CN105783087A - 一种新型节能式储能取暖器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型节能式储能取暖器，包括壳体、扩散装置、相变储能单元、加热装置、控制单元、进风口、吸热板、岩棉网、硬质聚氨酯板、保温板、散热肋翅、移动轮和导风道。本发明的散热肋翅增大了散热面积，促进了热交换，同时表面肋翅能自主采集各种光能转变为热能，能吸热并提高储热能力及设备使用效率；相变储能单元为多个阶梯式小单元，每个小单元内部分别装有相变焓不同的有机复合相变材料，使得整体相变储能单元的温升保持一致，从而提高升温效率，减少消耗；加热装置贯穿于整体相变储能单元内，其加热单元均布在每个相变储能单元的夹层之间，从而保证受热均匀，同时使得电加热可以在用电波谷时进行，在用电高峰时停止，从而节省了电能。

Description

一种新型节能式储能取暖器

技术领域

本发明涉及取暖器技术领域，具体涉及一种新型节能式储能取暖器。

背景技术

在不可再生资源日渐枯竭的今天，能源领域的发掘和应用犹如战场，如何合理有效的利用好已开发的不可再生资源是我们比较关心的一个话题。为了弥补在能源开发、转换、运输和利用过程中，在能量的供应和需求之间所存在的数量上、形态上和时间上的差异，有效地利用能源，采取储存和释放能量的人为过程或技术手段，渐渐的成为一些走在能源开发回收前沿的前辈们所关心的方向。储能又称蓄能，是指使能量转化为在自然条件下比较稳定的存在形态的过程；储能又分为自然储能和人为储能。储能可以防止能量品质的自动恶化、改善能源转换过程的性能、方便经济地使用能量、降低污染、保护环境。

储能技术的评价指标有：储能密度、储能功率、蓄能效率、储能成本、环境影响等。尽管热能是一种低品位能源，但其在人类所利用的全部能源中占60%。储热即热能储存，是能源科学技术中的重要分支，在能量转换和利用的过程中，常常存在供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾，由于储能技术可解决能量供求在时间上和空间上不匹配的矛盾，因而是提高能源利用率的有效手段。蓄热的三种主要方式有：显热蓄热、潜热蓄热和化学反应热蓄热。其中潜热蓄热是利用蓄热材料发生相变而储热；目前有机储能材料凭借价格低廉、应用广泛、储量丰富等特点倍受青睐。潜热蓄热储能密度高，装置体积小、热损失小；过程等温或近似等温，易与运行系统匹配，所以潜热蓄热是目前效果比较好的蓄热方式。

目前市场上的取暖设备，大部分为家用，更偏向性能单一，方便控制，价格低廉。多功能的带储热形式的取暖器无论哪种结构形式，都存在以下三方面的缺点：第一，储能材料单一、效果不好、升温路径短，造成单位面积上温度差偏大；第二，热能是自然流动的，循环速度较慢，不具备出口温度调节功能；第三，壳体储热功能差，热损失大，散热效率不高，持续时间不长。

上述问题，激发了环保工作者的不断探索，寻找新的应用方法，研制新型取暖供暖装置扬长避短，在条件允许下，尽量使产品功能效率最大化，同时成本最低，以达到最大的科学、经济效益。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种热量损失更小、一次循环升温更大、集热储热效率更高、保温效果更好，以有机储能材料及空气为传热媒介，并且集自主电加热于一体的节能式储能取暖器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新型节能式储能取暖器，包括壳体、扩散装置、相变储能单元、加热装置和控制单元，所述壳体分为上下两部分，上部分的顶部在与扩散装置正对的地方设有进风口，侧面安装有控制单元，控制单元的内部设有温度传感器，所述壳体上部分的内部设有扩散装置，所述扩散装置的下侧安装有导风道，所述扩散装置与控制单元中的温度传感器相连；所述相变储能单元安装在壳体的下部分，相变储能单元分为多个阶梯式小单元，每个小单元依次相连，且小单元内部分别装有相变焓不同的有机复合相变材料，有机复合相变材料从下往上依次融点降低；所述加热装置贯穿于整体相变储能单元内，所述加热装置的加热单元均布在每个相变储能单元的夹层之间，所述壳体的背面、顶面和底面设有一层保温板，其他三面的最外沿均封装有散热肋翅，所述壳体的内部由内到外依次封装有吸热板、岩棉网、硬质聚氨酯板，所述壳体的底部还装有移动轮。

