CN104279903B - 相变储能材料的状态识别方法及储能、释能自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变储能材料的状态识别方法及储能、释能自动控制方法，一种相变储能材料的状态识别方法，包括：测试相变储能材料的温度；根据测试结果来判断所述相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态。该储能、释能自动控制方法，包括以下步骤：采用上述的相变储能材料的状态识别方法判定相变储能材料的当前状态；在判定结果表示所述相变储能材料的当前状态为等待储能状态或释能状态时，给相变储能材料进行热量存储。本发明通过对相变储能材料激发后的温度变化，来判断相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态，用于相变材料储能和释能过程的自动控制，并使得相变储能材料的能量得以充分利用。

Description

相变储能材料的状态识别方法及储能、释能自动控制方法

技术领域

本发明涉及相变储能材料领域，具体涉及一种相变储能材料的状态识别方法及储能、释能自动控制方法。

背景技术

相变储能材料是近些年开发的一种新材料，是利用某些物质在特定温度下，通过相变来吸收或释放能量。

在世界范围内，包括采暖、空调制冷、生活热水等在内的建筑能耗占社会总能耗的40%。太阳光热利用能有效覆盖建筑能耗、是最具有发展潜力的可再生能源利用技术。由于太阳能资源以及建筑能耗的季节波动性，热能的跨季节储存是高效利用太阳能的关键。目前市场上太阳能热利用系统均采用常规短期储热技术，太阳能贡献率低，仅能满足生活热水需要或采暖效率低，不能满足建筑采暖的广泛需求。

现有技术中还没有一种相变储能材料的状态识别方法及控制方法，以实现能量的自动长期存储。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种能实现能长期自动存储的相变储能材料的状态识别方法及储能、释能自动控制方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种相变储能材料的状态识别方法，包括：

测试相变储能材料的温度；

根据测试结果来判断所述相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态。

本发明还提供一种储能、释能自动控制方法，包括以下步骤：

采用上述的相变储能材料的状态识别方法判定相变储能材料的当前状态；

在判定结果表示所述相变储能材料的当前状态为等待储能状态或释能状态时，给相变储能材料进行热量存储；

在判定结果表示所述相变储能材料的当前状态为储能状态或释能状态时，相变储能材料向外输出存储的热量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对常温下相变储能材料激发后的温度变化，来判断相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态，使得相变储能材料的能量得以充分利用。本发明的相变储能材料尤其适合用于太阳能集热系统中，通过获知相变储能材料的储能状态，可用于自动判断太阳热能的直接利用或存储待用以及自动判断短期储能或长期储能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的相变储能材料的状态识别方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的通过温度测量自动探知和记录相变储能材料状态的原理图；

图3为本发明实施例提供的半导体相变激发装置的主视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

参见图1，一种相变储能材料的状态识别方法，包括：

步骤S11：测试相变储能材料的温度；

步骤S12：根据测试结果来判断所述相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态。

本发明通过温度的测量来判断相变储能材料的储能状态，从而方便识别相变储能材料的状态，给控制相变储能材料的储能和释能操作，运用相变储能材料的能量带来了很大的方便。

具体的，所述测试相变储能材料的温度，包括：在室温下，通过激发装置激发相变储能材料，通过温度探头测量相变储能材料的温度；

所述根据测试结果来判断所述相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态，包括：当温度探头测量到相变储能材料没有相应的升温过程，判定相变材料为等待储能状态；当温度探头测量到相变储能材料有升温过程，判定此时未激发前的相变储能材料为储能状态，激发后的相变储能材料处于释能状态，待释能过程结束，相变材料由释能状态变为等待储能状态。

本发明通过对相变储能材料激发后的温度变化，来判断相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态，用于储能和释能过程的自动控制，使得相变储能材料的能量得以充分利用。

