蓄热装置、蓄热系统及蓄热系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种蓄热装置、蓄热系统及蓄热系统的控制方法，所述蓄热装置包括壳体、筒体、第一管和第二管，筒体设于壳体内，筒体的外壁面与壳体的内壁面间隔开以形成第一腔，第一腔内设有冷水区，筒体内具有第二腔，第二腔内从上至下依次设有高温水区、斜温层和低温水区，低温水区与冷水区连通；第一管的一端与高温水区连通，第一管用于导出高温水区内的热水和用于将热水导入至高温水区内，第二管的一端与冷水区连通，所述第二管用于导出所述冷水区的冷水和用于将冷水导入至冷水区内，在蓄热装置放热和蓄热时，斜温层随高温水区的温度和低温水区的温度而上下平移。本发明实施例的蓄热装置可以避免冷热水交混，且蓄热效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及储能供热的技术领域，具体地，涉及一种蓄热装置、蓄热系统及蓄热系统的控制方法。

背景技术

太阳能是一种可再生清洁能源，我国太阳能资源丰富，年辐射总量大于4200MJ/m

相关技术中，蓄热装置采用自然分层原理，热水和冷水之间形成一定厚度的斜温层，斜温层上部为热水、斜温层下部为冷水。由于蓄热装置内的进水扰动会导致冷水和热水对流传热的问题，并且由于蓄热装置内不同温度水的密度差会导致热损失等问题。因此，相关技术中的蓄热装置的冷热水容易发生交混，致使蓄热装置的可用热水体积减少，降低了蓄热装置的蓄热效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明一方面的实施例提出一种蓄热装置，该蓄热装置可以避免冷热水交混，且蓄热效率高。

本发明的另一方面的实施例提出了一种蓄热系统。

本发明的另一方面的实施例提出了一种蓄热系统的控制方法。

根据本发明的第一方面的实施例的蓄热装置包括：壳体；筒体，所述筒体设于所述壳体内，所述筒体的外壁面与所述壳体的内壁面间隔开以形成第一腔，所述第一腔内设有冷水区，所述筒体内具有第二腔，所述第二腔内从上至下依次设有高温水区、斜温层和低温水区，所述低温水区与所述冷水区连通；第一管，所述第一管的一端与所述高温水区连通，所述第一管用于在所述蓄热装置放热时导出所述高温水区内的热水和用于在所述蓄热装置蓄热时将热水导入至所述高温水区内；第二管，所述第二管的一端与所述冷水区连通，所述第二管用于在所述蓄热装置蓄热时导出所述冷水区的冷水和用于在所述蓄热装置放热时将冷水导入至所述冷水区内，在所述蓄热装置放热和蓄热时，所述斜温层随所述高温水区的温度和所述低温水区的温度而上下平移。

根据本发明的实施例的蓄热装置，在蓄热时，通过第一管将热水导入至高温水区内，通过第二管将冷水区的冷水导出，由此高温水区内的热水体积增加，低温水区内的低温水经过穿过筒体进入至冷水区内，进而低温水区的低温水体积减小，同时斜温层向下平移。在该蓄热装置放热时，通过第一管将高温水区的热水导出，通过第二管向冷水导入至冷水区内，由此高温水区内的热水体积减小，冷水区内的冷水经过穿过筒体进入至低温水区内，进而低温水区的低温水体积增加，同时斜温层向上平移。

从而根据本发明的实施例的蓄热装置在蓄热和放热时，可以减少因冷水和热水进出蓄热装置而引起的水流扰动，减少冷水和热水之间的传热和交混，增加了蓄热装置内可用热水的体积，提高了蓄热装置的蓄热效率。另外，筒体可以避免热水与壳体的内壁面直接接触，从而抑制蓄热装置的壁面环流，减少了蓄热装置的壁面热损失，提高了蓄热装置热分层的稳定性。

在一些实施例中，所述筒体上设有均流孔，所述均流孔与所述冷水区和所述低温水区连通，所述均流孔为多个，多个所述均流孔布置成沿所述筒体的轴向间隔排布设置的多圈，每一圈均流孔包括至少两个沿所述筒体的周向间隔布置的均流孔。

在一些实施例中，所述蓄热装置还包括分配部件，所述分配部件漂浮于所述高温水区上端，且所述分配部件可以随所述高温水区的水量上下浮动，所述分配部件与所述第一管的一端连通。

