CN206019432U - 蓄热装置的中心蓄热组件 - Google Patents
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- CN206019432U CN206019432U CN201621033486.XU CN201621033486U CN206019432U CN 206019432 U CN206019432 U CN 206019432U CN 201621033486 U CN201621033486 U CN 201621033486U CN 206019432 U CN206019432 U CN 206019432U
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Abstract
用于蓄热装置中的中心蓄热组件，它包括：上布水器(2)、下布水器(4)和排列在上布水器(2)与下布水器(4)之间的由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体，其特征在于：蓄热元件(3)为内部装有相变蓄热材料的管形或棒形蓄热元件(3)，蓄热元件(3)并行排列成n层m列，组成相变蓄热元件阵列或层叠体，其中n为5‑30，优选7‑27，和m为4‑25，优选5‑22。阵列或层叠体或堆叠体的高度是0.4‑2.5m，优选0.5‑2.2m，更优选0.6‑2.0m。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于蓄热装置中的中心蓄热组件，属于室内取暖、提供热水、降低使用费用的节能环保型领域。
背景技术
在给室内采暖、提供热水的过程中，“热源”是从何而来，怎样利用好是关键问题之一，长期以来各业内技术人士一直不断的研究，从多方面多角度的考虑，把各种能量充分利用，有的利用风能、有的利用太阳能，各有优缺点，本实用新型是利用晚上低谷电把热量储存起来白天使用，具备高效、清洁、安全、蓄热、供热功能，围绕低谷电蓄热技术下面进行阐述。
CN203518237U公开了一种无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：在外壳与焊接在相变蓄热壳体上的散热金属翅片之间填充保温层；在相变蓄热壳体内，导热金属翅片并行地垂直穿在加热套管上，呈3列4行分布置，列间及翅片与壳体间分布有u字蛇形铜盘管，并用c型弯头穿行连接，盘管的两端一个做自来水进口，另一个做热水出口，进出口之间并联有供水温度调节阀；加热套管的两端穿过并焊接在相变蓄热壳体的左右两侧金属板上，形成的空腔充满相变蓄热材料，其中部设置温度传感器；电加热管穿在加热套管内，通过导线与时间温度控制器电连接；相变蓄热壳体的底板外侧焊接金属支撑架。
CN203517963U公开了一种户式相变蓄热电采暖装置，在外壳与相变蓄热壳体之间(除散热金属翅片所占空间外)填充保温层；在相变蓄热壳体内，导热金属翅片并行地垂直穿在加热套管上，加热套管的两端穿过并焊接在相变蓄热壳体的左右两侧金属板上，形成的空腔充满相变蓄热材料，其中部设置温度传感器；电加热管穿在加热套管内，通过导线与时间温度控制器电连接；相变蓄热壳体的底板外侧焊接金属支撑架，支撑架下安装移动轮；相变蓄热壳体后板外侧焊接壁挂支撑筋，壁挂支撑筋上设置壁挂孔。
CN203549989U公开了一种高密度相变蓄热电热供暖空调，其特征是，在外壳内侧粘贴10mm厚保温层，前上方设可调节的出风口，中部设固定百叶进风口；在相变蓄热壳体内，导热金属翅片并行地垂直穿在加热套管上，呈3列4行分布置，列间及翅片与壳体间分布有u字蛇形铜盘管，并用c型弯头穿行连接，盘管的两端分别与热管散热器的两端相连，在蓄热体与热管散热器之间设风机蜗壳和轴流离心风机；加热套管的两端穿过并焊接在相变蓄热壳体的左右两侧金属板上，形成的空腔充满相变蓄热材料，其中部设置温度传感器：电加热管穿在加热套管内，通过导线与时间温度控制器电连接；相变蓄热壳体的底板外侧焊接金属支撑架。
CN203549985U公开了一种常压式分层蓄热容器，其特征在于蓄热容器设有多层网络导管，支管上设有多个进、出水孔，每层总管在蓄热容器外均设有出水口和进水口。蓄热容器设有导管，每层分别设一组进水导管和出水导管。每组导管既有纵向分布的总管，也有横向分布的支管，纵向和横向分布的导管形成网络状。每组进水支管上设有多个向下的出水孔。每组出水支管上设有多个向上的进水孔。
