便於操作工人對設備的檢修、維護。

保溫箱體3設置有底座32，底座32可以為移動式底座，移動式底座能夠使得整個儲能式電熱轉換裝置更加靈活布置，能更好地適應安裝環境。具體的，底座32是混凝土澆築底座，混凝土澆築底座具有較好的絕緣作用，能避免漏電。電加熱裝置1與外部電源連接的線路可以埋設在底座32內，線路的接線柱設置在底座32位於保溫箱體3外側的部位上。

電加熱裝置1是發熱部分，請參考圖4-6，一種具體的實施方式中：電熱主體包括三個安裝部14和分別與三相電的三根火線一一對應相連的第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13，也就是說第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13呈Y字形連接在三相電上，同時進行產熱。第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13分別一一對應地安裝在三個安裝部14上。第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13間隔分布，相鄰的兩者之間形成送熱通道15。

在谷電時段，第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13同時工作對空氣加熱，當然，相鄰的兩者之間送熱通道內的空氣也被加熱，然後將加熱後的空氣輸送到電熱轉換系統的蓄熱器中存儲。整個加熱過程可以採用三相高壓電加熱空氣，加熱效率較高，整個電熱主體的布置能實現對空氣的加熱，為後續通過對流和輻射的方式實現蓄熱器的蓄熱做準備，整個加熱過程熱能的轉移是由空氣實現，因此在大規模產熱的過程中安全性較高。

請再次參考圖5和6，安裝部14可以包括多個磚砌體141和絕緣支撐架142。多個磚砌體141中，相鄰的兩個磚砌體141的牆面之間形成加熱通道144，絕緣支撐架142設置在加熱通道144內，絕緣支撐架142支撐連接第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13。具體的，絕緣支撐架142為多個，成排布置，成排布置的多個絕緣支撐架142形成支撐面用於支撐第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13。上述結構，使得第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13位於加熱通道144內，能夠使得加熱通道144內的空氣升溫。

電阻管143安裝在一個完全絕緣的通道(即加熱通道144)內，通道進/出口處預留遠超國家標準的安全距離；採用電與蓄熱器2分離的換熱技術，以乾燥的空氣為載體進行蓄熱/放熱過程的熱能傳遞；故本裝置任何位置都不會出現漏電現象，即不會出現危及人生安全的情況。本裝置高壓供電側採用先進、科學及合理的控制措施，在任何工況下不會危及電網的安全使用。

具體的，磚砌體141可以為氧化鎂磚砌體，提高整個磚砌體141的耐火性能。

加熱通道144的一端為冷空氣進口，另一端為熱空氣出口，第一相加熱器11、第二相加熱器12和第三相加熱器13均為電阻管143，電阻管143的一端朝向冷空氣進口，另一端朝向熱空氣出口，電阻管143具有較高的加熱效率及換熱面積，能夠加快加熱效率，同時便於空氣的流動，空氣被加熱後很快從熱空氣出口排出。

本實施例中，電阻管143可拆卸地固定安裝，便於更換。同時整個電加熱裝置能夠從保溫箱體3內移出以進行檢修、維護。

優選的，本實施例提供的電加熱裝置還可以包括乾燥裝置，乾燥裝置用於乾燥通過冷空氣進口進入到加熱通道內的冷空氣。

請再次參考2，安裝部14還可以包括固定鋼架145，固定鋼架145設置在磚砌體141的外側，且與磚砌體141固定相連；固定鋼架145的表面設置有納米型高溫絕緣塗料層。

請再次參考圖3，三個安裝部14均通過固定裝置安裝在電熱轉換系統的基礎；固定裝置包括支撐託板146和設置在支撐託板146底部，且與基礎固定相連的耐高溫絕緣子147；磚砌體141和固定鋼架145均固定在支撐託板146上。為了提高安全性，優選的，支撐託板146與磚砌體141之間設置有絕緣雲母板。

本實施例中的蓄熱器2包括箱體21和蓄熱體22。蓄熱體22容納在箱體21的內腔中，通常以填充的方式布置在箱體21內。

箱體21朝向進風和出風的一側均為格柵結構211，格柵結構211使得空氣能夠自由地穿過箱體21與蓄熱體22進行換熱，從而使得蓄熱體22將熱空氣中的熱量吸收，熱量吸收後形成的冷空氣通過循環風道4回流到電加熱裝置1處進行再次加熱，進而實現循環工作。

本實施例中，蓄熱體22間形成與格柵結構211均連通的換熱風道，換熱風道用於供蓄熱體22吸收空氣中的熱量。

本實施例中提供的蓄熱器2中，將蓄熱體22填充在箱體21內，將箱體21朝向進風和出風的一側均設置格柵結構211，蓄熱體22之間形成換熱風道，在工作的過程中，電熱轉換系統的電加熱裝置1通電後產生的熱量通過循環風道4流到蓄熱器2，從箱體21的格柵結構211進入箱體21內，經過換熱風道被蓄熱體22吸熱後，從箱體21的出風一側流出。本實施例中提供的蓄熱器2能較好地吸收熱量，進而能解決目前的電轉熱後存儲效率較低的問題。

具體的，蓄熱體22為蓄熱球，蓄熱球具有較大的吸熱面積，能較快地實現熱能存儲。本實施例中，蓄熱體22可以採用吸熱能力較強的材料製成，本申請不限制蓄熱體22的具體材質。

優選的，蓄熱體22為氧化鋁蓄熱球，氧化鋁蓄熱球具有強度高、耐磨損，導熱率和熱容量大、蓄熱效率高；在急冷急熱的情況下不會出現剝落，使用壽命長，通常壽命可達20年；蓄熱球的單位體積表面積大，吸熱及放熱效果好；單位蓄熱量要求的體積小；因而大大減少了裝置的佔地面積；土地資源佔用少。

為了提高儲熱效率，優選的，至少有多個蓄熱球的直徑均不相等，此種情況下，蓄熱球之間形成的換熱風道不規則，能實現充分吸收熱能。

優選的，箱體21的底部可以設置吸震彈性裝置212，能提高整個蓄熱器2的抗震能力，不會出現由於自然災害而產生次生危害。具體的，吸震彈性裝置212可以為吸震彈簧。

本實施例公開的儲能式電熱轉換裝置還可以包括溫度傳感器和功率調節裝置，功率調節裝置與電加熱裝置1相連。溫度傳感器與蓄熱器2相連，用於檢測蓄熱器2的當前溫度。功率調節裝置與溫度傳感器相連，且在蓄熱器2的當前溫度大於設定值時，控制電加熱裝置1減小功率，此種情況下，電加熱裝置1與功率調節裝置的配合能避免蓄熱器2過度吸熱，以確保整個儲能式電熱轉換裝置處於安全的工作範圍內。

請參考圖3，本實施例公開的儲能式電熱轉換裝置還可以包括換熱器6，換熱器6具有回水管接口和熱水管接口，蓄熱器2與換熱器6相連，用於向換熱器6換熱。上述換熱器6可以與居民供熱管道連通形成供熱循環管道。

請再次參考圖3，循環風道4設置有空氣流量調節閥41，空氣流量調節閥41用於控制循環風道4的空氣流量，通過控制空氣流量來調整換熱速度。

基於本發明實施例公開的儲能式電熱轉換裝置，本發明實施例還公開一種供熱系統，所公開的供熱系統包括如上實施例中任一所述的儲能式電熱轉換裝置。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。