CN104880111A - 一种相变储能单元的密封方法 - Google Patents

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王志
杜兔平
卢敬霞
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Abstract

本发明涉及一种结构简单、经济性好的相变储能单元的密封方法。相变储能单元包括外壳，外壳内有保温材料层，所述保温材料层内是内胆壳体，内胆壳体内填充有相变材料，相变材料的填充体积占内胆体积的80％-98％，相变材料表面漂浮有一层密封材料层，所述相变材料中埋设有换热盘管、电加热机构和温度传感器，密封材料层可以将相变材料相变过程(固体-液体)析出的结晶水锁定在密封材料层之下，从而减缓结晶水挥发，延长相变材料使用寿命，降低对封装容器的加工制造难度，在封装容器结构设计上更加多样化，既可以设计成圆形也可以设计成小巧的方形，密封材料还可以锁住相变材料的部分热量，减少热量的损失，提高相变材料的加热速度，减少加热时间。

Description

一种相变储能单元的密封方法
技术领域
本发明涉及相变储能领域，具体涉及相变储能单元的密封方法领域。
背景技术
随着全球不可再生能源的枯竭，提高能源的利用率成为科学研究的热点，相变储能材料在相变过程中吸收/释放大量热量，有利于废热的回收利用，热能的存储以及能量在时间和空间的转移，从而缓解能量需求的矛盾，节约能源。
无机水合盐是最常用的一种相变材料，这类材料的优点是：溶解热大、导热系数高、相变体积小、价格便宜等，无机水合盐的相变过程指的是在加热过程中水合盐脱出结晶水的过程和冷却过程中无机盐与水结合重新生成水合盐的过程。水合盐的脱水过程是先脱出液态水并形成水溶液，随着温度的升高，溶液中的水会气化，为防止相变材料水分损失、多次熔化-凝固循环后储热性能显著降低，就必须对相变材料进行密封。如果用封装容器密封，封装容器就必须做成承压容器，承压容器造价高、加工难度大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种结构简单、经济性好的相变储能单元的密封方法。
本发明的技术方案是：一种相变储能单元的密封方法，其特征在于：相变储能单元包括外壳，外壳内有保温材料层，所述保温材料层内是内胆壳体，内胆壳体内填充有相变材料，相变材料的填充体积占内胆体积的80％-98％，相变材料表面漂浮有一层疏水性密封材料层，所述相变材料中埋设有换热盘管、电加热机构和温度传感器。
本发明的相变储能单元的密封方法，所述的换热盘管一端连接冷介质入口，一端连接热介质出口。
本发明的相变储能单元的密封方法，所述相变储能单元中的无机水合盐相变材料表面漂浮有密封材料层，在无机水合盐吸热融化过程中，将析出的结晶水锁定在密封材料层以下，防止温度升高导致的结晶水挥发，从而导致的无机水合盐相变材料储能性质下降。
本发明的相变储能单元的密封方法，所述密封材料是疏水性材料，密度小于相变材料，漂浮在相变材料层以上，密封材料优选熔点低于40℃，性能稳定，受热不易分解，不易挥发，优选为石蜡类或硅脂类。
本发明的相变储能单元的密封方法，所述相变材料是各种无机水合盐。
本发明的优点和取得的技术效果是：
在无机水合盐相变材料表面漂浮一层疏水性密封材料，可以锁住相变材料结晶水，同时密封材料可以随着相变材料的膨胀-收缩上下浮动，从而降低对封装容器的密封要求，在封装容器结构设计上更加多样化，既可以设计成圆形也可以设计成小巧的方形。
在相变材料表面上漂浮密封材料，既可以锁住水分，也可以锁住部分热量，减少热量的损失，提高相变材料的加热速度，减少加热时间。
附图发明
图1是本发明实施例1中的相变储能单元的正剖视图；