CN203464498U公开了一种一体化电加热相变蓄热模块，它是由保温层(1)、金属保护层(2)、蓄热腔外壁(3)、相变蓄热材料(4)、导热金属翅片(5)、电加热管(6)、金属管道(7)、连接法兰(8)、时间温度控制器(9)、温度传感器(10)等构成/其特征在于：保温层(1)外侧设有金属保护层(2)，内测与蓄热层间设金属隔离层(3)；蓄热层为金属管道(7)外侧与保温层内侧金属隔离层(3)组成的腔体部分，内含相变蓄热材料(4)及规则布置的导热金属翅片(5)以及电加热管(6)等；在金属管道(7)的两端通过电焊连接有金属法兰(8)；其运行的时间和温度受时间温度控制器(9)的控制。
CN205262270U公开了一种可移动式热能储备装置，包括：保温箱体(1)、蓄热棒组(5)、变频循环水泵、换热盘管(4)、加热分配器(3)、供热分配器(2)、温度传感器、导热介质和移动连接座，所述的保温箱体(1)为密封的箱体，其特征在于：所述的蓄热棒组(5)设在保温箱体内并多层纵横排列，每个蓄热棒为不锈钢管容器，不锈钢管两端密封其内设有相变蓄热材料，保温箱体充满导热介质，保温箱体的其中一侧设有换热盘管(4)，换热盘管的两端其中一个为进水口(41)，穿过箱体设在箱体外侧，使用时与自来水管连接，另一个为出水口(42)，穿过箱体设在箱体外侧，使用时与供热水系统连接；保温箱体的底部设有加热分配器(3)，加热分配器为多条并列排列的钢管，两端设有法兰作为循环热水的进、出口；保温箱体的顶部设有供热分配器(2)，供热分配器的结构与加热分配器相同，两端设有法兰作为循环热水的进、出口。所述的蓄热棒组(5)其纵横排列的不锈钢管之间设有间隙。所述的加热分配器和供热分配器的每个钢管上设有多排孔，其孔与导热介质连通。
然而，现有技术的装置在热利用效率、操作性能和能效方面仍然不令人满意。仍然有需要改进、优化的方面。
实用新型内容
为了解决热利用效率偏低和操作性能差的问题，本实用新型提供新型的蓄热装置。
在本申请中，相变蓄热元件简称蓄热元件，也称作相变储能元件。
首先，本实用新型提供一种用于蓄热装置中的中心蓄热组件，它包括：上布水器、下布水器和排列在上布水器与下布水器之间的由多个蓄热元件排列而成的阵列或层叠体，蓄热元件为内部装有相变蓄热材料的管形或棒形蓄热元件，蓄热元件并行排列成n层m列，组成相变蓄热元件阵列或层叠体，其中n为5-30，优选7-27，优选8-25，优选9-22，优选10-20，更优选12-18，更优选14-16，和m为4-25，优选5-22，优选6-20，优选7-18，优选8-16，更优选9-15，更优选12-14。
根据本实用新型的第一个实施方案，提供一种低谷电蓄热装置，该装置包括：
1)蓄热装置箱体或壳体(1)，
2)中心蓄热组件，它包括：上布水器(2)、下布水器(4)和排列在上布水器(2)与下布水器(4)之间的由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体，
3)环绕在中心蓄热组件周围的第一盘管(例如供热水盘管)(5)，
4)任选的(即，可有可无的)环绕在第一盘管(例如供热水盘管)(5)外围的第二盘管(例如供热盘管)(6)，
5)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的具有对箱体内循环水加热的电加热元件(7)的电加热装置(8)，
其中，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的冷水进口或自来水进口(5a)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的进水口(6a)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，而第一盘管(例如供热水盘管)(5)的热水出口(5b)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的中温水出口(例如采暖供水出口)(6b)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部并且经由装有屏蔽泵(9)的管道连通至外部的热量利用系统(例如连通至外部的采暖供水系统)，和
电加热装置(8)的热水出口(8b)经由热水管连接至上布水器(2)的进水口(2a)，下布水器(4)的出水口(4a)经由装有屏蔽泵(9)的水管连接至电加热装置(8)的进水口(8a)。
在本申请中，“任选”表示有或没有。“箱体”或“壳体”具有相同的含义。
优选的是，上述低谷电蓄热装置具有位于蓄热装置箱体(1)的一个外侧的副腔室，其中电加热装置位于该副腔室内。
优选，上布水器(2)的进水口(2a)，下布水器(4)的出水口(4a)以及用于将下布水器(4)的出水口(4a)与电加热装置(8)的进水口(8a)相连接的一根装有屏蔽泵(9)的水管都位于该副腔室内。
