CN109945713A - 相变蓄热系统 - Google Patents

相变蓄热系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109945713A
CN109945713A CN201910203737.6A CN201910203737A CN109945713A CN 109945713 A CN109945713 A CN 109945713A CN 201910203737 A CN201910203737 A CN 201910203737A CN 109945713 A CN109945713 A CN 109945713A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
phase
change material
accumulation
storage system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910203737.6A
Other languages
English (en)
Inventor
陆威
毕书乾
刘桂志
王华可儿
翟帅楠
王莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201910203737.6A priority Critical patent/CN109945713A/zh
Publication of CN109945713A publication Critical patent/CN109945713A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Abstract

本发明涉及一种相变蓄热系统，包括蓄热箱体、循环风机以及保温风管，所述的蓄热箱体内放置分块框架和换热器；两台换热器分别设置在分块框架两端；所述分块框架为上下分层结构，左右隔列有若干个蓄热单元，每个蓄热单元中放置加热板和相变材料板；所述蓄热箱体左右两端的出风口和进风口之间通过保温风管和循环风机连接。本发明不仅使装填、更换相变材料更加方便快捷，还可以使热空气在系统中循环利用，并且能够控制进出口热空气的温度，从而提高能源的实用效率，减小成本，更加环保。

Description

相变蓄热系统
技术领域
本发明涉及一种相变蓄热技术，特别是一种相变蓄热系统。
背景技术
相变蓄热技术(Phase Change Thermal Storage Technology)是以相变蓄热材料为基础的高新技术，因为它蓄热密度高且输出的温度和能量相当稳定，所以具有与显热蓄热难于比拟的优点。目前，相变蓄热技术可作为工业节能系统和高新技术产品开发的基础，用以满足人们对系统和产品的特殊性能及成本的要求。它可以利用电热蓄能(热和冷)来“电力削峰填谷”，也可用于新能源、工业余热、新型家用电热器的开发及航空航天等领域。
相变材料必须通过容器来封装，这是因为材料在蓄热、放热过程中存在状态的变化，而且容器对材料有几个重要作用：容纳、保护、传热和操作。在多数蓄放热过程中，相变材料由固态到液态或从液态到固态，液态材料具有流动性，因此，首先要保证容器密封性良好，不会发生泄漏，再者容器的传热性能要好且便于更换材料，方便人们使用。
相变材料可选择的封装方式很多，其中一种是带换热器的整体封装或称整体蓄热换热器，另一种是使用金属、塑料、薄膜作为外壳的分散封装和微胶囊封装。其中分散封装使最普通的一种封装方式，即将一定量的相变材料，从几克到几公斤装入各种材质的管、板或球中。
传统相变蓄热球装填灵活，移动方便，但存在灌料、封装工作量大，并且在蓄热箱中不便于规律排布的问题，存在着不足，不能满足社会发展的需求。
相变材料在蓄放热过程中需要介质来传递能量，当前在高温情况下用的最多的介质是高温油，这种介质在传递能量的过程中对设备的密封性有着极大的要求，且因为其物性原因，高温油在加热到一定温度的情况下自身温度不会再随着相变材料放出的能量而继续升温，不能满足一些高温蓄热系统的要求，所以其局限性很大。
相变蓄热技术在进行“移峰填谷”的过程中，加热设备的功率越高则相变材料到达相变温度的时间越短，则该系统的效率更高。但在放热过程中，相变材料放出大量热量，比加热过程中输入的能量更快释放，温度更高，再由传热介质将能量带离蓄热设备到需要的地方，但可能会超出所需能量范围。设置加热温控系统会耗费大量的资金，降低加热温度又会使相变材料的蓄热时间大大加长。
相变蓄热技术通过相变材料从固态到液体或从液态到固态的相性变化来蓄放热，但在多数放热过程中，已有相变蓄热系统没有设置循环环节，使放出的热量在没有使用完全的情况下就自己散失掉了，造成节能的要求并没有完全达到。
综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种新型相变蓄热装置，以解决现有技术的不足。
发明内容
为了克服相变材料装填更换不方便，以及更好的利用相变材料蓄放热能量，本发明提供了一种新型相变蓄热装置，可以很方便的装填更换材料，提高蓄放热过程中能量的利用效率。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种相变蓄热系统，包括蓄热箱体、循环风机以及保温风管，所述的蓄热箱体内放置分块框架和换热器；两台换热器分别设置在分块框架两端；所述分块框架为上下分层结构，左右隔列有若干个蓄热单元，每个蓄热单元中放置加热板和相变材料板；所述蓄热箱体左右两端的出风口和进风口之间通过保温风管和循环风机连接。
