[发明专利]一种基于相变蓄热和多能互补的村镇供暖系统

说明书

本发明公开了一种基于相变蓄热和多能互补的村镇供暖系统，包括热源侧与用户侧，热源侧包括太阳能集热系统、中深层地热供热系统、电加热器和相变蓄热换热箱，相变蓄热换热箱设有两级，在第一级内设有电加热器，太阳能集热系统，与两级相变蓄热换热箱连接形成第一蓄热回路，与第二级相变蓄热换热箱连接形成第二蓄热回路，中深层地热供热系统的地热井与第二级相变蓄热换热箱连接形成第三蓄热回路，两级相变蓄热换热箱与用户侧连接形成第一供暖回路，第二级相变蓄热换热箱与用户侧连接形成第二供暖回路。本发明能够满足村镇居民在夜间采用大温差供暖、在日间采用小温差供暖的需求，并采用两种清洁能源互补，能够保证供暖的连续性和稳定性。

技术领域

本发明属于暖通空调技术领域，具体涉及一种基于相变蓄热和多能互补的村镇供暖系统。

背景技术

传统村镇供暖系统利用炉灶产生的烟气取暖，虽然在一定程度上满足了居民冬季供热的需求，但存在连续供暖稳定性差和污染环境的问题，随着村镇居民冬季室内热环境要求的提高和保护环境的需要，对现有的村镇供暖形式做出改变势在必行。

由于村镇居民生产和生活习惯的原因，白天人们频繁的进出房间，故衣着水平以短时间内户外活动不会感觉到冷为标准，这就决定了村镇白天供暖设计温度要低于城市，大量研究结果也显示，多数北方村民认为冬季白天室内外温差不能过大，这就说明了村镇居民白天与晚上具有不同温差的供暖需求，现有供暖系统多采取恒定的供回水温差以达到稳定的供暖效果，难以适应村镇居民对冬季供暖的实际需求。

太阳能作为清洁的可再生能源，其分布广泛，开发利用潜力大，是供暖工程中热源的优良选择。但单一的太阳能系统受天气影响大，供能具有间歇性和不可靠性，在夜间和阴雨天气时无法提供连续稳定的高密度能源，在使用时可以考虑与其他能源如地热能和蓄热技术结合利用。

蓄能技术可以缓解能量供求双方在时间、空间和强度上的不匹配，而相变蓄能技术是指利用相变材料在物态变化的过程中吸收或释放大量潜热以实现能量的储存和释放，其相较于显热蓄能大大提高了蓄能密度。而利用相变材料的相变控温特性还可以使供暖的恒温时间得到延长，相变材料的合理使用可在间歇供暖的情况下长期维持室内温度的稳定。

专利号为ZL202011005935.0的中国专利公布了一种适用于村镇冬季采暖的相变控温火炕，包括火炕板、金属波纹管、电热丝，金属波纹管内填充有高温熔化后的相变材料。该火炕通过白天做饭时储存热量，基本可以维持白天全天炕面的恒温，晚上采用电热丝对火炕加热。该相变控温火炕虽然较好的利用了相变蓄热技术，但仅限于白天的供暖，在需求较高的晚上采用电加热供暖，经济性差。另外火炕末端并不能给整个室内带来良好的热环境，并且随着目前农村的快速发展，土炕这一传统卧具正在被逐渐取代，故在村镇供暖中应思考相变蓄热技术与新型供暖末端的结合方式。

专利号为ZL201710830052.5的中国专利公布了一种太阳能地源热泵联合供能系统及其运行控制方法，该系统主要包括太阳能集热系统、地源热泵系统和地埋管系统。通过分析生活热水需求用户需要热水供应时间段，利用太阳能和地源热泵联合供能；在不需要供应生活热水的时间段，将太阳能集热器中的热量用于土壤补热。该系统虽然实现了太阳能与地源热泵联合供能，但当末端用户较为分散，用热没有规律可循，难以实现土壤取热与补热的平衡。另外采用水箱储存热量，储热量少，在光照条件较好的时候不能充分利用太阳能。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于相变蓄热和多能互补的村镇供暖系统，该系统能够满足村镇居民在夜间采用大温差供暖、在日间采用小温差供暖的需求，并采用两种清洁能源互补供暖，不但能够保证供暖的连续性和稳定性，还不会污染环境。