优选，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的自来水进口(5a)和任选的第二盘管(例如供热盘管)(6)的进水口(6a)，以及第一盘管(例如供热水盘管)(5)的热水出口(5b)和任选的第二盘管(例如供热盘管)(6)的中温水出口(例如采暖供水出口)(6b))都位于副腔室内。
根据本实用新型的第二个实施方案，提供一种低谷电蓄热装置，该装置包括：
1)蓄热装置箱体或壳体(1)，
2)中心蓄热组件，它包括上布水器(2)、下布水器(4)和排列在上布水器(2)与下布水器(4)之间的由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体，
3)环绕在中心蓄热组件周围的第一盘管(例如供热水盘管)(5)，
4)环绕在第一盘管(例如供热水盘管)(5)外围的第二盘管(例如供热盘管)(6)，
5)位于蓄热装置箱体(1)的一个外侧的副腔室，
6)在副腔室内安装的具有对箱体内循环水加热的电加热元件(7)的电加热装置(8)，
其中，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的冷水进口或自来水进口(5a)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的进水口(6a)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，而第一盘管(例如供热水盘管)(5)的热水出口(5b)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的中温水出口(例如采暖供水出口)(6b)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部并且经由装有屏蔽泵(9)的管道连通至外部的热量利用系统(例如连通至外部的采暖供水系统)，和
其中在副腔室内：电加热装置(8)的热水出口(8b)经由热水管连接至上布水器(2)的进水口(2a)，下布水器(4)的出水口(4a)经由装有屏蔽泵(9)的水管连接至电加热装置(8)的进水口(8a)。
在上述两种实施方案中，优选的是，蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，呈现为长度、高度和宽度不相等的长方体形。对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的长度一般是1.2-5.5m，优选1.25-5.0m，更优选1.3-4.5m，更优选1.35-4m，更优选1.4-3.5m，更优选1.5-3m，例如1.8m或2.2m。另外，对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的宽度一般是0.6-3.5m，优选0.65-3.2m，更优选0.7-2.8m，更优选0.75-2.5m，例如0.8-2.2m，例如1、1.12或1.5m。另外，对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的高度一般是0.5-3.3m，优选0.6-3.0m，更优选0.65-2.7m，更优选0.7-2.6m，优选0.75-2.2m，优选0.8-1.8m，例如1.0或1.5m。
第一盘管(例如供热水盘管)(5)或第二盘管(例如供热盘管)(6)的螺距(或节距)各自独立是5-50cm，优选6-45cm，更优选7-40cm，更优选8-35cm，更优选9-30cm，优选10-20cm，例如12cm或15cm。
对于第一盘管(例如供热水盘管)(5)或第二盘管(例如供热盘管)(6)在箱体内的盘旋高度(即第一或第二盘管的最高点与最低点之间的高度差)，一般是比蓄热装置箱体的内部空间的高度低10－45cm，优选12-40，更优选13-35cm，优选15-30cm，优选18-25cm。优选，第一或第二盘管一般采用蛇形盘管的设计。
在上述两种实施方案中，优选的是，上布水器(2)包括彼此平行的两根主管(201a，201b)和连接在两根主管之间的彼此平行的开孔方向向上的多个支管(202)。优选，主管(201a或201b)的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为10-40cm，优选13-35cm，优选15-30，例如18cm或20cm或25cm。优选，位于主管(201a或201b)起始端和末端的两个(相距最远)支管各自的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为7-35cm，优选9-30cm，优选10-25，例如15cm或20cm。优选的是，上布水器(2)与箱体顶部(即水箱顶)之间的距离一般为15-50cm，优选18-45cm，优选20-40cm，优选23-35cm，例如25cm、28cm或32cm。