[发明专利]一种基于闭式重力热管的紧凑式梯级蓄热供热系统及方法

权利要求书

1.一种闭式重力热管的紧凑式梯级蓄热供热系统的供热方法，其特征在于，所述闭式重力热管的紧凑式梯级蓄热供热系统包括高温蓄热模块（1）、过渡蓄热换热模块（2）、传动热开关结构（3）、供热输出模块（4）和加热控制模块（5）；

高温蓄热模块（1）包括高温蓄热本体（11）、高温蓄热体保温层（12）、高温加热安装孔（13）和高温换热安装孔（14）；高温蓄热本体（11）的外部包覆有高温蓄热体保温层（12），构成高温蓄热模块；高温蓄热本体（11）内开设有互不干涉的高温加热安装孔（13）和高温换热安装孔（14），高温加热安装孔（13）贯通高温蓄热模块，高温换热安装孔（14）深入高温蓄热本体（11）内部；

过渡蓄热换热模块（2）包括中低温蓄热换热安装孔（21）、中低温相变蓄热本体（22）、中低温蓄热体保温层（23）、供热换热安装孔（24）、闭式重力热管（25）和梯级蓄热隔热层（26）；传动热开关结构（3）包括带轮（31）、内螺纹套筒（32）和外螺纹钢管（33）；中低温相变蓄热本体（22）的外部包覆有中低温蓄热体保温层（23），构成中低温蓄热模块；中低温蓄热模块放置于梯级蓄热隔热层（26）上，梯级蓄热隔热层（26）紧贴高温蓄热模块（1）顶部布置；中低温相变蓄热本体（22）内开设有互不干涉的中低温蓄热换热安装孔（21）和供热换热安装孔（24），中低温蓄热换热安装孔（21）和供热换热安装孔（24）均为贯通中低温蓄热模块的通孔，中低温蓄热换热安装孔（21）为竖直的通孔；闭式重力热管（25）插入中低温蓄热换热安装孔（21）内，并能沿中低温蓄热换热安装孔（21）上下移动；闭式重力热管（25）的蒸发段能够穿过梯级蓄热隔热层（26）伸入高温换热安装孔（14）中，闭式重力热管（25）与高温换热安装孔（14）过盈配合；闭式重力热管（25）的上端与外螺纹钢管（33）的底部相连接，外螺纹钢管（33）的上端套设有内螺纹套筒（32），外螺纹钢管（33）与内螺纹套筒（32）构成螺纹配合；内螺纹套筒（32）的外部固定有带轮（31），带轮（31）和内螺纹套筒（32）的高度保持固定；

供热输出模块（4）包括供热换热管（41）、供热循环泵（42）、供热管路（43）、用热设备（44）和热量计（45）；供热管路（43）上安装有供热循环泵（42）、用热设备（44）和热量计（45），供热管路（43）的两端分别与供热换热管（41）的进出口相连，供热管路（43）和供热换热管（41）共同构成循环回路；加热控制模块（5）包括数据采集器（50）、高温加热系统（51）、高温蓄热温度传感器（52）、中低温蓄热温度传感器（53）、供热控制阀（54）和传动热开关电动机（55）；高温蓄热温度传感器（52）、中低温蓄热温度传感器（53）、供热控制阀（54）和传动热开关电动机（55）分别通过线路与数据采集器（50）相连；

供热输出模块（4）的供热换热管（41）安装在供热换热安装孔（24）内，加热控制模块（5）的高温加热系统（51）安装在高温加热安装孔（13）内；高温蓄热温度传感器（52）和中低温蓄热温度传感器（53）分别安装在高温蓄热本体（11）和低温蓄热本体（22）上，分别用于实时监测高温蓄热本体（11）和低温蓄热本体（22）的温度；加热控制模块（5）的传动热开关电动机（55）能够通过带轮（31）带动内螺纹套筒（32）相对于外螺纹钢管（33）转动，实现闭式重力热管（25）的升降；加热控制模块（5）的供热控制阀（54）安装在供热输出管路（43）上，用于控制管路开闭；

所述供热方法包括以下步骤：

系统开始加热运行，开启高温加热系统（51），通过高温蓄热温度传感器（52）实时监测高温蓄热本体（11）温度变化；当高温蓄热本体（11）的温度升至预设最高温度时，停止高温加热系统（51）；开启传动热开关电动机（55），通过传动热开关结构（3）将闭式重力热管（25）降至高温蓄热本体（11）的额定深度处；通过闭式重力热管（25）加热中低温相变蓄热本体（22），同时利用中低温蓄热温度传感器（53）实时监测中低温相变蓄热本体（22）的温度变化，当中低温相变蓄热本体（22）的温度升至预设最高温度时，开启供热控制阀（54），通过供热输出管路（43）给用热设备（44）供热；

开启供热控制阀（54）后，继续分别通过高温蓄热温度传感器（52）和中低温蓄热温度传感器（53）实时监测高温蓄热本体（11）和中低温相变蓄热本体（22）的温度变化，同时通过热量计（45）监测供热输出管路（43）的功率；数据采集器（50）在采集温度变化和功率数据后进行反馈，借助传动热开关电动机（55）控制传动热开关结构（3）实现闭式重力热管（25）的升降，即可实现供热系统的自反馈智能调节，具体如下：当中低温相变蓄热本体（22）的温度低于预设供热温度且继续降低或者供热输出管路（43）的功率低于用热设备（44）的需求功率时，通过传动热开关结构（3）降低闭式重力热管（25），增加闭式重力热管（25）在高温蓄热本体（11）中的换热长度；当中低温相变蓄热本体（22）的温度超过预设供热温度且继续升高或者供热输出管路（43）的功率高于用热设备（44）的需求功率时，通过传动热开关结构（3）提升闭式重力热管（25），减少闭式重力热管（25）在高温蓄热本体（11）中的换热长度；通过供热系统的自反馈智能调节，实现对用热设备（44）的持续稳定供热；

当高温蓄热本体（11）的温度低于预设最低温度时，控制传动热开关电动机（55）通过传动热开关结构（3）提升闭式重力热管（25）使其脱离高温蓄热本体（11），同时关闭供热循环泵（42）和供热控制阀（54），供热过程结束。