CN104990438B - 一种带内置水箱的相变式储热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带内置水箱的相变式储热装置，包括外壳，在外壳内设置内胆，在内胆与外壳之间设置保温层，内胆内填充相变材料，在相变材料内埋设换热盘管，换热盘管的进口与出口均伸出到内胆的外部，且分别与进水主管道及出水主管道焊接连通，进水主管道与出水主管道与外部供热系统连接，在内胆内设置有内置水箱，该内置水箱一端为冷水进水管，另一端为热水出水管，相变材料填充在内置水箱与内胆之间的空间内。与现有技术相比，本发明结构简单，系统储热能力高，可同时满足供暖和热水需求，且当热水量不足时可由相变材料的热量持续给内箱加热。因相变材料相变过程稳定，所以该设备能够稳定持续的提供热量，用于建筑物的采暖及热水需求。
Description
技术领域
本发明涉及热储存领域，尤其是涉及一种带内置水箱的相变式储热装置。
背景技术
现有的相变式储热装置由于内胆及盘管组件的结构设计不太成熟，致使储热装置内部换热盘管换热不均匀，相变材料利用不充分，造成现有的相变储热装置换热效率偏低，间接增加了产品的生产成本。现有的相变储热装置存在换热组件中管件与主流道之间的焊点浸泡在相变材料内部的缺陷，这致使焊点处遭受相变材料的侵蚀而造成致命损伤，并且浸泡在相变材料内部的焊点部位损伤后不方便维护，造成现有相变储热装置使用寿命较短，最终影响了用户的选择。
并且，现有的普通储热式装置主要为保温水箱，仅利用水的显热储存热量，尺寸庞大，而且安装困难，不能很好的推广使用，尤其是在城市环境。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型的换热效率高、结构和安装简单、使用寿命长的带内置水箱的相变式储热装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带内置水箱的相变式储热装置，包括外壳，在外壳内设置内胆，在内胆与外壳之间设置保温层，所述的内胆内填充相变材料，在所述的相变材料内埋设换热盘管，所述的换热盘管的进口与出口均伸出到内胆的外部，且分别与进口主管道及出口主管道焊接连通，所述的进口主管道与出口主管道与外部供热系统连接，外部系统能够稳定持续的供热或供冷。在内胆内设置有内置水箱，该内置水箱一端为冷水进水管，用于连接自来水供水，另一端为热水出水管，用于引至用水点，所述的相变材料填充在内置水箱与内胆之间的空间内。
所述的内胆内设置有至少一个隔板，所述的隔板将内胆内部分隔成独立的空间，使得相变材料分别位于由隔板分隔成的独立空间内。隔板根据相变材料的特性在内胆内根据一定间隔放置，既起到防止材料分层的左右，也起到增强换热的作用。
所述的隔板上开设有使换热盘管贯穿的通孔，所述的隔板夹持在换热盘管中部。
所述的内胆内还设置有对相变材料进行气动搅拌的气动搅拌管。
所述的内胆顶端开设有与外部大气相通的通气孔。
在整个内胆中设置有多组换热盘管，且多组换热盘管同时与进口主管道及出口主管道同程并联连接。换热盘管的长度间距设计充分考虑了相变换热的换热特点，使得储热式装置能够按照要求平稳恒定的输出热量。
所述的气动搅拌管一端埋于内胆底部，并在其表面开若干出气孔，另一端伸出外壳。气动搅拌管用于周期性维护，在需要的时候可从外部打入高压气体，使装置内相变材料得到搅拌而均匀分布。
所述的保温层为发泡聚氨酯层、气凝胶保温层、VIP真空保温板中的一种或多种组合。
所述的相变材料为有机相变材料或无机相变材料，在其相变温度区间发生相变吸收或释放大量热量。
所述的换热盘管与进口主管道及出口主管道连通形成的管道内流通有循环介质，所述的循环介质选自水、防冻液、导热油或超导液中的一种或几种的组合。
所述的换热盘管为金属盘管(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料盘管(PE，HDPE，PERT，PB等)。
所述的隔板采用金属(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料(PE，HDPE，PERT，PB等)制成。
所述的内置水箱采用金属(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料(PE，HDPE，PERT，PB等)制成。
所述的气动搅拌管采用(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料(PE，HDPE，PERT，PB等)制成。
本发明的相变式储热装置在实际应用中，通过进水主管道与出水主管道与外部热源连通，通过外部热源对换热盘管中的循环介质进行加热，使得循环介质通过换热盘管对相变材料进行放热，相变材料通过固液态的相变储存换热管内的能量，并向内置水箱释放热量，使得内置水箱中的水能够实时进行加热。
与现有技术相比，本发明的带水箱的相变储热式装置结构简单、制作方便，且系统储热能力高，外形尺寸小，空间利用率高，可同时满足供暖和热水需求，且当热水量不足时可由相变材料的热量持续给内箱加热。因相变材料相变过程稳定，所以该设备能够稳定持续的提供热量，用于建筑物的采暖及热水需求。
附图说明
图1为本发明的相变式储热装置主视结构示意图；
图2为本发明的相变式储热装置俯视结构示意图。
