CN201081316Y - 内置相变材料的温度分层式蓄热水箱 - Google Patents

内置相变材料的温度分层式蓄热水箱 Download PDF

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Abstract

内置相变材料的温度分层式蓄热水箱，加热水进水管和热水出水管位于蓄热水箱的上部，加热水回水管和冷水进水管位于蓄热水箱的底部；箱体上连接有泄水管和排气阀，特点是在蓄热水箱中设置两个均流孔板，将该蓄热水箱分隔为三段，上部为高温区，中部为过渡区，下部为低温区；在蓄热水箱上部的高温区竖直布置相变材料封装体，相变材料封装体之间相隔一定距离，且与水流方向垂直；均流孔板的开孔率为35－75％之间。相变材料封装体可以是固液相变材料也可以是固固相变材料。本实用新型充分利用水和相变蓄热，可增强内部热水的温度分层，提高蓄热水箱的单位体积蓄热量，工艺简单，有利于热源热效率的提高，节约能源。

Description

内置相变材料的温度分层式蓄热水箱
技术领域
本实用新型涉及供热领域中的蓄热装置，具体涉及一种内置相变材料的温度分层式蓄热水箱。
背景技术
随着我国经济的快速发展，能源紧张以及环境污染问题日益突出，太阳能作为一种十分重要的清洁可再生资源，其应用研究，已经成为学术界关注的问题。目前在我国，太阳能热水系统已进入推广应用阶段，但是由于太阳辐射的不稳定性，以及太阳辐射与用热负荷的不一致性，蓄热装置是太阳能供热系统中的一个必备部件。由于水的比热大、性能稳定，因此水的显热蓄热是最为成熟、应用也最为广泛的蓄热方式。目前在太阳能热水系统中普遍采用水箱作为蓄热装置，由于蓄热温差不能太高，单位体积的蓄热容量较低，而且我国在供热系统中所使用的蓄热水箱，一般在水箱上开有热水出水口，冷水进水口，以及与集热器连接的进、出水口，这种蓄热水箱水温混为一体，整体温度偏高，使回流到集热器里的水温与用户端取热水温度相差无几，造成集热器效率偏低。而相变蓄热装置，蓄热温差小，单位体积的蓄热容量大，但价格较高。因此充分利用水显热蓄热和相变材料的潜热蓄热，提高蓄热水箱的有效蓄热量，提高整个太阳能系统的效率，是解决问题的关键。
发明内容
本实用新型公开一种内置相变材料的温度分层式蓄热水箱，目的是充分利用水蓄热和相变蓄热的特点，克服现有的蓄热水箱水温整体偏高，回流到集热器里的水温与用户端取热水温度相差无几导致集热器效率降低；及单纯使用相变蓄热装置价格偏高等缺点。
内置相变材料的温度分层式蓄热水箱，它包括有箱体，加热水进水管和热水出水管位于蓄热水箱的上部，加热水回水管和冷水进水管位于蓄热水箱的底部；箱体上还连接有泄水管和排气阀，其特点是：在蓄热水箱中设置两个均流孔板，将该蓄热水箱分隔为三段，上部为高温区，中部为过渡区，下部为低温区；在蓄热水箱上部的高温区竖直布置相变材料封装体，相变材料封装体之间相隔一定距离，且与水流方向垂直。
所述的均流孔板的均流孔开孔率为35-75％之间。
所述的相变材料封装体，可以是固液相变材料也可以是固固相变材料，如果固固相变材料无变形且与水无化学反应，也可不封装。
本实用新型在蓄热水箱中设置均流孔板，对各区之间的热量交换具有阻碍作用，可促进温度分层，用以保证用户使用的水温度高，循环回流加热水温度低，节约能源。
本实用新型在蓄热水箱中添加相变材料，便于热水与相变封装体的热交换，从而达到长时间保温的作用；相变材料的选择，以相变温度接近用热温度为基本条件。
本实用新型充分利用了水蓄热和相变蓄热的特点，既增加了水箱的蓄热量，又提高水箱的有效利用率，同时增强了内部热水的温度分层，而且需要的相变材料较少，相变材料封装工艺简单，便于实施；特别是在太阳能热利用系统中，由于温度分层作用，可降低集热器进口温度，从而提高集热器效率，减少了辅助加热量，提高太阳能保证率。
