專利名稱：利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄能系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力蓄能技術，特別是涉及一種利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄
能系統。
背景技術：
蓄熱系統是指建筑物白天所需的熱量(或冷量)的全部或部分在夜間(電力低谷 時段)制備好，并以熱水(或冷水和冰)的形式儲存起來供白天使用。蓄能技術緩解峰谷電 矛盾具有獨特的優勢。目前從控制燃煤、燃油消耗入手來有效防止污染，國家決定將逐步限 制大中型城市燃煤、燃油鍋爐的數量、容量、使用地域，大力發展清潔能源，改善環境。作為 市場經濟的一部分，政府部門還利用價格杠桿宏觀調控能源格局，出臺了優惠的用電政策， 實行峰谷分時電價和減免電力增容費，這給蓄能技術的應用帶來了契機。
通常在高層建筑物上設置蓄能裝置時，需要考慮初投資成本和費用回收周期。而 安裝兩套蓄熱、蓄冷裝置具有投資費用高、占用空間大的缺點。而且蓄能裝置包括有采用非 相變介質的蓄能裝置和采用相變材料介質的蓄能裝置。常見非相變介質的蓄能裝置多采用 水作為蓄熱介質，利用水的熱容量，通過改變水的溫度來儲存能量。其具有價格低廉的優 勢，容易收回初投資的費用。但是相對的，該類蓄能裝置體積較大，占用的空間也相應增大。
同時高層建筑因現有消防裝備的限制，其防火設計應立足于自救，且應以室內消 防設施為主。根據規范規定，設有穩壓泵、氣壓罐、變頻調速水泵的供水設備均為臨時高壓 供水系統，而臨時高壓系統應設置消防水箱，以保證最不利點室內消火栓和自動噴水滅火 系統撲救初期火災所需的水量和水壓，達到迅速撲救初期火災的目的。此消防水箱內儲存 的水在正常情況下不能得到有效利用。公開的文獻表明，還沒有一種蓄能系統，能利用消防 水箱來同時實現蓄熱蓄冷，即利用消防水箱內儲存的水來作為蓄熱、蓄冷的介質。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的不足之處，提供一種利用消防水箱實現蓄冷 蓄熱的蓄能系統。該系統通過利用常見的消防水箱作為蓄熱、蓄冷裝置，在一套系統上同時 實現蓄熱、蓄冷兩種蓄能模式，極大的降低了安裝蓄能裝置的初投資和占用空間。
本發明目的實現由以下技術方案完成 —種利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄能系統，該蓄能系統適用于一種設有消防水 箱的高層建筑，其包括有供熱板式換熱器和至少一電鍋爐，所述供熱板式換熱器連接有供 熱空調，其特征在于所述蓄能系統還包括有蓄冷板式換熱器和新風處理機組，所述蓄冷板 式換熱器、新風處理機組、供熱板式換熱器、電鍋爐和消防水箱并聯連接，所述蓄冷板式換 熱器連接有一制冷裝置。 所述消防水箱內設有若干隔板，所述隔板平行、交錯設置并將所述消防水箱內分 割成一迂回水路。 所述消防水箱外覆蓋有保溫層。
所述消防水箱通過軟水器連接有自來水管。 本發明的優點是利用常見的消防水箱作為蓄熱、蓄冷裝置，在一套系統上同時實
現蓄熱、蓄冷兩種蓄能模式，有效降低系統初投資，同時減少了系統的空間占用。
