CN105526722A - 一种蓄热装置及蓄热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄热装置，包括换热平板，所述换热平板内部一字型排列微型热管，换热平板由蓄热箱体包裹，换热平板前后板面上贴合散热翅片，蓄热箱体内部空隙处填充以石蜡为主体的蓄热材料，换热平板的取热端与放热管贴合并紧固，换热平板的加热端与充热管贴合并紧固。本发明蓄、放热效率可达96％，本发明可方便地实现蓄热和放热的分阶段控制，本发明的产品可进行串联、并联组装，从而形成各种规模的蓄热集成产品。

Description

一种蓄热装置及蓄热系统

技术领域

本发明涉及热量存储与交换装置。

背景技术

为减少碳的排放、保护环境，提高能源利用率已成为当今国际社会需要解决的重要课题，其中蓄能技术的开发与利用又是提高能源利用率的关键手段。现有被人们成功运用的蓄能技术是在电力行业使用的“移峰填谷”技术，就是在用电低谷时，用多余的电通过扬水设备将河流里的水提升到山顶等高处储存，在用电高峰时，再将山顶等高处储存的水释放到河流里推动水轮机发电，这种技术蓄能效果好，减少了电能的浪费，但建设这样的工程需要的投资大并且应当具备特定的地理条件，而且针对的能源必须是电能。现有的另一种蓄能技术是以热水为载体的太阳能热水器，它是利用一系列吸热管吸取太阳照射的热能将水加热，然后将加热的水存储到热水器中保温，使用时直接将加热过的水从热水器中引出，这种蓄能技术也是成熟的技术，但这种蓄能技术多是以小型太阳能热水器方式用于家庭，如果采用这样的蓄能技术建设大型的太阳能蓄热、供热设施又需要占用庞大的地面空间。在有工业余热的场合，也有用气态或液态工业余热通过循环来加热温室大棚的，这种方式可以替代一部分由其他设备提供的热能，能够有效地节约能源，但它毕竟是一种即时交换热能的方式，无法根据需要，实现分阶段蓄热、放热。现有工业上采用的热交换器是为即时交换热量而设计的一种换热装置，设备工作时，热量从一个器件转移到另一个器件，也无法实现蓄热、放热分阶段进行控制。

在能源危机的当今，探索一种能够规模蓄热而且能够实现蓄、放热分阶段控制的新的蓄能装置已迫在眉睫。目前，也有一些厂家在探讨以盘管式换热器为基本构架改造为能够实现蓄热、放热分阶段进行控制的蓄热装置，然而，这种蓄热装置不但设备体积大、管路阻力大、制造成本高，而且蓄热效果不理想，难以在产业上推广应用。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种新的蓄热装置，它能有效地解决依据现有盘管式换热器改造的蓄热装置体积大、管路阻力大、制造成本高、蓄热效果不理想、难以在产业上推广应用的问题，同时也能解决建设大型太阳能蓄热、供热设施需要占用庞大地面空间的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种蓄热装置，包括换热平板，所述换热平板内部一字型排列微型热管，换热平板由蓄热箱体包裹，换热平板前后板面上贴合散热翅片，蓄热箱体内部空隙处填充以石蜡为主体的蓄热材料，换热平板的取热端与放热管的取热面贴合并紧固，换热平板的加热端与充热管的加热面贴合并紧固。

作为本发明的进一步方案，所述微型热管的孔径在0.3～2.5mm之间。

作为本发明的再进一步方案，所述石蜡为主体的蓄热材料中含有铜纳米粉。

作为本发明的又进一步方案，所述散热翅片为铝制板材挤压成型的翅片，所述放热管与充热管均为铝材挤压成型的通透管。

作为本发明的更进一步方案，在所述换热平板的加热端与充热管相互接触的表面涂覆导热硅脂，在所述换热平板的取热端与放热管相互接触的表面涂覆导热硅脂，在所述换热平板与散热翅片相互接触的表面涂覆导热硅脂。