在一些实施例中，所述分配部件包括分配盘，所述分配盘内设有通孔，所述通孔的上端用于导入和导出热水，所述通孔的下端与所述第一管的一端连通。

在一些实施例中，所述分配盘的横截面的外轮廓为圆形。

在一些实施例中，所述分配部件还包括分配管，所述分配管具有接口段和连接段，所述通孔的下端与所述接口段的一端连通，所述接口段的另一端与所述连接段的一端连通，所述连接段的另一端与所述第一管的一端连通，所述接口段沿背离所述分配盘的方向的横截面积逐渐减小，所述连接段沿其长度方向可伸缩。

在一些实施例中，所述壳体包括混凝土层和保温层，所述保温层覆设于所述混凝土层的内周面。

根据本发明的第二方面的实施例的蓄热系统包括:蓄热装置，所述蓄热装置为上述实施例所述的蓄热装置；换热器，所述换热器与所述蓄热装置连通，所述换热器用于释放热能以供用户利用；集热器，所述集热器与所述蓄热装置和所述换热器连通，所述集热器用于将太阳能转化成的热能提供给所述蓄热装置和/或所述换热器。

根据本发明实施例的蓄热系统，当蓄热系统蓄热时，集热器内的热水导入至蓄热装置内，蓄热装置的冷水进入至集热器内进行加热。当蓄热系统放热时，蓄热装置内的热水导入至换热器内，换热器内的冷水进入至蓄热装置内进行存储。本发明实施例的蓄热系统的散热损失低，蓄热效率高。

在一些实施例中，所述蓄热系统还包括第三管，所述第三管的一端与所述第一管的另一端和所述集热器连通，所述第三管的另一端与所述换热器连通，所述第三管用于将所述蓄热装置和/或所述集热器内的热水导入至所述换热器内；第四管，所述第四管的一端与所述第二管的另一端和所述集热器连通，所述第四管的另一端与所述换热器连通，所述第四管用于将所述换热器内的冷水导入至所述蓄热装置和/或所述集热器内；阀门组件，所述阀门组件包括第一阀、第二阀和第三阀，所述第一阀设于所述第一管上，所述第一阀用于调节所述第一管内的热水流量，所述第二阀设于所述第二管上，所述第二管用于调节所述第二管内的冷水流量，第三阀设于所述第三管上，所述第三阀用于调节进入所述换热器的热水的流量；检测组件，所述检测组件包括第一温度检测件、第二温度检测件、第三温度检测件、第四温度检测件和流量检测件，所述第一温度检测件用于检测所述第一管内水的温度，所述第二温度检测件用于检测所述第二管内水的温度，所述第三温度检测件用于检测所述换热器水的温度，所述第四温度检测件设于所述第二腔内，所述第四温度检测件用于检测所述高温水区、所述斜温层和所述低温水区中水的温度，所述流量检测件与所述第一管相连，所述流量检测件用于检测所述第一管内水的流量；泵体组件，所述泵体组件包括第一泵，所述第一泵设于所述第四管上，所述第一泵用于将所述换热器内的冷水泵入至所述蓄冷装置内；控制器，所述控制器与所述第一阀、所述第二阀、所述第三阀、所述第一温度检测件、所述第二温度检测件、所述第三温度检测件、所述第四温度检测件、所述流量检测和所述第一泵相连，所述控制器用于根据所述检测组件的检测值调节所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的开度以及所述第一泵的功率。

在一些实施例中，所述蓄热系统还包括第五管，所述第五管的一端与所述第三管的一端与所述第一管的另一端连通，所述第五管的另一端与所述集热器连通，所述第五管用于将所述集热器的热水导入至所述蓄热装置和/或所述换热器内；第六管，所述第六管的一端与所述第四管的一端与所述第二管的另一端连通，所述第六管的另一端与所述集热器连通，所述第六管用于将所述蓄热装置和/或所述换热器内的冷水导入至所述集热器中；所述阀门组件还包括第四阀，所述第四阀设于所述第五管上，所述第四阀与所述控制器相连，所述控制器可以根据所述检测组件的检测值调节所述第四阀的开度；所述泵体组件还包括第二泵，所述第二泵设于所述第六管上，所述控制器可以根据所述检测组件的检测值调节所述第二泵的功率。

