CN114362378A - 一种储能装置及复合墙体单元 - Google Patents

Abstract

本文提供一种储能装置及复合墙体单元。所述储能装置包括壳体，所述壳体的腔室里储存有相变材料；所述储能装置还包括加热元件，所述加热元件的至少部分设置在所述腔室内的相变材料中，且所述加热元件上设有电源线接口。其中，可利用外界能源为壳体内的相变材料进行储能，可提高储能装置的使用灵活性，以及延长其使用寿命。

Description

一种储能装置及复合墙体单元

技术领域

本文涉及但不限于建筑技术领域，尤其涉及一种储能装置及复合墙体单元。

背景技术

利用相变材料进行储能，是近些年来建筑领域兴起的热点。相变材料主要分为无机和有机两种。对于大多数的有机相变材料，主要是与辅料混合制成定型相变材料后使用，由于辅料在定型相变材料中占据一定比例，因此，降低了有机相变材料潜热的利用效果。相变材料另一种使用方式是把相变材料放入容器中，但实际使用时，存储相变材料的容器多采用焊接方式制作而成，焊接过程对存储的相变材料的封装性能会产生不同程度的影响。因此，如何提高封装性能、减少相变材料的泄露，都是目前研究的重点。

另外，现有利用相变材料储能的储能装置的形式比较单一，特别是在建筑节能降耗方面，造成储能装置内的相变材料所存储的能量不能满足环境的使用要求时，因此如何将储能装置与建筑结合，提高储能装置的节能降耗效果，也是目前研究的重点。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

本申请实施例提供一种可解决有机相变材料存储和快速加热的技术方案，通过存储和加热技术，可以实现把有机相变材料独立的应用到现有建筑中。

本申请一实施例提供一种储能装置，所述储能装置包括壳体，所述壳体的腔室里储存有相变材料；所述储能装置还包括加热元件，所述加热元件的至少部分设置在所述腔室内的相变材料中，且所述加热元件上设有电源线接口。

本申请另一实施例提供一种复合墙体单元，所述复合墙体单元包括内墙板和外墙板，且所述内墙板和所述外墙板相对设置且两者之间留有间隙。所述复合墙体单元还包括所述的储能装置，且所述储能装置安装在所述间隙内。

采用上述技术方案后，本申请实施例具有如下有益效果：

通过在储能装置内设置加热元件，可利用外接电源的方式为设置在储能装置的腔室内的相变材料进行加热补能，可及时地为相变材料进行补能操作，有效提高了储能装置的使用灵活性，也延长了储能装置的使用寿命。

在阅读并理解附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。

图1为本申请一实施例的储能装置的结构示意图；

图2为图1中标识A处的剖视示意图；

图3为图1中标识B处的剖视示意图；

图4为图3中标识C处的局部放大示意图；

图5为本申请一些示例性实施例中的储能装置的剖视示意图；

图6为本申请另一些示例性实施例中的储能装置的剖视示意图；

图7为本申请一些示例性实施例中的储能装置的局部剖视示意图一；

图8为本申请一些示例性实施例中的储能装置的局部剖视示意图二；

图9为本申请一些示例性实施例中的储能装置的局部剖视示意图三；

图10为本申请一些示例性实施例中的储能装置的局部剖视示意图四；

图11为本申请一些示例性实施例中的储能装置的局部剖视示意图五；

图12为本申请一些示例性实施例中的复合墙体单元的剖视示意图；

图13为本申请另一些示例性实施例中的复合墙体单元的局部剖视示意图。

图14为本申请又一些示例性实施例中的复合墙体单元的局部剖视示意图。

附图标记：

100-储能装置；

1-壳体，11-第一开口，12-第一配合部，13-第二开口，14-第二配合部，15-凹形槽；

2-腔室；

3-第一端盖，31-第一啮合部，32-过线孔；

4-第二端盖，41-第二啮合部；

5-第一密封圈；6-第二密封圈；

7-密封端盖，71-第三啮合部，72-第三配合部；

8-加热管；9-线束；

200-复合墙体单元；

10-内墙板，11-外墙板，12-储能模块，13-太阳能电池板。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本文的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本文，而非对本文的限定。

