CN204730463U - 一种相变储能扩容水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种相变储能扩容水箱，包括外壳，所述外壳内有保温材料层，所述保温材料层内是内胆壳体，所述内胆内是水，所述水中浸没有相变储能单元，所述相变储能单元为翅片管，内有相变储能材料，所述相变储能单元由支撑架支撑，横放于均布板上，并放置于水箱下部，所述均布板下方设置电加热元件。本实用新型的相变储能扩容水箱有效热容量大、换热性能好、体积小巧、结构简单。

Description

一种相变储能扩容水箱

技术领域

本实用新型涉及相变储能技术领域，具体涉及一种相变储能扩容水箱。

背景技术

相变储能是利用相变材料在相态变化时，吸收或放出大量潜热而进行的热量储存和释放，相变材料热焓值高，单位体积储热密度是水的2-3倍，在水箱中加入装有相变材料的储能单元，可以提高水箱的热容量，减小水箱的体积。

目前已有专利CN202869338U所述均流型相变蓄热水箱，装有相变材料的圆柱形不锈钢相变单元，竖直放置在均流板上，放热时水流从水箱底部进入，通过均流板上的均流孔，在圆柱形不锈钢相变单元周围形成均匀绕流，这种均布板可以使水流分布均匀，充分与相变材料接触，能在一定程度上提高换热效果，但由于相变材料的导热系数较小，将不锈钢换热单元竖直放置在水中，由于热水在水箱的上部，不锈钢换热单元上半部分的相变材料与水的温差很小，不利于其释放热量，因此，传热效率低、热量利用率小。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种有效热容量大、换热性能好、体积小巧、结构简单的相变储能扩容水箱。

本实用新型的技术方案是：一种相变储能扩容水箱，包括外壳，外壳内有保温层、保温层内有内胆壳体，内胆壳体内是水，水中浸没有相变储能单元，相变储能单元内有相变材料，相变储能单元由支撑板支撑，放置于均布板上，均布板下方设置电加热元件。

本实用新型的相变储能扩容水箱，进一步包括：在内胆壳体上有进水口、出水口，冷水从进水口进入水箱、热水从出水口流出，冷水进水口还可作为水箱排水口。

本实用新型的相变储能扩容水箱，进一步包括：在内胆壳体侧板设有溢流孔，水位高于最高限定水位时排水。

本实用新型的相变储能扩容水箱，进一步包括：在内胆壳体上部设有通气孔，与大气连通，保持水箱无压状态。

本实用新型的相变储能扩容水箱，进一步包括：在相变储能单元表面上设有温度传感器。

本实用新型的相变储能扩容水箱，所述相变储能单元至于水箱下部水中。

本实用新型的相变储能扩容水箱，所述相变储能单元由均匀盘绕的内翅片管组成。

本实用新型的相变储能扩容水箱，所述相变储能单元内翅片管材料为碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金或复合材料。

本实用新型的相变储能扩容水箱，所述相变储能单元内翅片管为加工工艺为机械加工、胀接或焊接。

本实用新型的相变储能扩容水箱，所述相变材料是可以储存/释放潜热和部分显热的材料，包括结晶水合盐、金属及合金类、石蜡类、非石蜡有机类、陶瓷基复合材料等相变材料；优选地，在上述相变材料中加导热增强材料，包括金属材料、石墨、碳纳米管、泡沫材料。

本实用新型的相变储能扩容水箱，所述所述电加热元件优选电加热管。

本实用新型的相变储能扩容水箱，其中外壳作用是封装、固定保温层，及展示产品外观的作用；保温材料层有绝热效果，防止热量散发损失；内胆壳体是水的封装容器；相变储能单元是金属翅片管包含有相变材料，利用相变材料在相态变化时，吸收或放出大量潜热而进行的热量储存和释放，相变材料单位体积储热密度是水的2-3倍，在水箱中加入装有相变材料的储能单元，可以提高水箱的热容量，减小水箱的体积；相变材料可以储存/释放潜热和部分显热，其占内胆体积的80％-90％，为相变材料体积膨胀预留空间，相变材料是各种相变材料，包括结晶水合盐、金属及合金类、石蜡类、非石蜡类有机类、陶瓷基复合材料等相变材料，为提高导热性能，可以在材料中加导热增强材料，如金属材料、石墨、碳纳米管等；翅片管材质为碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金光管/翅片管或复合材料翅片管；翅片管制造工艺包括机械加工或轧制、钎焊或气体保护焊、高频焊等；水是储能介质，可以储存部分显热，同时水也是一种导热介质，与相变储能中的相变材料进行热交换使相变材料储存潜热/显热或释放潜热/显热；电加热元件分布于水箱下部，提供电能以加热水介质，通过水传热给相变材料，储存潜热和部分显热；温度传感器用于测量相变储能单元的温度，根据此温度判断相变材料是否充分熔化，吸收潜热是否充分；均流板的作用是使得进口水能均匀通过相变储能单元，使相变材料可以均匀的储存/释放热量；支撑架的作用是支撑相变储能单元，使相变储能单元均匀分布在相变下部；冷水从进水口进入水箱，将水箱的已有热水顶出，并与相变储能单元进行热交换，得到的热水从出水口流出供使用；溢流口的作用是水位高于最高限定水位时，水从溢流口排出；排气孔与大气连通，保持水箱为无压状态。