一般，主管的外径为优选5-12cm，优选6-10cm，优选8-9cm。支管的外径一般为4-8cm，优选4.5-7.5cm，优选4-6.5cm，如5cm或6cm。优选，在支管的长度方向上开有向上的喷水小孔，其中以3个小孔为一组，每一组中各小孔的孔中心处于或基本上处于同一直线上。优选，每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与支管的轴心线之间的夹角(α)一般为50－70°，优选55-65°，例如60°。沿着支管的长度方向，相邻两组的两个中间小孔的孔中心(或相邻两组的两个对应边缘小孔的孔中心)之间的间距一般为12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，沿着支管的横向，即沿着与支管的长度垂直的方向，每一组中相邻两个小孔的孔中心之间的间距一般为1.2－2.7cm，优选1.5－2.5cm，优选1.7－2.3cm，例如2cm。每一个小孔的(内)直径一般为0.7－1.3cm，优选0.8－1.2cm，优选0.9－1.1cm，，例如1cm。一般，平行的相邻支管之间的间距是12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，平行的两根主管(201a，201b)之间的间距是60－350cm，优选80－300cm，优选90－250cm，优选100－220cm，如120cm、150cm或200cm。
上布水器(2)具有将热量均匀地分布在上层水面，使得箱体内水介质的热量或温度自上而下以分层的形式均匀分布并实现均匀加热；提高热利用效率。
在上述两种实施方案中，优选的是，下布水器(4)包括彼此平行的两根主管(401a，401b)和连接在两根主管之间的彼此平行的开孔方向向下的多个支管(402)。优选，主管(401a或401b)的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为10-40cm，优选13-35cm，优选15-30，例如18cm或20cm或25cm。优选，位于主管(401a或401b)起始端和末端的两个(相距最远)支管各自的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为7-35cm，优选9-30cm，优选10-25，例如15cm或20cm。优选的是，下布水器(4)与箱体底部(即水箱底部)之间的距离一般为15-50cm，优选18-45cm，优选20-40cm，优选23-35cm，例如25cm、28cm或32cm。一般，主管的外径为优选5-12cm，优选6-10cm，优选8-9cm。支管的外径一般为4-8cm，优选4.5-7.5cm，优选4-6.5cm，如5cm或6cm。优选，在支管的长度方向上开有向下的喷水小孔，其中以3个小孔为一组，每一组中各小孔的孔中心处于或基本上处于同一直线上。优选，每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与支管的轴心线之间的夹角(α)一般为50－70°，优选55-65°，例如60°。沿着支管的长度方向，相邻两组的两个中间小孔的孔中心(或相邻两组的两个对应边缘小孔的孔中心)之间的间距一般为12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，沿着支管的横向，即沿着与支管的长度垂直的方向，每一组中相邻两个小孔的孔中心之间的间距一般为1.2－2.7cm，优选1.5－2.5cm，优选1.7－2.3cm，例如2cm。每一个小孔的(内)直径一般为0.7－1.3cm，优选0.8－1.2cm，优选0.9－1.1cm，，例如1cm。一般，平行的相邻支管之间的间距是12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，平行的两根主管(201a，201b)之间的间距是60－350cm，优选80－300cm，优选90－250cm，优选100－220cm，如120cm、150cm或200cm。
一般，上布水器(2)或下布水器(4)中的支管具有相同的间距。
下布水器(4)能够将箱体内的下部水层温度保持分布均匀，有利于将底部最低温度的热量均匀输出。下布水器(4)和上布水器(2)相结合，使整个箱体内部的介质(即水)实现严格的梯度式温度分层，防止热水与冷水之间的串混，显著提高热量利用效率。
优选，上布水器(2)的支管(202)中每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与下布水器(4)的支管(402)中每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线平行或基本上平行。
