一种蓄能式换热系统及蓄能式换热系统的换热方法与流程

1.本发明涉及换热系统技术领域，具体涉及一种蓄能式换热系统及蓄能式换热系统的换热方法。


背景技术：

2.一般而言，水蓄冷空调系统的技术目的是利用电网分时电价政策、并结合空调系统昼夜负荷特点(负荷主要在日间，夜间没有负荷或者负荷很小)、采用添置蓄冷水罐的技术措施、以在夜间通过制冷机对蓄冷水罐蓄冷、然后在日间通过蓄冷水罐直接供冷或者与制冷机联合供冷的技术方法，将部分的电力消耗从日间转移到了夜间，从而在用户侧实现了电网“移峰填谷”的运行目的，使用户可以享受分时电价的经济效益。
3.但是，目前的水蓄冷空调系统对于蓄冷水罐内的冷量利用并不彻底，因此，如何提供一种方案，以更为充分地对利用蓄冷水罐内的冷量，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种蓄能式换热系统及蓄能式换热系统的换热方法，其中，该蓄能式换热系统可以实现蓄能装置能量的二次释放，使得蓄能装置内能量的利用更为彻底。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种蓄能式换热系统，包括换热机和蓄能装置，所述蓄能装置内设有蓄能介质，所述换热机具有蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和所述冷凝器中的一者与用户侧的换热部件通过管路相连；所述蓄能装置与所述蒸发器和所述冷凝器中的一者以及所述换热部件均通过管路相连，所述蓄能装置还与所述蒸发器和所述冷凝器中的另一者通过管路相连；释能工况下，所述蓄能装置先与所述换热部件连通，直至所述蓄能装置无法为所述换热部件供能，然后，所述蓄能装置与所述蒸发器和所述冷凝器中的另一者连通。
6.如此设置，蓄能装置内的能量在用户侧的换热部件中释放后，还可以参与换热机内部的冷剂循环，以进行能量的二次释放，使得蓄能装置内能量的利用可以更为彻底。
7.可选地，所述换热机与所述换热部件之间设有第一换热回路，所述蓄能装置设有出流管路和进流管路，所述出流管路、所述进流管路均接入所述第一换热回路。
8.可选地，所述出流管路通过第一开关阀接入所述第一换热回路，所述进流管路通过第二开关阀接入所述第一换热回路。
9.可选地，还包括换热塔，所述换热机与所述换热塔之间设有第二换热回路，所述出流管路、所述进流管路均接入所述第二换热回路。
10.可选地，所述出流管路通过第三开关阀接入所述第二换热回路，所述进流管路通过第四开关阀接入所述第二换热回路。
11.可选地，所述出流管路包括第一出流路和第二出流路，所述进流管路包括第一进
流路和第二进流路，所述第一出流路和所述第一进流路接入所述第一换热回路，所述第二出流路的一端通过第五开关阀与第一出流路相连、另一端接入所述第二换热回路，所述第二进流路的一端通过第六开关阀与第一进流路相连、另一端接入所述第二换热回路。
12.可选地，还包括温度传感器，用于监测所述蓄能装置的所述蓄能介质的介质温度；释能工况下，所述介质温度小于第一设定温度时，所述蓄能装置持续与所述换热部件连通，所述介质温度大于或等于第一设定温度、并小于第二设定温度时，所述蓄能装置持续与所述蒸发器和所述冷凝器中的另一者连通；蓄能工况下，所述介质温度大于第三设定温度时，所述蓄能装置与所述蒸发器和所述冷凝器中的一者持续连通；其中，第三设定温度<第一设定温度<第二设定温度。
13.可选地，还包括控制器，所述控制器与所述温度传感器信号连接，所述控制器能够根据所述介质温度控制所述蓄能装置与其他部件的连通或者断开。
14.可选地，所述换热机为制冷机或者热泵；和/或，所述蓄能介质为水、冰或者熔融盐。
15.本发明还提供一种蓄能式换热系统的换热方法，包括换热机和蓄能装置，所述蓄能装置内设有蓄能介质，所述换热机具有蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和所述冷凝器中的一者与用户侧的换热部件通过管路相连；所述换热方法包括释能步骤，所述释能步骤包括：步骤s1，控制所述蓄能装置与所述换热部件连通，直至所述蓄能装置无法为所述换热部件供能；步骤s2，控制所述蓄能装置与所述蒸发器和所述冷凝器中的另一者连通。
16.采用这种方法，蓄能装置内的能量在用户侧的换热部件中释放后，还可以参与换热机内部的冷剂循环，以进行能量的二次释放，使得蓄能装置内能量的利用可以更为彻底。