根据本发明第三方面的实施例的蓄热系统的控制方法，采用上述实施例所述的蓄热系统，所述蓄热系统的控制方法包括蓄热控制方法和放热控制方法，

所述蓄热控制方法包括以下步骤：

通过所述集热器将太阳能转化为具有热能，以使所述集热器内的冷水转化成热水；

将一部分所述热水通入至所述换热器内，以供用户使用，将另一部分所述热水通过所述第一管送入至所述高温水区内进行储存；

将所述低温水区内的水经过所述筒体流并导入至所述冷水区内，然后将所述冷水区内的水通过所述第二管导入至所述集热器内进行加热；

所述放热控制方法包括以下步骤：

通过所述第一管将所述高温水区的热水导入至所述换热器内，以供用户使用；

通过所述第二管将所述换热器内的水导入至所述冷水区内，所述冷水区的水通过所述筒体整流后进入至所述低温水区内。

根据本发明实施例的蓄热系统的控制方法可以对蓄热系统进行智能检测控制，实现了蓄热系统的蓄热量和放热量的优化配置，提高了蓄热系统的蓄热效率。

在一些实施例中，所述蓄热控制方法还包括以下步骤：

当所述第四温度检测件检测到所述斜温层的厚度不超过第一预设值且所述流量检测件的检测值不超过流量预设值时，通过所述控制器增大所述第二泵的功率，以提高所述高温水区的蓄水量；

当所述第四温度检测件检测到所述斜温层的厚度超过所述第一预设值且所述流量检测件的检测值超过所述流量预设值时，通过所述控制器减小所述第二泵的功率，以降低所述高温水区的蓄水量；

当所述第二温度检测件的检测值达到第二预设值时，通过所述控制器控制所述第二泵停止工作。

在一些实施例中，所述放热控制方法还包括以下步骤：

当所述第三温度检测件检测到所述换热器的温度不超过第三预设值时，通过所述控制器增大所述第一泵功率和增大所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的开度，以提高对所述换热器的供热量；

当所述第三温度检测件检测到所述换热器的温度超过所述第三预设值时，通过所述控制器减小所述第一泵功率和减小所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的开度，以降低对所述换热器的供热量；

当所述第一温度检测件的检测值达到第四预设值时，或者所述换热器不需要供热时，通过所述控制器控制所述第一泵停止工作。

附图说明

图1是本发明实施例的蓄热系统的示意图。

图2是本发明实施例的蓄热装置的筒体的示意图。

图3A是本发明实施例的蓄热装置的分配部件的俯视图。

图3B是本发明实施例的蓄热装置的分配部件的剖视图。

附图标记：

1、蓄热装置；11、壳体；111、第一腔；1111、冷水区；112、第二腔；1121、高温水区；1122、斜温层；1123、低温水区；113、混凝土层；114、保温层；12、筒体；121、均流孔；13、第一管；14、第二管；15、分配部件；151、分配盘；1511、通孔；1512、中空塑料板；152、分配管；1521、接口段；1522、连接段；16、顶盖；161、蒸汽阀；162、安全阀；

2、换热器；21、第三管；22、第四管；

3、集热器；31、第五管；32、第六管；

4、阀门组件；41、第一阀；42、第二阀；43、第三阀；44、第四阀；

5、检测组件；51、第一温度检测件；52、第二温度检测件；53、第三温度检测件；54、第四温度检测件；55、流量检测件；

6、泵体组件；61、第一泵；62、第二泵；

7、控制器；

8、用户。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的蓄热装置、蓄热系统和蓄热系统的控制方法。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的蓄热装置包括壳体11、筒体12、第一管13和第二管14。筒体12设于壳体11内，筒体12的外壁面与壳体11的内壁面间隔开以形成第一腔111，第一腔111内设有冷水区1111，筒体12内具有第二腔112，第二腔112内从上至下依次设有高温水区1121、斜温层1122和低温水区1123，其中低温水区1123与冷水区1111连通。

如图1所示，第一管13的一端(如图1中第一管13的左端)与高温水区1121连通，第一管13用于在蓄热装置1放热时导出高温水区1121内的热水和用于在蓄热装置1蓄热时将热水导入至高温水区1121内。第二管14的一端(如图1中第二管14的左端)与冷水区1111连通，第二管14用于在蓄热装置1蓄热时导出冷水区1111的冷水和用于在蓄热装置1放热时将冷水导入至冷水区1111内。在蓄热装置1放热和蓄热时，斜温层1122随高温水区1121的温度和低温水区1123的温度而上下平移。

根据本发明的实施例的蓄热装置，在蓄热时，通过第一管13将热水导入至高温水区1121内，通过第二管14将冷水区1111的冷水导出。由此高温水区1121内的热水体积增加，低温水区1123内的低温水经过穿过筒体12进入至冷水区1111内，进而低温水区1123的低温水体积减小，同时斜温层1122向下平移。在该蓄热装置放热时，通过第一管13将高温水区1121的热水导出，通过第二管14向冷水导入至冷水区1111内。由此高温水区1121内的热水体积减小，冷水区1111内的冷水经过穿过筒体12进入至低温水区1123内，进而低温水区1123的低温水体积增加，同时斜温层1122向上平移。