一般，上布水器(2)与下布水器(4)具有对称或基本上或大致对称的结构。上布水器(2)和/或下布水器(4)具有矩形或长方形的形状。也可以具有正方形的形状。
优选的是，蓄热装置箱体(1)具有外保温层或外部绝热层。使用高密度聚氨酯发泡保温层，使低谷电蓄热装置的热损失降低到2％以下。
优选，蓄热元件(3)为内部装有相变蓄热材料的密封管或密封棒，即，内部装有相变蓄热材料的管形或棒形蓄热元件(3)。
蓄热元件(3)优选为管形或棒形蓄热元件(3)。相变蓄热元件3由圆筒形壳体301、圆形封头302、通道隔离环303、相变蓄热材料304构成。其中圆筒形壳体301、圆形封头302、通道隔离环303由具有一定支撑强度且导热性能良好的材料(如钢材)制成；相变蓄热材料304选用相变温度在70-195℃之间，且熔解热高于250kj/kg、比热容高于2.0kj/kg.k、导热性能良好的材料组成。相变蓄热元件3的长度一般是50-200cm，优选60-180cm，更优选70-150cm，更优选80-120cm，例如90cm，100cm。
(管形或棒形)相变蓄热元件3的外直径一般是8-45cm，优选10-40cm，更优选12-35cm，更优选15-27cm，例如18cm，25cm。
本实用新型所示相变蓄热元件3置于介质水中，元件并行排列成n层m列，组成相变蓄热元件阵列。每个元件四周被介质水包围。n为5-30，优选7-27，优选8-25，优选9-22，优选10-20，更优选12-18，更优选14-16。m为4-25，优选5-22，优选6-20，优选7-18，优选8-16，更优选9-15，更优选12-14。
蓄热过程：当介质水温度高于相变蓄热元件3内的相变蓄热材料304的熔点时，相变蓄热材料304吸收热量开始由外向内融化，全部融化后相变蓄热材料304开始升温，直到接近和达到介质水温度停止吸热，蓄热过程完成。
放热过程：当介质水温度低于相变蓄热元件3内的相变蓄热材料304的熔点时，相变蓄热材料304释放热量开始由外向内凝固，全部凝固后相变蓄热材料304开始降温，直到接近和达到介质水温度停止放热，放热过程完成。
优选的是，由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体的排列方式为：在上布水器(2)与下布水器(4)之间多个管形或棒形蓄热元件(3)的排列方式是分为多层次进行排列(即n层m列)，每一层由多个管形或棒形蓄热元件(3)水平平行排列，进而各层进行层叠。形成阵列或层叠体或堆叠体。管形或棒形蓄热元件(3)作为阵列或层叠体或堆叠体形式排列，阵列或层叠体或堆叠体的高度一般是0.4-2.5m，优选0.5-2.2m，更优选0.6-2.0m，更优选0.7-1.8m，例如0.8、1.0、1.2或1.5m。这一高度取决于蓄热装置箱体的内部空间的高度。
在本申请，管形或棒形蓄热元件(3)的长度或阵列或层叠体或堆叠体的长度一般等于或大约等于或稍大于上、下布水器(2)或(4)的长度或宽度。一般，阵列或层叠体或堆叠体的宽度等于或大约等于或稍大于上、下布水器(2)或(4)的宽度。管形或棒形蓄热元件(3)的长度方向或阵列或层叠体或堆叠体的长度方向与箱体的长度方向相同。或者，管形或棒形蓄热元件(3)的长度方向或阵列或层叠体或堆叠体的长度方向也可以垂直于箱体的长度方向，此时，在箱体的长度方向包括多个阵列或层叠体或堆叠体。
管形或棒形蓄热元件(3)的横截面呈现圆形，椭圆形或矩形。另外，第一或第二盘管的横截面呈现圆形，椭圆形或矩形。
更优选的是，同一层上相邻的各管形或棒形蓄热元件(3)之间或上下相邻两层的管形或棒形蓄热元件(3)之间有间隙或有一定的间距。一般，同一层的该间隙或间距，或上下相邻两层的该间隙或间距，各自独立地是1.2－20cm，优选1.8－15cm，优选2.3－10cm，如2.5-8cm，例如3、4、5或6cm。
对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的高度一般是1.5-3.3m，优选1.8-3.0m，更优选2.0-2.7m，更优选2.3-2.6m，例如2.4或2.5m。
在本申请中，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的外径一般为6-30cm，优选9-26cm，优选12-23cm，更优选15-20cm，例如16或18cm。任选地，第二盘管(例如供热盘管)(6)的外径为8-40cm，优选10-35cm，优选12-30cm，更优选15-28cm，例如18、20或25cm。
