一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及技术生产、生活供热领域，具体是一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统及其控制方法。


背景技术：

2.在工业生产领域，供热是一种常见的形式，其目的是向一些用热设备供给热量。目前，常见的供热设备采用电加热热水锅炉，采用电加热方式生产热水，并供给热水，以此来满足用热设备的所需热量。
3.目前，现有电加热热水锅炉的工作模式单一，往往不能根据需求端，即用热设备的工况进行智能调节。此外，由于电加热热水锅炉的工作原理是将电能转化为热能，这就需要消耗电能，而现有的电加热热水锅炉的控制方式较为简易，往往不能够根据所在地区的电网的峰谷平电价进行功率调节，因此，电加热热水锅炉的电加热器在一天内，其加热功率始终处于满负荷状态，造成用电量较高，不利于节能环保。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统及其控制方法，能够合理利用峰谷平电价，将低成本的电能转化为热能，以减少对高成本电的使用，在能够满足生产所需热量的基础上，不浪费过多的电能，以节约用电成本，达到良好的节能环保效果。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，包括有用热设备、供热机组和控制单元，其特征在于：所述的供热机组包括有电加热器、供热泵和蓄热器，所述电加热器、用热设备和供热泵依次循环连接并组成第一供热系统，所述电加热器、蓄热器和供热泵依次循环连接并组成蓄热系统，所述蓄热器、用热设备和供热泵依次连接并组成第二供热系统；
7.在电价低谷时间段，由所述的控制单元控制所述第一供热系统和蓄热系统导通，向所述用热设备供热，同时所述蓄热器蓄热；在电价平峰时间段，由所述的控制单元控制所述第一供热系统或第二供热系统导通，向所述用热设备供热；在电价高峰时间段，由所述的控制单元控制所述第二供热系统导通，向所述用热设备供热。
8.进一步的，所述的控制单元采用plc，所述plc分别与电加热器和供热泵电连接，所述的电加热器采用电磁加热器、ptc半导体加热器、电阻加热器或微波加热器，所述供热泵包括有相并联的二个离心泵，所述的蓄热器采用保温罐。
9.进一步的，所述用热设备的热媒输入端和热媒输出端分别对应连接有第一电磁阀和第二电磁阀，所述的plc分别与所述第一电磁阀和第二电磁阀电连接。
10.进一步的，所述的保温罐分别设有第一热媒输出端和第二热媒输出端，所述第一热媒输出端和第二热媒输出端分别对应连接有第三电磁阀和第四电磁阀，所述保温罐的热媒输入端连接有第五电磁阀，所述的plc分别与第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀电连
接。
11.进一步的，所述的第二供热系统在所述保温罐的热媒输入端与第一冷媒输出端之间的管段中连接有第六电磁阀，所述plc与第六电磁阀电连接。
12.进一步的，所述第一供热系统、蓄热系统和第二供热系统的管路中均安装有第一温度传感器、第一压力传感器、流量传感器，所述的第一温度传感器、第一压力传感器和流量传感器分别与所述plc电连接。
13.进一步的，所述的保温罐上分别分别安装有第二温度传感器和第二压力传感器，所述第二温度传感器和第二压力传感器分别与所述plc电连接。
14.进一步的，所述保温罐的顶部设有注液口并连接有注液管道。
15.进一步的，所述供热泵的进口端连接有缓冲罐。
16.一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
17.s1.依据用热设备所在地区的电网给定的峰谷平电价，结合生产需求，将一天分为若干个控制时段，即分为电价低谷时间段、电价平峰时间段和电价高峰时间段；
18.s2.在电价低谷时间段，所述的plc控制所述电加热器和供热泵开启，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第五电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第一供热系统和蓄热系统导通，向所述用热设备供热，同时所述保温罐蓄热；
19.s3.在电价平峰时间段，所述的plc控制所述电加热器和供热泵开启，并控制所述第一电磁阀和第二电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第一供热系统导通，向所述用热设备供热；或者，所述的plc控制所述电加热器关闭，控制供热泵开启，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第六电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第二供热系统导通，向所述用热设备供热；
