CN204901909U - 一种室内相变蓄热供暖系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种室内相变蓄热供暖系统，该系统主要包括空气电加热源、空气循环泵、相变蓄热器、温度控制器，它们之间由空气管道连接，由阀门控制其流通路径。开放式供暖系统与室内空气相通，相变蓄热器内的换热管结构内部设有内环肋外部设有散热翅片，换热管壳组成换热器内部换热管路。在用电谷期系统对相变蓄热器进行蓄热，同时对室内供暖，在用电非谷期系统利用相变蓄热储存的热量对室内供暖。本实用型实用新型中系统换热介质利用室内空气，减少了热量传递损失，相变蓄热器采用的内环肋式翅片换热管，强化蓄热过程的热量传递，系统利用谷期蓄热有利于电力系统的“削峰填谷”。
Description
技术领域
本实用新型属于设计电加热相变蓄热供暖领域，特别是一种室内相变蓄热供暖系统。
背景技术
相变蓄热技术是蓄热过程中通过相变材料相变来实现的，在相变过程中蓄热物质的温度波动较小近似在发生在等温的条件下，能量的蓄放是利用相变材料的状态转变时的潜热完成的，与物质的显热相比潜热具有更大的蓄热密度。因此，相变蓄热技术在电力削峰填谷、余热回收利用以及新能源的开发应用等方面广泛应用。目前对相变蓄热装置的研究主要是相变蓄热换热器设计、相变蓄热材料研制、相变蓄热换热系统开发等方面。
对于我国南方部分地区冬季低温湿冷天气，但没有集中供暖，在冬季开始采用非集中采暖方式。目前非集中供暖的几种方式：小型燃煤炉、燃气热水采暖和电采暖装置等。小型燃煤炉是传统的、应用较为广泛的的采暖设备，但是燃煤带来了相应的环境污染与能源利用效率低的问题；燃气热水器采暖作为新兴的采暖方式技术安全性好不够完善，同时采暖成本也较高；电采暖装置如电热油汀、采暖风机等不能够根据用电峰谷期调整加热时间，因此运行成本很高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提供了一种室内相变蓄热供暖系统，主要解决非集中冬季户内采暖、相变蓄热供热系统能量利用效率低、相变蓄热换热慢的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种室内相变蓄热供暖系统，该系统采用相变蓄热器进行室内相变蓄热供暖；所述的相变蓄热器包括换热管和相变蓄热材料，相变蓄热材料填充在换热管的周围；所述的换热管的内壁上设有多个内环肋，换热管的外壁上设置多个散热翅片。
具体的，所述的相变蓄热器还包括进气口和出气口，换热管有多行，进气口与每行的换热管的一端连通，出气口与每行的换热管的另一端连通，相变蓄热材料填充在换热管周围的空间内进行蓄热。
更具体的，所述的内环肋的厚度与相邻内环肋的间距之比为1:8。
进一步的，所述的散热翅片垂直于换热管的轴向均匀排列在换热管的外壁上。
还有，该系统包括依次连通的空气入口、循环泵、第一阀门、空气换热器、第二阀门、相变蓄热器、第三阀门和空气出口，空气入口和空气出口位于室内；
所述的第一阀门、第二阀门和第三阀门均为三通阀，第一阀门连通循环泵、相变蓄热器和空气换热器，第二阀门连通空气换热器、相变蓄热器和第三阀门，第三阀门连通相变蓄热器、空气出口和第二阀门。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本实用新型中的相变蓄热器结构换热管与外壳构成一个密闭换热空间较少了换热器体积，换热管多根排列，对换热管内部带有的内环肋、外部增加的金属翅片的结构进行优化，内环肋增强了介质在换热管中的扰动，相变蓄热过程的热量传递速率明显增加，提高了相变蓄热器的热均匀性并且显著降低了蓄热时间；
(2)本实用新型中的系统循环介质为室内空气，室内空气直接被加热供暖，在换热过程减少了热量传递程序，有效提高了能源利用效率；