本发明在采用换热平板作为传热核心部件、采用石蜡作为相变蓄热材料后，蓄、放热效率达到96％；本发明在采用纳米技术对相变蓄热材料石蜡进行改性后，蓄、放热性能进一步得到保证；本发明采用散热翅片后，换热效果得到增强；本发明在所述换热平板的加热端与充热管相互接触的表面、换热平板的取热端与放热管相互接触的表面、换热平板与散热翅片相互接触的表面分别涂覆导热硅脂后，换热效果进一步得到保证。本发明可方便地实现蓄热和放热的分阶段控制，充放热过程中换热流体流动顺畅，所受阻力远远小于盘管换热器中换热流体所受的阻力，同时本发明形成的产品结构简单、紧凑，蓄热密度大、整体温度均匀、操作控制方便，不仅如此，本发明的产品还可方便地进行串联、并联组装，从而形成各种规模的蓄热集成产品。

附图说明

图1是本发明一种蓄热装置的主视图。

图2是本发明一种蓄热装置中散热翅片的侧视图。

图3是本发明一种蓄热装置中散热翅片的仰视图。

图4是本发明一种蓄热装置中放热管部分的横断面图。

图5是本发明一种蓄热装置中换热平板的立体结构图。

图中附图标记列示如下：1-放热管，2-放热联接管，3-蓄热箱体，4-散热翅片，5-充热联接管，6-充热管，7-换热平板，8-散热平面，9-翘起翅片，10-微型热管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1示出了本发明一种蓄热装置主视位置的结构，图2示出了本发明一种蓄热装置中散热翅片侧视位置的结构，图3示出了本发明一种蓄热装置中散热翅片仰视位置的结构，图4示出了本发明一种蓄热装置中放热管部分横断面的结构，图5示出了本发明一种蓄热装置中换热平板的立体结构。本发明的一种蓄热装置，包括换热平板7，所述换热平板7与其内部一字型排列的微型热管是由金属板材经挤压成型并在填充工质后封装形成的一个整体，换热平板7内部优选包含6～12只微型热管10，微型热管10的孔径在0.3～2.5mm之间选取，换热平板7由蓄热箱体3包裹，换热平板7前后板面上贴合散热翅片4，所述散热翅片4为铝制板材挤压成型，该散热翅片4一面呈现为散热平面8、另一面呈现为翘起翅片9，翅高在25mm～32mm之间选取，翅厚0.8～1.2mm之间选取，翅间间距在5～7mm之间选取，蓄热箱体3内部空隙处填充以石蜡为主体的蓄热材料，作为一种优选，所述石蜡为主体的蓄热材料中含有铜纳米粉，换热平板7的取热端与放热管1贴合并紧固，换热平板7的加热端与充热管6贴合并紧固，所述放热管1与充热管6优先采用铝材挤压成型的通透管，在所述换热平板7的加热端与充热管6相互接触的表面优先涂覆导热硅脂，在所述换热平板7的取热端与放热管1相互接触的表面优先涂覆导热硅脂，在所述换热平板7与散热翅片4相互接触的表面优先涂覆导热硅脂，为使放热管1、充热管6分别与换热平板7的端部表面贴合，放热管1的取热面、充热管6的加热面为与换热平板7表面吻合的平面，放热管1的两端设置放热联接管2、充热管6的两端设置充热联接管5，本发明采用的换热平板7可以是单一的、也可以是多块并排的，图1中所示为四块并排间隔排列。

本发明的工作原理：蓄热阶段，当来自外界的热量需要储存时，热流体流经充热管6的通道，热量由充热管6传递给换热平板7的加热端，微型热管内部工质受热蒸发并将热量传导至石蜡蓄热材料中储存起来，从而实现能量的储存；取热阶段，当外界需要从本发明的一种蓄热装置中取出热量时，取热流体流经放热管1的通道，热量由换热平板7的取热端传递给放热管1，从而将取热流体加热，由取热流体将热量取走，随着换热平板7内部微型热管10中热量的释放，内部工质从石蜡蓄热材料中继续吸取热量，通过这个过程，石蜡蓄热材料中的热量逐渐由取热流体带走，从而实现了能量的取用。

Claims (10)

1.一种蓄热装置，其特征是：包括蓄热箱体、换热平板、散热翅片、放热管、充热管和微型热管，

所述换热平板设置在所述蓄热箱体内侧，所述微型热管设置在所述换热平板内侧，所述散热翅片设置在所述换热平板外侧与所述蓄热箱体内侧形成空隙，并在所述空隙中填充蓄热材料；