附图说明
图1为蓄热水箱的整体结构示意图；
图2为蓄热水箱内相变材料布置平面示意图；
图3为均流孔板示意图。
1.箱体，2.泄水管，3.冷水进水管，4.加热水回水管，5.相变材料封装体，6.加热水进水管，7.热水出水管，8.排气阀，9.均流孔板，10.相变材料，11.孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
内置相变材料的温度分层式蓄热水箱如图1所示。主要包括箱体1，加热水进水管6和热水出水管7位于蓄热水箱的上部，加热水回水管4和冷水进水管3位于蓄热水箱的底部；箱体上还连接有泄水管2和排气阀8，在蓄热水箱中有两个均流孔板9，将该蓄热水箱分隔为三段，上部为高温区，中部为过渡区，下部为低温区；在蓄热水箱上部的高温区竖直布置相变材料封装体5，相变材料封装体之间相隔一定距离，且与水流方向垂直；均流孔板9的开孔率为60％；相变材料封装体，选用固液相变材料10，并将这种相变材料密封于铜制圆柱体容器中。当温度升高到相变温度时，封装体内的相变材料将发生相变，由固态变为液态，同时相变材料在相变的过程中吸收了大量的热量；当温度低于相变温度时，相变材料又将吸收的相变潜热释放出来，将水箱内的水再次加热，相变材料由液态变成固态。其基本参数：1、相变温度61℃，2、相变潜热193KJ/kg，3、导热系数5W/mk。
该蓄热水箱的技术是这样实现的，将上述相变材料密封于铜制圆柱体容器中，一个个相变材料封装体放置在水箱中，并在水箱中竖直布置，相互之间相隔一定距离，且与水流方向垂直，便于热水与封装体的热交换，提高水箱的利用率。当水箱顶部热水温度达到相变温度且富余时，热水热量将传给相变材料，以潜热形式储存起来；当水箱温度降低时，相变材料又将储存的潜热释放出来，因此水箱顶部能始终保持一个较高的温度以满足供热的要求。内置相变材料的蓄热水箱，可明显提高水箱的蓄热密度。在热量部分被取出后，可利用相变潜热再热周围的水，同时还可利用相变材料的潜热补偿水箱上部的热损失。由于相变材料潜热大，可减小水箱体积，进而减小水箱热损失。同时实验表明在水箱中放置相变材料能够明显提高水箱的温度分层。均流孔板对各区之间的热量交换具有阻碍作用，能够进一步促进温度分层，从而提高水箱在太阳能系统中的运行性能。内置相变材料封装体的蓄热水箱，是一种性能优良、价格适中的节能型产品。
加热水进水管口6设在靠近水箱上部以及冷水进水管3设在靠近水箱下部是为了尽可能不破坏水箱的温度分层。热水出水管7设在靠近水箱上部是为了能尽可能取出温度较高的热水。加热水回水管4设在靠近水箱下部，是为了能够充分利用水箱内部形成的温度分层，使回水温度尽可能低从而提高集热器效率，减少辅助加热量，提高太阳能保证率。

Claims (3)

1.内置相变材料的温度分层式蓄热水箱，它包括立式的箱体，其加热水进水管和热水出水管位于蓄热水箱的上部，加热水回水管和冷水进水管位于蓄热水箱的底部；箱体上还连接有泄水管和排气阀，其特征在于：在蓄热水箱中设置两个均流孔板，将该蓄热水箱分隔为三段，上部为高温区，中部为过渡区，下部为低温区；在蓄热水箱上部的高温区竖直布置相变材料封装体，相变材料封装体之间相隔一定距离，且与水流方向垂直。
2.根据权利要求1所述的内置相变材料的温度分层式蓄热水箱，其特征在于：所述的均流孔板的开孔率为35-75％之间。
3.根据权利要求1所述的内置相变材料的温度分层式蓄热水箱，其特征在于：所述的相变材料封装体，可以是固液相变材料也可以是固固相变材料，如果固固相变材料无变形且与水无化学反应，也可不封装。
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