一种电锅炉与相变储热装置结合的多模式供暖系统的制作方法

本实用新型涉及一种供暖系统，特别是一种电锅炉与相变储热装置结合的多模式供暖系统。

背景技术：

“十三五”期间，在“弃风弃光”越演越烈的背景下，燃煤锅炉带来的能源消耗和环境污染越来越严重，为了减少能源的消耗，同时缓解出现的雾霾问题，国家出台了“煤改电”相关政策。在该政策下，部分燃煤小锅炉改为电加热锅炉，大量电锅炉的使用，不仅增加了电网的峰谷差，对电网的安全造成威胁，如采用相变蓄热装置将晚上廉价的低谷电以热能的形式储存起来，白天高峰时段释放出来，实现电能的移峰填谷，减少电能的浪费，为用户节省较大的运行费用。

相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固－液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

中低温相变材料潜热大，与水储热相比，同体积的有限焓值是水的3～5倍，相变点温度集中在70～80℃之间，非常适合采暖的供回水温度，储能单元可充放热3000次以上，用于采暖可保证10年以上的使用寿命。然而，目前的相变供暖系统中，气管路及设备布局较复杂，系统运行模式较单一，系统安全稳定性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电锅炉与相变储热装置结合的多模式供暖系统，其可以实现在夜间使用廉价的谷电进行边供暖边蓄热、白天高峰电价阶段以及部分平电阶段使用相变装置独立供暖、在相变装置放热结束后使用电锅炉独立供暖等三种模式，该系统可以较好地实现对电网的移峰填谷，同时避免了传统能源燃烧带来的环境污染问题，在谷电政策的引领下，具有较好的经济性、推广性，可以为北方地区提供清洁、安全、稳定的供暖服务。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种电锅炉与相变储热装置结合的多模式供暖系统，包括供热系统、换热系统和用热系统；

该供热系统包括电锅炉和相变储热装置；该电锅炉的出水口连接第一循环水泵，该第一循环水泵的出口连接第一供热管路，该第一供热管路的末端连接该换热系统的第一入口，该换热系统的第一出口连接第一回水管路，该第一回水管路的末端连接电锅炉的回水口；该相变储热装置位于该电锅炉和换热系统之间，且该相变储热装置的入口通过第一管路与该第一供热管路中部连通，该相变储热装置的出口通过第二管路与该第一回水管路中部连通；该第二管路中部与该第一供热管路之间通过第三管路连通；该第一供热管路设有第一电动阀，该第一电动阀位于该第一管路与第一供热管路的交汇点，与第三管路与第一供热管路的交汇点之间；该第一回水管路设有电动三通阀，该电动三通阀与该第二管路连接；该第二管路设有第二电动阀，该第二电动阀位于该第二管路与该第三管路的交汇点与该该相变储热装置之间；该第三管路设有第三电动阀；

该用热系统包括分水器和集水器，该分水器的入口与该换热系统的第二出口通过第二供热管路连接，该第二供热管路设有第二循环水泵；该分水器的出口与用户端的进水口连接；该集水器的出口与该换热系统的第二入口通过第二回水管路连接，该集水器的入口与用户端的出口连接。

进一步的，所述电锅炉的数量为多个，相互并联。

进一步的，所述电锅炉连接定压补水装置。

进一步的，所述换热系统为板式换热器。

进一步的，所述相变储热装置的数量为多个，并联连接，换热介质为水，各相变储热装置内置测温元件。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用电锅炉与相变储热装置结合，结构紧凑、安装方便、温度可控，新建或改造项目施工难度较低；

2、本实用新型可以实现边供暖边蓄热、相变储热装置独立供暖、电锅炉独立供暖三种模式自动切换，自动化程度高，系统更安全稳定；

3、本实用新型充分使用廉价的谷电进行蓄能，在峰电阶段关闭电锅炉进行放热，大大降低了用户的运行费用，系统运行更经济；

4、本实用新型解决了电网的峰谷问题，使谷电得到了充分的利用，缓解了城市污染。

附图说明

图1是本实用新型电锅炉与相变储热装置结合的多模式供暖系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例与附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种电锅炉与相变储热装置结合的多模式供暖系统，包括供热系统1、换热系统2和用热系统3。