从而根据本发明的实施例的蓄热装置在蓄热和放热时，可以避免因冷水和热水进出蓄热装置1而引起的水流扰动，减少冷水和热水之间的传热和交混，增加了蓄热装置1内可用热水的体积，提高了蓄热装置的蓄热效率。另外，筒体12可以避免热水与壳体11的内壁面直接接触，从而抑制蓄热装置1的壁面环流，减少了蓄热装置1的壁面热损失，提高了蓄热装置内热分层的稳定性。

在一些实施例中，如图1和图2所示，筒体12上设有均流孔121，均流孔121与冷水区1111和低温水区1123连通，均流孔121为多个，多个均流孔121布置成沿筒体12的轴向等间隔排布设置的多圈，每一圈均流孔121包括多个沿筒体12的周向间隔布置的均流孔121。

具体地，如图1和图2所示，均流孔121位于筒体12周壁的下端区域，第二管14位于第一腔111的上端区域。根据本发明的实施例的蓄热装置在放热时，第一管13将冷水通入第一腔111的冷水区1111，然后冷水区1111内的水经过均流孔121均匀的流入至低温水区1123内，从而避免因冷水进入蓄热装置1而引起的水流扰动，减少冷水和热水之间的传热和交混，提高了蓄热装置1的蓄热效率。

根据本发明的实施例的蓄热装置在蓄热时，低温水区1123的水经过均流孔121进入至冷水区1111内，冷水区1111内的水向上流动，最后经由第二管14排出并流入至集热器3，从而使得蓄热装置1通入至集热器3的水的温度较低，从而提高了集热器3效率。

在一些实施例中，如图1和图3所示，蓄热装置1还包括分配部件15，分配部件15漂浮于高温水区1121上端，且分配部件15可以随高温水区1121的水量上下浮动。从而本发明实施例的蓄热装置可以对高温水区1121中最上层部分的热水进行导出或将新增的热水导入至高温水区1121的最上层，避免因热水进出蓄热装置1而引起的水流扰动，减少冷水和热水之间的传热和交混，提高了蓄热装置1的蓄热效率。

具体地，如图3A和图3B所示，分配部件15包括分配盘151和分配管152，分配盘151的横截面的外周轮廓为圆形。分配盘151内设有通孔1511，通孔1511的中心线与分配盘151的中心线重合，通孔1511的上端用于导入和导出热水。由于分配盘151的外周轮廓为圆形，从而在蓄热装置1放热时，热水可以通过分配盘151均匀的进入至通孔1511内。在蓄热装置1蓄热时，热水可以通过分配盘151均匀分散至高温水区1121内。

进一步地，如图1、图3A和图3B所示，分配管152具有接口段1521和连接段1522，通孔1511的下端与接口段1521的上端连通，接口段1521的下端与连接段1522的上端连通，连接段1522的下端与第一管13的左端连通。接口段1521沿背离分配盘151的方向(如图3B中从上到下的方向)的横截面积逐渐减小。优选地，连接段1522沿其长度方向(如图1中上下方向)可伸缩，从而可以保证分配盘151在上下浮动时与第一管13始终连通。

可选地，如图1和图3A和图3B所示，分配盘151的内部具有空腔，该空腔内设有中空塑料板1512，以将空腔分为多个空腔区。中空塑料板1512可以为CPVC、PC、PET、PEN、PBT或PCT中的一种或多种。

在一些实施例中，如图1所示，壳体11包括混凝土层113和保温层114，保温层114覆设于混凝土层113的内周面。保温层114采用上限温度高于100℃，导热系数小于0.06W/mK，且热稳定性较高的保温材料。例如，保温材料可以为硬质聚氨酯泡沫、岩棉、矿棉、泡沫玻璃、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫或其他材料。

具体地，如图1所示，蓄热装置1还包括顶盖16，顶盖16设于壳体11的上端以封堵第一腔111和第二腔112。顶盖16上设有蒸汽阀161和安全阀162，蒸汽阀161用于控制壳体11内的压力和蒸发量，安全阀162用于在壳体11内的压力超过极限值时向大气外自动泄压。

根据本发明的另一方面的实施例的蓄热系统包括蓄热装置、换热器2和集热器3。蓄热装置为根据本发明实施例的蓄热装置1，换热器2与蓄热装置1连通，换热器2用于释放热能以供用户8利用。集热器3与蓄热装置1和换热器2连通，集热器3用于将太阳能转化成的热能提供给蓄热装置1和换热器2。