相变蓄热材料的熔点范围或熔程一般是在75-100℃，优选在82-95℃之间。当管形蓄热元件(3)周围的介质水温度达到82℃时管形蓄热元件(3)内部的相变蓄热材料开始融化，达到95℃时完全融化，此为固转液蓄热过程，反之为放热过程，在放热过程中相变蓄热材料发生结晶或凝固。借助于这一可逆过程，能够将低谷时段产生的热能存储起来，需要时释放出来，它具有蓄热量大、安全稳定之特点。
密封在管形或棒形蓄热元件(3)内的相变蓄热材料304包括以下组分或具有以下组成：
a)八水合氢氧化钡[Ba(OH)2·8H2O]：72-88wt％，优选74-87wt％，优选78-85wt％；
b)一水合氢氧化钡[Ba(OH)2·H2O]：4-10wt％，优选4.5-8wt％，优选5-7wt％；
c)碳酸钡[BaCO3]：0.5-3wt％，优选0.7-2.5wt％，优选0.9-2.0wt％；
d)水：1-5wt％，优选1.5-4.7wt％，优选2.0-4.0wt％，优选2.5-3.8wt％；
e)粒度5-10μm的铁粉：0.08-1wt％，优选0.10-0.8wt％，优选0.15-0.6wt％，优选0.18-0.4wt％；
f)六水合硝酸铈(III)：2.8-6wt％，优选3.0-5wt％，优选3.5-4.5wt％；和
g)六水合硝酸铕(III)：2.2-5wt％，优选2.6-4.5wt％，优选3-4wt％。
本申请的设计人通过大量的实验发现，通过添加f)和g)两种稀土化合物，一方面显著提高蓄热材料的比热熔，另一方面，能够显著降低蓄热材料的体积膨胀率。例如当相变蓄热材料从50℃升温至90℃，本实用新型的相变蓄热材料的体积膨胀率低于0.2％，优选低于0.15％，更优选低于0.1％，更优选等于0.08％或甚至0.05％。较低的热膨胀率对于密封在长条形的钢管内而言是非常关键的。
在本实用新型的装置中，电加热元件的作用是：能够给系统提供热量，利用夜晚低谷电,把电能转换为热能。
供热盘管的作用是：将蓄热装置中的热量通过供热盘管传递给管内的采暖供水中，为用户提供采暖供水。
供热水盘管的作用是：将蓄热装置中的热量通过供热水盘管传递给管内的水中，以便为用户供热水使用。
对于电加热装置或电加热机组本体，它给蓄热系统的电加热元件提供一个热量交换的容器，紧凑实用。
下布水器：将容器内(即箱体内)的水介质均匀输入进入电加热装置内。
水介质被加热后进入上布水器，进入箱体内，之后缓慢地、平行地从上至下流动，最后被下布水器抽吸，再次进入电加热装置内，实现循环加热过程。
优选的是，低谷电蓄热装置在底部装有脚轮。这使得低谷电蓄热装置移动更加灵活、轻便。
在管路上安装屏蔽泵，使得系统循环稳定，传递热量快，确保低噪声静音运行。
对于本申请中所使用的屏蔽泵，没有特别的要求，可采用现有技术中已知的各种型号的屏蔽泵。
优选的是，低谷电蓄热装置的外形为长方体形(或六面体)。其中副腔室位于该长方体的一端。在本申请中，对于低谷电蓄热装置的外尺寸没有特别要求。对于长方体形的低谷电蓄热装置来说，例如，它的长度一般是1.5-7米，优选2-6米；它的高度一般是1-3.5米，优选是1.5-3米；它的宽度一般是0.8-3米，优选是1.2-2.5米。
供热盘管(4)的盘旋高度一般与蓄热装置壳体(1)内部空间的高度相关。供热水盘管(5)的盘旋高度一般也与蓄热装置壳体(1)内部空间的高度相关。管形蓄热元件(3)排列、堆叠的高度也与蓄热装置壳体(1)内部空间的高度相关。
为了运输方便，优选的是，低谷电蓄热装置的外尺寸与运输车辆例如货车、卡车或铁路车辆的装载尺寸相适应。例如低谷电蓄热装置的外形类似于集装箱。
优选的是，供热水盘管(5)的自来水进口和供热盘管(6)的进水口，以及供热水盘管(5)的热水出口和供热盘管(6)的采暖供水出口都位于副腔室内。
优选的是，低谷电蓄热装置的所有接口采用卡接或螺纹接头连接的方式。
优选的是，为了运输方便或为了方便操作，低谷电蓄热装置的所有接口都位于低谷电蓄热装置的同一端或同一侧。
优选的是，本申请中的装置中与水接触的所有部件采用不锈钢制造，更优选采用304不锈钢。例如采用304不锈钢钢板或采用304不锈钢钢管。
在本申请中，布水器主管为直径8.9cm的不锈钢钢管。支管为5cm直径的不锈钢钢管。如图10中所示，在主管h端口封死，并可以焊接到箱体的内表面上。以便固定布水器。另外，布水器用不锈钢支架固定。遇到人孔或其它障碍时，可采用缩短支管的方式来解决。阵列或层叠体可采用不锈钢支架来固定或安装。
本实用新型还提供一种电加热、太阳能及相变蓄能供热装置联合供热系统。它包括：前面所述的蓄热装置(1)，和太阳能集热器(15)，其中太阳能集热器(15)的出水口(15b)经由第五管道(L5)连接至蓄热装置(1)的上布水器(2)的进水口(2a)，而蓄热装置(1)的下布水器(4)的出水口(4a)经由第六管道(L6)连接至太阳能集热器(15)的进水口(15a)。
