CN103062828A - 闭式平板相变蓄热箱供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭式平板相变蓄热箱供热系统，该供热系统主要包括蓄热水箱（1）、卡槽板（2）、导流槽（3）、相变蓄热板（4）、保温层（5）、水箱换热管（6）、注水管（7）、供热水管（8）、供热热源（10）、泄水管（11）、热水换热器（12），各水管均安装阀门调节流量；供热水管可与蓄热箱的开式或闭式连接；当供热热源通过水箱换热管加热蓄热水箱时，富余热量可储存在相变蓄热材料内，当供热热源停止运行或供热量不足以使蓄热水箱水体达到供热温度时，相变蓄热板可释放热量，使供热热水维持在供热温度；本发明利用相变蓄热材料蓄热量大、温度稳定的特点，解决供热热源供热量不稳的缺点；本发明还可以大大缩小蓄热水箱的体积。

Description

闭式平板相变蓄热箱供热系统

技术领域

本发明涉及相变蓄热供热技术，尤其是一种闭式平板相变蓄热箱供热系统。

背景技术

在供热系统中，某些热源如太阳能存在供热间歇性或部分时间停止供热等状况，相变蓄热材料因其蓄热量大、温度稳定的蓄热特点，可以解决供热热源供热量不稳的缺点，延长供热时间，维持稳定的供热温度。现行的相变蓄热装置多采用管壳式或将相变材料封装在胶囊内，这些技术结构复杂，蓄热材料用量固定，仅适合于固定储热量的蓄热，当供热量不足以使相变材料都发生相变时，供热温度不能满足要求。专利CN102338484A公开了一种无蓄热箱相变蓄热太阳能热水器，该发明是以相变材料为蓄热介质的太阳能热水器，解决现有相变蓄热太阳能热水器成本高，导热率低的问题。该发明虽然也采用了相变材料进行蓄热，但相变材料直接装在真空集热管内，与本发明有本质区别；专利CN101915464A公开了一种相变蓄热太阳能热水器，该发明解决的是现有相变蓄热太阳能热水器相变材料导热性能差，不能很好地将太阳能转变的热能传给相变材料的问题，但该系统蓄热箱结构复杂，形式固定，本发明在达到相同效果的前提下简化了系统结构，并可以灵活拆卸，可以随着供热量的变化而随意增减相变换热板，或根据供热温度的不同而选择相应相变材料的相变换热板模块。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种闭式平板相变蓄热箱供热系统，将富余热量储存在相变蓄热材料内，当供热热源停止运行或供热量不足以使蓄热水箱水体达到供热温度时，相变蓄热板释放热量，使供热热水维持在供热温度。

本发明的目的是这样实现的：

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：一种闭式平板相变蓄热箱供热系统，包括蓄热水箱、卡槽板、导流槽、相变蓄热板、保温层、水箱换热管、注水管、供热水管、回水管、泄水管组成的平板相变蓄热箱，以及供热热源、热水换热器、供热末端，各水管均安装阀门调节流量，其特征在于：所述的平板相变蓄热箱，蓄热水箱内安装两片可拆卸式卡槽板，蓄热水箱两侧壁面与卡槽板之间围成导流槽，导流槽与蓄热水箱内部相连通，卡槽板上固定相变蓄热板，蓄热水箱外部设有保温层，蓄热水箱底部安装水箱换热管，水箱换热管与供热热源相连接，蓄热水箱分别连接注水管、供热水管、回水管、泄水管，注水管用于补充蓄热水箱水量，泄水管用于排放蓄热水箱储水，各水管均安装阀门调节流量。

所述供热水管可直接接入供热末端，再通过回水管将回水引入蓄热水箱内继续加热，该连通方式为末端开式连接；也可通过热水换热器使蓄热水箱与供热末端进行热量交换，该连通方式为末端闭式连接。

所述相变蓄热板内装有相变蓄热材料，相变材料可根据需要采用相变温度为0~100℃的相变材料，可以在相变材料内加入金属屑等材料强化换热，或采用封装相变材料强化换热，相变蓄热板厚度可在1~1000mm之间，以传热性能优、板内相变材料可完全发生相变反应为标准。

所述卡槽板可设置若干卡槽，用于固定相变蓄热板于蓄热水箱内，相变蓄热板可根据实际所需蓄热量灵活布置或拆卸。

所述供热热源可以是太阳能集热器，也可以是其他热源形式；所述水箱换热管内可以是热水、污水、含防冻液的太阳能集热器热水，也可以是热气体或其他热媒。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明利用相变材料收集热量，当供热热源通过水箱换热管加热蓄热水箱时，富余热量可储存在相变蓄热材料内，当供热热源停止运行或供热量不足以使蓄热水箱水体达到供热温度时，相变蓄热板可释放热量，使供热热水维持在供热温度；