在蓄热阶段，如图1所示，热水从壳体11顶部通过浮动式的分配部件15流入至蓄热装置1内。由于热水和冷水的密度不同，从而形成热水在上部高温水区1121、冷水在下部低温水区1123的自然分层，高温水区1121和低温水区1123之间形成温度梯度较大的斜温层1122。随着蓄热阶段热水的不断流入，热分层受到来流扰动、热水分布不均导致的羽流、水和壁面传热导致环流效应等众多因素影响，导致斜温层1122向下运动过程中增厚、高温水区1121增加且向下平移，同时第二腔112内的低温水通过均流孔121流入至第一腔111内。

在放热阶段，如图1所示，蓄热装置1内上层的高温水区1121的热水通过分配盘151和第一管13流出至用户8，用户8的回水通过第二管14流入第一腔111内，从再由均流孔121进入至低温水区1123内。随着放热阶段冷水的流入，热分层受到来流扰动、冷水分布不均导致羽流、水和壁面的传热导致环流效应等众多因素影响，斜温层1122增厚、低温水区1123升高且向上运动。

根据本发明实施例的蓄热系统，蓄热时，集热器3内的热水导入至蓄热装置1内，蓄热装置1的冷水进入至集热器3内进行加热。当蓄热系统放热时，蓄热装置1内的热水导入至换热器2内，换热器2内的冷水进入至蓄热装置1内进行存储。从而本发明实施例的蓄热系统的散热损失低，蓄热效率高。

具体地，如图1所示，蓄热系统还包括第三管21、第四管22、第五管31、第六管32、阀门组件4、检测组件5、泵体组件6和控制器7。

如图1所示，第三管21的一端(如图1中第三管21的上端)与第一管13的另一端(如图1中第一管13的右端)和集热器3连通，第三管21的另一端(如图1中第三管21的下端)与换热器2连通，第三管21用于将蓄热装置1和集热器3内的热水导入至换热器2内。

如图1所示，第四管22的一端(如图1中第四管22的下端)与第二管14的另一端(如图1中第二管14的下端)和集热器3连通，第四管22的另一端(如图1中第四管22的上端)与换热器2连通，第四管22用于将换热器2内的冷水导入至蓄热装置1和集热器3内。

如图1所示，第五管31的一端(如图1中第五管31的右端)与第三管21的一端(如图1中第三管21的上端)与第一管13的另一端(如图1中第一管13的右端)连通，第五管31的另一端(如图1中第五管31的左端)与集热器3连通，第五管31用于将集热器3的热水导入至蓄热装置1和换热器2内。

如图1所示，第六管32的一端(如图1中第六管32的右端)与第四管22的一端(如图1中第四管22的下端)与第二管14的另一端(如图1中第二管14的下端)连通，第六管32的另一端(如图1中第六管32的左端)与集热器3连通，第六管32用于将蓄热装置1和换热器2内的冷水导入至集热器3中。

如图1所示，阀门组件4包括第一阀41、第二阀42、第三阀43和第四阀44。第一阀41设于第一管13上，第一阀41用于调节第一管13内的热水流量。第二阀42设于第二管14上，第二管14用于调节第二管14内的冷水流量。第三阀43设于第三管21上，第三阀43用于调节进入换热器2的热水的流量。第四阀44设于第五管31上，第四阀44与控制器7相连，控制器7可以根据检测组件5的检测值调节第四阀44的开度。

如图1所示，检测组件5包括第一温度检测件51、第二温度检测件52、第三温度检测件53、第四温度检测件54和流量检测件55。第一温度检测件51用于检测第一管13内水的温度，第二温度检测件52用于检测第二管14内水的温度，第三温度检测件53用于检测换热器2水的温度，第四温度检测件54设于第二腔112内，第四温度检测件54用于检测高温水区1121、斜温层1122和低温水区1123中水的温度，流量检测件55与第一管13相连，流量检测件55用于检测第一管13内水的流量。

如图1所示，泵体组件6包括第一泵61和第二泵62，第一泵61设于第四管22上，第一泵61用于将换热器2内的冷水泵入至蓄冷装置内。第二泵62设于第六管32上，控制器7可以根据检测组件5的检测值调节第二泵62的功率。

如图1所示，控制器7与第一阀41、第二阀42、第三阀43、第一温度检测件51、第二温度检测件52、第三温度检测件53、第四温度检测件54、流量检测和第一泵61相连，控制器7用于根据检测组件5的检测值调节第一阀41、第二阀42和第三阀43的开度以及第一泵61的功率。

