CN109141088A - 一种高效热风相变蓄热板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效热风相变蓄热板，它在壳体（9）内部装有一列竖向的风管（7），风管（7）外围填充相变蓄热材料（8），风管（7）上、下两端连通集风箱（5）；上端的集风箱（5）与壳体（9）之间还设置有固定风管（7）的管板（6）；转动叶片（4）的转动销轴布设在上、下集风箱（5）的外底面，联动推杆（3）横向连接覆盖壳体（9）正面的所有转动叶片（3），直线步进电机（1）通过连杆（2）驱动联动推杆（3），直线步进电机（1）位于上端集风箱（5）的顶部一端头。所以本发明的优点是，提高了蓄热、放热速度，增加了相变蓄热材料在放热阶段的放热量，降低了液态低工质的密封性要求，且能减小室内空间，安装灵活方便。

Description

一种高效热风相变蓄热板

技术领域

本发明涉及一种蓄热装置，具体涉及太阳能建筑采暖中的蓄热放热装置。

背景技术

传统能源的不断枯竭，人类能量消耗总量不断增大，作为人类活动场所的建筑消耗能源约占40%，于是人们逐渐把目光投向可再生能源在建筑上的利用，太阳能作为取之不尽用之不竭的可再生能源。太阳利用基本上可分为光热利用和光电利用，相对于光电，光热利用在建筑上的方式更加直接和简单。地球上的太阳能资源较为丰富，但是具有间歇性和不稳定性，储能技术是解决能源供给侧与能源消耗侧在时间与空间上不匹配的有效方法。在建筑上，将相变材料进行封装形成相变储能装置，相变储能装置一般放置于室内，然后将从太阳获得的热量输送给相变材料，需要热量时，从相变材料中进行提取使用。相变材料的封装方式从尺度上可分为宏观封装与微观封装，宏观封装是将相变材料灌装于一定结构的换热装置或者建筑维护结构中，微观封装又称为微尺度封装，是将相变材料做成微胶囊然后再与建筑维护结构相结合。

目前，安装在建筑中的相变储能装置蓄热、放热量固定，体积比较庞大，占用室内空间大，并且在无动力情况下蓄放热比较缓慢，放热量小，不能达到夜晚的采暖需求，白天进行蓄热时，向室内散热严重，储热时间长，输送热量的工质大都为水或者防冻液，对系统的密封性要求较高且初投资过大。

中国专利文献CN203772088U公开了一种板式相变蓄热换热器，该蓄热装置采用板式换热器相似的结构，相变材料隔层放置，换热工质与相变材料相邻。此专利存在如下问题：1、此装置虽然单体蓄热量大，该装置体积也相应较大，比较占用空间；2、在进行放热时，放热面积主要在蓄热装置的内部，因此需要用换热工质进行取热，需要添加动力设备，增加了能耗。

发明内容

针对现有建筑中相变储能装置存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是一种高效热风相变蓄热板，它能够有效减少蓄热时间，增加相变蓄热材料在放热阶段的放热量，能降低工质的密封性要求，且能减小室内空间，安装灵活方便。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括壳体，在壳体内部装有一列竖向的风管，风管外围填充相变蓄热材料，风管上、下两端连通集风箱；上端的集风箱与壳体之间还设置有固定风管的管板；还包括转动叶片，转动叶片的转动销轴布设在上、下集风箱的外底面，联动推杆横向连接覆盖壳体正面的所有转动叶片，直线步进电机通过连杆驱动联动推杆，直线步进电机位于上端集风箱的顶部一端头。

本发明的技术效果是：

采用直线步进电机、连杆、联动推杆、转动叶片组成蓄热、放热控制机构，能够减少蓄热阶段的热量散失，降低蓄热时间；增大放热时的传热面积，提高了相变蓄热材料与室内空气的换热速度，提高了蓄热、放热速度，且增加了蓄热量；以热风为换热工质，避免了由于水或防冻液为工质的蓄热装置初投资大和产生液体泄露的问题，采用板块结构，安装灵活，使用方便。

所以本发明的优点是，提高了蓄热、放热速度，增加了相变蓄热材料在放热阶段的放热量，降低了液态低工质的密封性要求，且能减小室内空间，安装灵活方便。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为蓄热状态时图1中A-A剖视图；

图4为放热状态时图1中A-A剖视图；

图5为本发明的两块蓄热板的并联示意图；

图6为本发明的两块蓄热板的串联示意图。

图中，1、直线步进电机；2、连杆；3、联动推杆；4、转动叶片；41、叶片肋片层；42、叶片保温层；5、集风箱；6、管板；7、风管；8、相变蓄热材料；9、壳体；91、壳体外肋；92、壳体内肋；10、保温层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明包括壳体9，在壳体内部装有一列竖向的风管7，风管7外围填充相变蓄热材料8，风管7上、下两端连通集风箱5；上端的集风箱5与壳体9之间还设置有固定风管7的管板6；还包括转动叶片4，转动叶片4的转动销轴布设在上、下集风箱5的外底面，联动推杆3横向连接覆盖壳体9正面的所有转动叶片3，直线步进电机1通过连杆2驱动联动推杆3，直线步进电机1位于上端集风箱5的顶部一端头。

