專利名稱：一種常壓水蓄能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種常壓水蓄能裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及空調(diào)蓄能技術(shù)，特別涉及一種常壓水蓄能裝置。
技術(shù)背景[0002]隨著生活水平的不斷提高，冬天需要熱源、夏天需要冷源的空氣調(diào)節(jié)技術(shù)使用愈來(lái)愈普遍。通常情況下，空調(diào)系統(tǒng)的電力負(fù)荷晝重夜輕，空調(diào)用電與電網(wǎng)其他負(fù)荷爭(zhēng)峰讓谷是造成電網(wǎng)峰谷負(fù)荷差的主要因素之一。為保證電網(wǎng)的安全、合理和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，鼓勵(lì)用戶調(diào)荷，實(shí)現(xiàn)“移峰填谷”，供電企業(yè)實(shí)行了峰谷分時(shí)電價(jià)。[0003]空調(diào)蓄能技術(shù)就是應(yīng)用于峰谷分時(shí)電價(jià)制度下的一種調(diào)荷技術(shù)，利用蓄能設(shè)備在空調(diào)系統(tǒng)沒有負(fù)荷或負(fù)荷較小的時(shí)段將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷較大的時(shí)段將這部分能量釋放出來(lái)，從而達(dá)到電網(wǎng)“移峰填谷”、平衡負(fù)荷并使用戶節(jié)約電費(fèi)的雙贏局面。[0004]水蓄能是以水為蓄能介質(zhì)，利用循環(huán)水溫變化時(shí)所吸收和釋放的顯熱進(jìn)行熱量 (或冷量)的儲(chǔ)存。根據(jù)使用對(duì)象和儲(chǔ)存溫度的高低，可以分為蓄冷和蓄熱。以水蓄冷系統(tǒng)為例，在夜間電價(jià)低谷時(shí)段，采用制冷機(jī)將來(lái)自蓄能水槽的溫水降溫至預(yù)定蓄冷溫度，并將其注入蓄能水槽中保存。待白天電價(jià)高峰時(shí)段，將蓄冷水槽中的冷水抽出送往空調(diào)末端，代替制冷機(jī)向負(fù)荷供冷。通過(guò)上述手段能夠降低制冷機(jī)在電價(jià)高峰時(shí)期的運(yùn)行功率，從而節(jié)省空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。[0005]通常，為減少空調(diào)循環(huán)水與設(shè)備及管路的腐蝕，空調(diào)循環(huán)水在使用前必須經(jīng)過(guò)處理，除去其中的有害物質(zhì)，降低其溶氧量。普通空調(diào)系統(tǒng)為半閉式系統(tǒng)，在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中， 只有在用于收容和補(bǔ)償系統(tǒng)中水的脹縮量而設(shè)置的膨脹水箱中有很小的水面與大氣相同， 而且該水箱中的水基本靜止，流入循環(huán)管路的可能性不大，因此，空調(diào)水系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水的溶氧量幾乎不會(huì)增加。[0006]但是在水蓄能技術(shù)應(yīng)用中，為降低蓄能水槽的造價(jià)，通常蓄能水槽采用開式結(jié)構(gòu)， 即水槽內(nèi)的水面直接與大氣相通，其面積少則幾十平方米，多則可達(dá)幾百甚至上千平方米， 大大增加了氧氣溶于水的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致經(jīng)過(guò)處理的空調(diào)循環(huán)水的溶氧量短時(shí)間內(nèi)就恢復(fù)到自然水的狀況。循環(huán)水的溶氧量增加，一方面會(huì)加快空調(diào)水系統(tǒng)的銹蝕速度、縮短使用壽命； 另一方面有利于水中微生物的生長(zhǎng)，增加流動(dòng)阻力，降低傳熱效率。[0007]在水蓄熱工程中溶氧量的影響尤為突出，由于溫度高，腐蝕速度大大增加。無(wú)法控制溶氧量成為制約水蓄熱工程推廣的一個(gè)重要因素。[0008]為克服上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用四種方式處理。一是縮短空調(diào)循環(huán)水的水處理時(shí)間間隔，增加水處理的次數(shù)；二是在水面布滿漂浮物，盡可能減少水面與大氣的接觸面；三是在建造時(shí)使水槽上部的氣相空間盡可能小，當(dāng)水充滿水槽后密閉水槽的上部空間， 使水槽中的總氧氣量不再增加；四是在水蓄熱工程中，向水槽上部空間注入水蒸汽，以水蒸汽隔斷氧氣與水面的接觸。[0009]采用以上四種方式均能達(dá)到一定的效果。但是，采用方式一，使水處理費(fèi)用大大增加；采用方式二，水槽中的漂浮物會(huì)由于日久破損而下沉，影響水槽的正常使用；采用方式三，對(duì)水槽的頂部形狀、結(jié)構(gòu)均有影響，設(shè)備的造價(jià)會(huì)相應(yīng)提高；采用方式四，需要不斷的補(bǔ)充水蒸汽，以維持因冷凝而降低的壓力。