CN115507692A - 一种模块化固体电储热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能装置技术领域，具体涉及一种模块化固体电储热装置，包括：换热单元，数量为多个，多个换热单元堆叠设置；换热单元包括两个换热板，换热板具有储热面和换热面，两个换热板的储热面相对设置，并形成储热腔体，换热面上设有波纹段；储热块和电加热元件，均设于储热腔体内；槽体，沿换热面的外边缘设置，槽体内设有密封圈，密封圈围合的区域为换热区；联络管，贯穿设于换热板，且连接多个换热单元，联络管和换热区内流通有冷介质。实现了该模块化固体电储热装置的高互换性，且由于多个换热单元的堆叠设置，便于增加和删减换热单元，即随时根据外界条件变化，改变储热量和放热量，实现该模块化固体电储热装置的精准控制。
Description
技术领域
本发明涉及储能装置技术领域，具体涉及一种模块化固体电储热装置。
背景技术
相变储能材料(PCM)是一种具有特定功能的物质，它能在特定温度或温度范围(相变温度)下发生物质相态的变化，并且伴随着相变过程吸收或放出大量的相变潜热，所以可用来储热或蓄冷。因此，通常用来制作储热装置。
现有的固体电储热装置，通常为一体式设备，且设备的额定储热容量及放热容量为固定的，不可任意增加和减少；在使用条件发生变化的情况下，需要改变储热量和放热量，则无法在现有设备实现，需另外再添置设备；且设备部件之间的互换性差。同时，放热过程采用空气自然对流带走高温储热体的热量，调节风门开度而改变出风量，换热效率低，取热慢，控制精度差。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的固体电储热装置的额定储热容量不可任意进行增加和减少，且换热效率低的问题，从而提供一种模块化固体电储热装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种模块化固体电储热装置，包括：换热单元，数量为多个，多个所述换热单元堆叠设置；所述换热单元包括两个换热板，所述换热板具有储热面和换热面，两个所述换热板的储热面相对设置，并形成储热腔体，所述换热面上设有波纹段；储热块和电加热元件，均设于所述储热腔体内；槽体，沿所述换热面的外边缘设置，所述槽体内设有密封圈，所述密封圈围合的区域为换热区；联络管，贯穿设于所述换热板，且连接多个换热单元，所述联络管和换热区内流通有冷介质。
进一步地，所述储热块数量为多个，多个所述储热块绕所述电加热元件的周围均匀设置。
进一步地，所述储热块包括壳体和封装于所述壳体内的储热材料，所述储热材料为显热储热材料或相变储热材料、化学储热材料。
进一步地，所述储热面上设有围板，两个相对设置的所述储热面上的围板共同组成储热腔体。
进一步地，所述储热面上设有限位挡板，所述限位档板围合成框体，所述储热块设于所述框体内。
进一步地，还包括绝缘件，所述绝缘件位于所述电加热元件的两端，且设于所述围板上。
进一步地，还包括支撑块，所述支撑块设于所述储热面上，且所述支撑块上设有凹陷面，所述凹陷面与所述电加热元件的外壁相适配。
进一步地，还包括第一封板和第二封板，所述第一封板和第二封板设于所述换热面上，且与所述密封圈密封连接。
进一步地，所述密封圈由金属材质制作而成。
进一步地，还包括锁紧结构，所述锁紧结构贯穿多个所述换热单元。
本发明技术方案，具有如下优点：
1. 本发明提供的模块化固体电储热装置，包括：换热单元，数量为多个，多个所述换热单元堆叠设置；所述换热单元包括两个换热板，所述换热板具有储热面和换热面，两个所述换热板的储热面相对设置，并形成储热腔体，所述换热面上设有波纹段；储热块和电加热元件，均设于所述储热腔体内；槽体，沿所述换热面的外边缘设置，所述槽体内设有密封圈，所述密封圈围合的区域为换热区；联络管，贯穿设于所述换热板，且连接多个换热单元，所述联络管和换热区内流通有冷介质。
通过多个换热单元的堆叠设置，从而有效的增加了该模块化固体电储热装置的储热效率其中，一个换热单元包括两个相对设置的换热板，通过将两个换热板的储热面组装形成密封的储热腔体，并通过电加热元件对储热块进行加热，具体地，电加热元件通电之后，产生热量，热量通过辐射传递给储热块和换热板，储热块升温吸收热量，当热量达到设定的储热温度时，切断电加热元件线路电源，停止储热。即利用储热腔体储存热量，同时，利用槽体和密封圈在换热面上形成换热区，即一个换热板的换热面与另一个换热板的换热面接触后，形成密封空间；并且在联络管内和换热区流通冷介质，从而利用冷介质与储热腔体之间进行换热；同时，由于在换热板的换热面上设有波纹段，增加换热面积，强化换热系数，该波纹段与密封圈的共同配合，实现了该模块化固体电储热装置的高互换性，且由于多个换热单元的堆叠设置，便于增加和删减换热单元，即随时根据外界条件变化，改变总储热量和放热量，实现该模块化固体电储热装置的精准控制，且便于拆装组合。该模块化固体电储热装置的结构紧凑，布局合理，可广泛的应用于家用采暖、矿井冬季通风、供液生产等用热场景。
2. 本发明提供的模块化固体电储热装置，所述储热块数量为多个，多个所述储热块绕所述电加热元件的周围均匀设置。即电加热元件可以对储热块均匀加热，同时，也提高了加热速度。
3. 本发明提供的模块化固体电储热装置，所述储热面上设有围板，两个相对设置的所述储热面上的围板共同组成储热腔体。