转动叶片4与联动推杆3之间、联动推杆3与连杆2之间、连杆2与直线步进电机1之间通过连接销活动连接。

如图3和图4所示，壳体9外侧具有壳体外肋91，壳体9内侧具有壳体内肋92，壳体内肋92深入相变材料内部，在放热时更好的从相变材料中提取热量；壳体外肋91有利于加速释放热量。转动叶片由两层构成：一层为叶片肋片层41，选用铝合金；另一层为叶片保温层42。保温材料的宽度略小于铝合金，铝合金两侧面进行倒角处理。

壳体9与墙面接触一侧设置有保温层10，减少热量向墙体的传递。

相变蓄热材料8选用食品级的癸酸、月桂酸，相变温度可根据配比在19-41℃内可调。

集风箱5有通风与均流的作用，上顶面或下底面安装转动叶片的转动销轴，集风箱5侧面开有通风口，通过通风口的连接可以实现相变蓄热板的串联或并联。

壳体9、风管7、管板6、集风箱5皆采用铝材，各部件采用钎焊连接成一体。

本发明的工作过程是：

蓄热时，热风从集风箱风口进入集风箱5，然后均匀的流进风管7当中，将热量通过对流换热的形式将热量传递给相变蓄热材料8，此时直线步进电机动作，转动叶片呈现关闭状态，如图3所示，转动叶片覆盖在壳体表面阻止热量向室内的散失，加快相变蓄热材料的蓄热过程。放热时，为了保持室内的安静，采取自然对流的形式将热量传递到室内，由于风管的内径较小，内部不能够形成自然对流，因此换热主要是从蓄热板的外表面进行，此时，直线步进电机反向动作，转动叶片呈现开启状态，如图4所示，此时转动叶片与壳体表面垂直，叶片肋片层41与壳体外肋91相接触，增大相变蓄热板于室内空气的换热面积，同时，壳体内肋92增大相变材料8与壳体9的接触面积，使相变蓄热材料在壳体内表面的结晶，加快相变材料放热速度。

本发明采用直线步进电机1、连杆2、联动推杆3、转动叶片4组成蓄热、放热控制机构，能够减少蓄热阶段的热量散失，降低蓄热时间；增大放热时的传热面积，提高了相变蓄热材料与室内空气的换热速度，提高了蓄热、放热速度，且增加了蓄热量；在壳体与墙面接触一侧设置由保温层10，又减少热量向墙体的散失。

本发明传热工质为空气，以热风为换热工质，避免了由于水或防冻液为工质的蓄热装置初投资大和产生液体泄露的问题。采用板块结构，安装灵活，使用方便。

本发明主要安装于室内墙体的内部，根据热负荷的多少来确定蓄热板所用数量，根据具体建筑的形式以及热空气的温度来确定蓄热板的串联或并联。图5为两块蓄热板并联结构，并联时，分别连接两块蓄热板的集风箱7通风口，将回风侧的上部通风口以及进风侧的下部通风口封住形成Z字形流动，确保热风均匀的流过风道。图6为两块蓄热板串联结构，串联时，进风口与出风口在同一侧，另一层的上蓄热板的上部通风口与下蓄热板的下部通风口封住，通过连接上蓄热板的下部通风口与下蓄热板的上部通风口形成S状流动。

Claims (7)

1.一种高效热风相变蓄热板，包括壳体（9），在壳体内部装有一列竖向的风管（7），风管（7）外围填充相变蓄热材料（8），风管（7）上、下两端连通集风箱（5）；上端的集风箱（5）与壳体（9）之间还设置有固定风管（7）的管板（6）；其特征是：还包括转动叶片（4），转动叶片（4）的转动销轴布设在上、下集风箱（5）的外底面，联动推杆（3）横向连接覆盖壳体（9）正面的所有转动叶片（3），直线步进电机（1）通过连杆（2）驱动联动推杆（3），直线步进电机（1）位于上端集风箱（5）的顶部一端头。

2.根据权利要求1所述的高效热风相变蓄热板，其特征是：转动叶片（4）与联动推杆（3）之间、联动推杆（3）与连杆（2）之间、连杆（2）与直线步进电机（1）之间通过连接销活动连接。

3.根据权利要求2所述的高效热风相变蓄热板，其特征是：壳体（9）外侧具有壳体外肋（91），壳体（9）内侧具有壳体内肋（92）。

4.根据权利要求3所述的高效热风相变蓄热板，其特征是：转动叶片（4）由两层构成：一层为叶片肋片层（41），选用铝合金；另一层为叶片保温层（42）。

5.根据权利要求4所述的高效热风相变蓄热板，其特征是：壳体（9）与墙面接触一侧设置有保温层（10）。

6.根据权利要求1-5任一所述的高效热风相变蓄热板，其特征是：相变蓄热材料（8）为食品级的癸酸、月桂酸，相变温度在19-41℃内。

7.根据权利要求6所述的高效热风相变蓄热板，其特征是：集风箱（5）侧面开有用于相变蓄热板串联或并联的通风口。