本申请一实施例中，如图1-图11所示，提供一种储能装置100。储能装置100设置成包括壳体1，以及在壳体1内设置的用于储存物质的腔室2，其中，在腔室2内可储存相变材料，上述的相变材料可以是有机相变材料(例如，石蜡类、高级脂肪酸类、聚烯烃、醇类等)，也可以是无机相变材料(例如，单纯盐、碱金属与合金、高温熔化盐类和混合盐类等)。另外，关于壳体1的材质，可选用金属材质，例如：铝或者钢等，也可选用非金属材质，例如塑料等。相变材料不充满腔室的整个空间，在腔室上部留有一定的空腔。

如图6所示，储能装置100还包括加热元件，例如，可将加热元件设置为图中所示的加热管8，加热管8的至少部分设置在腔室2内，可将加热管8的一端伸入上述的相变材料内，通过设置在加热元件上的电源线接口(与线束9的一端相连接的位置即设有电源线接口)以外接电源，实现为壳体1内的相变材料的补能操作。

具有上述设置结构的储能装置100，增加了装置的应用范围，也有效改善了现有储能装置产品上的单一。当储能装置100内存储的能量无法满足环境使用要求时，可通过外接电源线的方式为储能装置100内的相变材料进行补能操作，提高了储能装置100的使用灵活性，也在一定程度上延长了储能装置100的使用寿命。

在一些示例性实施例中，如图3所示，在壳体1上设有第一开口11，且第一开口11与腔室2相连通，其中，第一开口11可采用圆柱管状的截面形式，即第一开口11具有一段导向距离，第一开口11的截面积小于壳体1的主体的截面积，便于相变材料的灌注和导出。

如图7、图8所示，储能装置100还设置成包括第一端盖3，第一端盖3以可拆卸的方式安装在上述壳体1上。其中，可拆卸的安装方式包括螺纹连接等，以实现非破坏的拆装为限，下面具体的以螺纹连接的方式展开阐述本申请实施例中的技术方案。另外，为提高加热元件的环状方便性，可将加热元件设置在上述的第一端盖3上，即加热元件安装在密封端盖上，以可拆卸的安装方式安装在壳体1上。

第一端盖3上设有第一啮合部31，其中，第一啮合部31可设置成内螺纹或者外螺纹，第一啮合部31与第一配合部12相螺接，相应地，第一配合部12被设置成相应地外螺纹或内螺纹，即两者实现相啮合。第一配合部12设置在壳体1上，将第一端盖3螺接到壳体1上后，以将第一开口11进行封装。

其中，壳体1的截面可设置成圆形、规则的矩形、或者矩齿形等。例如如图2所示的矩齿形，即壳体1的横截面为凹凸结构，从而可提高储能装置100与周围环境介质的接触面积，加快温度的交互速度，加快相变的进程和效率。当将壳体1设置成矩形采用金属材质时，壳体1可采用焊接的方式制作，即可先采用钢板焊接形成腔室2，然后选用现有的管状结构，作为第一开口11使用，再焊接在上述的腔室2上，以最终形成完整的壳体1。壳体1也可采用其他材质，如塑料，采用其他形式加工。

储能装置100的开口部位采用螺纹密封的配合形式，这种连接形式的密封效果较好，有效地防止了相变材料的泄漏，同时便于大规模工业化生产，制造成本较低，且不会对相比材料造成不利的影响。另外，在回收更换相变材料时，只需打开第一端盖3，把相变材料倒出来即可，操作简单、便捷。

一些示例性实施例中，如图5所示，在壳体1上还设有第二开口13。相应地，储能装置100还设置为包括第二端盖4，第二端盖4也可设置成以可拆卸的方式安装在壳体1上。在第二端盖4上设有第二啮合部41，参考第一啮合部31，第二啮合部41同样地可设置为内螺纹或者是外螺纹。在壳体1上还设有第二配合部14，第二啮合部41和第二配合部14相螺接，即两者实现啮合，将第二端盖4安装在所述壳体1上后，实现对第二开口13的封装。如图所示，当壳体1被设置成长形的管状时，可在管子的两端加工螺纹。

为提高零件的通用性、模块化，也为降低装置整体的设计成本，可将第一端盖3和第二端盖4设计为同一部件。

一些示例性实施例中，如图4、图5所示，在储能装置100的开口连接处还设有密封圈，例如，O型密封圈，通过端盖端面、密封圈和容器入口端面间的组合作用，使端盖压紧密封圈，使密封圈变形，从而密封容器的空腔，以密封住容器里的相变材料。

