CN107270757A - 储热模块 - Google Patents
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Abstract
本发明属于能源利用领域，具体为一种储热模块。储热模块本体的上表面设有纵向凹槽，纵向凹槽底面沿纵向排列两条以上凸棱或横条组成波浪或锯齿形状，在纵向凹槽的两侧分别设置支座，支座上表面高于纵向凹槽的底面，支座的一端设置支座缺口。相邻储热模块之间沿纵向凹槽组合形成水平纵向通道，储热模块组装的蓄热体以纵向通道中心对称布置，纵向通道相互平行，纵向通道内设置和固定谷电加热部件，同时作为被加热空气的流通通道和蓄热体的换热空间；储热模块的支座缺口朝向相同，相邻储热模块之间沿支座缺口相通组合形成横向通道。采用本发明储热模块使谷电蓄热体的安装和检修方便，节能环保且使用成本低，能源利用合理、使用管理方便。
Description
技术领域
本发明属于能源利用领域，具体为一种储热模块。
背景技术
建筑能耗主要包括采暖、空调、热水供应、通风、照明等，其中以采暖和空调能耗较大，其次为热水供应。风能和太阳能为可再生能源，风力发电机、太阳能集热装置具有无污染、节能、环保、安全等显著特点。现有风力发电系统受到自然环境的制约，发电生产能力不稳定，无风时无法提供电力，目前风力发电的上网使用有一定的限制，风力发电也很少在供热领域使用。太阳能利用以热水供应为主，较少涉及冬季采暖使用。
随着人类节能环保意识的不断增强，更加充分的利用风能、太阳能，在更多的领域使用风能和太阳能已经成为人们的共识。因此，建筑供暖、空调和热水供应系统的热源选择和配置时，使用风能、太阳能的需求越来越大。但是，在风能和太阳能的应用过程中有一些不足，经常受到气候和昼夜条件的限制，影响到用户系统的使用。为了克服风能和太阳能使用时的条件限制，结合国家制定的低谷电优惠政策，应该考虑将风能、太阳能和低谷电的使用结合起来，更好的发挥风能、太阳能节能、环保的优势，在保证用户系统需求的前提下，降低供热成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储热模块，用于将谷电加热部件和储热模块一体安装，实现节能环保、能源利用合理。
本发明的技术方案是：
一种储热模块，储热模块本体的上表面设有纵向凹槽，纵向凹槽底面沿纵向排列两条以上凸棱或横条组成波浪或锯齿形状，在纵向凹槽的两侧分别设置支座，支座上表面高于纵向凹槽的底面，支座的一端设置支座缺口。
所述的储热模块，该储热模块为实心固体块状结构，其外形为底面平的扁长方形，储热模块沿纵向呈对称结构。
所述的储热模块，凸棱或横条为水平、平行、均匀布置，纵向凹槽的侧面与相对应凸棱或横条的侧面夹角、相邻凸棱或横条的侧面夹角为100～150°。
所述的储热模块，在纵向凹槽两侧与支座相邻、靠近支座内边的位置设有条形平台，条形平台的表面与纵向凹槽内的凸棱或横条上面在同一平面内，条形平台与纵向凹槽内的凸棱或横条平行，条形平台与纵向凹槽的长度相同，条形平台与支座缺口底面等高。
所述的储热模块，支座的横截面为梯形，条形平台与支座之间通过斜面连接。
所述的储热模块，相邻储热模块之间沿纵向凹槽组合形成水平纵向通道，储热模块组装的蓄热体以纵向通道中心对称布置，纵向通道相互平行，纵向通道内设置和固定谷电加热部件，同时作为被加热空气的流通通道和蓄热体的换热空间；储热模块的支座缺口朝向相同，相邻储热模块之间沿支座缺口相通组合形成横向通道，使被加热的空气在纵向凹槽组合形成纵向通道流量均匀分配。
所述的储热模块，在同一平面内，横向通道和纵向通道相互贯通，使蓄热体均匀加热和换热。
所述的储热模块，利用金属及其合金、金属氧化物、非金属氧化物、无机盐矿物、石蜡烃类固体材料之一种或两种以上混合，作为储热介质，将其浇铸或经压制成型后烧结制成所需形状大小的固体储热模块。
所述的储热模块，合金为铁基合金或铝基合金；金属氧化物为氧化铁、氧化镁、氧化铝或含铁、镁和铝的矿石粉；无机盐矿物为硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐及含硅、磷、钙、钠、锌、铜的矿物。