發(fā)明內(nèi)容[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效地隔絕氧氣與水面接觸的常壓水蓄能裝置。[0011]本實(shí)用新型所提供的常壓水蓄能裝置包括密閉式常壓容器、上布水器、下布水器和氮?dú)庠?，其中，所述上布水器和下布水器位于所述容器?nèi)，所述容器的頂部設(shè)有呼吸安全閥和進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，所述進(jìn)氣管連接氮?dú)庠?。[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述調(diào)節(jié)閥為自力式壓力調(diào)節(jié)閥，并且所述壓力調(diào)節(jié)閥上設(shè)有導(dǎo)壓管，所述導(dǎo)壓管插入所述容器的頂部。[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述調(diào)節(jié)閥為電控調(diào)節(jié)閥，并且所述容器的頂部氣相空間內(nèi)設(shè)有氧氣濃度探測(cè)器，該氧氣濃度探測(cè)器和電控調(diào)節(jié)閥均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。[0014]在本實(shí)用新型所提供的常壓水蓄能裝置中，所述上布水器和下布水器可以采用本領(lǐng)域內(nèi)任意常規(guī)的布水設(shè)備，例如布水管、均流布水板等。[0015]本實(shí)用新型所采用的“密閉式常壓容器”是指能在-0. 49kPa 2kPa的內(nèi)壓范圍內(nèi)正常工作的密閉式鋼制水罐、水箱、鋼筋混凝土水池或其他材料制造的密閉式容器。本實(shí)用新型所采用的壓力值均指表壓。[0016]在本實(shí)用新型中，所述呼吸安全閥的作用是當(dāng)容器內(nèi)的壓力超出上述范圍時(shí)，安全閥將自動(dòng)開啟，以確保上述常壓容器的內(nèi)壓處于安全狀態(tài)。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，按照如下方式設(shè)置所述呼吸安全閥當(dāng)容器內(nèi)壓達(dá)到時(shí)開啟，將容器內(nèi)的氣體呼出，確保容器內(nèi)的壓力小于2kPa，不致壓力過(guò)高的氣體將容器撐破；當(dāng)容器內(nèi)的壓力降至-0. 時(shí)也開啟，將容器外的空氣吸入，確保容器內(nèi)不出現(xiàn)較大的真空度(即確保容器內(nèi)的壓力大于-0. 49kPa)，不致使容器被吸癟。[0017]另外，在采用本實(shí)用新型所述的蓄能裝置進(jìn)行蓄能前，需要將空調(diào)循環(huán)水注入所述常壓容器中，因此，可以采用本領(lǐng)域任意公知的方式控制所述常壓容器內(nèi)的注水水位。例如，人為地觀測(cè)水位，不使注水水位與設(shè)計(jì)水位偏差太大即可停止注水。優(yōu)選地，在接近所述常壓容器設(shè)計(jì)水位的側(cè)壁處設(shè)置溢流管，當(dāng)溢流管中有水溢出時(shí)，說(shuō)明容器內(nèi)的循環(huán)水已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)水位，停止注水。[0018]采用本實(shí)用新型所提供的常壓蓄能裝置，在密閉式常壓容器的頂部設(shè)置進(jìn)氣管， 通過(guò)該管引入氮?dú)猓蛊涑錆M容器的頂部氣相空間，將常壓容器內(nèi)的水與大氣隔開，從而有效地隔絕了容器內(nèi)的氧氣與水面的接觸，避免氧氣溶入水中。因此，采用本實(shí)用新型提供的常壓蓄能裝置能夠有效地保持容器內(nèi)水的低含氧量，并且作為冷/熱量的蓄能裝置，將夜間電價(jià)低谷時(shí)段制取的冷/熱量存儲(chǔ)起來(lái)，在白天電價(jià)高峰時(shí)段利用儲(chǔ)存的冷、熱量為客戶供冷或供暖，減少了空調(diào)用戶的能耗和使用費(fèi)用，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“移峰填谷”、平衡負(fù)荷提供了一種有效的蓄能方式。[0019]在本實(shí)用新型中，可以采用壓縮氮?dú)馄炕虻獨(dú)獍l(fā)生器作為氮?dú)庠聪蜻M(jìn)氣管充入氮?dú)?。?yōu)選地，在本實(shí)用新型中，引入氮?dú)獾倪^(guò)程控制可以分別采用氣壓控制和氧氣濃度控制兩種方式，它們的工作原理如下[0020]當(dāng)采用氣壓控制方式時(shí)，在本實(shí)用新型所述的進(jìn)氣管上設(shè)置自力式壓力調(diào)節(jié)閥。 當(dāng)所述密閉式容器內(nèi)的氣壓低于設(shè)定值時(shí)，閥門自動(dòng)打開，充入氮?dú)?；?dāng)所述密閉式容器內(nèi)的氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，閥門自動(dòng)關(guān)閉，停止充入氮?dú)?。