(3)本实用新型用于室内供暖时，根据室内面积选择适宜的相变蓄热器，相变蓄热器的尺寸通过调整换热管数量和相变材料用量进行改变。
附图说明
图1为本实用新型的室内相变蓄热供暖系统的结构示意图；图中箭头表示介质空气流动方向；
图2为相变蓄热器的内部结构示意图；
图3为相变蓄热器的换热管结构剖面图；
图中各标号表示为：1-空气换热器、2-电加热源、3-第一阀门、4-第二阀门、5-相变蓄热器、501-换热管、5011-散热翅片、5012-内环肋、502-相变蓄热材料、503-进气口、504-出气口、6-循环泵、7-第三阀门、8-温度控制器、9-空气入口、10-空气出口；
以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。
具体实施方式
为解决电采暖装置不能有效利用谷期低价位电，以及提高冬季采暖舒适度问题，开发了一种带有相变蓄热器的相变采暖系统。本实用新型提供一种室内相变蓄热供暖系统，采用壳式相变蓄热器结构，相变蓄热体与管道内换热工质进行相变蓄热或放热反应，室内空气作为循环换热工质，利用了相变蓄热材料蓄热量大、温度稳定的特点，省去中间换热工质设置，提高换热和蓄热的能量利用效率，提高了系统供热运行的稳定性。
本实用新型的相变蓄热供暖系统中由循环泵提供空气循环动力，通过相变蓄热器进行系统的蓄热放热，本实用新型的相变蓄热器内采用的相变蓄热材料为赤藻糖醇，本实用新型中的相变蓄热器结构采用换热管与外壳构成一个密闭换热空间较少了换热器体积，换热管多根排列，对换热管内部带有的内环肋、外部增加的金属翅片的结构进行优化，内环肋增强了介质在换热管中的扰动，相变蓄热过程的热量传递速率明显增加，提高了相变蓄热器的热均匀性并且显著降低了蓄热时间；
在电力谷期进行相变蓄热，循环泵使空气从空气入口进入系统，经电加热源加热后达到要求的温度后进入相变蓄热器，热空气在相变蓄热器内进行热量交换，相变蓄热器发生相变蓄热，空气流出相变蓄热器时还具较高的温度，这部分空气再通过室内的空气出口流入室内，为室内提供热量；当相变蓄热器内的相变材料完全熔化后(即蓄热完成)，被热源加热的热空气变换流路不经过相变蓄热器直接流入室内供暖；
在电力峰期进行相变蓄热器供暖，室内空气通过空气入口进入系统，直接流入相变蓄热器，在相变蓄热器内进行热量交换，冷空气被加热成热空气流出相变蓄热器，从空气出口流出为室内供热。
本实用新型的室内相变蓄热供暖系统就如此周期循环蓄热放热运行，室内温度通过温度控制器监测控制，通过调节循环泵功率调整空气流量来控制室内温度。
实施例一：
结合图1-3，本实施例的室内相变蓄热供暖系统包括空气换热器1、电加热源2、第一阀门3、第二阀门4、相变蓄热器5、循环泵6、第三阀门7、温度控制器8、空气入口9和空气出口10，其中：
室内的空气由空气入口9进入，空气入口9与循环泵6连通，温度控制器8测定室内空气温度且与循环泵6连接，第一阀门3设置在空气换热器1与循环泵6之间的管路上，电加热源2对空气换热器1中的空气介质进行加热，第二阀门4设置在空气换热器1与相变蓄热器5之间的管路上，第三阀门7设置在相变蓄热器5与空气出口10之间的管路上；第一阀门3、第二阀门4和第三阀门7均为三通阀，第一阀门3连通循环泵6、相变蓄热器5和空气换热器1，第二阀门4连通空气换热器1、相变蓄热器5和第三阀门7，第三阀门7连通相变蓄热器5、空气出口10和第二阀门4；
循环泵6为驱动介质空气流通提供动力，第一阀门3、第二阀门4和第三阀门7的三通阀控制空气流通方向；温度控制器8通过检测室内温度控制循环泵6的流量；温度控制器8的型号为DS18B2O,检测的温度范围为-55～125℃，电加热源2在蓄热时加热空气换热器1中循环的空气；
