[实用新型]热水储能装置

说明书

本实用新型涉及一种利用大自然能量或工业低品位热能的吸热储能装置，属于采用一定的机电装备把大自然中的太阳能或其他热能加以储存的节能装置技术领域。

近年来，地热资源已越来越引起人们的重视，正在被逐渐加以开发利用。而在地下的低品位热已被得到应用的同时，地面的低品位热却至今仍未被重视而加以开发应用。其中最大的地面热┈太阳能的利用，虽然已有许多各式各样的装置或试验正在发挥其效能或往更深层次开拓，但对于大自然这种无环境污染的“洁净”能源仍远远未得到充分利用。尤其是在当今世界各种资源遭到无限制的疯狂开采使用，势必带来地球资源危机和环境污染的日益恶化。如何充分采集和利用这取之不尽、用之不竭的太阳能为人类文明社会造福，成为当代种技工作者的历史使命。再譬如，工业系统广泛应用的水循歪冷却，通常情况下是把换能器中的冷却水被换热成温水或热水，再把此热水通过冷却塔散热，又变成凉水后重新使之流入换热器循环使用。此热水在冷却塔散热的同时，其蕴含的一部分低品位能量也随之散失到大气中了。总之，这种低品位的工业热能由于其产生的时间、地点或条件不合时宜，又因为其热量品位太低，多少年来，人们一直把它作为废物而浪费掉了，而没有去思索如何利用之。

本实用新型的目的是提供一种利用大自然中的太阳能或工业低品位热能的吸热储能装置，以便在非取暖季节，把来自大自然的太阳能以及可能获得的工业低品位热能储存到地下，入冬后再取出返回地面作为取暖、保温或作其他低品位热源使用。

本实用新型的装置配备结构如图1所示：1是置于户外的太阳能热水器，或者也可以是其他形式结构的工业生产换热器或热交换器，它的进水管2应与压缩机、空调器、冷冻器等换能设备的回水管相连通，热水器1中的水管3里有感测水温的温度传感器4，该传感器输出的适配模块4A与邻近安放的DWM型逆变电源5、可逆潜水泵6的控制适配模块5A、6A都插接在标准工业接口介面箱7里，介面箱7则与微型计算机8相连通，热水器1的出水管通过可逆潜水泵6后接入地层底下的储水层中。

本实用新型是把各种换能设备的回水管里的温水流到太阳能热水器里或其他换热器，把此水温利用太阳光能或其他低品位热能加热到40～60℃，再经热水器的出水管，由可逆潜水泵注回到地层下面，在经勘探选择的地下适当层位中把此热水作为人造地热资源储存起来。到了冬天后，再用可逆潜水泵把其吸出，就象利用地热资源一样利用本装置取出热水或供住宅采暖，或供洗澡热水，也可供工业生产的予热、保温等使用。因在热水器的水管3里放有感测水温的温度传感器4，其输出的适配模块4A插在工业介面箱7里并与计算机8相连通。这样可由予先设定的微型计算机8里的程序软件对水温数据进行分析处理，进而发出控制指令，通过接口介面箱7里适配模块5A、6A的传递，改变DWM型逆变电源5的馈电频率，从而使受其供电的可逆潜水泵6的转速随之改变或启停。这样，也就控制了潜水泵的泵水流量，从而可保证流出热水器的水温能达到40℃以上。这种热水经潜水泵送入地层底下的贮水层顶部。经过一定时间的工作循环，储水层的顶层水温就能长期稳定在40～60℃之间的温度。由于地层下面传热情况甚差，储存的热水容量又极大，在运行一段时间后，就相当于在地下建立了一个天然地热资源，到需要取出其热量时，只要开启可逆潜水泵使热水泵出地面就可把其储存的热量发挥效能了。而且，本装置的温度传感器4、DWM逆变电源5和可逆潜水泵6通过介面箱7与微机8可以纳入整个工业现场的过程控制系统统一管理，这样，只要设定热水温度和编制相应的控制策略软件，就可使本装置纳入自动化运转了。

太阳能热水器可以采用各种型式构造的，以充分采集吸收太能光热能和降低成本造价为宜。如涂有吸收涂层金属薄膜的真空玻璃管太阳能集热器等。至于其他工业低品位热能，也要因地因时制宜选用各种相应的换能器。我国西北沙漠地区夏季的太阳能资源极其丰富，选择结构合理的热水器完全可以将热水加热到60℃时再注回地下。到了严寒冬季时，再把此热水从地下取出供取暖、予热、保温使用。这种把热能予先储存在地下的本实用新型，对于我国蕴含丰富石油、天然气资源和太阳日照时间长、热量高的新疆、青海等油田，具有十分乐观的应用前景，其节能效果将是非常显著的，尤其是那里冬夏之间的年温差很大。

本实用新型取出的地下热水的热源品位不高，作为住宅采暖最为适宜，也可用作工业生产的保温、予热用热源。而且，地层底下可以采用同一地下水层段进行储热和储冷，所区别者是储热层段位于层段的顶部，而储冷层段则位于其义底部。这样，可以在采暖的冬季，由层段的顶部抽出热水，而把冷水注入底部，在夏季需致冷时，则由层段的底部抽出冷水，而把热水注入顶部。也就是冬季是储存冷量取用低品位热能；夏季是储存热量，取用冷量，使本装置一年四季都可发挥其储能节能效益。而且，无论是冬季或是夏季，本装置从地底下抽出的水量和注入的水量大体上是平衡的。通常只是冷水和热水的过渡带，在夏季呈下降趋势，在冬季则是呈上升趋势，总的水位则大体不变。