所述的储热模块，储热介质的使用形式：金属及其合金的浇注体，或者金属及其合金与金属氧化物或无机盐矿物粉末压制成型后的烧结体，或者储热介质的混合粉粒。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明储热模块具有较大的纵向凹槽结构，凹槽内的齿状表面增加了加热(换热)面积，较宽的凹槽减小储热模块的厚度，使蓄热体的被加热温度更加均匀，也可以使换热过程的被加热空气产生搅动，提高蓄热体和被加热空气之间的传热系数，相邻储热模块之间组成的横向通道使蓄热体内的热量相互串通，使蓄热体加热和换热的能力更加均匀，可以避免了局部高(低)温的出现，使蓄热体的蓄热能力得到充分合理的利用。平面内相邻储热模块之间沿纵向凹槽组合形成纵向通道，其内部设置谷电加热部件，同时也是储热模块的热交换空间，其结构紧凑合理，蓄热和换热效果好。
2、本发明储热模块为近似的扁长方体，组合后的蓄热体为规整的立方体，可根据用户的安装场地进行组合，储热模块通用性强，组装方便。
3.本发明储热模块加工制作简单，安装维护方便。
4、采用本发明可以达到节能环保且使用成本低，能源利用合理、使用管理方便。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的侧视图。
图3为本发明的俯视图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为本发明的立体图。
图中，1储热模块本体；2纵向凹槽；3支座；4支座缺口；5条形平台；6凸棱或横条；7斜面。
具体实施方式
下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。但这些实施例不是对本发明保护范围的限制，所有在本发明技术方案基本思路范围内或本质上等同于本发明技术方案的改变均为本发明的保护范围。
如图1-图5所示，本发明储热模块为实心固体块状结构，外形为底面平的扁长方形，储热模块本体1的上表面(上部中间)设有纵向凹槽2，纵向凹槽2底面沿纵向水平、平行、均匀排列两条以上凸棱或横条6组成波浪或锯齿形状，在纵向凹槽2的两侧分别设置支座3，支座3在储热模块组装的蓄热体中起到垂直支撑作用。支座3上表面高于纵向凹槽2的底面，支座3的一端设置支座缺口4。在纵向凹槽2两侧与支座3相邻、靠近支座3内边的位置设有条形平台5，条形平台5的表面与纵向凹槽2内的凸棱或横条6上面在同一平面内，条形平台5与纵向凹槽2内的凸棱或横条6平行，条形平台5与纵向凹槽2的长度相同，条形平台5与支座缺口4底面等高。支座3的横截面为梯形，条形平台5与支座3之间通过斜面7连接，储热模块纵向为对称的结构。
储热模块本体1上表面和下表面的长度和宽度相等，储热模块的平均厚度较薄，单位加热功率的换热面积相对较大，使储热模块进行热交换过程中热量的传导能力增强。储热模块本体1的厚度约为75mm左右，纵向凹槽2与储热模块本体1的横向长度相等。本实施例中，纵向凹槽2贯通储热模块本体1上表面，纵向凹槽2截面的上口宽度约220mm，波浪或锯齿形状底面宽度约为147mm，纵向凹槽2两侧条形平台5的宽度约为20mm，支座缺口4长度约为35mm，支座缺口4的底面比支座3上表面低12mm(即支座缺口4深度约为12mm)。
相邻储热模块之间沿纵向凹槽2组合形成水平纵向通道，蓄热体以纵向通道中心对称布置，纵向通道相互平行，纵向通道内设置和固定谷电加热部件，同时也是被加热空气的流通通道和蓄热体的换热空间。储热模块的支座缺口朝向相同，相邻储热模块之间沿支座缺口4相通组合形成横向通道，可以使被加热的空气在纵向凹槽组合形成纵向通道流量分配趋向均匀合理。在同一平面内，横向通道和纵向通道相互贯通，蓄热体加热和换热更加均匀，蓄热体的利用率较高，蓄热体的温度趋向一致，采用储热模块可以避免蓄热体局部温度出现过高(低)的情况，可以有效地延长电加热原件的使用寿命，降低谷电蓄热设备的运行成本。
本发明储热模块可应用于自储能电锅炉中的低谷电加热蓄能装置，其在夜间(22：00～5：00)将廉价的低谷电能转化成热能，储存起来，在白天(5：00～22：00)向用户供热，也可在夜间储热的同时向用户供热。因为该储热介质为高密度高容量的储能固体材料，储热容量很大，使储热模块的体积大大减少，可以代替庞大的储热水箱。