4. 本发明提供的模块化固体电储热装置，还包括支撑块，所述支撑块设于所述储热面上，且所述支撑块上设有凹陷面，所述凹陷面与所述电加热元件的外壁相适配。支撑块的设置，起到了支撑电加热元件的作用，避免电加热元件与换热板接触，而影响电加热元件的使用寿命。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的模块化固体电储热装置的结构示意图；
图2为本发明提供的模块化固体电储热装置去除第一封板的结构示意图；
图3为本发明提供的模块化固体电储热装置的爆炸图；
图4为本发明提供的模块化固体电储热装置的储热块的结构示意图；
图5为本发明提供的模块化固体电储热装置的换热面的结构示意图；
图6为本发明提供的模块化固体电储热装置的储热面的结构示意图。
附图标记说明：
1、换热单元；2、换热板；3、储热面；4、换热面；5、储热腔体；6、波纹段；7、储热块；8、电加热元件；9、槽体；10、密封圈；11、换热区；12、联络管；13、围板；14、限位挡板；15、绝缘件；16、支撑块；17、保温层；18、第一封板；19、第二封板；20、锁紧结构；21、丝杠；22、螺母。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"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:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本公开的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开。
请参阅图1至图6所示，本发明提供了一种模块化固体电储热装置，包括：换热单元1，数量为多个，多个所述换热单元1堆叠设置；所述换热单元1包括两个换热板2，所述换热板2具有储热面3和换热面4，两个所述换热板2的储热面3相对设置，并形成储热腔体5，所述换热面4上设有波纹段6；储热块7和电加热元件8，均设于所述储热腔体5内；槽体9，沿所述换热面4的外边缘设置，所述槽体9内设有密封圈10，所述密封圈10围合的区域为换热区11；联络管12，贯穿设于所述换热板2，且连接多个换热单元1，所述联络管12和换热区11内流通有冷介质。
通过多个换热单元1的堆叠设置，从而有效的增加了该模块化固体电储热装置的储热效率。其中，一个换热单元1包括两个相对设置的换热板2，通过将两个换热板2的储热面3组装形成密封的储热腔体5，并通过电加热元件8对储热块7进行加热，具体地，电加热元件8通电之后，产生热量，热量通过辐射传递给储热块7和换热板2，储热块7升温吸收热量，当热量达到设定的储热温度时，切断电加热元件8线路电源，停止储热。即利用储热腔体5储存热量，同时，利用槽体9和密封圈10在换热面4上形成换热区11，即一个换热板2的换热面4与另一个换热板2的换热面4接触后，形成密封空间；并且在联络管12内和换热区11流通冷介质，从而利用冷介质与储热腔体5之间进行换热；同时，由于在换热板2的换热面4上设有波纹段6，该波纹段6与密封圈10的共同配合，实现了该模块化固体电储热装置的高互换性，且由于多个换热单元1的堆叠设置，便于增加和删减换热单元1，即随时根据外界条件变化，改变储热量和放热量，实现该模块化固体电储热装置的精准控制，且便于拆装。该模块化固体电储热装置的结构紧凑，布局合理，可广泛的应用于北方地区采暖、矿井通风、供液生产等用热场景。
在本实施例中，冷介质为水、空气、导热油等。
其中，联络管12贯穿多个换热单元1，且联络管12与每个换热单元1内的换热区11连通。
联络管12具有两个，分别设于换热板2的顶部和底部，位于换热板2顶部的联络管12一端为冷介质的进口，位于换热板2底部的联络管12的一端为冷介质的出口。在本实施例中，联络管12的截面为圆形，也可以为矩形。
在一些可选的实施例中，所述储热块7数量为多个，多个所述储热块7绕所述电加热元件8的周围均匀设置，即电加热元件8可以对储热块7均匀加热，同时也提高了加热速度。
在另一些可选的实施例中，储热块7内可以设有容纳腔，电加热元件8设于储热块7的容纳腔内。
在本实施实施例中，电加热元件8为电阻合金或电加热管。
在一些可选的实施例中，所述储热块7为固体金属氧化物或用固态封装的相变储能模块，储热过程为显热或相变潜热过程。
储热块7包括壳体和封装于所述壳体内的储热材料，所述储热材料为显热储热材料或相变储热材料、化学储热材料。
在一些可选的实施例中，所述储热面3上设有围板13，两个相对设置的所述储热面3上的围板13共同组成储热腔体5。
其中，换热板2的材质为奥氏体铬镍不锈钢，围板13可以焊接在换热板2的储热面3上；储热块7设于所该储热腔体5内，同时，在围板13的外围设有保温层17，该保温层17由保温材料制作而成。在本实施例中，保温材料为硅酸铝纤维制作而成。
在一些可选的实施例中，所述储热面3上设有限位挡板14，所述限位档板14围合成框体，所述储热块7设于所述框体内，利用限位挡板14围合成的框体对储热块7进行限位，避免储热块7出现移动的情况。
在本实施例中，该模块化固体电储热装置还包括绝缘件15，所述绝缘件15位于所述电加热元件8的两端，且设于所述围板13上；该绝缘件15的设置，有效的避免了电加热元件8与围板13之间出现连电，而导致该电加热元件8出现短路的情况。
在一些可选的实施例中，该模块化固体电储热装置还包括支撑块16，所述支撑块16设于所述储热面3上，且所述支撑块16上设有凹陷面，所述凹陷面与所述电加热元件8的外壁相适配。支撑块16的设置，起到了支撑电加热元件8的作用，避免电加热元件8与换热板2接触，而影响电加热元件8的使用寿命。
支撑块16可以设置为多个，多个支撑块16间隔设置；支撑块16的设置个数可以根据电加热元件8的长度设置。
