CN105043149A - 相变蓄放热一体式换热器 - Google Patents

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端木琳
李祥立
张颖
仝仓
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Abstract

一种相变蓄放热一体式换热器，属于能源利用技术领域。相变蓄放热一体式换热器内部有两组盘管，盘管A和盘管B交叉布置，每个盘管有两个接口，接口置于相变蓄放热一体式换热器上部，侧面无开口，盘管A接热源介质，盘管B接冷源介质；盘管由U型弯头焊接直管成蛇形盘管，相变蓄放热一体式换热器内部设金属框架用于支撑盘管；相变蓄放热一体式换热器内添加相变材料，相变材料与盘管直接接触，热流体通过相变材料把携带的热量传递给冷流体；此设计将蓄热管、放热管和相变蓄放热介质三部分隔开设计，实现同时蓄放热的功能；装置蓄热量是同体积水蓄热量的3倍以上；采用模块化设计，方便加工，适合工业生产。

Description

相变蓄放热一体式换热器
技术领域
本发明装置涉及一种太阳能蓄热、放热、换热、保温于一体的相变蓄/放热装置，尤其是该蓄放热装置可用于太阳能供热系统，属新能源利用技术领域。
背景技术
太阳能是最丰富、清洁的可再生能源，如何利用太阳能解决我国北方冬季采暖问题已经成为太阳能热利用研究的重点之一。但是目前太阳能热水供暖系统在国内还处在试验阶段，仍存在很多问题：如系统的效率较低，经济性较差等等，尤其是太阳能的不稳定性、能流密度低且分布不均匀是影响太阳能热水供暖系统大规模应用的重要原因。
为了解决太阳能的不稳定性及间歇性，系统中需设置蓄热装置。概括地说，储热方式可分为显热式储热和潜热式储热。由于材料相变的潜热能比温度变化的显热能要大得多。在储存同样多热量时，需要相变蓄热材料的质量或容积比单相蓄热材料要小得多。因此，利用相变材料作为系统中的蓄热介质可以有效减小储热装置的尺寸，解决太阳能能流密度不均匀的问题，起到“移峰填谷”的作用。
经对现有技术文献的检索，申请号为200410062278.8的“复合式高密度相变蓄热装置”的发明专利，专利申请所述的相变蓄热装置，涉及了集热能分配器、强制换热、蓄热、供热分配器、保温、快速接口于一体的具有蓄热、供热功能的复合式高密度相变蓄热供暖、供热水装置及其设计。但是此装置不能实现同时蓄热放热，且其热源为电锅炉等高品位能源，不宜与太阳能热水等能流密度不均匀的可再生能源相连应用。
申请号为03242284.9的“双效相变蓄热式热管换热器”的发明专利，专利所述的热管换热器，涉及了蓄热器和换热器等，但是此装置内部由蓄热室连接取热流体通道和供热流体通道，取热流体通道与供热流体通道分离，导致蓄热器体积较大。
发明内容
为了克服现在蓄热器同时蓄热放热、取热流体通道和供热流体通道分开导致蓄热器体积较大的缺点，本相变蓄放热一体式换热器是将相变蓄热器和换热器结和在一起，利用相变材料蓄放热，交叉设置蓄放热盘管，目的在于克服现有技术及结构上的不足，研制出一种换热效率高，结构简单的换热器，可充分利用工业余热和太阳能低温热源，进而满足工业发展的需要。
本发明的技术方案：
相变蓄放热一体式换热器，包括壳体、盘管A、盘管B、框架和保温层；相变蓄放热一体式换热器内部有两组盘管，盘管A和盘管B交叉布置，每个盘管有两个接口，接口置于相变蓄放热一体式换热器上部，侧面无开口，盘管A接热源介质，盘管B接冷源介质；盘管由U型弯头焊接直管成蛇形盘管，相变蓄放热一体式换热器内部设金属框架用于支撑盘管；相变蓄放热一体式换热器内添加相变材料，相变材料与盘管直接接触，热流体通过相变材料把携带的热量传递给冷流体，流向热量需求处；相变蓄放热一体式换热器的壳体外设有保温层。
所述的管道的材质为白钢。
所述的携带的热量包括太阳能集热器收集的热量、工业余/废热。
本发明的有益效果：
1、本相变蓄放热一体装置将蓄热管、放热管和相变蓄放热介质三部分隔开设计，具备蓄热和放热功能，而且可实现同时蓄放热的功能。
2、装置蓄热量是同体积水蓄热量的3倍以上，可实现大容量系统的要求。
3、装置可采用模块化设计，方便加工。
4、装置内不无运动部件，运行安全、平稳。
附图说明
图1换热器侧面图。
图2换热器立面图。
图3换热器平面图。
图4装置立面尺寸。
图5装置平面尺寸。
图6装置管道图。
图中：1壳体；2盘管A；3盘管B；4框架；5保温层。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
首先进入蓄放热装置加热装置内的PCM，然后流回集热器继续加热；水在管内流动，PCM在管外通过管壁与水换热，PCM吸热温度上升，至相变温度后相变蓄热，此时，如果有供暖需求，可以同放热，加热供暖侧循环水；无日照且有供暖需求时，供暖侧循环水与蓄热装置中的PCM换热之后进入室内供暖系统。
1)以太阳能热利用为例，有日照时，循环介质(水)经过太阳能集热器被加热后，收集到的热量通过图1中盘管A管壁进行放热，即与箱内填充的Na2S2O3·5H2O进行充分换热，热量储存在相变材料中。
2)Na2S2O3·5H2O收集到热量之后，温度提高，通过图1中管B壁导热，与盘管B中温度较低的循环介质进行换热，盘管B的循环介质(水)得到热量后，流向热量需求处。
此时，如果有供暖需求，可以同放热，加热供暖侧循环水；无日照且有供暖需求时，供暖侧循环水与蓄热装置中的PCM换热之后进入室内供暖系统。

Claims (2)

1.一种相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，该相变蓄放热一体式换热器包括壳体、盘管A、盘管B、框架和保温层；相变蓄放热一体式换热器内部有两组盘管，盘管A和盘管B交叉布置，每个盘管有两个接口，接口置于相变蓄放热一体式换热器上部，侧面无开口，盘管A接热源介质，盘管B接冷源介质；盘管由U型弯头焊接直管成蛇形盘管，相变蓄放热一体式换热器内部设金属框架用于支撑盘管；相变蓄放热一体式换热器内添加相变材料，相变材料与盘管直接接触，热流体通过相变材料把携带的热量传递给冷流体；相变蓄放热一体式换热器的壳体外设有保温层。
2.根据要求1所述的相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的管道的材质为白钢。
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