[0021]當(dāng)采用氧氣濃度控制方式控制時(shí)，在本實(shí)用新型所述的進(jìn)氣管上設(shè)置電控調(diào)節(jié)閥，并且在容器的頂部氣相空間內(nèi)設(shè)置氧氣濃度探測(cè)器，所述電控調(diào)節(jié)閥和氧氣濃度探測(cè)器均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制所述電控調(diào)節(jié)閥，并將所述探測(cè)器得到的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)中。當(dāng)測(cè)得的氧氣濃度高于指定值時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開啟該電控調(diào)節(jié)閥，使氮?dú)獬錆M容器的頂部氣相空間；當(dāng)測(cè)得的氧氣濃度低于指定值時(shí)，關(guān)閉該電控調(diào)節(jié)閥，停止充入氮?dú)狻?br>

[0022]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0023]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的常壓蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中[0024]101-拱頂密閉式常壓容器[0025]102-呼吸安全閥[0026]103-自力式壓力調(diào)節(jié)閥[0027]104-導(dǎo)壓管[0028]105-進(jìn)氣管[0029]106-壓縮氮?dú)馄縖0030]107-進(jìn)氣管截止閥[0031]108-溢流管[0032]109-溢流管截止閥[0033]110-上布水器[0034]111-下布水器具體實(shí)施方式
[0035]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的常壓蓄能裝置，其中，在拱頂密閉式常壓容器101內(nèi)設(shè)有上布水器110和下布水器111，在所述容器的頂部裝有呼吸安全閥102和進(jìn)氣管105， 在接近所述常壓容器設(shè)計(jì)水位的側(cè)壁處設(shè)置溢流管108，溢流管上設(shè)有截止閥109。將壓縮氮?dú)馄?06設(shè)置在容器一側(cè)，該氮?dú)馄客ㄟ^(guò)進(jìn)氣管105與容器101頂部的氮?dú)膺M(jìn)氣孔(未示出)連通，在進(jìn)氣管105上裝有自力式壓力調(diào)節(jié)閥103和進(jìn)氣管截止閥107，在壓力調(diào)節(jié)閥103上引出導(dǎo)壓管104并將該管插入容器的頂部空間內(nèi)。按照如下方式設(shè)定所述自力式壓力調(diào)節(jié)閥103 當(dāng)密閉式常壓容器101頂部氣相空間內(nèi)的壓力低于0. SkPa時(shí)，所述壓力調(diào)節(jié)閥103自動(dòng)開啟；當(dāng)密閉式常壓容器101頂部氣相空間內(nèi)的壓力達(dá)到1. 2kPa時(shí)，所述壓力調(diào)節(jié)閥103自動(dòng)關(guān)閉。[0036]如圖1所示的本實(shí)用新型常壓蓄能裝置在夏季的工作原理如下[0037]在夜間電價(jià)低谷時(shí)段，開始蓄冷循環(huán)，開啟制冷機(jī)，并將拱頂密閉式常壓容器101 上部的溫水自上布水器110抽出，送入制冷機(jī)降溫，然后將制得的冷水由下布水器111注回5常壓容器101的底部，由于低溫水的比重大于高溫水，注入的冷凍水將積存在所述容器101 的底部，并將溫水上推，直至溫水全部抽出，冷水占據(jù)整個(gè)容器，蓄冷循環(huán)結(jié)束。[0038]在白天電價(jià)高峰時(shí)段，開始釋冷循環(huán)，關(guān)閉全部或部分制冷機(jī)，將常壓容器101中儲(chǔ)存的冷水由下布水器111抽出送往空調(diào)末端，替換關(guān)閉的制冷機(jī)向用戶供冷，釋冷后自空調(diào)末端返回的溫水則從上布水器110流回拱頂常壓容器101中。由于溫水的比重小于容器內(nèi)原有的冷水，流回的溫水將積存于容器101的上部，將冷水向下推，直至冷水全部抽出，溫水占據(jù)整個(gè)容器，釋冷循環(huán)結(jié)束。[0039]采用本實(shí)用新型常壓蓄能裝置在冬季蓄熱時(shí)的工作原理和夏季蓄冷時(shí)類似，只是冷水自容器底部抽出送往鍋爐(或熱泵)加熱，熱水又被送回容器101的上部。[0040]在采用本實(shí)用新型所述的蓄能裝置進(jìn)行蓄能前，需要向所述密閉式常壓容器101 中注入空調(diào)循環(huán)水，并使所述容器的頂部氣相空間充滿氮?dú)?，以隔斷氧氣與水面的接觸。過(guò)程如下[0041]開啟溢流管截止閥109，開始通過(guò)下布水器111向容器101注水，容器內(nèi)的空氣自溢流管排出，當(dāng)溢流管108出現(xiàn)水溢流時(shí)，停止注水。