相变蓄热器包括换热管501、相变蓄热材料502、进气口503和出气口504，换热管501采用多行的形式进行排布，进气口503与每行的换热管501的一端连通，出气口504与每行的换热管501的另一端连通，相变蓄热材料502填充在换热管501周围的空间内进行蓄热；
换热管501的内壁上设有内环肋5012结构，换热管的外壁上带有金属翅片作为向相变蓄热材料502散热的散热翅片5011，散热翅片5011垂直于换热管501的轴向均匀排列，内环肋5012的厚度与相邻的内环肋5012的间距之比为1:8，内环肋5012的结构设置增加了换热管501内空气流动扰动、强化换热，换热管501为单一横向排列，且换热管501的长度和行数可根据不同的蓄热要求进行组装；
本实施例的加热源采用电加热源2直接加热空气换热器1内的介质空气，在电力谷期通过电加热源2的电加热进行相变蓄热器5的蓄热，使相变蓄热器5出口的空气温度在60℃左右为室内供暖。
本实用新型的供暖系统的工作原理为：
本实用新型的相变蓄热供暖系统中由循环泵6提供空气循环动力，通过相变蓄热器5进行系统的蓄热放热。
在电力谷期进行相变蓄热，循环泵6使空气从空气入口9进入系统，经电加热源2加热空气换热器1内的空气，空气达到要求的温度后进入相变蓄热器5，热空气在相变蓄热器5内进行热量交换，相变蓄热器5发生相变蓄热，空气流出相变蓄热器5时还具较高的温度，这部分空气再通过室内的空气出口10流入室内，为室内提供热量；当相变蓄热器内的相变材料完全熔化后(即蓄热完成)，被热源加热的热空气变换流路不经过相变蓄热器5直接流入室内供暖；
在电力峰期进行相变蓄热器供暖，室内空气通过空气入口9进入系统，直接流入相变蓄热器5，在相变蓄热器5内进行热量交换，冷空气被加热成热空气流出相变蓄热器5，从空气出口10流出为室内供热。
本实用新型的室内相变蓄热供暖系统就如此周期循环蓄热放热运行，室内温度通过温度控制器8监测控制，通过调节循环泵6功率调整空气流量来控制室内温度。
Claims (5)
1.一种室内相变蓄热供暖系统，其特征在于，该系统采用相变蓄热器(5)进行室内相变蓄热供暖；
所述的相变蓄热器(5)包括换热管(501)和相变蓄热材料(502)，相变蓄热材料(502)填充在换热管(501)的周围；
所述的换热管(501)的内壁上设有多个内环肋(5012)，换热管(501)的外壁上设置多个散热翅片(5011)。
2.如权利要求1所述的室内相变蓄热供暖系统，其特征在于，所述的相变蓄热器还包括进气口(503)和出气口(504)，换热管(501)有多行，进气口(503)与每行的换热管(501)的一端连通，出气口(504)与每行的换热管(501)的另一端连通，相变蓄热材料(502)填充在换热管(501)周围的空间内进行蓄热。
3.如权利要求1或2所述的室内相变蓄热供暖系统，其特征在于，所述的内环肋(5012)的厚度与相邻内环肋(5012)的间距之比为1:8。
4.如权利要求1或2所述的室内相变蓄热供暖系统，其特征在于，所述的散热翅片(5011)垂直于换热管(501)的轴向均匀排列在换热管(501)的外壁上。
5.如权利要求1或2所述的室内相变蓄热供暖系统，其特征在于，该系统包括依次连通的空气入口(9)、循环泵(6)、第一阀门(3)、空气换热器(1)、第二阀门(4)、相变蓄热器(5)、第三阀门(7)和空气出口(10)，空气入口(9)和空气出口(10)位于室内；
所述的第一阀门(3)、第二阀门(4)和第三阀门(7)均为三通阀，第一阀门(1)连通循环泵(6)、相变蓄热器(5)和空气换热器(1)，第二阀门(4)连通空气换热器(1)、相变蓄热器(5)和第三阀门(7)，第三阀门(7)连通相变蓄热器(5)、空气出口(10)和第二阀门(4)。
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