需要说明的是，本发明实施例的蓄热阶段和放热阶段的持续时间均为长期，且持续时间包括但不限于供暖季节、非供暖季节和跨季节。

如图1所示，根据本发明又一方面的实施例的蓄热系统的控制方法，采用根据本发明实施例的蓄热系统，蓄热系统的控制方法包括蓄热控制方法和放热控制方法。

其中蓄热控制方法包括以下步骤：

通过集热器3将太阳能转化为具有热能，以使集热器3内的冷水转化成热水；

将一部分热水通入至换热器2内，以供用户8使用，将另一部分热水通过第一管13送入至高温水区1121内进行储存；

将低温水区1123内的水经过筒体12整流并导入至冷水区1111内，然后将冷水区1111内的水通过第二管14导入至集热器3内进行加热；

具体地，当第四温度检测件54检测到斜温层1122的厚度不超过第一预设值且流量检测件55的检测值不超过流量预设值时，通过控制器7增大第二泵62的功率，以提高高温水区1121的蓄水量；

当第四温度检测件54检测到斜温层1122的厚度超过第一预设值且流量检测件55的检测值超过流量预设值时，通过控制器7减小第二泵62的功率，以降低高温水区1121的蓄水量；

当第二温度检测件52的检测值达到第二预设值时，通过控制器7控制第二泵62停止工作。

放热控制方法包括以下步骤：

通过第一管13将高温水区1121的热水导入至换热器2内，以供用户8使用；

通过第二管14将换热器2内的水导入至冷水区1111内，冷水区1111的水通过筒体12整流后进入至低温水区1123内。

具体地，当第三温度检测件53检测到换热器2的温度不超过第三预设值时，通过控制器7增大第一泵61的功率和增大第一阀41、第二阀42和第三阀43的开度，以提高对换热器2的供热量；

当第三温度检测件53检测到换热器2的温度超过第三预设值时，通过控制器7减小第一泵61的功率和减小第一阀41、第二阀42和第三阀43的开度，以降低对换热器2的供热量；

当第一温度检测件51的检测值达到第四温度预设值时，或者换热器2不需要供热时，通过控制器7控制第一泵61停止工作。

需要说明的是，第一预设值为斜温层1122的预设厚度值。流量预设值为流量检测件55预设的流量值。第二预设值为第二温度检测件52检测到的热水温度预设值。第三预设值为第三温度检测件53检测到的热水温度预设值。第四预设值为第一温度检测件51检测到的冷水温度预设值。

根据本发明实施例的蓄热系统的控制方法可以对蓄热系统进行智能检测控制，实现了蓄热系统的蓄热量和放热量的优化配置，提高了蓄热系统的蓄热效率，另外，采用此控制方法的蓄热系统的稳定性高，且无需派人值守，后期维护简单方便。

下面参考附图描述根据发明一些具体示例的蓄热系统及蓄热系统的控制方法。

如图1至图3所示，本发明实施例的蓄热系统包括蓄热装置1、换热器2、集热器3、第三管21、第四管22、第五管31、第六管32、阀门组件4、检测组件5、泵体组件6和控制器7。

如图1所示，蓄热装置1包括壳体11、筒体12、分配部件15、顶盖16、蒸汽阀161、安全阀162、第一管13和第二管14，分配部件15包括分配盘151和分配管152。

如图1所示，阀门组件4包括第一阀41、第二阀42、第三阀43和第四阀44。检测组件5包括第一温度检测件51、第二温度检测件52、第三温度检测件53、第四温度检测件54和流量检测件55。泵体组件6包括第一泵61和第二泵62。

如图1所示，筒体12设于壳体11内，筒体12的外壁面与壳体11的内壁面间隔开以形成第一腔111，可以理解的是，第一腔111为环形，且第一腔111的中心线与壳体11的中心线重合。第一腔111内设有冷水区1111，筒体12内具有第二腔112，第二腔112内从上至下依次设有高温水区1121、斜温层1122和低温水区1123。

如图1和图2所示，筒体12上设有均流孔121，均流孔121位于筒体12周壁的下端区域，均流孔121与冷水区1111和低温水区1123连通。均流孔121为多个，多个均流孔121布置成沿筒体12的轴向等间隔排布设置的多圈，每一圈均流孔121包括多个沿筒体12的周向间隔布置的均流孔121。

如图1所示，第一管13的左端与高温水区1121连通，第一管13用于在蓄热装置1放热时导出高温水区1121内的热水和用于在蓄热装置1蓄热时将热水导入至高温水区1121内。第二管14的左端与冷水区1111连通，且第二管14位于第一腔111的上端区域，第二管14用于在蓄热装置1蓄热时导出冷水区1111的冷水和用于在蓄热装置1放热时将冷水导入至冷水区1111内。在蓄热装置1放热和蓄热时，斜温层1122随高温水区1121的温度和低温水区1123的温度而上下平移。