20.s4.在电价高峰时间段，所述的plc控制所述电加热器关闭，控制供热泵开启，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第六电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第二供热系统导通，向所述用热设备供热。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明在传统电加热热水锅炉的基础上，加入蓄热功能，引入峰谷平时间端的控制逻辑，能够依据用热设备所在地区的电网给定的峰谷平电价，并结合生产需求，将一天分为若干个控制时段，即分为电价低谷时间段、电价平峰时间段和电价高峰时间段，在电价低谷时间段，开启电加热器向用热设备供热，并储存热量；在电价平峰时间段，开启电加热器向用热设备供热，或者利用储备的热量向用热设备供热；在电价高峰时间段，关闭电加热器，利用储备的热量向用热设备供热，通过热能的储备与释放，合理利用峰谷平电价，将低成本的电能转化为热能，减少了对高成本电的使用，既满足了生产所需热量，又不浪费过多的电能，节约了用电成本，从而达到了良好的节能环保效果。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图。
24.图2为本发明的结构原理框图。
25.图3为本发明中第一供热系统的结构原理框图。
26.图4为本发明中蓄热系统的结构原理框图。
27.图5为本发明中第二供热系统的结构原理框图。
28.图3-5中，箭头所示方向为热媒的流动方向。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.参见图1-5，一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，包括有用热设备4、供热机组和控制单元，供热机组包括有电加热器1、供热泵2和蓄热器3，电加热器1、用热设备4和供热泵2依次循环连接并组成第一供热系统，电加热器1、蓄热器3和供热泵2依次循环连接并组成蓄热系统，蓄热器3、用热设备4和供热泵2依次连接并组成第二供热系统；
31.在电价低谷时间段，由控制单元控制第一供热系统和蓄热系统导通，向用热设备4供热，同时蓄热器3蓄热；在电价平峰时间段，由控制单元控制第一供热系统或第二供热系统导通，向用热设备4供热；在电价高峰时间段，由控制单元控制第二供热系统导通，向用热设备4供热。
32.本发明中，控制单元采用plc，plc分别与电加热器1和供热泵2电连接，以此来控制电加热器1和供热泵2工作。
33.电加热器1采用电磁加热器、ptc半导体加热器、电阻加热器或微波加热器等。通常情况下，电加热器1采用电磁加热器。
34.供热泵2包括有相并联的二个离心泵，一用一备，以此来保证正常供热。
35.蓄热器3采用保温罐。具体的，针对保温罐3的要求是：大容量，蓄热能力强，且保温效果好。此外，保温罐3的保温材料采用的是导热系数小于0.25w/(m
·
k)的材料，常温环境中，24h的热量散失小于5％。
36.此外，本发明所采用的热媒为水或导热油。
37.本发明中，用热设备4的热媒输入端和热媒输出端分别对应连接有第一电磁阀5和第二电磁阀6，plc分别与第一电磁阀5和第二电磁阀6电连接，以此来控制第一供热系统的导通和截止。
38.本发明中，保温罐3分别设有第一热媒输出端7和第二热媒输出端8，第一热媒输出端7和第二热媒输出端8分别对应连接有第三电磁阀9和第四电磁阀10，保温罐3的热媒输入端连接有第五电磁阀11，plc分别与第三电磁阀9、第四电磁阀10和第五电磁阀11电连接，以此来控制蓄热系统的导通和截止。
39.本发明中，第二供热系统在保温罐的热媒输入端与第一冷媒输出端之间的管段中连接有第六电磁阀12，plc与第六电磁阀12电连接，以此来控制第二供热系统的导通和截止。
40.本发明中，第一供热系统、蓄热系统和第二供热系统的管路中均安装有第一温度传感器13、第一压力传感器14、流量传感器15，第一温度传感器13、第一压力传感器14和流量传感器15分别与plc电连接，以此来向plc反馈各系统的工作状态。
41.本发明中，保温罐3上分别分别安装有第二温度传感器16和第二压力传感器17，第二温度传感器16和第二压力传感器17分别与plc电连接，以此来向plc反馈保温罐3的工作状态。
42.本发明中，保温罐3的顶部设有注液口18并连接有注液管道19，以此来向保温罐3补充水或导热油。
43.本发明中，供热泵2的进口端连接有缓冲罐20，以此来保证系统的压力稳定，使得供热泵2不会因压力的改变而频繁的开启。
44.一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统的控制方法，具体包括以下步骤：