白天，当公共电网处于用电高峰时，由太阳能集热器(系统)或其它余热供应系统(如钢铁厂的余热输出系统)为蓄热装置提供热能。当公共电网处于用电低谷时，完全由电加热系统来加热蓄热装置的箱体(1)内的水介质，为蓄热装置提供热能。
在本申请的装置中，各种管路的流程如以下所述：
一)、1(蓄热装置本体)箱体内的水，通过下布水器(4)吸入，从下布水器(4)的出口(4a)出来，通过水泵(9)加压后通过电加热装置(8)(电加热机组本体)的进口(8a)进入电加热装置内，在电加热装置(8)(电加热机组本体)内通过对加热元件(电加热机组)(7)通电进行加热，加热后从8b出口到2a接口进入上布水器(2)中，随后进入蓄热装置本体(1)内，由蓄热元件(3)蓄热。
二)、采暖回水从6a接口进入低谷电蓄热装置本体(1)内，通过供暖盘管(6)吸收热量，从出口(6b)出来后，经过水泵(9)加压后，再次进入外部的采暖循环系统。
三)、利用自来水自身的压力使之从自来水接口(5a)进入蓄热装置本体(1)内，通过供热水盘管(5)吸收热量，从出口(5b)出来后变成生活热水。
本实用新型提出的低谷电蓄热装置，相比传统的蓄能技术，其主要以下改变：
A1、从外形上，最外层采用304不锈钢钢板，增强装置整体的强度，因为该装置是作为采暖系统热源，并且安放空间空气中湿度较大，对普通钢材腐蚀较大，我们在此采用不锈钢钢板，杜绝了腐蚀现象的发生，从而有效的保护内部元件的使用寿命，延长了整体装置的使用寿命。
A2、外侧采用了聚氨酯发泡保温，密度为35kg/m3，使整个装置的热损失降低到2％以下，提高该装置的蓄热能力，提高了低谷蓄热装置的热效率。
A3、控制系统采用液晶面板，能够自动识别故障并保护，故障中文显示，声光报警，以保护低谷电蓄热装置及附属设备使用安全，内设CPU采用最新工业级ARM32位处理器，输出响应更快、集成度高、外围元件更少，具有良好的抗干扰性能，多路高低压开关量输入、输出和模拟量输入，使扩展应用更灵活，智能分时间段控制，可实现APP智能控制，比普通控制器更节能，更人性化，保证系统运行可靠。
A4、装置内部设置不锈钢电加热元件，具有加热快、安全可靠、使用期长的特点。
A5、装置内部采用我公司自发研制的相变式蓄热元件，具有蓄热量大、蓄热稳定、使用成本低安全可靠等的特点。
1、低谷电蓄热装置，该装置包括：
1)蓄热装置本体：提供一个热量存储容器，外形美观大方；
2)上布水器：加热后的热水进入容器中，分布均匀；
3)电加热元件：能够给系统提供热量，利用夜晚低谷电,把电能转换为热能；
4)供热盘管:将蓄热装置中的热量通过供热盘管传递给管内的采暖供水中；
5)供热水盘管：将蓄热装置中的热量通过供热水盘管传递给管内的水中，以供热水使用；
6)电加热机组本体：给蓄热系统的电加热元件提供一个热量交换的容器，紧凑实用；
7)蓄热元件：高密度相变蓄热元件，当介质水温度达到82℃时开始融化，到95℃时完全融化，此为固转液蓄热过程，反之为放热过程；能够将低谷时段产生的热能存储起来，需要时释放出来，具有蓄热量大、安全稳定之特点；
8)下布水器：从箱体内抽吸水，输送至电加热装置中，它与上布水器配合，使从电加热装置中流回箱体内的回水均匀进入容器或箱体中；
9)脚轮:使低谷电蓄热装置移动更加灵活、轻便；
10)外保温：使用高密度聚氨酯发泡保温，使低谷电蓄热装置的热损失降低到2％以下；
11)屏蔽泵：加装泵后，系统循环稳定，传递热量快，确保低噪声静音运行。
该装置本体内热传导介质为水，利用电加热元件，把电能转化为热能，用蓄热元件把热量存储起来，本装置蓄热能力强、无环境污染、机动灵活、自动化程度高等具有突出优势。
本实用新型由电加热元件、相变蓄热元件、导热介质、控制部分等组成；系统具有以下特点：
1、在蓄热装置箱体内，水介质的温度保持上下均匀梯度分布。取热的效率或热量利用的效率显著提高。
2、结构简单、移动方便、体积小、电加热速度快、蓄热量大并持续时间长。
3、通过换热盘管对外全天供生活热水，水质不受影响。
4、使用操作简单，可实现自动和手动模式运行。
5、蓄热元件或蓄热材料置于密封壳体内，使用安全，无腐蚀、不变质、性能不衰减。
6、具有极高的换热效率。
在技术上可以利用低谷电，使用上安全、可靠、实用，可以预计在未来有很好的市场前景。
总之，该装置在利用低谷电、蓄热能力强、无环境污染、机动灵活、自动化程度高等具有突出优势。
附图说明
图1是本实用新型的低谷电蓄热装置的俯视示意图。
图2是本实用新型的低谷电蓄热装置的平面、剖面示意图(沿着图1的C-C线)。
图3是本实用新型的低谷电蓄热装置的沿着A-A线的平面、剖面示意图。
图3A是用于蓄热装置中的中心蓄热组件的示意图。
图4是本实用新型的低谷电蓄热装置的沿着B-B线的平面、剖面示意图。
图5是本实用新型的上布水器2的结构示意图。
图6是图5的局部放大图。