作为优选，所述壳体采用闭孔泡沫金属材料制成。

作为优选，所述吸热板和散热肋翅的材料为紫铜板。

作为优选，所述吸热板和散热肋翅的表面均镀有高选择性钛涂层，其涂层材料选用为NiCrOxNY或TiOYNx。

作为优选，所述散热肋翅的表面冲有微孔，微孔的方向在面积方向上与散热的方向垂直。

作为优选，所述散热肋翅在冲孔完毕后，被折弯成90°直角波浪状。

作为优选，所述移动轮为带有刹车的万向轮。

作为优选，所述扩散装置为贯流或轴流式风机。

作为优选，所述相变储能单元材料为开孔泡沫金属为骨架，所述有机复合相变材料为硬脂酸和石蜡90：10混合后按比例47：53加入活性炭；或者80%石蜡和20%膨胀石墨混合，有机复合相变材料通过骨架来强化传热。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用的散热肋翅在冲孔完毕后，被折弯成90°直角锯齿状，从而增大了散热面积，促进了热交换，同时表面肋翅能自主采集各种光能转变为热能，能吸热并提高储热能力及设备使用效率。

2、本发明的相变储能单元为多个阶梯式小单元，每个小单元内部分别装有相变焓不同的有机复合相变材料，从下部往上部依次融点降低，使得整体相变储能单元的温升保持一致，从而提高了升温效率，减少了能耗，使一次循环升温更大，更加迅速，更加节能。

3、本发明的加热装置为自主电加热设备，通过电阻丝加热或其他热源加热，其加热单元均布在每个相变储能单元的夹层之间，从而保证受热均匀，提高受热效率，同时使得电加热可以在用电波谷时进行，在用电高峰时停止，从而节省了电能。另外，扩散装置和控制单元中的温度传感器相连，当温度达到某一设定温度时启动，加强对流交换，使热能从相变储能单元向多功能壳体的散热肋翅流动。

4、与现有技术相比，本发明一方面可以控制设备内部的最高温度不会升温过高，缩小内部与外部环境的温差，从而减小热量损失；另一方面，储热材料可在无热源的条件下释放储热，延长了设备的使用时间，将能量利用的更加充分。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的整体结构示意图;

图2为本发明的俯视剖视结构示意图;

图3为本发明的相变储能单元的结构示意图；

图中标记：1-壳体，2-扩散装置，3-相变储能单元，4-加热装置，5-控制单元,6-进风口，7-吸热板，8-岩棉网，9-硬质聚氨酯板，10-保温板，11-散热肋翅，12-移动轮,13-导风道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和（或）步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，一种新型节能式储能取暖器由壳体1、扩散装置2、相变储能单元3、加热装置4和控制单元5构成，所述壳体1的材料采用闭孔泡沫金属，兼起支撑作用，上面可自由打孔，方便与各类基础连接，具有吸热、保温、散热等功能。壳体1分为上下两部分，用螺丝连接，连接部位密封，保温。其中，上部分的顶部在与扩散装置正对的地方设有进风口6，侧面安装有控制单元5。整个壳体1内部均由内到外封装吸热板7、岩棉网8、硬质聚氨酯板9，吸热板7的材料为紫铜板，同时全部表面镀高选择性钛涂层，其涂层材料选用为NiCrOxNY或TiOYNx。其中壳体1的背面、顶面和底面再多装一层保温板10，其他三面的最外沿均封装散热肋翅11。散热肋翅11材料为紫铜板，全部表面镀高选择性钛涂层，其涂层材料选用为NiCrOxNY或TiOYNx。表面按照一定尺寸和规律冲成微孔，所冲孔的方向在面积方向上与散热的方向垂直；散热肋翅11在冲孔完毕以后将被折弯成90°直角波浪状，从而增大了散热面积，促进了热交换，同时散热肋翅11的表面能自主采集各种光能转变为热能，能吸热并提高储热能力及设备使用效率。壳体1的底部装有移动轮12，为4个带有刹车的万向轮，方便移动位置及运输。

扩散装置2为贯流或轴流式风机，安装在壳体1的上半部，用螺丝固定，风机下侧安装导风道13，加快热能对流。扩散装置2和控制单元5中的温度传感器相连，当温度达到某一设定温度时启动，加强对流交换，使热能从相变储能单元3向壳体1的散热肋翅11流动。