所述放热管设置在所述换热平板的上端并在所述蓄热箱体外侧形成取热端；所述充热管设置在所述换热平板的下端并在所述蓄热箱体外侧形成加热端。

2.一种蓄热装置，其特征是：包括蓄热箱体、多个换热平板、散热翅片、放热联接管、放热管、充热联接管、充热管和微型热管，

每个换热平板两两间隔并设置在所述蓄热箱体内侧，所述微型热管设置在每个换热平板内侧，所述散热翅片设置在每个换热平板外侧与所述蓄热箱体内侧形成空隙，每个散热翅片具有间隔，并在所述空隙中填充蓄热材料；

所述放热管的两端设置放热联接管并分别与两两相邻的换热平板连接，所述充热管的两端设置充热联接管并分别与两两相邻的换热平板连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种蓄热装置，其特征是：所述蓄热装置在蓄热阶段时按照如下方法进行蓄热：当来自外界的热量需要储存时，在充热管中形成热流体，所述热流体流经所述充热管将热量由所述充热管传递给所述换热平板的加热端，所述微型热管内部工质受热蒸发并将热量传导至蓄热材料中储存起来，实现能量的储存。

4.根据权利要求1或2所述的一种蓄热装置，其特征是：所述蓄热装置在取热阶段时按照如下方法进行取热：当外界需要从该蓄热装置中取出热量时，在放热管中形成取热流体，取热流体流经放热管将热量由换热平板的取热端传递给放热管，将取热流体加热，由取热流体将热量取走；所述换热平板的内部微型热管中热量的释放，内部工质从蓄热材料中继续吸取热量，所述蓄热材料中的热量逐渐由取热流体带走，实现能量的取用。

5.根据权利要求1或2所述的一种蓄热装置，其特征是：所述散热翅片为铝制板材挤压成型的翅片，所述放热管与充热管均为铝材挤压成型的通透管。

6.根据权利要求1或2所述的一种蓄热装置，其特征是：在所述换热平板的加热端与充热管相互接触的表面涂覆导热硅脂，在所述换热平板的取热端与放热管相互接触的表面涂覆导热硅脂，在所述换热平板与散热翅片相互接触的表面涂覆导热硅脂。

7.一种蓄热系统，其特征是：包括：

所述蓄热装置，用于储存和交换热量，并将热量通过放热环路和充热环路传递到换热器；

所述用户侧，用于向热源提出热量需求，根据用户需求得到需要的热量；

所述热源，用于提供初始热量来源，通过所述用户侧进行调节将热量传递到换热器；

所述换热器，用于接收热源传递的热量，在进行热交换后传递给蓄热装置；还用于接收蓄热装置交换的热量，在进行热交换后传递给用户侧；

所述膨胀水箱，用于调节循环；根据循环水泵将内循环内载热流体进行循环，通过换热器与外界进行热量交换。

8.根据权利要求7所述的蓄热系统，其特征是：所述蓄热装置在蓄热阶段时，进行如下操作：

所述热源有多余热量产生而在用户侧消耗不完，该热源通过连接环路将热量通过换热器传递给换热器；

所述循环水泵运行，将热量通过连接环路循环供给蓄热装置，使热量储存起来；

所述蓄热装置中形成热流体，通过充热管将热量传递给加热端，加热端吸收热量后内部工质受热蒸发，将热量以蒸汽方式向上传递，并将热量释放导入换热器内，使得热量由蓄热端传递到蓄热材料，所述蓄热装置中热流体的从下至上依次流经：加热端、蓄热端、取热端。

9.根据权利要求7所述的蓄热系统，其特征是：所述蓄热装置在放热阶段时，进行如下操作：

当外界热源不能满足所述用户侧需求时，该热源通过连接环路将热量通过换热器传递给换热器，使得用户侧温度升高满足加热需要；

所述循环水泵运行，将热量通过连接环路循环供给用户侧，使热量释放；

所述蓄热装置中形成取热流体，使蓄热装置中的温度降低，热量由取热端传递给放热管将取热流体加热，所述取热流体将热量取走，热量释放后内部工质从蓄热材料中继续吸取热量，所述蓄热材料中的热量逐渐由取热流体带走。

10.根据权利要求7所述的蓄热系统，其特征是：还包括：循环泵、第一四通阀和第二四通阀；所述用户侧与所述热源分别通过所述第一四通阀与所述换热器连接，用于控制热量不同时流经所述用户侧或所述热源；所述蓄热装置与所述第二四通阀连接，用于交换输入或输出热量；所述循环泵与所述膨胀水箱连接，用于提供膨胀水箱中的循环水。