进一步，所述相变材料板由盒体、盖板、相变材料组成，所述盒体与盖板之间装有所述相变材料。
进一步，所述蓄热单元由相变材料板和加热板组成，两块相变材料板上下夹着一块加热板。
进一步，两台换热器分别布置在蓄热箱体内部的两侧。
进一步，所述分块框架在蓄热箱体内顺着空气流动方向分段排布。
进一步，所述蓄热箱体内的加热板可以把蓄热箱体内部温度升高到1000℃。
本发明的有益效果是：
本发明可以有效的提高灌料和封装的效率，可以控制进出蓄热箱体的热空气的温度，并且能够将未利用完的热空气的能量进一步的回收利用，因此，该新型蓄热系统更高效、更实用、更节能。
为了使相变材料的装填和更换更加方便快捷，相变材料板设计为盒体加盖的形式，盒体装填相变材料方便快捷，且盒体结构可以保证相变材料在由固态变为液态后能够平稳的保持在材料板中，不会随意流动。装填完材料之后加盖完成封装，比其他的装填模块更加方便快捷。相变材料板采用不锈钢材质导热性好，且盒体结构能够与加热板充分贴合，利于热量交换。分块框架划分出若干个的蓄热单元来安放相变材料板，使材料板在蓄热箱体中可以规律排布。
为了使相变蓄热系统的蓄放热效果能够达到预期，以及更加充分的利用蓄放热过程中的能量，本新型相变蓄热系统选用空气作为换热介质，并用保温风管作为循环装置连接出气口和风机，风机安放在进风口处，连接保温风管和进风口，风机推动空气作为换热介质在蓄热箱体中和在循环风管中流动。
为了使相变材料能够更快更有效的蓄热、放热，新型相变蓄热系统在蓄热箱体中分块框架的左右两侧各安放了一个换热器。加热板功率不变的情况下能够保证相变材料蓄热快速，且在放热过程中，由于相变材料短时间内释放出大量的热量可以通过出气口附近的换热器使流出蓄热箱体的热空气温度保持在所需的范围内，过多的能量也被换热器利用起来，更加高效、节能。同时经过循环之后流入蓄热箱体的热空气可以通过进气口附近的换热器来控制温度，并且进气口换热器可以起到均流的作用，使流入蓄热箱体的空气更加均匀的散布在蓄热箱体内，更高效的交换热量。
附图说明
图1为本发明的相变蓄热系统的结构示意图；
图2为相变材料板安放示意图；
图3为蓄热单元安放示意图；
图4为相变材料板示意图；
图中标号：1-1为出风口，1-2为温度控制器，1-3为蓄热箱体，1-4为第一换热器，1-5为分块框架，1-6为第二换热器，1-7为进风口，1-8为保温风管，1-9为循环风机，1-10为箱体盖板，2-1为加热板，2-2为相变材料板，4-1为盛装材料的盒体，4-2为盖板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构设计原理和工作原理作进一步详细说明。
如图1至图4所示，一种新型相变蓄热系统，包括温度控制器1-2、蓄热箱体1-3、第一换热器1-4、分块框架1-5、第二换热器1-6、保温风管1-8、循环风机1-9、箱体盖板1-10、蓄热单元。
蓄热箱体1-3内安放分块框架1-5，第一、二换热器1-4，1-6、第一、二换热器1-4，1-6分别设置在分块框架1-5两端，且分别布置在蓄热箱体1-3内部的两侧；分块框架为上下分层结构，左右隔列有若干个蓄热单元，蓄热单元中放置加热板2-1和相变材料板2-2；分块框架1-5在蓄热箱体1-3内顺着空气流动方向分段排布；蓄热箱体的左右两端分别设有出风口1-1、进风口1-7，进风口1-7通过循环风机1-9、保温风管1-8连接出风口1-1。
相变材料板如图4所示，采用盒体结构，将相变材料填装进盒体4-1内盖上盖板4-2，在分块框架的每个蓄热单元如图3所示，放置两块相变材料板2-2和一个加热板2-1，采用两块相变材料板2-2上下夹着一块加热板2-1的放置方式进行安放。
加热阶段，加热板2-1接通电源，通过调节温度控制器1-2调节温度，保持一段时间使相变材料板2-2内的材料完全熔化并且蓄热箱体1-3内部的温度达到目标温度，蓄热箱体1-3内的加热板可以把蓄热箱体1-3内部温度升高到1000℃；然后开启进风口1-7处的循环风机1-9，向蓄热箱体1-3内吹风，把蓄热箱体1-3内加热过的空气通过出风口1-1和保温风管1-8送到蓄热箱体1-3内部的出风口1-1处第一换热器1-4进行热量交换，然后循环过后的热风经由进风口1-7处保温风管1-8和循环风机1-9再进入到蓄热箱体1-3内部，完成一个循环。循环过后进入蓄热箱体1-3的热空气温度比加热之前的环境温度高，所以再次进入到蓄热箱体1-3内被加热吸收的热量减少，这样加热板传给空气的能量减少可以使相变材料2-2更快地蓄热。
放热阶段，关闭加热板，进风口1-7处循环风机1-9持续工作，把循环空气吹入蓄热箱体1-3内，蓄热箱体1-3内部的温度开始降低，降到相变材料的相变温度时，相变材料开始相变放热，短时间内放出大量的高品质热量，以满足对热风的需求。
进风口1-7处的第二换热器1-6内通入冷水，可以把多余的热量用来加热热水，达到最大限度利用热量的效果。分块框架1-5可以将相变材料规律的排列起来，在循环风机1-9把热空气送入蓄热箱体1-3流经分块框架1-5再由出风口1-1流出的过程中，分块框架1-5上安放的相变材料板2-2，距离进风口1-7较近的放热效果好，随着热空气流动的方向，空气携带的热量越多，相变材料板2-2的放热效果越低，所以可以在分块框架1-5距离出风口1-1近的部分放置导热系数大的相变材料，从而保证整个放热过程的高效进行，且节约成本。