可选的，所述相变储能材料为醋酸钠水合物，所述醋酸钠水合物的含水量为40-60wt%。优选60wt%。

本发明的状态识别方法尤其适合于醋酸钠水合物，对其他通过相变材料过冷储热的系统同样适用。

参见图2，具体的，所述升温过程包括：当所述激发装置激发相变储能材料后，所述相变储能材料的温度在预定时长内从室温上升到第一预定温度范围，相变储能材料处于释能状态；当所述相变储能材料的温度降到第二预定温度范围，所述相变储能材料处于等待储能状态。

本发明的相变储能材料在激发后具有短时间明显的温升，温度升高后并保持，在潜热能释放完毕后，温度将逐渐降低。温度的变化对判断其释能过程具有很大的帮助，可以使能量得到充分利用。

优选地，所述预定时长为1-10分钟；和/或，所述第一预定温度范围为50-60°C；和/或，所述第二预定温度范围25-32°C。

更优选地，所述预定时长为5分钟；和/或，所述第一预定温度范围为55°C；和/或，所述第二预定温度范围30°C。

通过上述优选的工艺参数，能更好的判断相变储能材料的状态。

本发明还提供一种储能、释能自动控制方法，包括以下步骤：

采用上述的相变储能材料的状态识别方法判定相变储能材料的当前状态；

在判定结果表示所述相变储能材料的当前状态为等待储能状态或释能状态时，向相变储能材料输入待存储的热量；

在判定结果表示所述相变储能材料的当前状态为储能状态或释能状态时，相变储能材料向外输出存储的热量。

本发明的相变储能材料的状态可实现储能和释能的自动控制，能够实现相变储能材料的短期储能和长期储能，更方便实用。

优选的，当测试到所述相变储能材料的温度有相应的升温过程时，1-10分钟，温度上升到50-60°C，打开用热系统，所述相变储能材料放热，用于给用热系统提供稳定的热源；当相变储能材料处于待储能状态时，打开供热系统，由供热系统向相变储能材料输入待存储的热量。

通过激发时间与测试温度的结合，以便于更好的控制相变储能材料的状态。用热系统包括采暖装置、生活用热水装置等。

可选的，所述供热系统包括太阳能集热器，通过所述太阳能集热器给所述相变储能材料储存热量。

本发明的相变储能材料尤其适合用于太阳能集热系统中，通过获知相变储能材料的储能状态，可用于自动判断太阳热能的直接利用或存储待用以及自动判断短期储能或长期储能。

优选的，当所述太阳能集热器中的介质温度与相变储能材料的温度之差大于第一预设值时，进行相变储能材料的热量存储；当所述太阳能集热器中的介质温度与相变储能材料的温度之差小于第二预设值时，终止相变储能材料的热量存储。其中，第一预设值可以是3-15K，第二预设值可以是2-10K。

采用上述的控制方法，保证了相变储能材料能够达到完全储能，达到长期存储潜热能的目的。

本发明的相变储能材料与太阳能集热系统相结合，储存热量时间长，可以实现太阳能的跨季节储存，用于冬季取暖及生活热水。

图3为本发明实施例提供的半导体相变激发装置的主视图。如图3所示，本发明实施例提供的半导体相变激发装置，包括至少一个半导体制冷片2，所述半导体制冷片2的制冷侧设置有相变介质通道。

上述方案，采用了相变蓄能技术，摆脱了显热蓄能的局限，大大提高蓄热密度的同时降低了长期低热损储能的目的。采用上述方案的跨季蓄能系统建造、使用成本低，使用寿命长。

实际使用中，该半导体相变激发装置可以包括一个保温部件1，保温部件1可以但不限于为一块保温板。在保温部件1上设置有安装腔，在安装腔内安装一片半导体制冷片2，且半导体制冷片2的制冷侧朝向安装腔的底部。当然也可以安装多片（含两片）半导体制冷片2，当安装多片半导体制冷片2时，多片半导体制冷片2层叠设置，且每两相邻半导体制冷片2之一的制冷侧靠近或紧贴另一的散热侧。