（2）本发明供热水箱热水可直接供入供热末端，也可通过换热器与供热末端进行热量交换，可以满足不同的换热需求；

（3）本发明利用相变蓄热材料进行蓄热，相变材料蓄热量大、温度稳定、热效率高、易与运行系统匹配、易于控制，解决供热热源供热量不稳的缺点，延长供热时间，维持稳定的供热温度；

（4）本发明可大大缩小蓄热水箱的体积，减少占地面积，给设备安装及场地要求带来了极大的便利，更方便用户使用或转移安装地点；

（5）本发明相变蓄热板可以灵活拆卸，可以随着供热量的变化而随意增减相变换热板，或根据供热温度的不同而选择相应相变材料的相变换热板模块；

（6）本发明适用于不同形式热源供热，水箱换热管也可以是各种相应热媒，系统适应性广，可收集各种废热、清洁热或其他热量，具有环保意义；

（7）本发明适用于需要供应热量的建筑、设备或其他，使用范围广。

附图说明

附图1末端开式连接的闭式平板相变蓄热箱供热系统（系统图）

附图2末端闭式连接的闭式平板相变蓄热箱供热系统（系统图）

附图3 A-A剖面图

附图4 卡槽（2）平面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：如图1所示，闭式平板相变蓄热箱供热系统，是在蓄热水箱1内安装两片可拆卸式卡槽板2，蓄热水箱1两侧壁面与卡槽板2之间围成导流槽3，导流槽3与蓄热水箱内部相连通，卡槽板2上固定相变蓄热板4，蓄热水箱1外部设有保温层5，蓄热水箱1底部安装水箱换热管6，水箱换热管6与供热热源10相连接，蓄热水箱1分别连接注水管7、供热水管8、回水管9、泄水管11，注水管7用于补充蓄热水箱水量，泄水管11用于排放蓄热水箱储水，热水管8直接供热水至供热末端13，换热后经过回水管9送回蓄热水箱1中继续加热，此时蓄热水箱1与供热末端13直接换热，连通方式为末端开式连接。

如图1和图3所示，相变蓄热板4为一个矩形平板盒，平板盒两侧通过卡槽固定在蓄热水箱1中，盒内装有相变蓄热材料，相变材料可根据需要采用相变温度为0~100℃的相变材料，可以在相变材料内加入金属屑等材料强化换热，或采用封装相变材料强化换热，相变蓄热板4厚度可在1~1000mm之间，以传热性能优、板内相变材料可完全发生相变反应为标准。

如图4所示，卡槽板2设置若干卡槽，用于固定相变蓄热板4于蓄热水箱1内，相变蓄热板4可根据实际所需蓄热量灵活布置或拆卸。

本发明可用于建筑供热水、设备供热水及其他需要提供稳定热水的场合，可根据实际需要增减或更换相变换热板，适应多种系统工况，蓄热能力灵活；可以收集太阳能等清洁能源热量，也可以回收废气热、废水热等各种热媒热量，具有节能环保意义。

实施例2：如图2所示，在实施例1的基础上，供热水管8连接热水换热器12进行热量交换后通过回水管9送回到蓄热水箱1中继续加热，各水管均安装阀门调节流量，热水换热器12通过末端供回水管将热量送入供热末端13，此时蓄热水箱1与供热末端13间接换热，连通方式为末端闭式连接。

本发明可用于建筑供暖、设备供热及其他需要提供稳定热量的场合。

本发明闭式平板相变蓄热箱供热系统，其运行过程如下：

（一）参见图1，末端开式连接的闭式平板相变蓄热箱供热系统，运行过程如下：

运行方式1：当供热热源10有热量输出时，开启供热热源10的控制阀门，热量通过水箱换热管6与相变水箱1水体进行换热， 当水箱水体温度达到相变蓄热板4内相变材料相变温度时，相变材料发生相变反应进行蓄热。在水箱水体未达到供热温度时关闭供热管阀门，此时平板相变蓄热箱处于有热源相变蓄热阶段。

运行方式2：当供热热源10有热量输出且供热末端13需要供热时，开启供热热源10的控制阀门对水箱水体供热，当水箱水体温度达到供热温度时，开启供热水管8阀门，将水箱热水送入供热末端13进行供热，换热后经过回水管9将回水送回蓄热水箱1中继续加热。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于相变蓄热供热阶段。

运行方式3：当供热热源10供热量不足以满足供热末端13所需热量时，相变蓄热材料释放潜热，水箱水体被加热并维持在供热温度，可以持续向供热末端13放热。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于相变放热供热阶段。

运行方式4：当供热热源10无热量输出且供热末端13仍需供热时，关闭供热热源10至水箱换热管6阀门，相变蓄热材料继续释放相变潜热，水箱水体被加热到供热温度，并通过供热水管8继续向供热末端13供热。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于无热源相变放热供热阶段。