Claims (6)

1.一种相变蓄热系统，包括蓄热箱体、循环风机以及保温风管，其特征在于：所述的蓄热箱体内放置分块框架和换热器；两台换热器分别设置在分块框架两端；所述分块框架为上下分层结构，左右隔列有若干个蓄热单元，每个蓄热单元中放置加热板和相变材料板；所述蓄热箱体左右两端的出风口和进风口之间通过保温风管和循环风机连接。
2.根据权利要求1所述的相变蓄热系统，其特征在于：所述相变材料板由盒体、盖板、相变材料组成，所述盒体与盖板之间装有所述相变材料。
3.根据权利要求1所述的相变蓄热系统，其特征在于：所述蓄热单元由相变材料板和加热板组成，两块相变材料板上下夹着一块加热板。
4.根据权利要求1所述的相变蓄热系统，其特征在于：两台换热器分别布置在蓄热箱体内部的两侧。
5.根据权利要求1所述的相变蓄热系统，其特征在于：所述分块框架在蓄热箱体内顺着空气流动方向分段排布。
6.根据权利要求1所述的相变蓄热系统，其特征在于：所述蓄热箱体内的加热板可以把蓄热箱体内部温度升高到1000℃。
CN201910203737.6A 2019-03-18 2019-03-18 相变蓄热系统 Pending CN109945713A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910203737.6A CN109945713A (zh) 2019-03-18 2019-03-18 相变蓄热系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910203737.6A CN109945713A (zh) 2019-03-18 2019-03-18 相变蓄热系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109945713A true CN109945713A (zh) 2019-06-28