该供热系统1包括电锅炉11和相变储热装置12。该电锅炉11的出水口连接第一循环水泵13，该第一循环水泵13的出口连接第一供热管路14，该第一供热管路14的末端连接该换热系统2(如板式换热器)的第一入口21，该换热系统2的第一出口22连接第一回水管路15，该第一回水管路15的末端连接电锅炉11的回水口。该相变储热装置12位于该电锅炉11和换热系统2之间，且该相变储热装置12的入口通过第一管路16与该第一供热管路14中部连通，该相变储热装置12的出口通过第二管路17与该第一回水管路15中部连通。该第二管路17中部与该第一供热管路14之间通过第三管路18连通。该第一供热管路14设有第一电动阀141，该第一电动阀141位于该第一管路16与第一供热管路14的交汇点，与第三管路18与第一供热管路14的交汇点之间。该第一回水管路15设有电动三通阀151，该电动三通阀151与该第二管路17连接，电动三通阀151用来平衡用户侧和相变储热装置侧的流量，优先保证用户侧的用能需求，将多余的热量储存到相变储热装置12中。该第二管路17设有第二电动阀171，该第二电动阀171位于该第二管路17与该第三管路18的交汇点与该该相变储热装置12之间。该第三管路18设有第三电动阀181。

该用热系统3包括分水器31和集水器32，该分水器31的入口与该换热系统2的第二出口23通过第二供热管路33连接，该第二供热管路33设有第二循环水泵34；该分水器31的出口与用户端的进水口连接；该集水器32的出口与该换热系统2的第二入口24通过第二回水管路35连接，该集水器32的入口与用户端的出口连接。

优选的，该电锅炉11的数量为多个，相互并联。该电锅炉11连接定压补水装置111。该相变储热装置12的数量为多个，并联连接，换热介质为水，各相变储热装置12内置测温元件，用于蓄热、放热结束信号点。

本实用新型为保证提供足够的建筑热负荷、降低整个采暖季的运行费用，通过电锅炉与相变储热装置的结合，具体实施方式如下，包括边供暖边蓄热阶段、相变装置独立供暖阶段、电锅炉独立供暖阶段。

边供暖边蓄热阶段：

利用夜间廉价的谷电，通过电锅炉11加热循环水在优先保障用户侧供暖的前提下，将多余热量储存到相变储热装置12中。此时，第一电动阀141、第二电动阀171均打开，第三电动阀181关闭。

相变装置独立供暖阶段：

在高峰电价阶段关闭电锅炉，电锅炉11作为循环通道，开启相变储热装置12进行供暖，通过控制二次侧的回水温度控制电动三通阀的开度，以实现供需两侧的平衡。此时，第一电动阀141、第二电动阀171关闭，第三电动阀181打开。

电锅炉独立供暖阶段：

在相变储热装置12放热后，调节电动二通阀，将相变储热装置12切出循环，开启电锅炉11进行独立供暖，待到谷电时间段再进行边供暖边蓄热过程。此时，第一电动阀141打开，第二电动阀171、第三电动阀181均关闭。

电锅炉的出水口设置温度为90℃，在边供暖变蓄热模式下，启动电锅炉，根据设定二次侧回水温度调节电动三通阀的开度，如回水温度低于设定值，电动三通阀通往板式换热器侧的流量会变大，随着回水温度的逐步提升，电动三通阀的开度会趋于稳定，以保证用户侧用热的品质，多余的热量储存到相变储热装置中，当相变储热装置内置的测温元件温度大于设定温度后，表明相变储热装置已蓄满，随着回水温度的逐步提升，电锅炉自动降载，最后趋于供需平衡、稳定运行；相变储热装置独立供暖模式：在峰电阶段，关闭电锅炉，调节电动二通阀，将相变储热装置串联到循环管路中，电锅炉作为循环管路中的一部分，通过循环实现相变储热装置的放热过程，当相变储热装置内置的测温元件温度低于设定温度后，表明相变储热装置的热量已全部释放；电锅炉独立供暖模式：关闭相变储热装置前的电动二通阀，启动电锅炉对用户进行供暖，通过调节电动调节三通阀的开度，将多余的热水直接回到回水管路上，保证了用户侧的稳定性以及整个系统的经济性。

本实用新型是在现有技术上优化管路设计，通过调节电动二通阀、电动三通阀可以切换电锅炉与相变储热装置的串并联关系，从而实现在夜间使用廉价的谷电进行边供暖变蓄热、白天高峰电价阶段以及部分平电阶段使用相变装置独立供暖、在相变装置放热结束后使用电锅炉独立供暖等三种模式，该系统可以较好的实现对电网的移峰填谷，同时避免了传统能源燃烧带来的环境污染问题，在谷电政策的引领下，具有较好的经济型、推广性，可以为北方地区提供清洁、安全、稳定的供暖服务。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

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