运行方式5：当供热热源10无热量输出且供热末端13不需要供热时，关闭供热热源10的控制阀门，关闭供热水管8及回水管9阀门。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于无热源相变蓄热阶段。

（二）参见图2，末端闭式连接的闭式平板相变蓄热箱供热系统，运行过程如下：

运行方式1：当供热热源10有热量输出时，开启供热热源10的控制阀门，热量通过水箱换热管6与相变水箱1水体进行换热， 当水箱水体温度达到相变蓄热板4内相变材料相变温度时，相变材料发生相变反应进行蓄热。在水箱水体未达到供热温度时关闭供热水管8阀门，此时平板相变蓄热箱处于有热源相变蓄热阶段。

运行方式2：当供热热源10有热量输出且供热末端13需要供热时，开启供热热源10的控制阀门对水箱水体供热，当水箱水体温度达到供热温度时，开启供热水管8阀门，将水箱热水通过供热水管8送入热水换热器12与供热末端回水管进行热量交换后通过回水管9送回到蓄热水箱1中继续加热，热水换热器12通过末端供回水管将热量送入供热末端13。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于相变蓄热供热阶段。

运行方式3：当供热热源10供热量不足以满足供热末端13所需热量时，相变蓄热材料释放潜热，水箱水体被加热并维持在供热温度，可以通过热水换热器12继续向供热末端13放热。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于相变放热供热阶段。

运行方式4：当供热热源10无热量输出且供热末端13仍需供热时，关闭供热热源10至水箱换热管6阀门，相变蓄热材料继续释放相变潜热，水箱水体被加热到供热温度，并通过热水换热器12继续向供热末端13供热。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于无热源相变放热供热阶段。

运行方式5：当供热热源10无热量输出且供热末端13不需要供热时，关闭供热热源10的控制阀门，关闭供热水管8及回水管9阀门。此时闭式平板相变蓄热箱供热系统处于无热源相变蓄热阶段。

以上描述了本发明的基本结构、基本原理、运行方式和优越性，在不脱离本创造精神和范围的前提下，所进行的各种变化和改进，形成类似的技术方案或结构形式，均属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.闭式平板相变蓄热箱供热系统， 包括蓄热水箱（1）、卡槽板（2）、导流槽（3）、相变蓄热板（4）、保温层（5）、水箱换热管（6）、注水管（7）、供热水管（8）、回水管（9）、泄水管（11）组成的平板相变蓄热箱，以及供热热源（10）、热水换热器（12）、供热末端（13），各水管均安装阀门调节流量，其特征在于：所述的平板相变蓄热箱，蓄热水箱（1）内安装两片可拆卸式卡槽板（2），蓄热水箱（1）两侧壁面与卡槽板（2）之间围成导流槽（3），导流槽（3）与蓄热水箱内部相连通，卡槽板（2）上固定相变蓄热板（4），蓄热水箱（1）外部设有保温层（5），蓄热水箱（1）底部安装水箱换热管（6），水箱换热管（6）与供热热源（10）相连接，蓄热水箱（1）分别连接注水管（7）、供热水管（8）、回水管（9）、泄水管（11），注水管（7）用于补充蓄热水箱水量，泄水管用于排放蓄热水箱储水，各水管均安装阀门调节流量。

2.根据权利要求1所述的闭式平板相变蓄热箱供热系统，其特征在于，所述供热水管（8）可直接接入供热末端（13），再通过回水管（9）将回水引入蓄热水箱（1）内继续加热，该连通方式为末端开式连接；也可通过热水换热器（12）使蓄热水箱（1）与供热末端（13）进行热量交换，该连通方式为末端闭式连接。

3.根据权利要求1所述的闭式平板相变蓄热箱供热系统，其特征在于，所述相变蓄热板（4）内装有相变蓄热材料，相变材料可根据需要采用相变温度为0~100℃的相变材料，可以在相变材料内加入金属屑等材料强化换热，或采用封装相变材料强化换热，相变蓄热板（4）厚度可在1~1000mm之间，以传热性能优、板内相变材料可完全发生相变反应为标准。

4.根据权利要求1所述的闭式平板相变蓄热箱供热系统，其特征在于，所述卡槽板（2）可设置若干卡槽，用于固定相变蓄热板（4）于蓄热水箱（1）内，相变蓄热板（4）可根据实际所需蓄热量灵活布置或拆卸。

5.根据权利要求1所述的闭式平板相变蓄热箱供热系统，其特征在于，所述供热热源（10）可以是太阳能集热器，也可以是其他热源形式；所述水箱换热管（6）内可以是热水、污水、含防冻液的太阳能集热器热水，也可以是热气体或其他热媒。

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