Family

ID=67008880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910203737.6A Pending CN109945713A (zh) 2019-03-18 2019-03-18 相变蓄热系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109945713A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112728789A (zh) * 2021-01-19 2021-04-30 太原理工大学 一种相变蓄热换热一体化水箱
CN113834364A (zh) * 2021-09-28 2021-12-24 河北工业大学 一种可自由更换相变蓄能模块的蓄热蓄冷装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1434049A (en) * 1972-08-05 1976-04-28 Terracom Ets Storage heater
US5201024A (en) * 1990-11-26 1993-04-06 Steffes Paul J Double loop heat storage space heating furnace using an air-to-air heat exchanger
CN201803627U (zh) * 2010-08-05 2011-04-20 昆瀛能源科技有限公司 一种多功能的储能结构
CN202452463U (zh) * 2010-12-27 2012-09-26 北京蓝景圣诺尔能源科技有限公司 一种固体蓄能式电锅炉及其换热结构
CN105973051A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 北京航天利民科技研发中心 一种安全长效温控装置
CN205783261U (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 宋世海 低谷电蓄热采暖设备
CN207702744U (zh) * 2017-11-25 2018-08-07 河北众暖环保科技有限公司 电蓄热锅炉加热桥
CN208313098U (zh) * 2018-03-26 2019-01-01 河北鑫华新环保科技有限公司 一种电加热组合式相变蓄能结构

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1434049A (en) * 1972-08-05 1976-04-28 Terracom Ets Storage heater
US5201024A (en) * 1990-11-26 1993-04-06 Steffes Paul J Double loop heat storage space heating furnace using an air-to-air heat exchanger
CN201803627U (zh) * 2010-08-05 2011-04-20 昆瀛能源科技有限公司 一种多功能的储能结构
CN202452463U (zh) * 2010-12-27 2012-09-26 北京蓝景圣诺尔能源科技有限公司 一种固体蓄能式电锅炉及其换热结构
CN105973051A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 北京航天利民科技研发中心 一种安全长效温控装置
CN205783261U (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 宋世海 低谷电蓄热采暖设备
CN207702744U (zh) * 2017-11-25 2018-08-07 河北众暖环保科技有限公司 电蓄热锅炉加热桥
CN208313098U (zh) * 2018-03-26 2019-01-01 河北鑫华新环保科技有限公司 一种电加热组合式相变蓄能结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112728789A (zh) * 2021-01-19 2021-04-30 太原理工大学 一种相变蓄热换热一体化水箱
CN113834364A (zh) * 2021-09-28 2021-12-24 河北工业大学 一种可自由更换相变蓄能模块的蓄热蓄冷装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201081316Y (zh) 内置相变材料的温度分层式蓄热水箱
CN104236360B (zh) 一种模块化框架承载储能装置
CN207664204U (zh) 一种锂电池多级温度控制装置
CN104390256B (zh) 一种相变蓄热供暖装置
CN107181020A (zh) 一种双重冷却模式的电池箱及其控制方法
CN107621186B (zh) 一种基于相变材料的热水速冷模块及装置
CN108413796A (zh) 一种温度梯度储能换热器
CN109945713A (zh) 相变蓄热系统
CN207797836U (zh) 一种蓄能装置
CN206959266U (zh) 一种全新风净化空调排风冷热能再利用的节能装置
CN206749518U (zh) 新能源纯电动客车电池电机联合热管理系统
CN103791746B (zh) 一种高温蓄热系统
CN203369343U (zh) 一种液体介质传送热能的茶叶烘干机
CN105783160B (zh) 一种存储空调余冷的环保节能系统
CN202216450U (zh) 利用工业余热驱动的vm循环热泵型空调热水器
CN209085409U (zh) 一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱
CN113739434A (zh) 一种太阳能多级相变蓄热供暖系统
CN207124217U (zh) 一种具有温度控制功能的箱式蓄电池组
CN207335261U (zh) 一种生鲜商品半导体恒温箱
CN206992272U (zh) 一种双重冷却模式的电池箱
CN206378032U (zh) 一种相变蓄热装置
CN205279322U (zh) 一种lng船用空调系统
CN215582654U (zh) 一种低温储粮装置
CN207398279U (zh) 一种轮胎吊的电池模组
CN207338576U (zh) 电池装置以及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190628

RJ01 Rejection of invention patent application after publication