本实用新型的优点和取得的技术效果是：

1、相变材料热焓值较高，在一定体积的水箱中加入装有相变材料的相变储能单元可以提高水箱的热容量。

2、相变储能单元采用金属翅片管增加了其导热能力，提高了相变储能单元的储、放热速率，提高了热量的利用率。

3、相变储能单元横置于水箱底部，与入口冷水温差较大，有利于换出相变材料中的热量。

4、相变储能单元横置于水箱底部，并错开排列，水形成绕流，有利于换出相变材料中的热量。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中的相变储能扩容水箱的正剖视图；

图2是本实用新型实施例1中的相变储能扩容水箱的A-A面剖视图；

图3是本实用新型实施例1中的相变储能扩容水箱的内翅片管剖面示意图；

其中图1和图2中：1.外壳；2.保温材料层；3.内胆壳体；4.相变储能单元；5.相变材料；6.水；7.电加热元件；8.均流板；9.支撑架；10.进水口；11.出水口；12.溢流口；13.排气口；14.温度传感器。

具体实施方式

为进一步说明本实用新型，结合以下实施例具体说明：

实施例1

一种相变储能扩容水箱，结构详见图1、图2：包括外壳1，外壳1内有保温材料层2、保温层2内有内胆壳体3，内胆壳体3内是水6，水6中浸没有相变储能单元4，相变储能单元4内有相变材料5，相变储能单元4由支撑架9支撑，放置于均布板8上，均布板8下方设置电加热元件7。

在内胆壳体3上有进水口10、出水口11，冷水从进水口10进入水箱、热水从出水口11流出，冷水进水口还可作为水箱排水口。

在所述内胆壳体侧板设有溢流孔12，水位高于最高限定水位时排水。

在所述内胆壳体上部设有有排气孔13，与大气连通，保持水箱无压状态。

在所述相变储能单元表面上设有温度传感器14。

所述相变储能单元横向至于水箱下部，所述相变储能单元由均匀盘绕的内翅片管组成，材料为碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金或复合材料，加工工艺为机械加工、胀接或焊接。

所述相变材料是可以储存/释放潜热和部分显热的材料，包括结晶水合盐、金属及合金类、石蜡类、非石蜡有机类、陶瓷基复合材料等相变材料；优选地，在上述相变材料中加导热增强材料，包括金属材料、石墨、碳纳米管、泡沫材料。

所述电加热元件优选电加热管。

上述相变储能扩容水箱的工作原理如下：

蓄热过程：电加热元件7加热相变储能水箱中的水介质，同时靠水的自然对流作用加热相变储能单元4中的相变材料5，至温度传感器14达到设定温度时，相变材料完全熔化，电加热机构8停止加热，此时，相变材料储存相变潜热和部分显热，水箱中的水储存部分显热。

放热过程：冷水从进水口10进入水箱，将水箱中已有热水从出水口11顶出，冷水与水箱下部的相变储能单元进行热交换，不断带出相变储能单元中的热量，所得热水从出水口流出，以供使用。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种相变储能扩容水箱，其特征在于：包括外壳(1)，外壳(1)内有保温材料层(2)、保温层(2)内有内胆壳体(3)，内胆壳体(3)内是水(6)，水(6)中浸没有相变储能单元(4)，相变储能单元(4)内有相变材料(5)，相变储能单元(4)由支撑架(9)支撑，放置于均布板(8)上，均布板(8)下方设置电加热元件(7)。

2.根据权利要求1所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：在内胆壳体上有进水口(10)、出水口(11)，冷水从进水口进入水箱、热水从出水口流出，冷水进水口还可作为水箱排水口。

3.根据权利要求1或2所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：在内胆壳体侧板设有溢流孔(12)，水位高于最高限定水位时排水。

4.根据权利要求1或2所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：在内胆壳体上部设有排气孔(13)，与大气连通，保持水箱无压状态。

5.根据权利要求1所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：在相变储能单元表面上设有温度传感器(14)。

6.根据权利要求1所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：所述相变储能单元横置于水箱下部。

7.根据权利要求1所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：所述相变储能单元由均匀盘绕的内翅片管组成。

8.根据权利要求7所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：所述相变储能单元的内翅片管材料为碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金或复合材料。

9.根据权利要求7所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：所述相变储能单元内翅片管加工工艺为机械加工、胀接或焊接。

10.根据权利要求1所述的相变储能扩容水箱，其特征在于：所述电加热元件(7)为电加热管。