17.可选地，所述步骤s1具体包括：步骤s11，获取所述蓄能装置的所述蓄能介质的介质温度；步骤s12，比较所述介质温度与第一设定温度，若所述介质温度小于所述第一设定温度，执行所述步骤s13；步骤s13，控制所述蓄能装置与所述换热部件连通。
18.可选地，所述步骤s12中，若所述介质温度大于或等于所述第一设定温度，执行所述步骤s14；步骤s14，比较所述介质温度与第二设定温度，若所述介质温度小于所述第二设定温度，执行所述步骤s2。
19.可选地，所述换热方法还包括蓄能步骤，所述蓄能步骤包括：步骤s3，控制所述蓄能装置与所述蒸发器和所述冷凝器中的一者连通。
20.可选地，所述步骤s3之前还包括：步骤s11，获取所述蓄能装置的所述蓄能介质的介质温度；步骤s15，比较所述介质温度与第三设定温度，若所述介质温度大于所述第三设定温度，执行所述步骤s3。
附图说明
21.图1为本发明所提供蓄能式换热系统的一种具体实施方式的结构示意图；
22.图2为本发明所提供蓄能式换热系统的换热方法的一种具体实施方式的流程图。
23.图1-2中的附图标记说明如下：
24.1换热机、11蒸发器、12冷凝器；
25.2蓄能装置、21出流管路、211第一出流路、211a第一开关阀、211b第五开关阀、212第二出流路、212a第三开关阀、22进流管路、221第一进流路、221a第二开关阀、221b第六开
关阀、222第二进流路、222a第四开关阀；
26.3用户侧、31换热部件；
27.4换热塔；
28.a1第一换热回路、a2第二换热回路。
具体实施方式
29.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
30.本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对顺序的某种特殊限定。
31.实施例一
32.请参考图1，图1为本发明所提供蓄能式换热系统的一种具体实施方式的结构示意图。
33.如图1所示，本发明提供一种蓄能式换热系统，包括换热机1和蓄能装置2，蓄能装置2内设有蓄能介质，换热机1具有蒸发器11和冷凝器12，蒸发器11和冷凝器12中的一者与用户侧3的换热部件31通过管路相连；而且，蓄能装置2与蒸发器11和冷凝器12中的一者以及换热部件31均通过管路相连，蓄能装置2还与蒸发器11和冷凝器12中的另一者通过管路相连；释能工况下，蓄能装置2先与换热部件31连通，直至蓄能装置2无法为换热部件31供能，然后，蓄能装置2与蒸发器11和冷凝器12中的另一者连通。
34.如此设置，蓄能装置2内的能量在用户侧3的换热部件31中释放后，还可以参与换热机1内部的冷剂循环，以进行能量的二次释放，使得蓄能装置2内能量的利用可以更为彻底。
35.上述的换热机1可以为制冷机，如磁悬浮离心机，也可以为热泵。换而言之，本发明所提供蓄能式换热系统可以为制冷系统，也可以为制热系统。
36.以采用制冷机的方案为例，此时，制冷机通过蒸发器11与用户侧3的换热部件31相连通，换热部件31的结构在此不做限定，蓄能装置2所蓄积的能量为冷量，再以水蓄冷为例，蓄能装置2内的水一般是在4-5度左右，以下假定为4度。在传统的方案中，蓄能装置2内的水仅参与用户侧3的循环，具体可以为单独使用或者与制冷机联合使用，一段时间后，蓄能装置2内水的温度会与用户侧3的出水温度相一致，该温度一般为12度，这个时候，蓄能装置2内的水不能够再为用户侧3提供冷量，蓄能装置2内的水不再参与循环而处于闲置状态，直到夜间(闲时)制冷机会再次为蓄能装置2蓄冷。分析可知，传统的方案对于蓄能装置2内冷量的利用为8度温差，移峰填谷的电量也是夜间制冷机启动时弥补上述8度温差所消耗的电量。
37.而采用本发明所提供方案后，蓄能装置2内12度的水并没有闲置下来，其可以通入换热机1的冷凝器12内参与循环，一般情况下，经过这一部分循环，蓄能装置2内的水最终可以达到25度，也就是说，蓄能装置2内冷量的利用可以从原来的8度温差提高到21度温差，对于蓄能装置2内冷量的利用可以更为彻底；而且，对于制冷机而言，将12度的水通入冷凝器12中，也可以使得制冷机的cop(coefficient of performance，即性能系数)值获得大幅提升，制冷机的效率可以提升，制冷机在白天的耗电量可以减少；夜间移峰填谷的电量为前述
21度温差所消耗的电量，相比于传统方案，移峰填谷的电量可以更多，使得用户可以更为充分地享受国家分时电价所带来的利益。