其中图1中：1.外壳；2.保温材料；3.内胆壳体；4.相变材料；5.密封材料；6.换热盘管；7.冷介质入口；8.热介质出口；9.加热机构；10.温度传感器。
具体实施方式
为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：
实施例1
一种结构简单、经济性好的相变储能单元的密封方法，采用密封材料对相变储能单元中的相变材料进行密封，具体实施形式是：
相变储能单元结构见图1，包括外壳1，外壳内有保温材料层2，保温材料层内有内胆壳体3，内胆壳体内填充有相变材料4，相变材料表面漂浮有一层密封材料5，相变材料内部浸没有换热盘管6、电加热机构9和温度传感器10，换热盘管连接冷介质入口7和热介质出口8。
上述结构中，外壳作用是封装、固定保温材料层；保温材料层有绝热效果，防止热量散发损失；内胆壳体是相变材料、密封材料、换热盘管、电加热机构和温度传感器的封装容器；相变材料是各种无机水合盐，可以储存/释放潜热和部分显热，其占内胆体积的80％-98％，为相变材料体积膨胀预留空间；密封材料漂浮在相变材料层之上，将相变材料相变过程(固体-液体)析出的结晶水锁定在密封材料层之下；换热盘管是介质的流道，冷介质从冷介质入口进入，热介质出口流出，通过换热盘管与相变材料进行热量交换，带走相变材料中储存的潜热和部分显热；电加热机构提供电能加热相变材料，浸没在相变材料中，通过辐射、传导的方式对相变材料加热；温度传感器用于测量相变材料的温度。
工作过程：相变储能单元工作过程一般分为蓄热过程和放热过程。
蓄热过程由电加热机构9通电加热相变材料4，相变材料4逐渐由固态相变为液态，储存相变潜热和部分显热，并析出结晶水，密封材料5为液态物质，密度小于相变材料，漂浮在相变材料表面上，随着相变材料4体积变化而上下浮动，能锁住结晶水，防止水分挥发和气化，同时也能锁住部分热量，减少热量的挥发。
放热过程是一定温度、流量的冷流体从冷介质入口7进入换热盘管6，与相变储能材料4进行热交换，所得热流体从热介质出口8流出，将相变材料4储存的潜热和部分显热带出，随着放热过程的进行，相变材料4温度下降，热流体温度也随之下降，到要求值时完成放热过程。
在相变储能单元在无上盖板密封的条件下，经过4周不断的蓄热和放热过程，无密封材料的无机水合盐质量损失率为9％，而有石蜡密封材料的无机水合盐质量损失率为1％，大大减少了无机水合盐结晶水的质量损失率，对于结晶水合盐的寿命有重要意义。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种相变储能单元的密封方法，其特征在于：相变储能单元包括外壳(1)，外壳(1)内有保温材料层(2)，所述保温材料层(2)内是内胆壳体(3)，内胆壳体(3)内填充有相变材料(4)，相变材料(4)的填充体积占内胆体积的80％-98％，相变材料(4)表面漂浮有一层密封材料层(5)，所述相变材料(4)中埋设有换热盘管(6)、电加热机构(9)和温度传感器(10)。
2.根据权利要求1所述的相变储能单元的密封方法，其特征在于：所述换热盘管(6)一端连接7冷介质入口(7)，一端连接热介质出口(8)。
3.根据权利要求1所述的相变储能单元的密封方法，其特征在于：所述相变材料是无机水合盐类相变材料。
4.根据权利要求1所述的相变储能单元的密封方法，其特征在于：所述密封材料层(5)为疏水性密封材料层，将相变材料吸热融化过程中析出的结晶水锁定在密封材料层以下，防止结晶水挥发导致相变材料储能性质下降。
5.根据权利要求1所述的相变储能单元的密封方法，其特征在于：所述密封材料层(5)采用的密封材料为液态油状物质。
6.根据权利要求5所述的相变储能单元的密封方法，其特征在于：所述密封材料层(5)采用的密封材料为石蜡类或硅脂类。
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