45.首先，依据用热设备所在地区的电网给定的峰谷平电价，结合生产需求，将一天分为若干个控制时段，即分为电价低谷时间段、电价平峰时间段和电价高峰时间段。
46.在电价低谷时间段，plc控制电加热器1和供热泵2开启，并控制第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀9和第五电磁阀11开启，其他电磁阀均关闭，使得第一供热系统和蓄热系统导通，向用热设备4供热，同时保温罐3蓄热。
47.在电价平峰时间段，plc控制电加热器1和供热泵2开启，并控制第一电磁阀5和第二电磁阀6开启，其他电磁阀均关闭，使得第一供热系统导通，向用热设备4供热；或者，plc控制电加热器1关闭，控制供热泵2开启，并控制第一电磁阀5、第二电磁阀6、第四电磁阀10和第六电磁阀12开启，其他电磁阀均关闭，使得第二供热系统导通，向用热设备4供热。
48.在电价高峰时间段，plc控制电加热器1关闭，控制供热泵2开启，并控制第一电磁阀5、第二电磁阀6、第四电磁阀10和第六电磁阀12开启，其他电磁阀均关闭，使得第二供热系统导通，向用热设备4供热。
49.以下结合附图对本发明作进一步的说明：
50.以下是某地区的峰谷平电价数据：
51.低谷段：23：00—24：00，0：00—7：00；电价：0.188元/度；
52.平价段：7：00—8：00，11：30—18：30，电价：0.476元/度；
53.高峰段：8：00—11：30；18：30—23：00，电价：0.76元/度；
54.尖峰段：19：30—21：30(夏季)，18：30—20：30，电价：0.916元/度。
55.依据上述峰谷平电价数据，结合生产需求，将一天分为8个控制时段，即分为2个电价低谷时间段、3个电价平峰时间段、2个电价高峰时间段以及1个电价尖峰时间段。具体如下表所示：
56.序号时间段控制时段供热模式加热功率10：00—7：00电价低谷时间段供热+蓄能满负荷27：00—8：00电价平峰时间段供热/储能消耗30％-40％38：00—11：30电价高峰时间段储能消耗0411：30—15：30电价平峰时间段供热/储能消耗30％—40％515：30—18：30电价平峰时间段供热/储能消耗30％—40％618：30—21：30电价尖峰时间段储能消耗0721：30—23：00电价高峰时间段储能消耗0823：00—0：00电价低谷时间段供热+蓄能满负荷
57.由上表分别计算现有电加热热水锅炉在一天(24h)内的电价和本发明峰谷电模式
下的蓄热节能供热系统在一天(24h)内的电价，具体如下所示：
58.现有电加热热水锅炉在一天(24h)内的电价表
[0059][0060]
由上表可知，现有电加热热水锅炉在一天(24h)内的总电价为：11.704元，平均电价为：0.488元。
[0061]
本发明峰谷电模式下的蓄热节能供热系统在一天(24h)内的电价表
[0062][0063]
由上表可知，本发明峰谷电模式下的蓄热节能供热系统在一天(24h)内的的总电价为：5.312元，平均电价为：0.221元。
[0064]
由上可知，本发明峰谷电模式下的蓄热节能供热系统在一天(24h)内的的总电价和平均电价仅有现有电加热热水锅炉在一天(24h)内的总电价和平均电价的45％。
[0065]
因此，本发明峰谷电模式下的蓄热节能供热系统通过合理利用峰谷平电价，将低成本的电能转化为热能，减少了对高成本电的使用，既满足了生产所需热量，又不浪费过多
的电能，节约了用电成本，从而达到了良好的节能环保效果，可广泛应用于工业生产设备供热、石油脱水供热、石油加热保温、石油野外勘探临时采暖、商场宾馆供暖以及现代农业自动化蔬菜大棚采暖等需要热源的场所。
[0066]
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0067]
故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，包括有用热设备、供热机组和控制单元，其特征在于：所述的供热机组包括有电加热器、供热泵和蓄热器，所述电加热器、用热设备和供热泵依次循环连接并组成第一供热系统，所述电加热器、蓄热器和供热泵依次循环连接并组成蓄热系统，所述蓄热器、用热设备和供热泵依次连接并组成第二供热系统；在电价低谷时间段，由所述的控制单元控制所述第一供热系统和蓄热系统导通，向所述用热设备供热，同时所述蓄热器蓄热；在电价平峰时间段，由所述的控制单元控制所述第一供热系统或第二供热系统导通，向所述用热设备供热；在电价高峰时间段，由所述的控制单元控制所述第二供热系统导通，向所述用热设备供热。2.根据权利要求1所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述的控制单元采用plc，所述plc分别与电加热器和供热泵电连接，所述的电加热器采用电磁加热器、ptc半导体加热器、电阻加热器或微波加热器，所述供热泵包括有相并联的二个离心泵，所述的蓄热器采用保温罐。