圖1是本發明實施例的系統原理示意 圖2是本發明實施例消防水箱結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖通過實施例對本發明特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解 如圖l-2所示，標號分別表示電鍋爐1、軟水器2、消防水箱3、供熱板式換熱器4、蓄冷板式換熱器5、新風處理機組6、電制冷主機7、供熱空調8、隔板9、保溫層10、電動閥F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10 ;溫度傳感器T1、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6、 T7、 T8 ;泵組M1、M2、M3、M4。 如圖1所示，本實施例中泵組均為若干水泵并聯構成，其中泵組M1、M2均由3個泵構成；泵組M3、M4均由3個泵構成，其分別運行于不同工況下，具體運行數量由該工況的狀態而變。 如圖l-2所示，消防水箱3其下部通過管道連通有建筑物中的臨時高壓供水系統。與普通消防水箱或者消防池不同，其補水管道上加裝了軟水器2，將其內部的自來水軟化。其外部還包覆有保溫層IO，以起到保溫隔熱降低能量損耗的功效。其內部平行、交錯設置有六個隔板9以控制水流的流向和流速，具體的說既是，每個隔板9的三邊焊接于消防水箱3的三個內壁上，另一邊與消防水箱3形成一個狹長的縫隙，并且隔板9平行設置。同時任意兩個相鄰的隔板9與消防水箱3形成的縫隙，均不位于消防水箱3 —側的內壁上。其中中間4個隔板9分為2組，將消防水箱3分割為3個室體，同時在消防水箱3內形成一個迂回的水路。水流在水箱內沿隔板9分隔的水路行進，一邊進來的冷水(熱水)把熱水(冷水)壓出去，出水和進水不會混水，保證供水的穩定。 如圖一所示，其中在系統的循環水路中設置有溫度傳感器T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、 T8來測定對應位置的水溫。以下為簡化描述，將對應水溫稱為Tl、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6、T7、T8。 本實施例中蓄能系統有七種運行模式，具體如下
—、電鍋爐蓄熱模式 在夜間低谷電時段，系統轉換為"電鍋爐蓄熱模式"，開、閉相應電動閥后，開啟泵組M1，再運行電鍋爐l，將低溫水最終加熱至9(TC儲存在消防水箱3中。
此工況參與的設備電鍋爐1、泵組Ml、消防水箱3
運行策略與控制調節方式 低谷電時段22:00 :00啟動電鍋爐單蓄熱工況，開啟2臺電鍋爐1和泵組M1，電鍋爐1出口溫度設定為90°C ，卸載溫度設定為92°C (根據實際情況此溫度可調)，在8小時內將消防水箱3從5(TC加熱到90°C 。
啟動順序電動閥F1、F2、F3打開(其它電動閥關閉)一泵組M1開啟(工頻運 行)一電鍋爐1開啟 自控系統記錄系統工作的模式、設備投入臺數、蓄熱槽進出口的溫度及流量，形成
控制點數據報表并繪制出溫度曲線。
控制方式 因為泵組Ml是按照鍋爐5t:來選的流量，故鍋爐單蓄熱的時候泵組工頻運行，水 箱每小時溫升5°C，8小時后消防水箱3從5(TC升到90°C 。 由于水溫大于4t:的水其存在的固有特性，在流速非常緩慢的情況下水在槽內的
分布呈現由下至上溫度逐漸升高。故此，蓄熱時電鍋爐1進水溫度一定是緩慢上升的過程。 根據這一特點，電鍋爐1出水溫度也趨于上升。在蓄熱的后期，當消防水箱3出水溫度高于 85t:而小于9(TC的時候(此種現象一定會存在)，為了保證鍋爐不要過早的卸載，以保證能 夠達到設計的蓄熱量，設定鍋爐的卸載溫度高于90°C (可以設定為92°C )。