本发明中，低谷电加热蓄能装置参见中国发明专利申请(公开号：CN104864449A)。低谷电加热蓄能装置通常布置在建筑物的底层或地下室内，低谷电加热蓄能装置为可以根据需要改变蓄热能力的模块式结构，低谷电加热蓄能装置可以根据蓄热需求，使用不同规格的储热模块组，提供不同的蓄热能力。低谷电加热蓄能装置设有金属框架结构和密封用钢板组成的箱体，箱体内置蓄能材料(金属氧化物或相变材料)，在蓄能材料中布置一定数量的导热蛇形管和谷电加热元件；供热介质(如：循环空气)由蓄能材料提供的热量升温后，通过高效翅片管换热器加热供热循环水，可以通过改变循环风机的转速，来调整低谷电加热蓄能装置的供热负荷。
本发明是利用金属及其合金、金属氧化物、非金属氧化物、无机盐矿物或石蜡烃类固体材料，将其浇铸或经压制成型后烧结制成所需形状大小的固体储热模块。该储热模块的储热介质具有高密度或高热能容量的特点，其材料的优选为金属及其合金、金属氧化物及无机盐矿物，更优选为金属及其合金、金属氧化物，最优选为金属合金和金属氧化物。在采用金属或其合金与其他材料的混合物时，其用量比例范围为，金属或其合金：其他材料＝10～90：90～10。优选范围为，金属或其合金：其他材料＝50重量％：50重量％。最优选为铁、锡、锌、碳、硅等的合金和金属氧化物。上述金属合金包括铁基或铝基合金；金属氧化物包括氧化铁、氧化镁、氧化铝及含铁、镁和铝的矿石粉；无机盐矿物包括硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐及含硅、磷、钙、钠、锌、铜的矿物。高密度或高热能容量储热介质的使用形式为金属或其合金的浇注体，或金属及其合金与金属氧化物或非金属矿物粉末压制成型后的烧结体，或这些物质的混合粉粒。
Claims (10)
1.一种储热模块，其特征在于，储热模块本体的上表面设有纵向凹槽，纵向凹槽底面沿纵向排列两条以上凸棱或横条组成波浪或锯齿形状，在纵向凹槽的两侧分别设置支座，支座上表面高于纵向凹槽的底面，支座的一端设置支座缺口。
2.按照权利要求1所述的储热模块，其特征在于，该储热模块为实心固体块状结构，其外形为底面平的扁长方形，储热模块沿纵向呈对称结构。
3.按照权利要求1所述的储热模块，其特征在于，凸棱或横条为水平、平行、均匀布置，纵向凹槽的侧面与相对应凸棱或横条的侧面夹角、相邻凸棱或横条的侧面夹角为100～150°。
4.按照权利要求1所述的储热模块，其特征在于，在纵向凹槽两侧与支座相邻、靠近支座内边的位置设有条形平台，条形平台的表面与纵向凹槽内的凸棱或横条上面在同一平面内，条形平台与纵向凹槽内的凸棱或横条平行，条形平台与纵向凹槽的长度相同，条形平台与支座缺口底面等高。
5.按照权利要求4所述的储热模块，其特征在于，支座的横截面为梯形，条形平台与支座之间通过斜面连接。
6.按照权利要求1所述的储热模块，其特征在于，相邻储热模块之间沿纵向凹槽组合形成水平纵向通道，储热模块组装的蓄热体以纵向通道中心对称布置，纵向通道相互平行，纵向通道内设置和固定谷电加热部件，同时作为被加热空气的流通通道和蓄热体的换热空间；储热模块的支座缺口朝向相同，相邻储热模块之间沿支座缺口相通组合形成横向通道，使被加热的空气在纵向凹槽组合形成纵向通道流量均匀分配。
7.按照权利要求6所述的储热模块，其特征在于，在同一平面内，横向通道和纵向通道相互贯通，使蓄热体均匀加热和换热。
8.按照权利要求1所述的储热模块，其特征在于，利用金属及其合金、金属氧化物、非金属氧化物、无机盐矿物、石蜡烃类固体材料之一种或两种以上混合，作为储热介质，将其浇铸或经压制成型后烧结制成所需形状大小的固体储热模块。
9.按照权利要求8所述的储热模块，其特征在于，合金为铁基合金或铝基合金；金属氧化物为氧化铁、氧化镁、氧化铝或含铁、镁和铝的矿石粉；无机盐矿物为硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐及含硅、磷、钙、钠、锌、铜的矿物。
10.按照权利要求8所述的储热模块，其特征在于，储热介质的使用形式：金属及其合金的浇注体，或者金属及其合金与金属氧化物或无机盐矿物粉末压制成型后的烧结体，或者储热介质的混合粉粒。
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