3.根据权利要求2所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述用热设备的热媒输入端和热媒输出端分别对应连接有第一电磁阀和第二电磁阀，所述的plc分别与所述第一电磁阀和第二电磁阀电连接。4.根据权利要求2所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述的保温罐分别设有第一热媒输出端和第二热媒输出端，所述第一热媒输出端和第二热媒输出端分别对应连接有第三电磁阀和第四电磁阀，所述保温罐的热媒输入端连接有第五电磁阀，所述的plc分别与第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀电连接。5.根据权利要求4所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述的第二供热系统在所述保温罐的热媒输入端与第一冷媒输出端之间的管段中连接有第六电磁阀，所述plc与第六电磁阀电连接。6.根据权利要求2所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述第一供热系统、蓄热系统和第二供热系统的管路中均安装有第一温度传感器、第一压力传感器、流量传感器，所述的第一温度传感器、第一压力传感器和流量传感器分别与所述plc电连接。7.根据权利要求2所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述的保温罐上分别分别安装有第二温度传感器和第二压力传感器，所述第二温度传感器和第二压力传感器分别与所述plc电连接。8.根据权利要求2所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述保温罐的顶部设有注液口并连接有注液管道。9.根据权利要求1所述的一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统，其特征在于：所述供热泵的进口端连接有缓冲罐。10.根据权利要求1-5任一项所述一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：s1.依据用热设备所在地区的电网给定的峰谷平电价，结合生产需求，将一天分为若干个控制时段，即分为电价低谷时间段、电价平峰时间段和电价高峰时间段；s2.在电价低谷时间段，所述的plc控制所述电加热器和供热泵开启，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第五电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第一供
热系统和蓄热系统导通，向所述用热设备供热，同时所述保温罐蓄热；s3.在电价平峰时间段，所述的plc控制所述电加热器和供热泵开启，并控制所述第一电磁阀和第二电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第一供热系统导通，向所述用热设备供热；或者，所述的plc控制所述电加热器关闭，控制供热泵开启，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第六电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第二供热系统导通，向所述用热设备供热；s4.在电价高峰时间段，所述的plc控制所述电加热器关闭，控制供热泵开启，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第六电磁阀开启，其他电磁阀均关闭，使得所述第二供热系统导通，向所述用热设备供热。

技术总结
本发明公开了一种峰谷电模式下的蓄热节能供热系统及其控制方法，包括有用热设备、电加热器、供热泵、蓄热器和控制单元，电加热器、用热设备和供热泵依次循环连接并组成第一供热系统，电加热器、蓄热器和供热泵依次循环连接并组成蓄热系统，蓄热器、用热设备和供热泵依次连接并组成第二供热系统；在电价低谷时间段，由第一供热系统和蓄热系统向用热设备供热，同时蓄热器蓄热；在电价平峰时间段，由第一或第二供热系统向用热设备供热；在电价高峰时间段，由第二供热系统向用热设备供热。本发明合理利用峰谷平电价，将低成本的电能转化为热能，既满足了生产所需热量，又不浪费过多的电能，节约了用电成本，从而达到了良好的节能环保效果。保效果。保效果。


技术研发人员：李明增 董殿波 陈海晓 骆辉辉
受保护的技术使用者：浙江千人环境科技有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/7