結合實際運行情況，過渡季節全量蓄熱時可適當將蓄熱溫度降低，滿足負荷的變 化，確保頭一天蓄好的熱量當天用盡。 當消防水箱3出口溫度達到9(TC或時間到了第二天早上6:00的時候，蓄熱系統結束。 二、電鍋爐單獨供熱模式 在消防水箱3中熱量已用光或在平價電時段時，系統轉換為"電鍋爐單獨供熱模 式"，開、閉相應電動閥后，開啟泵組M1，再運行電鍋爐1，經鍋爐升溫后的高溫熱水進入供熱 板式換熱器4與空調用低溫水進行換熱后，再由相應的空調泵組M4供至末端。
此工況參與的設備電鍋爐1、泵組M1、M4、供熱板式換熱器4。
運行策略與控制調節方式 當消防水箱3蓄熱已用盡后或低谷平電需電鍋爐1開啟時，采用此工況由電鍋爐 1滿足大樓全部的負荷要求。 由末端壓差信號來控制泵組M4的變頻。 啟動順序F1、F7打開(其它電動閥關閉)一泵組M1開啟(變頻運行)一電鍋爐 l開啟 自控系統記錄系統工作的模式、設備投入臺數、泵組運行時變頻器赫茲數、板式供
熱板式換熱器4進出口溫度，形成控制點數據報表并繪制出溫度曲線。
控制方式 啟動方式泵組Ml變頻啟動 電鍋爐1出口溫度T6 (即板式供熱板式換熱器4進口溫度)設定為85°C ，卸載溫 度為87t:，末端溫度T3(5(TC )控制鍋爐供熱泵組變頻。 自控系統記錄泵組運行的臺數、供回水溫度，形成控制點數據報表并繪制出溫度 曲線。 三、電鍋爐與消防水箱聯合供熱模式 在空調負荷較大時，系統一般轉換為"電鍋爐與消防水箱聯合供熱模式"，開、閉相 應電動閥后，開啟泵組M1和泵組M2，再運行電鍋爐1，從供熱板式換熱器4冷側回來的低溫 水進入消防水箱3和電鍋爐1進行升溫，升溫后進入供熱板式換熱器4熱側進行換熱，經相應的泵組進行供熱，根據熱負荷的變化變頻調節泵組的流量。 此工況參與的設備電鍋爐1、泵組Ml、泵組M2、泵組M4、消防水箱3、供熱板式換 熱器。 運行策略與控制調節方式 當設計日或負荷較大時，選用該模式提供熱量；末端供水溫度控制電鍋爐1供熱、
泵組變頻。 由末端壓差信號來控制二次循環供熱泵組M4的變頻。 啟動順序電動閥F1、F3、F7打開(其它電動閥關閉)一泵組M1開啟(變頻運 行)一泵組M2開啟(變頻運行)一電鍋爐1開啟。 自控系統記錄系統工作的模式、設備投入臺數、泵組運行時變頻器赫茲數、板式供 熱板式換熱器4進出口溫度，形成控制點數據報表并繪制出溫度曲線。
控制方式 消防水箱3優先放熱模式應將當晚蓄的熱量第二天白天全部用光。因而根據當晚 的蓄熱量，結合白天10個小時的采暖時間，采用消防水箱3等速放熱(小時放熱量=總蓄 熱量/10小時)，放熱量利用消防水箱3進出口的溫度和流量進行計算，泵組M2變頻控制此 放熱量恒定。 泵組Ml變頻控制末端二次側的供水溫度T3 (50°C )。 當消防水箱3出口溫度T2為50°C的時候，水箱熱量表示已用光，放熱結束，系統轉 化到其它工況。 四、消防水箱3單獨供熱模式 在負荷較小或是電力高峰時段，系統轉換為"消防水箱單獨供熱模式"，開、閉相應
電動閥后，關閉電鍋爐1，開啟泵組M2后，從供熱板式換熱器4冷側回來的低溫水進入消防
水箱3，高溫水進入供熱板式換熱器4熱側進行換熱，經相應的泵組M4進行供熱，根據熱負