其中，绝缘件15和支撑块16为陶瓷或云母材质制作而成。
在一些可选的实施例中，模块化固体电储热装置还包括第一封板18和第二封板19，所述第一封板18和第二封板19设于所述换热面4上，且与所述密封圈10密封连接。通过第一封板18和第二封板19的设置，从而将该多个堆叠设置的换热单元1的两端密封，并与两端的换热板2的换热面4实现密封连接，即与换热面4上的密封圈10形成密封空间，该密封空间内设有冷介质。
在本实施例中，所述密封圈10由金属材质制作而成，金属材质制作而成的密封圈10，可以有效的连接两个相邻的换热板2，增加了换热效率，提高了互换性。
在一些可选的实施例中，该模块化固体电储热装置还包括锁紧结构20，所述锁紧结构20贯穿多个所述换热单元1，从而将多个堆叠设置的换热单元1连接成一体件。
在本实施例中，锁紧结构20包括丝杠21，丝杠21贯穿多个堆叠设置的换热单元1，在丝杠21的两端设置螺母22。
具体的，该锁紧结构20包括两根丝杠21，两个丝杠21分别设置在换热板2的四个顶角处。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种模块化固体电储热装置，其特征在于，包括：
换热单元(1)，数量为多个，多个所述换热单元(1)堆叠设置；
所述换热单元(1)包括两个换热板(2)，所述换热板(2)具有储热面(3)和换热面(4)，两个所述换热板(2)的储热面(3)相对设置，并形成储热腔体(5)，所述换热面(4)上设有波纹段(6)；
储热块(7)和电加热元件(8)，均设于所述储热腔体(5)内；
槽体(9)，沿所述换热面(4)的外边缘设置，所述槽体(9)内设有密封圈(10)，所述密封圈(10)围合的区域为换热区(11)；
联络管(12)，贯穿设于所述换热板(2)，且连接多个换热单元(1)，所述联络管(12)和换热区(11)内流通有冷介质。
2.根据权利要求1所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，所述储热块(7)数量为多个，多个所述储热块(7)围绕所述电加热元件(8)的周围均匀设置。
3.根据权利要求2所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，所述储热块(7)包括壳体和封装于所述壳体内的储热材料，所述储热材料为显热储热材料或相变储热材料、化学储热材料。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，所述储热面(3)上设有围板(13)，两个相对设置的所述储热面(3)上的围板(13)共同组成储热腔体(5)。
5.根据权利要求4所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，所述储热面(3)上设有限位挡板(14)，所述限位档板(14)围合成框体，所述储热块(7)设于所述框体内。
6.根据权利要求5所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，还包括绝缘件(15)，所述绝缘件(15)位于所述电加热元件(8)的两端，且设于所述围板(13)上。
7.根据权利要求6所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，还包括支撑块(16)，所述支撑块(16)设于所述储热面(3)上，且所述支撑块(16)上设有凹陷面，所述凹陷面与所述电加热元件(8)的外壁相适配。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，还包括第一封板(18)和第二封板(19)，所述第一封板(18)和第二封板(19)设于所述换热面(4)上，且与所述密封圈(10)密封连接。
9.根据权利要求8所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，所述密封圈(10)由金属材质制作而成。
10.根据权利要求8所述的模块化固体电储热装置，其特征在于，还包括锁紧结构(20)，所述锁紧结构(20)贯穿多个所述换热单元(1)。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| WO2018172041A1 (de) * | 2017-03-20 | 2018-09-27 | Lumenion Gmbh | Wärmespeichervorrichtung und verfahren zum betreiben einer wärmespeichervorrichtung |
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| FR3102550A1 (fr) * | 2019-10-29 | 2021-04-30 | Valeo Systemes Thermiques | Échangeur de chaleur à plaques comprenant un élément électrique chauffant |
| CN113375493A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置 |
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2022
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