根据本发明的实施例的蓄热装置在蓄热时，通过第一管13将热水导入至高温水区1121内，通过第二管14将冷水区1111的冷水导出。由此高温水区1121内的热水体积增加，低温水区1123内的低温水经过穿过均流孔121进入至冷水区1111内，进而低温水区1123的低温水体积减小，同时斜温层1122向下平移。根据本发明的实施例的蓄热装置在放热时，通过第一管13将高温水区1121的热水导出，通过第二管14将冷水导入至冷水区1111内。由此高温水区1121内的热水体积减小，冷水区1111内的冷水经过穿过筒体12进入至低温水区1123内，进而低温水区1123的低温水体积增加，同时斜温层1122向上平移。

如图1所示，根据本发明实施例的蓄热系统在蓄热和放热时，可以避免因冷水和热水进出蓄热装置1而引起的水流扰动，减少冷水和热水之间的传热和交混，增加了蓄热装置1内可用热水的体积，提高了蓄热系统的蓄热效率。另外，筒体12可以避免热水与壳体11的内壁面直接接触，从而抑制蓄热装置1的壁面环流，减少了蓄热装置1的壁面热损失，提高了蓄热装置内热分层的稳定性。而由于稳定的热分层和分区使得向用户8供热温度增高，因此可以减少甚至取消辅助热源的使用。进一步地，由于蓄热装置1的冷水导入至太阳能集热器3的温度降低，从而增加了集热器3的集热效率。

如图1、图3A和图3B所示，分配盘151漂浮于高温水区1121上端，且分配盘151可以随高温水区1121的水量上下浮动。分配盘151的横截面的外轮廓为圆形，分配盘151内设有通孔1511，通孔1511的中心线与分配盘151的中心线重合，通孔1511的上端用于导入和导出热水。由于分配盘151的外轮廓为圆形，从而在蓄热装置1放热时，热水可以通过分配盘151均匀的进入至通孔1511内。在蓄热装置1蓄热时，热水可以通过分配盘151均匀分散至高温水区1121内。

如图1、图3A和图3B所示，分配管152具有接口段1521和连接段1522，通孔1511的下端与接口段1521的上端连通，接口段1521的下端与连接段1522的上端连通，连接段1522的下端与第一管13的左端连通。接口段1521沿从上到下的方向的横截面积逐渐减小。连接段1522沿上下方向可伸缩，从而可以保证分配盘151在上下浮动时与第一管13始终连通。

如图3A和图3B所示，分配盘151的内部具有空腔，分配盘151的内部设有中空塑料板1512，以将空腔分为多个空腔区。中空塑料板1512可以为CPVC、PC、PET、PEN、PBT或PCT中的一种或多种。

如图1所示，在蓄热阶段，热水从壳体11顶部通过浮动式的分配部件15流入至蓄热装置1内。由于热水和冷水的密度不同，从而形成热水在上部高温水区1121、冷水在下部低温水区1123的自然分层，高温水区1121和低温水区1123之间形成温度梯度较大的斜温层1122。随着蓄热阶段热水的不断流入，热分层受到来流扰动、热水分布不均导致的羽流、水和壁面传热导致环流效应等众多因素影响，导致斜温层1122向下运动过程中增厚、高温水区1121增加且向下平移，同时第二腔112内的低温水通过均流孔121流入至第一腔111内。

如图1所示，在放热阶段，蓄热装置1内上层的高温水区1121的热水通过分配盘151和第一管13流出至用户8，用户8的回水通过第二管14流入第一腔111内，从再由均流孔121进入至低温水区1123内。随着放热阶段冷水的流入，热分层受到来流扰动、冷水分布不均导致羽流、水和壁面的传热导致环流效应等众多因素影响，斜温层1122增厚、低温水区1123升高且向上运动。

如图1所示，顶盖16设于壳体11的上端以封堵第一腔111和第二腔112。蒸汽阀161和安全阀162设在顶盖16上，蒸汽阀161用于控制壳体11内的压力和蒸发量，安全阀162用于在壳体11内的压力超过极限值时向大气外自动泄压。

如图1所示，壳体11包括混凝土层113和保温层114，保温层114覆设于混凝土层113的内周面。保温层114采用上限温度高于100℃，导热系数小于0.06W/mK，且热稳定性较高的保温材料。例如，保温材料可以为硬质聚氨酯泡沫、岩棉、矿棉、泡沫玻璃、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫或其他材料。