如图3所示，相变储能单元3材料为开孔泡沫金属为骨架，内部盛有有机复合相变材料。其中材料为硬脂酸和石蜡90：10加入活性炭，比例47：53。石蜡80%膨胀石墨20%通过骨架来强化传热。相变储能单元3安装在壳体1的内部空间里，同时其本身分为多个阶梯式小单元，每个单元依次相连。小单元内部分别装有相变焓不同的有机复合相变材料，从下部往上部依次融点降低，使得整体相变储能单元3的温升保持一致，从而提高了升温效率，减少了消耗，使一次循环升温更大，更加迅速，更加节能。

如图2所示，加热装置4为自主电加热设备，主要为电阻丝加热，或其他热源加热，加热装置4贯穿安装于整体相变储能单元3内，其加热单元均布在每个相变储能单元3的夹层之间，从而保证受热均匀，提高受热和散热效率。使得电加热可以在用电波谷时进行，在用电高峰时停止，从而节省了电能。

如图1所示，控制单元5安装在壳体1的上半部分，在设备的外层，可以和使用者进行人机交互，如启停、运行模式的选择等。控制单元5的内部设有温度传感器用于控制扩散装置2和加热装置4。

本发明的运行过程如下：接上电源后，根据控制单元5内部的温度传感器采集的温度确定是否进行加热。若需要加热，则启动电加热，电阻丝开始升温，促使周围相变储能单元3进行相变生热，同时散热肋翅11的表面能自主采集各种光能转变为热能，热能聚集到一定程度，由温度传感器确定开启扩散装置2，将热能扩散到壳体1的内壁上进行传导，最后进入散热肋翅11与外部空间进行热交换，同时扩散装置2可以控制设备内部的最高温度不会升温过高，缩小内部与外部环境的温差，从而减小热量损失。由于本发明生热、储热、散热效果很好，储热材料可在无热源的条件下连续释放储热，从而延长了设备的使用时间，将能量利用的更加充分。

本发明可以根据实际情况开启关闭电加热，也可根据实际需要调节出口处的温度，可以适用于不同情况的采暖、干燥、供暖及其它进行热能交换的地方。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，包括壳体(1)、扩散装置（2）、相变储能单元（3）、加热装置（4）和控制单元（5），所述壳体（1）分为上下两部分，上部分的顶部在与扩散装置正对的地方设有进风口（6），侧面安装有控制单元（5），控制单元（5）的内部设有温度传感器，所述壳体（1）上部分的内部设有扩散装置（2），所述扩散装置（2）的下侧安装有导风道（13），所述扩散装置（2）与控制单元（5）中的温度传感器相连；所述相变储能单元（3）安装在壳体（1）的下部分，相变储能单元（3）分为多个阶梯式小单元，每个小单元依次相连，且小单元内部分别装有相变焓不同的有机复合相变材料，有机复合相变材料从下往上依次融点降低；所述加热装置（4）贯穿于整体相变储能单元（3）内，所述加热装置（4）的加热单元均布在每个相变储能单元（3）的夹层之间，所述壳体（1）的背面、顶面和底面设有一层保温板（10），其他三面的最外沿均封装有散热肋翅（11），所述壳体（1）的内部由内到外依次封装有吸热板（7）、岩棉网（8）、硬质聚氨酯板（9），所述壳体（1)的底部还装有移动轮(12）。

2.根据权利要求1所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述壳体（1）采用闭孔泡沫金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述吸热板（7）和散热肋翅（11）的材料为紫铜板。

4.根据权利要求3所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述吸热板（7）和散热肋翅（11）的表面均镀有高选择性钛涂层，其涂层材料选用为NiCrOxNY或TiOYNx。

5.根据权利要求1所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述散热肋翅（11）的表面冲有微孔，微孔的方向在面积方向上与散热的方向垂直。

6.根据权利要求5所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述散热肋翅（11）在冲孔完毕后，被折弯成90°直角波浪状。

7.根据权利要求1所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述移动轮（12）为带有刹车的万向轮。

8.根据权利要求1所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述扩散装置（2）为贯流或轴流式风机。

9.根据权利要求1所述的一种新型节能式储能取暖器，其特征在于，所述相变储能单元（3）材料为开孔泡沫金属为骨架，所述有机复合相变材料为硬脂酸和石蜡以90：10混合后，再按比例47：53加入活性炭，或者80%石蜡和20%膨胀石墨混合，有机复合相变材料通过骨架来强化传热。