其中，在第一开口11处所设置的密封圈称为第一密封圈5，第一密封圈5围绕第一开口11设置，待第一端盖3安装到位后，第一密封圈5被挤紧在第一端盖3和壳体1之间。为了简化密封圈的安装方便性，如图4所示，可在壳体1的配合端面上设置凹形槽15，可先将第一密封圈5安装在上述的凹形槽15内，然后再安装第一端盖3。

如图5、图6所示，同样地，储能装置100还包括第二密封圈6，将第二密封圈6围绕第二开口13设置，当第二端盖4安装到位后，第二密封圈6被挤紧在第二端盖4和壳体1的端面之间。可参考第一密封圈5的安装方式，在壳体1的相应位置设置凹形槽15以供安装第二密封圈6，也可如图5、图6所示，直接将第二密封圈6挤紧在壳体1上的第二开口13周围的端面上，也可先将第二密封圈6粘接在壳体1上，然后再安装第二端盖4。

一些示例性实施例中，如图6所示，储能装置100还设置有密封端盖7。其中，将密封端盖7设置在第一端盖3和壳体1之间，或者将密封端盖7设置于第二端盖4和壳体1之间。再或者，储能装置100中设置有两个密封端盖7，即两个密封端盖7分别设置于第一端盖3和壳体1之间，以及第二端盖4和壳体1之间。

为提高连接的便捷性，密封端盖7和两个端盖的连接也采用可拆卸的安装方式，即密封端盖7以可拆卸的方式安装在壳体1上，第一端盖3或者第二端盖4再以可拆卸的方式安装在密封端盖7上，可拆卸式例如螺纹连接的方式。如图9所示，在密封端盖7上设有第三啮合部71和第三配合部72。当在壳体1的一端开口处设置密封端盖7时，此时第一啮合部31和第三配合部72相螺接配合，即两者相啮合，第三啮合部71和第一配合部12相啮合。当在壳体1的另一端也设置密封端盖7时，第二啮合部41和第三配合部72相啮合，第三啮合部71和第二配合部14相啮合。

一些示例性实施例中，如图6、图9所示，可将加热元件设置为加热管8。加热管8的一端贯穿密封端盖7，且安装在密封端盖7上，可将加热管8与密封端盖7采用固定胶连接在一起，胶粘操作简单，连接牢靠，且具有低成本的优势。将加热管8的另一端伸进壳体1的腔室2的相变材料内。

当把设有加热管8的储能装置100用于建筑结构中，例如散热器、墙体结构、屋顶结构或地面结构等，可通过对加热管8加热，使电的损失最小，最大程度被相变材料吸收发生相变。另外，当在腔室2内储存纯的相变材料，例如石蜡，由于具有潜热高的特点(潜热，是相变潜热的简称，指单位质量的物质在相变温度时，从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间，以及不同的固相之间相互转变时具有的特点之一。固、液之间的潜热称为熔解热或凝固热，液、气之间的称为汽化热或凝结热，而固、气之间的称为升华热或凝华热)，可大大高于采用传统方法制作的定形相变材料，例如石膏板等定型相变板材，再加上有机相变材料的稳定性，因此，储能装置100能够被广泛地应用于建筑结构中。

另外，可以根据季节、环境温度、波谷电等条件设置，给加热管8通电，实现调节房屋温度的目的。可以通过在房屋部件结构中，安装两种或者多种相变温度的相变材料，由于潜热大、焓值高，因此，既可以实现夏天调节室内温度，也可以冬天调节室内温度的目的。

另外，如图10、图11所示，为了加热管8与电源线之间的连接方便性，在第一端盖3或且第二端盖4上设有过线孔32，即当在腔室2内仅设置一个加热管8时，在靠近加热管8的伸出端，远离相变材料的一端的端盖上设置过线孔32，以便线束9穿过过线孔32与贯穿密封端盖7的加热管8的一端电连接。安装时，先将线束9穿过第一端盖3或第二端盖4(即设有过线孔32的端盖)上的过线孔32，将线束9穿过端盖的一端与加热管8设置在密封端盖7上的电源接头连接上，再通过密封端盖7上的螺纹与端盖上的螺纹螺接在一起，也可有效地保护线束9的连接接头。

