[发明专利]一种热管协同中高温相变蓄热介质提供稳定热水的系统

说明书

本发明涉及一种热管协同中高温相变蓄热介质提供稳定热水的系统，其包括用于供给冷水的供水子系统；用于向用户提供热水的循环供热子系统；利用中高温相变蓄热介质的显热和潜热实现热量存储的中高温相变蓄热子系统；传热储水子系统，其流体连通在该供水子系统和循环供热子系统之间；以及热管散热子系统，其包括封闭的至少热管和容纳于该热管中的热管相变介质，该热管的两端分别置于传热储水子系统和中高温相变蓄热子系统中以通过该热管相变介质将热量从中高温相变蓄热子系统传递给传热储水子系统，从而将进入传热储水子系统的冷水加热为热水。根据本发明的系统选择中高温相变蓄热介质，增加热管散热子系统以保证供应热水的时效性和稳定性。

技术领域

本发明涉及热水供应，更具体地涉及一种热管协同中高温相变蓄热介质提供稳定热水的系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，低成本且稳定持续的热水供应已经成为生活的重要组成部分。最近五年通过相变材料提供热水方面的研究相继申请专利(包含太阳能相变热水器如CN 109084477 A和CN 108800292 A、电加热相变热水器、相变热水供暖如CN207162719 U等)。相变蓄热的优势在这些专利文献中进行了详细的介绍，包括使用谷电、无太阳夜间供热、出水温度稳定等。但不管上述报道采用哪种结构和材料，均是以低于水沸点的相变材料作为储热介质，储热密度较低，不易获得持续和高效热水供应。

CN201410479367公开了一种将高温相变蓄热介质置于热管中的太阳能储热型真空热管热水供应技术，用以增加热管的储热密度，但未涉及如何解决相变蓄热温度高于水的沸点，所造成的供热温度、压力过高的问题。

在南方的部分季节(10月底至第二年3月底)和北方的大部分季节(西北、内蒙、东北等四季；华北的9月中旬至第二年的五月份)都需要低成本持续稳定的热水供应。谷电、太阳能等利用，由于储能密度较低，间隔超过8小时的持续热水供应，一般通过增大低温相变材料体积来实现。高温相变蓄热(使用温度≥100)可以综合利用其显热和潜热储存热量，相比低温蓄热材料具有高储热密度优势，多利用高温相变材料加热蒸汽进行烘干加热来利用余热，蒸汽供应相对集中，温度波动较小。对于间歇性且温度要求波动较小的热水供热、供暖，则因换热效率低，在大流量水通过时出水温度较低，而长期不用或水流较小时出水温度过高的缺点，很难利用高温蓄热材料储存和释放应用热量，限制了其广泛应用。

总之，低相变点蓄热材料的热水供应系统，蓄热密度较低，蓄热装置体积较大，蓄热时间较短，难以满足长时间供热需求。高温相变材料大多高于水的沸点或接近水的沸点，管道与水接触，存在出水温度太高造成的使用问题，也存在水高温压力过高造成的设备安全和成本问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的低温相变材料蓄热量不足、换热效率低、高温相变材料出水温度过高和高温、高压、腐蚀对设备的不利影响的问题，本发明旨在提供一种热管协同中高温相变蓄热介质提供稳定热水的系统。

本发明提供一种热管协同中高温相变蓄热介质提供稳定热水的系统，其包括用于供给一冷水的一供水子系统；用于向用户提供一热水的一循环供热子系统；利用一中高温相变蓄热介质的显热和潜热实现热量存储的一中高温相变蓄热子系统；一传热储水子系统，其流体连通在该供水子系统和循环供热子系统之间；以及一热管散热子系统，其包括封闭的至少一热管和容纳于该热管中的一热管相变介质，该热管的两端分别置于传热储水子系统和中高温相变蓄热子系统中以通过该热管相变介质将热量从中高温相变蓄热子系统传递给传热储水子系统，从而将进入传热储水子系统的冷水加热为热水。特别地，借助于热管，热管相变介质将热量迅速从中高温相变蓄热子系统传递给传热储水子系统。

与现有的供水系统(其中的相变材料温度＜100℃)相比，根据本发明的系统选择中高温相变蓄热介质(例如相变温度高于100℃的相变蓄热材料)，增加热管散热子系统以保证供应热水的时效性(即迅速供应热水)和稳定性。