荷的變化變頻調節泵組M2的流量，從而調節進入消防水箱3的水流量。 此工況參與的設備消防水箱3、泵組M2、供熱板式換熱器4、泵組M4。 運行策略與控制調節方式 采暖期的大部分時間采用此工況運行。 由末端壓差信號來控制泵組M4的變頻。 啟動順序F3、F7打開(其它電動閥關閉)一泵組M4開啟(變頻運行)一泵組M2 開啟(變頻運行)一消防水箱3運行。 自控系統記錄系統工作的模式、設備投入臺數、泵組運行時變頻器赫茲數、板式供
熱板式換熱器4進出口溫度，形成控制點數據報表并繪制出溫度曲線。
控制方式 啟動方式泵組M4變頻啟動 末端溫度T3 (50°C )控制泵組M2變頻。 當消防水箱3出口溫度T2為50°C的時候，消防水箱3熱量表示已用光，放熱結束，
系統轉化到其它工況。 五、電鍋爐邊蓄熱邊供熱模式 在夜間低谷電時段有空調負荷時，系統可轉換為"電鍋爐邊蓄熱邊供熱模式"，開、閉相應電動閥后，開啟泵組M1，再運行電鍋爐l，經過鍋爐加熱的高溫水一部分進入消防水 箱3儲熱， 一部分進入供熱板式換熱器4與空調水換熱。根據熱負荷的變化通過調節閥來 調節進入供熱板式換熱器4的水量。 此工況參與的設備電鍋爐1、消防水箱3、泵組M1、供熱板式換熱器4、泵組M4。
運行策略與控制調節方式 此工況是在夜間22:00-6:00時間段有負荷的時候運行此工況。
由末端壓差信號來控制泵組M4的變頻。 啟動順序F1、F3打開(其它電動閥關閉)一F2、F7調節一泵組M4開啟(變頻運 行)一泵組Ml開啟(工頻運行)一消防水箱3運行 自控系統記錄系統工作的模式、設備投入臺數、泵組運行時變頻器赫茲數、板式供 熱板式換熱器4進出口溫度，形成控制點數據報表并繪制出溫度曲線。
控制方式 啟動方式泵組M4變頻啟動，泵組Ml工頻運行。
閥門F2、 F7調節來控制末端供水溫度T3為50°C 。 當消防水箱3出口溫度達到90°C或時間到了第二天早上6:00的時候，蓄熱系統結 束。 以上熱系統工作模式的轉換原則如下 晚上低谷電時段，視大樓的負荷情況，如果有夜間負荷存在，則采用電鍋爐1邊蓄 熱邊供熱模式，如果夜間沒有負荷存在，則采用電鍋爐l單蓄熱模式。 一般情況下夜間大樓 沒有負荷，采用電鍋爐l單蓄熱工況，假如夜間出現了負荷(臨時有單位加班或其它什么事 情，可以向物業公司申請采暖)，那么就采用邊蓄熱邊供熱工況。 白天采暖時，為了保證采用消防水箱3優先的供熱模式，采用消防水箱3等速放 熱，保證消防水箱3每小時放出相同的熱量，確保在工作時間段將水箱熱量用光。在消防水 箱3單供熱工作時候，當泵組M2變頻控制的末端二次側出水溫度T3 (50°C )持續下降(約 2分鐘成線性下降，2分鐘時間調試時候可根據實際情況再定)，則系統切換到電鍋爐1和消 防水箱3聯合供熱工況，此時泵組M1來控制末端出水溫度T3 ;在聯合供熱的時候，根據消 防水箱3進出口溫度和流量計算出消防水箱3的放熱量Ql (水箱等速放熱的熱量)，同時 根據供熱板式換熱器4 一次側的進出口溫度和流量計算出末端需要的供熱量Q2，當Q2接 近Q1，并且有Q2向小于Q1的趨勢走的話(即持續2分鐘Q2《Q1)，那么系統重新切換到 消防水箱3單供熱模式。 —般情況下白天采暖采用消防水箱3單供熱和聯合供熱工況，但當消防水箱3前 天晚上因其它原因沒有蓄或消防水箱3熱量用光時，系統采用電鍋爐1單供熱工況。
六、冷凍機蓄冷模式 在夏天夜間低谷電時段，系統轉換為"冷凍機蓄冷模式"，開、閉相應電動閥后，開 啟泵組M2，再運行電制冷主機7，經過制冷主機7冷凍后的低溫水通過蓄冷板式換熱器5與 二次側的蓄冷水換熱后將蓄冷水儲存在消防水箱3中。 此工況參與的設備消防水箱3、泵組M2、電制冷主機7、蓄冷板式換熱器5。 運行策略與控制調節方式 此工況是在夜間22:00-6:00時間段運行。