38.此外，由于传统方案中蓄能装置2释放的能量较少，如果要增加能量的释放量，就只能增加蓄能装置2的体积，这就造成蓄能装置2的占用空间过大。而采用本方案后，由于蓄能介质内能量的利用更为彻底，相同体积的蓄能介质可以释放更多的能量，也就可以降低对于蓄能装置2的体积要求，进而可以减少蓄能装置2的占用空间。
39.上述描述是以换热机1采用制冷机作为示例，当换热机1采用热泵时，则可以通过冷凝器12与用户侧3的换热部件31相连。
40.蓄能装置2内的蓄能介质除前述的水之外，还可以为冰或者熔融盐等，相比于水，冰所能够蓄积以及释放的能量会更多，但因为涉及相变，蓄能装置2的结构会相对复杂。而采用本发明所提供方案后，水蓄能所释放的能量可以大幅提高，这在一定程度上可以取代冰蓄能，同时，又不会增加蓄能装置2的结构复杂性，有利于水蓄能的推广应用。
41.换热机1与换热部件31之间可以设有第一换热回路a1，蓄能装置2可以设有出流管路21和进流管路22，出流管路21、进流管路22均可以接入第一换热回路a1。在对用户侧3进行供能时，可以是蓄能装置2单独供能，也可以是蓄能装置2与换热机1联合供能，具体可以结合实际情况进行确定。
42.详细而言，出流管路21可以通过第一开关阀211a接入第一换热回路a1，进流管路22可以通过第二开关阀221a接入第一换热回路a1，第一开关阀211a、第二开关阀221a均可以为三通阀，这样，通过一个阀体即可以同时实现换热机1、蓄能器2以及换热部件31这三个部件的连通状态的切换，有利于简化管路结构。
43.第一开关阀211a的接入位置可以不是出流管路21和第一换热回路a1的连接点，例如，第一开关阀211a还可以接在出流管路21上，此时，第一开关阀211a可以为普通的双通阀。同样地，第二开关阀221a的接入位置也可以不是进流管路22与第一换热回路a1的连接点，例如，第二开关阀221a还可以接在进流管路22上，此时，第二开关阀221a也可以为普通的双通阀。
44.进一步地，还可以包括换热塔4，换热机1与换热塔4之间可以设有第二换热回路a2，以组合形成常规状态下换热机1的冷剂循环回路；前述出流管路21、进流管路22均可以接入第二换热回路a2，以在需要时将蓄能装置2内的蓄能介质引入第二换热回路a2中，从而进行蓄能介质所蓄积能量的二次释放。同样地，蓄能装置2可以单独与蒸发器11和冷凝器12中的另一者相连通，或者，蓄能装置2也可以与换热塔4相联合与蒸发器11和冷凝器12中的另一者相连通。上述换热塔4可以为开式换热塔，也可以为闭式换热塔。
45.与前述出流管路21、进流管路22和第一换热回路a1的连接结构相类似，出流管路21也可以通过第三开关阀212a接入第二换热回路a2，进流管路22也可以通过第四开关阀222a接入第二换热回路a2，此时，第三开关阀212a、第四开关阀222a均可以为三通阀。当然，第三开关阀212a、第四开关阀222a也可以采用其他形式的阀体结构，这具体与它们的安装位置等有关。
46.请继续参考图1，出流管路21可以包括第一出流路211和第二出流路212，进流管路22可以包括第一进流路221和第二进流路222，第一出流路211和第一进流路221可以接入第一换热回路a1，第二出流路212的一端可以通过第五开关阀211b与第一出流路211相连、另
一端可以接入第二换热回路a2，第二进流路222的一端可以通过第六开关阀221b与第一进流路221相连、另一端可以接入第二换热回路a2，第五开关阀211b、第六开关阀221b均可以为三通阀。
47.上述方案是将第二出流路212与第一出流路211相连、第二进流路222与第一进流路221相连，这样，蓄能装置2可以具有唯一的进口和出口，除此之外，也可以将第二出流路212、第二进流路222与蓄能装置2直接相连，此时，蓄能装置2可以具有两个进口和两个出口。
48.蓄能装置2向换热机1进行供能的时机可以凭经验判断，例如，可以依据经验判断蓄能装置2对用户侧3供能大致需要多长时间，如3个小时，那么，3个小时之后即可以控制蓄能装置2向蒸发器11和冷凝器12中的另一者相连通。
49.为了提高控制的准确性，也可以设置温度传感器(图中未示出)，用于监测蓄能装置2的蓄能介质的介质温度，具体可以是蓄能装置2出口侧或者内部的介质温度。