图中，1—外壳、2—保温层、3—内胆、4—相变材料、5—换热盘管、6—进口主管道、7—出口主管道、8—气动搅拌管、9—隔板、10—内置水箱、11—冷水进水管、12—热水出水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种带内置水箱的相变式储热装置，如图1、图2所示，包括外壳1，在外壳1内设置内胆3，在内胆3与外壳1之间设置保温层2，内胆3内填充相变材料4，在相变材料4内埋设换热盘管5，换热盘管5的进口与出口均伸出到内胆3的外部，且分别与进口主管道6及出口主管道7焊接连通，进口主管道6与出口主管道7与外部供热系统连接，外部系统能够稳定持续的供热或供冷。在内胆3内设置有内置水箱10，该内置水箱10一端为冷水进水管11，用于连接自来水供水，另一端为热水出水管12，用于引至用水点，相变材料4填充在内置水箱10与内胆3之间的空间内。
内胆内设置有至少一个隔板9，隔板9将内胆3内部分隔成独立的空间，使得相变材料4分别位于由隔板9分隔成的独立空间内。隔板9根据相变材料的特性在内胆3内根据一定间隔放置，既起到防止材料分层的左右，也起到增强换热的作用。隔板9上开设有使换热盘管5贯穿的通孔，隔板9夹持在换热盘管5中部。内胆3内还设置有对相变材料4进行气动搅拌的气动搅拌管8。气动搅拌管8一端埋于内胆3底部，并在其表面开若干出气孔，另一端伸出外壳1。气动搅拌管8用于周期性维护，在需要的时候可从外部打入高压气体，使装置内相变材料得到搅拌而均匀分布。内胆3顶端开设有与外部大气相通的通气孔。其中，在整个内胆3中设置有多组换热盘管5，且多组换热盘管5同时与进口主管道6及出口主管道7同程并联连接。换热盘管5的长度间距设计充分考虑了相变换热的换热特点，使得储热式装置能够按照要求平稳恒定的输出热量。
其中，保温层2为发泡聚氨酯层、气凝胶保温层、VIP真空保温板中的一种或多种组合。相变材料4为有机相变材料或无机相变材料，能够在热水或采暖的温度适用范围内(30℃～95℃)范围内发生相变吸收或释放大量热量。换热盘管5与进口主管道6及出口主管道7连通形成的管道内流通有循环介质，循环介质选自水、防冻液、导热油或超导液中的一种或几种的组合。换热盘管5为金属盘管(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料盘管(PE，HDPE，PERT，PB等)。隔板9采用金属(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料(PE，HDPE，PERT，PB等)制成。内置水箱10采用金属(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料(PE，HDPE，PERT，PB等)制成。气动搅拌管8采用(铜、不锈钢、铝及合金等)或塑料(PE，HDPE，PERT，PB等)制成。
本实施例的相变式储热装置在实际应用中，通过进水主管道与出水主管道与外部热源连通，通过外部热源对换热盘管中的循环介质进行加热，使得循环介质通过换热盘管对相变材料进行放热，相变材料通过固液态的相变储存换热管内的能量，并向内置水箱释放热量，使得内置水箱中的水能够实时进行加热。
本实施例中，相变储热装置外形尺寸φ950mm*1850mm，储热量650MJ。
内置水箱的直径300mm，高度1800mm，容积127L。可以提高125L～250L的生活热水。
本实施案例所用相变储能材料优选江苏启能新能源材料有限公司生产的启能1号相变材料，其相变温度78度，相变潜热为650kj/kg。在相同体积下，其储热能力达到石蜡的4倍，导热能力为石蜡的12倍。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种带内置水箱的相变式储热装置，包括外壳(1)，在外壳(1)内设置内胆(3)，在内胆(3)与外壳(1)之间设置保温层(2)，所述的内胆(3)内填充相变材料(4)，在所述的相变材料(4)内埋设换热盘管(5)，所述的换热盘管(5)的进口与出口均伸出到内胆(3)的外部，且分别与进口主管道(6)与出口主管道(7)焊接连通，所述的进口主管道(6)与出口主管道(7)与外部供热系统连接，其特征在于，在内胆(3)内设置有内置水箱(10)，该内置水箱(10)一端为冷水进水管(11)，另一端为热水出水管(12)，所述的相变材料(4)填充在内置水箱(10)与内胆(3)之间的空间内；
所述的内胆(3)内设置有至少一个隔板(9)，所述的隔板(9)将内胆(3)内部分隔成独立的空间，使得相变材料(4)分别位于由隔板(9)分隔成的独立空间内，所述的隔板(9)上开设有使换热盘管(5)贯穿的通孔，所述的隔板(9)夹持在换热盘管(5)中部；
所述的内胆(3)内还设置有对相变材料(4)进行气动搅拌的气动搅拌管(8)；
在整个内胆(3)中设置有多组换热盘管(5)，且多组换热盘管(5)同时与进口主管道(6)及出口主管道(7)同程并联连接。
2.根据权利要求1所述的一种带内置水箱的相变式储热装置，其特征在于，所述的气动搅拌管(8)一端埋于内胆(3)底部，并在其表面开若干出气孔，另一端伸出外壳(1)。
3.根据权利要求1所述的一种带内置水箱的相变式储热装置，其特征在于，所述的内胆(3)顶端开设有与外部大气相通的通气孔。
4.根据权利要求1所述的一种带内置水箱的相变式储热装置，其特征在于，所述的保温层(2)为发泡聚氨酯层、气凝胶保温层、VIP真空保温板中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种带内置水箱的相变式储热装置，其特征在于，所述的相变材料(4)为有机相变材料或无机相变材料，在其相变温度区间发生相变吸收或释放大量热量。
6.根据权利要求1所述的一种带内置水箱的相变式储热装置，其特征在于，所述的换热盘管(5)与进口主管道(6)及出口主管道(7)连通形成的管道内流通有循环介质，所述的循环介质选自水、防冻液、导热油或超导液中的一种或几种的组合。
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