啟動順序電動閥F3、F4、F5打開(其它電動閥關閉)一泵組M2開啟(工頻運 行)一電制冷主機7同時也投入運行。 自控系統記錄系統工作的模式、設備投入臺數、泵組運行時變頻器赫茲數、蓄冷板 式換熱器5進出口溫度，形成控制點數據報表并繪制出溫度曲線。 當時間到了第二天早上6:00或消防水箱3出口溫度達到了 5. 5。C的時候水蓄冷系 統結束運行。 七、消防水箱放冷模式 在夏天白天空調負荷高峰時，系統轉換為"消防水箱放冷模式"，開、閉相應電動閥 后，開啟泵組M3，將蓄冷水供至末端，從而達到負荷銷峰的目的。
此工況參與的設備消防水箱3，泵組M3。
運行策略與控制調節方式 此工況主要用來處理夏天供冷系統的新風負荷 啟動順序電動閥F2、 F6、 F10打開(其它電動閥關閉)一泵組M3開啟(工頻運 行)一消防水箱3投入運行 自控系統記錄系統工作的模式、設備投入臺數、泵組運行時變頻器赫茲數、板式換 熱器進出口溫度，形成控制點數據報表并繪制出溫度曲線。 當消防水箱3出口溫度為15.5t:的時候，消防水箱3冷量用光，放冷系統結束運行。
權利要求
一種利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄能系統，該蓄能系統適用于一種設有消防水箱的高層建筑，其包括有供熱板式換熱器和至少一電鍋爐，所述供熱板式換熱器連接有供熱空調，其特征在于所述蓄能系統還包括有蓄冷板式換熱器和新風處理機組，所述蓄冷板式換熱器、新風處理機組、供熱板式換熱器、電鍋爐和消防水箱并聯連接，所述蓄冷板式換熱器連接有一制冷裝置。
2. 根據權利要求1所述的一種利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄能系統，其特征在于所 述消防水箱內設有若干隔板，所述隔板平行、交錯設置并將所述消防水箱內分割成一迂回 水路。
3. 根據權利要求2所述的一種利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄能系統，其特征在于所 述消防水箱外覆蓋有保溫層。
4. 根據權利要求1、2或3所述的一種利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄能系統，其特征 在于所述消防水箱通過軟水器連接有自來水管。
全文摘要
本發明涉及一種電力蓄能技術，特別是涉及一種利用消防水箱實現蓄冷蓄熱的蓄能系統，該蓄能系統適用于一種設有消防水箱的高層建筑，其包括有供熱板式換熱器和至少一電鍋爐，所述供熱板式換熱器連接有供熱空調，其特征在于所述蓄能系統還包括有蓄冷板式換熱器和新風處理機組，所述蓄冷板式換熱器、新風處理機組、供熱板式換熱器、電鍋爐和消防水箱并聯連接，所述蓄冷板式換熱器連接有一制冷裝置，本發明的優點是利用常見的消防水箱作為蓄熱、蓄冷裝置，在一套系統上同時實現蓄熱、蓄冷兩種蓄能模式，有效降低系統初投資，同時減少了系統的空間占用。
文檔編號F24F5/00GK101694319SQ200910308618
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者奚玉娟, 尤康杰, 張力峰, 戴自挺, 韓云海 申請人:上海華電源牌環境工程有限公司;