打開進(jìn)氣管截止閥107，因溢流管截止閥109處于開啟狀態(tài)，所以常壓容器的頂部空間通過(guò)溢流管與大氣相通。因此，導(dǎo)壓管104 內(nèi)的氣壓低于自力式壓力調(diào)節(jié)閥103的設(shè)定開啟壓力0. 8kPa，壓力調(diào)節(jié)閥103自動(dòng)開啟，氮?dú)庾詨嚎s氮?dú)馄?06涌出，流入容器的頂部空間。因?yàn)榈獨(dú)獾谋戎匦∮诳諝夂脱鯕猓绕谶M(jìn)入的氮?dú)鈱⒎e存在常壓容器頂部空間的上部，隨著氮?dú)獾牟粩嘤咳?，向下擠壓并使容器頂部空間中原有的空氣從溢流管排出。[0042]當(dāng)測(cè)得溢流管排出的氣體的體積氧濃度低于指定值(例如5% )時(shí)(或充入容器內(nèi)的氮?dú)怏w積達(dá)到容器頂部氣相容積的指定倍數(shù)時(shí))，關(guān)閉溢流管截止閥109。為了確保容器外的空氣不會(huì)進(jìn)入容器，需要繼續(xù)充氮，直至容器內(nèi)頂部的氣壓達(dá)到指定值1. 2kPa，此時(shí)自力式壓力調(diào)節(jié)閥103自動(dòng)關(guān)閉，完成充氮隔氧操作。[0043]本實(shí)用新型的常壓蓄能裝置在完成注水后，在正常使用過(guò)程中，容器中的水位幾乎不會(huì)變化，只要容器的密閉性能好，就極少會(huì)出現(xiàn)氮?dú)獗慌懦鋈萜魍獾那闆r，也極少會(huì)出現(xiàn)容器外的空氣進(jìn)入容器內(nèi)的情況，氮?dú)獾娜粘Ｏ牧繕O小。[0044]因此，采用本實(shí)用新型所述的常壓蓄能裝置能夠有效地保持循環(huán)水的低含氧量， 從而減緩設(shè)備的腐蝕速度，降低水處理費(fèi)用。并且采用所述常壓蓄能裝置可以將夜間電價(jià)低谷時(shí)段制取冷/熱量存儲(chǔ)起來(lái)，在白天電價(jià)高峰時(shí)段利用儲(chǔ)存的冷/熱量為客戶供冷或供暖，減少了空調(diào)用戶的能耗和使用費(fèi)用，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“移峰填谷”、平衡負(fù)荷提供了一種有效的蓄能方式。
權(quán)利要求1.一種常壓水蓄能裝置，其特征在于，所述裝置包括密閉式常壓容器、上布水器、下布水器和氮?dú)庠?，所述上布水器和下布水器位于所述容器?nèi)，所述容器的頂部設(shè)有呼吸安全閥和進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，所述進(jìn)氣管連接氮?dú)庠础?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蓄能裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥為自力式壓力調(diào)節(jié)閥， 并且所述壓力調(diào)節(jié)閥上設(shè)有導(dǎo)壓管，所述導(dǎo)壓管插入所述容器的頂部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蓄能裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥為電控調(diào)節(jié)閥，并且所述容器的頂部氣相空間內(nèi)設(shè)有氧氣濃度探測(cè)器，所述氧氣濃度探測(cè)器和電控調(diào)節(jié)閥均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求前述任一項(xiàng)所述的水蓄能裝置，其特征在于，在接近所述常壓容器設(shè)計(jì)水位的側(cè)壁處設(shè)置溢流管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水蓄能裝置，其特征在于，所述氮?dú)庠礊閴嚎s氮?dú)馄炕虻獨(dú)獍l(fā)生器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種常壓水蓄能裝置，其包括密閉式常壓容器、上布水器、下布水器和氮?dú)庠?，其中，所述上布水器和下布水器位于所述容器?nèi)，所述容器的頂部設(shè)有呼吸安全閥和進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，所述進(jìn)氣管連接氮?dú)庠?。采用本?shí)用新型所提供的常壓蓄能裝置能夠有效地保持循環(huán)水的低含氧量，從而減緩設(shè)備的腐蝕速度，降低水處理費(fèi)用，并且減少了空調(diào)用戶的能耗和使用費(fèi)用，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“移峰填谷”、平衡負(fù)荷提供了一種有效的蓄能方式。
文檔編號(hào)F24F5/00GK202254144SQ201120309209
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者劉洪 申請(qǐng)人:北京佩爾優(yōu)科技有限公司