一些示例性实施例中，如图6所示，在第一端盖3，和/或密封端盖7上设有容纳线束9的凹槽，上述设置凹槽所形成的空间可容纳线束9的连接接头和部分线束，即可将线束9的接头设置在由端盖的内端面和密封端盖7的外端面相对形成的间隙内，可有效地避免线束9接头因暴露在环境中而受到外力被破坏，可有效提高用电安全性。

另一些示例性实施例中，如图9所示，可将上述的加热管8设置成U型管，可增加与相变材料的接触面积，提高换热效率。

一些示例性实施例中，在实际应用中，可根据实际换装相变材料的周期和频次，可采用蓄电池等为加热管8供电，简化装置结构。可将蓄电池安装在密封端盖7上，将加热管8也安装在密封端盖7上，可在一定程度上提高装配模块化。

本申请另一实施例中，如图12、图13所示，还提供一种复合墙体单元200。复合墙体单元200包括内墙板10和外墙板11，其内墙板10和外墙板11的结构可以设置成不一样。两个墙板，内墙板10和外墙板11相对设置，且两者之间留有一定的间隙。另外，复合墙体单元200还包括上述的储能装置100，将储能装置100安装在上述的复合墙体单元200的间隙内，可借助存储在储能装置100的腔室2内的相变材料实现对室内温度的适应性调节，提高室内温度的感知舒适性，降低能源损耗。

其中，内墙板10和外墙板11可以为石膏板，在两个墙板之间可设置龙骨骨架进行复合墙体框架的构建。

如图14所示，内墙板10可以是一个墙体结构、一层板或一层面纸或装饰布等。内墙板10还可以设计成可拆卸式结构，便于维护墙体结构里的储能装置100。内墙板10主要起装饰和隔离效果，同时储能装置100通过内墙板10向室内传递热量。外墙板11位于墙体的外侧，与大气环境接触，起房屋承重防火保温隔热等建筑作用。可以在两个墙板之间设置龙骨骨架进行复合墙体框架的构建。

在一些示例性实施例中，为了提高能源的再利用率，如图13所示，复合墙体单元200还包括安装于室外的储能模块12。储能模块12设置成包括太阳能电池板13和控制器(图中未示出)。其中，太阳能电池板13可采用碲化镉电池板，利用碲化镉电池板的弱光性也能在阳光不足时实现发电功能，提高储能模块12的光采集发电能力，太阳能电池板13将所获取的光能转换成电能，并发送给控制器。控制器，将太阳能电池板13产生的电流进行整流，且在整流后为加热管8供电，另外，也可通过控制器实现对加热管8供电的通、断控制，提高装置整体的使用灵活性。

在本文的描述中，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (10)

1.一种储能装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体的腔室里储存有相变材料；

所述储能装置还包括加热元件，所述加热元件的至少部分设置在所述腔室内的相变材料中，且所述加热元件上设有电源线接口。

2.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，还包括第一端盖，所述第一端盖以可拆卸的方式安装在所述壳体上。

3.如权利要求2所述的储能装置，其特征在于，所述加热元件安装在所述第一端盖上。

4.如权利要求2所述的储能装置，其特征在于，还包括密封端盖，所述密封端盖以可拆卸的方式安装在所述壳体上；所述加热元件安装在所述密封端盖上；所述第一端盖设有过线孔，线束穿过所述过线孔与所述加热元件上的电源线接口连接；

所述第一端盖以可拆卸的方式安装在所述密封端盖上。

5.如权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述第一端盖，和/或所述密封端盖上设有容纳所述线束的凹槽。

6.如权利要求1至5任一所述的储能装置，其特征在于，所述加热元件设置为U形加热管。

7.如权利要求1至5任一所述的储能装置，其特征在于，所述壳体的截面形状设置为圆形、矩形或矩齿形。

8.如权利要求1至5任一所述的储能装置，其特征在于，还包括第二端盖，所述第二端盖以可拆卸的方式安装在所述壳体上。

9.一种复合墙体单元，包括内墙板和外墙板，且所述内墙板和所述外墙板相对设置且两者之间留有间隙；其特征在于，还包括上述权利要求1至8任一所述的储能装置，所述储能装置安装在所述间隙内。

10.如权利要求9所述的复合墙体单元，其特征在于，还包括太阳能电池板和控制器；

所述太阳能电池板，用于获取太阳的光能，将所获取的光能转换成电能，并发送给所述控制器；

所述控制器，将所述太阳能电池板产生的电流进行整流，整流后为所述加热元件供电。

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