在安装腔的底部设置有通孔，通孔内设置有连接管4，连接管4的中空部分为相变介质通道。连接管4用于与相变介质容器相连。相变介质容器中存有处于过冷态的相变介质。半导体制冷片2的制冷量降低了通道内局部相变介质温度，相变介质结晶并通过相变介质通道传导到相变介质容器内，使处于过冷态的相变介质陆续全部结晶并释放热能。

为了使半导体制冷片2的产生的低温顺利迁移至相变介质通道，则半导体制冷片2与相变介质通道之间设置有导热金属片5，导热金属片5紧贴于半导体制冷片2的制冷侧，相变介质通道的一端顶在导热金属片5的表面。导热金属片5具有良好的导热性能，提高了制冷片的低温向相变介质通道迁移的效率。

为了获得较好的密封效果，防止相变介质渗漏，在连接管4上套装有与通孔密封的密封圈3，且该密封圈3与导热金属片5密封接触配合，实现了连接管4、通孔及导热金属片5之间的良好密封。

本发明实施例还提供一种半导体相变激发方法，通过半导体制冷片2降低相变介质的局部温度，使所述相变介质结晶以释放热能。

其中，相变介质为醋酸钠水合物。该醋酸钠水合物的含水量在40%-60%。醋酸钠水合物通过半导体制冷片2的Peltier效应，激发处于过冷态的醋酸钠水合物，使其结晶，释放回收50-60℃左右的热能。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (9)

1.一种相变储能材料的状态识别方法，其特征在于，包括：

测试相变储能材料的温度：

在室温下，通过激发装置激发相变储能材料，通过温度探头测量相变储能材料的温度；

根据测试结果来判断所述相变储能材料是储能状态、释能状态或等待储能状态：

当温度探头测量到相变储能材料没有相应的升温过程，判定相变材料为等待储能状态；当温度探头测量到相变储能材料有升温过程，判定此时未激发前的相变储能材料为储能状态，激发后的相变储能材料处于释能状态，待释能过程结束，相变材料由释能状态变为等待储能状态。

2.根据权利要求1所述相变储能材料的状态识别方法，其特征在于，

所述相变储能材料为醋酸钠水合物，所述醋酸钠水合物的含水量为40-60wt％。

3.根据权利要求2所述的相变储能材料的状态识别方法，其特征在于，所述升温过程包括：当所述激发装置激发相变储能材料后，所述相变储能材料的温度在预定时长内从室温上升到第一预定温度范围，相变储能材料处于释能状态；当所述相变储能材料的温度降到第二预定温度范围，所述相变储能材料处于等待储能状态。

4.根据权利要求3所述的相变储能材料的状态识别方法，其特征在于，所述预定时长为1-10分钟。

5.根据权利要求3所述的相变储能材料的状态识别方法，其特征在于，所述第一预定温度范围为50-60℃；和/或，所述第二预定温度范围25-32℃。

6.一种储能、释能自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用如权利要求3-5任一项所述的相变储能材料的状态识别方法判定相变储能材料的当前状态；

在判定结果表示所述相变储能材料的当前状态为等待储能状态或释能状态时，向相变储能材料输入待存储的热量；

在判定结果表示所述相变储能材料的当前状态为储能状态或释能状态时，相变储能材料向外输出存储的热量。

7.根据权利要求6所述的储能、释能自动控制方法，其特征在于，当测试到所述相变储能材料的温度有相应的升温过程时，打开用热系统，所述相变储能材料放热，用于给用热系统提供稳定的热源；当相变储能材料处于待储能状态时，打开供热系统，由供热系统向相变储能材料输入待存储的热量。

8.根据权利要求7所述的储能、释能自动控制方法，其特征在于，所述供热系统包括太阳能集热器，通过所述太阳能集热器给所述相变储能材料储存热量。

9.根据权利要求8所述的储能、释能自动控制方法，其特征在于，当所述太阳能集热器中的介质温度与相变储能材料的温度之差大于第一预设值时，进行相变储能材料的热量存储；当所述太阳能集热器中的介质温度与相变储能材料的温度之差小于第二预设值时，终止相变储能材料的热量存储。