50.然后，可以设置第一设定温度、第二设定温度和第三设定温度，第一设定温度可以为用户侧3的出水温度，第二设定温度可以为蒸发器11和冷凝器12中的另一者的出水温度，第三设定温度可以为蓄能装置2的蓄能温度，一般而言，第三设定温度<第一设定温度<第二设定温度，以换热机1为制冷机为例，第一设定温度可以为前述的12度，第二设定温度可以为前述的25度，第三设定温度可以为前述的4度。
51.在释能工况下，当介质温度小于第一设定温度时，蓄能装置2可以持续地与换热部件31连通，以持续地向用户侧3的换热部件31进行供能；当介质温度大于或等于第一设定温度、并小于第二设定温度时，蓄能装置2无法继续为用户侧3供能，可以将蓄能装置2持续地与蒸发器11和冷凝器12中的另一者连通，以参与换热机1的冷剂循环，从而实现能量的二次释放。
52.在蓄能工况下，当介质温度大于第三设定温度时，蓄能装置2与蒸发器11和冷凝器12中的一者可以持续连通，以持续地在蓄能装置2内进行蓄能。可以知晓，蓄能工况也可以凭经验判断蓄能的时间，然后控制换热机1的启动和断开。
53.在测得介质温度之后，可以由工作人员手动切换前述的各开关阀的连通状态。或者，还可以设有控制器，控制器与温度传感器以及前述的各开关阀均可以信号连接，控制器能够根据温度传感器测得的介质温度，控制相应开关阀的通断状态，进而控制蓄能装置2与其他部件的连通或者断开，以实现不同工作状态的自动切换。
54.实施例二
55.请参考图2，图2为本发明所提供蓄能式换热系统的换热方法的一种具体实施方式的流程图。
56.如图2所示，本发明还提供一种蓄能式换热系统的换热方法，包括换热机1和蓄能装置2，蓄能装置2内设有蓄能介质，换热机1具有蒸发器11和冷凝器12，蒸发器11和冷凝器12中的一者与用户侧3的换热部件31通过管路相连；上述换热方法包括释能步骤，该释能步骤包括：步骤s1，控制蓄能装置2与换热部件31连通，直至蓄能装置2无法为换热部件31供能；步骤s2，控制蓄能装置2与蒸发器11和冷凝器12中的另一者连通。
57.采用这种方法，蓄能装置2内的能量在用户侧3的换热部件31中释放后，还可以参与换热机1内部的冷剂循环，以进行能量的二次释放，使得蓄能装置2内能量的利用可以更
为彻底。
58.具体而言，步骤s1可以包括：步骤s11，获取蓄能装置2的蓄能介质的介质温度；步骤s12，比较介质温度与第一设定温度，若介质温度小于第一设定温度，执行步骤s13；步骤s13，控制蓄能装置2与换热部件31连通。
59.蓄能介质的介质温度可以通过设置温度传感器获得，温度传感器的设置位置可以为蓄能装置2的出口侧或者蓄能装置2内部；第一设定温度可以为蓄能装置2能否为用户侧3进行供能的临界温度，具体可以为换热部件31的出水温度，如实施例一中所示出的12度，在介质温度达到12度之前，蓄能装置2内的蓄能介质均可以通入换热部件31中，以参与用户侧3的供能。可以知晓，蓄能装置2对于用户侧3的供能可以为单独工作，可以与换热机1联合工作。
60.在步骤s12中，若介质温度大于或等于第一设定温度，执行步骤s14；步骤s14，比较介质温度与第二设定温度，若介质温度小于第二设定温度，执行步骤s2。
61.第二设定温度可以为蓄能装置2能够参与换热机1冷剂循环的临界温度，具体可以为蒸发器11和冷凝器12中的另一者的出水温度，如实施例一中所示出的25度，在介质温度达到25度之前，蓄能装置2内的蓄能介质均可以通入蒸发器11和冷凝器12中的另一者，以参与换热机1本身的冷剂循环。
62.除设置温度传感器的方案外，上述的步骤s1、步骤s2也可以凭经验执行，例如，可以依据经验判断蓄能装置2对用户侧3供能大致需要多长时间，如3个小时，那么，3个小时之后即可以控制蓄能装置2向蒸发器11和冷凝器12中的另一者相连通。
63.进一步地，上述换热方法还可以包括蓄能步骤，蓄能步骤可以包括：步骤s3，控制蓄能装置2与蒸发器11和冷凝器12中的一者连通。以在夜间(闲时)为蓄能装置2蓄积能量。
64.步骤s3之前还可以包括：步骤s11，获取蓄能装置2的蓄能介质的介质温度；步骤s15，比较介质温度与第三设定温度，若介质温度大于第三设定温度，执行步骤s3。
65.第三设定温度为蓄能装置2的蓄能温度，如实施例一中的4度，在介质温度降低至4度之前，换热机1可以持续地开启，以为蓄能装置2内的蓄能介质蓄积足够的能量。
66.同样地，上述步骤s3也可以凭经验执行，例如，可以凭经验判断大致需要多长时间才能够完成蓄能，然后，在夜间控制换热机1工作相应长的时间即可。
67.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。