如图1所示，第一管13的右端分别与第三管21的上端和第五管31的右端连通。第三管21的下端与换热器2连通，第三管21用于将蓄热装置1和集热器3内的热水导入至换热器2内。第五管31的左端与集热器3连通，第五管31用于将集热器3的热水导入至蓄热装置1和换热器2内。

如图1所示，第二管14的下端分别与第四管22的下端和第六管32的右端连通。第四管22的上端与换热管连通，第四管22用于将换热器2内的冷水导入至蓄热装置1和集热器3内。第六管32的左端与集热器3连通，第六管32用于将蓄热装置1和换热器2内的冷水导入至集热器3中。

如图1所示，第一阀41设于第一管13上，第一阀41用于调节第一管13内的热水流量。第二阀42设于第二管14上，第二管14用于调节第二管14内的冷水流量。第三阀43设于第三管21上，第三阀43用于调节进入换热器2的热水的流量。第四阀44设于第五管31上，第四阀44与控制器7相连，控制器7可以根据检测组件5的检测值调节第四阀44的开度。

如图1所示，第一温度检测件51用于检测第一管13内水的温度，第二温度检测件52用于检测第二管14内水的温度，第三温度检测件53用于检测换热器2水的温度，第四温度检测件54设于第二腔112内，第四温度检测件54用于检测高温水区1121、斜温层1122和低温水区1123中水的温度，流量检测件55与第一管13相连，流量检测件55用于检测第一管13内水的流量。

如图1所示，第一泵61设于第四管22上，第一泵61用于将换热器2内的冷水泵入至蓄冷装置内。第二泵62设于第六管32上，控制器7可以根据检测组件5的检测值调节第二泵62的功率。

如图1所示，控制器7与第一阀41、第二阀42、第三阀43、第一温度检测件51、第二温度检测件52、第三温度检测件53、第四温度检测件54、流量检测和第一泵61相连，控制器7用于根据检测组件5的检测值调节第一阀41、第二阀42和第三阀43的开度以及第一泵61的功率。

如图1所示，根据本发明另一方面的实施例的蓄热系统的控制方法，采用上述实施例的蓄热系统，蓄热系统的控制方法包括蓄热控制方法和放热控制方法。

其中蓄热控制方法包括以下步骤：

通过集热器3将太阳能转化为具有热能，以使集热器3内的冷水转化成热水；

将一部分热水通入至换热器2内，以供用户8使用，将另一部分热水通过第一管13送入至高温水区1121内进行储存；

将低温水区1123内的水经过筒体12整流并导入至冷水区1111内，然后将冷水区1111内的水通过第二管14导入至集热器3内进行加热；

当第四温度检测件54检测到斜温层1122的厚度不超过第一预设值且流量检测件55的检测值不超过流量预设值时，通过控制器7增大第二泵62的功率，以提高高温水区1121的蓄水量；

当第四温度检测件54检测到斜温层1122的厚度超过第一预设值且流量检测件55的检测值超过流量预设值时，通过控制器7减小第二泵62的功率，以降低高温水区1121的蓄水量；

当第二温度检测件52的检测值达到第二预设值时，通过控制器7控制第二泵62停止工作。

放热控制方法包括以下步骤：

通过第一管13将高温水区1121的热水导入至换热器2内，以供用户8使用；

通过第二管14将换热器2内的水导入至冷水区1111内，冷水区1111的水通过筒体12整流后进入至低温水区1123内。

当第三温度检测件53检测到换热器2的温度不超过第三预设值时，通过控制器7增大第一泵61的功率和增大第一阀41、第二阀42和第三阀43的开度，以提高对换热器2的供热量；

当第三温度检测件53检测到换热器2的温度超过第三预设值时，通过控制器7减小第一泵61的功率和减小第一阀41、第二阀42和第三阀43的开度，以降低对换热器2的供热量；

当第一温度检测件51的检测值达到第四温度预设值时，或者换热器2不需要供热时，通过控制器7控制第一泵61停止工作。

可以理解的是，第一预设值为斜温层1122的预设厚度值。流量预设值为流量检测件55预设的流量值。第二预设值为第二温度检测件52检测到的热水温度预设值。第三预设值为第三温度检测件53检测到的热水温度预设值。第四预设值为第一温度检测件51检测到的冷水温度预设值。

根据本发明实施例的蓄热系统的控制方法可以对蓄热系统进行智能检测控制，实现了蓄热系统的蓄热量和放热量的优化配置，提高了蓄热系统的蓄热效率，另外，采用此控制方法的蓄热系统的稳定性高，且无需派人值守，后期维护简单方便。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。