图7是本实用新型的上布水器2的结构示意图。
图8是本实用新型的下布水器4的结构示意图。
图9是本实用新型的上布水器2和下布水器4组合的结构示意图。
图10是本实用新型的上布水器2或下布水器4的结构略图。
图11是本实用新型的长方形的上布水器2的结构示意图。
图12是本实用新型的长方形的下布水器4的结构示意图。
图13是本实用新型的有外接管道L5和L6的低谷电蓄热装置的沿着B-B线的平面、剖面示意图。
图14是本实用新型的电加热、太阳能及相变蓄能供热装置联合供热系统的示意图。
图15是相变蓄热元件的结构示意图。
附图中尺寸的单位是mm。除非另有说明。
附图标记
1：低谷电蓄热装置本体或箱体；2：上布水器；2a：上布水器的进水口；201a或201b：上布水器的主管；202：上布水器的支管；3：蓄热元件；301：圆筒形壳体；302：圆形封头；303：通道隔离环；304：相变蓄热材料；4：下布水器；4a：下布水器的出水口；401a或401b：下布水器的主管；402：下布水器的支管；5：第一盘管；5a：第一盘管的进水口；5b：第一盘管的出水口；6：第二盘管；6a：第二盘管的进水口；6b：第二盘管的出水口；7：电加热元件；8:电加热装置；8a：电加热装置(8)的进水口；8b：电加热装置(8)的出水口；9：屏蔽泵；10：外保温层；11：脚轮；12：接配电箱；13：水箱上层；14：水箱底层。L1、L2、L3、L4、L5和L6：水管。L7：自来水管。V1、V2：阀门。15：太阳能集热器。15a：太阳能集热器的进水口。15b：太阳能集热器的出水口。
具体实施方式
首先，提供一种用于蓄热装置中的中心蓄热组件，它包括：上布水器2、下布水器4和排列在上布水器2与下布水器4之间的由多个蓄热元件3(也称作相变储能元件)排列而成的阵列或层叠体，其中蓄热元件3为内部装有相变蓄热材料的管形或棒形蓄热元件3，蓄热元件3并行排列成n层m列，组成相变蓄热元件阵列或层叠体，其中n为5-30，优选7-27，优选8-25，优选9-22，优选10-20，更优选12-18，更优选14-16，和m为4-25，优选5-22，优选6-20，优选7-18，优选8-16，更优选9-15，更优选12-14。
根据本实用新型的第一个实施方案，提供一种低谷电蓄热装置，该装置包括：
1)蓄热装置箱体或壳体(1)，
2)中心蓄热组件，它包括：上布水器(2)、下布水器(4)和排列在上布水器(2)与下布水器(4)之间的由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体，
3)环绕在中心蓄热组件周围的第一盘管(例如供热水盘管)(5)，
4)任选的(即，可有可无的)环绕在第一盘管(例如供热水盘管)(5)外围的第二盘管(例如供热盘管)(6)，
5)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的具有对箱体内循环水加热的电加热元件(7)的电加热装置(8)，
其中，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的冷水进口或自来水进口(5a)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的进水口(6a)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，而第一盘管(例如供热水盘管)(5)的热水出口(5b)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的中温水出口(例如采暖供水出口)(6b)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部并且经由装有屏蔽泵(9)的管道连通至外部的热量利用系统(例如连通至外部的采暖供水系统)，和
电加热装置(8)的热水出口(8b)经由热水管连接至上布水器(2)的进水口(2a)，下布水器(4)的出水口(4a)经由装有屏蔽泵(9)的水管连接至电加热装置(8)的进水口(8a)。
在本申请中，“任选”表示有或没有。“箱体”或“壳体”具有相同的含义。
优选的是，上述低谷电蓄热装置具有位于蓄热装置箱体(1)的一个外侧的副腔室，其中电加热装置位于该副腔室内。
优选，上布水器(2)的进水口(2a)，下布水器(4)的出水口(4a)以及用于将下布水器(4)的出水口(4a)与电加热装置(8)的进水口(8a)相连接的一根装有屏蔽泵(9)的水管都位于该副腔室内。
优选，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的自来水进口(5a)和任选的第二盘管(例如供热盘管)(6)的进水口(6a)，以及第一盘管(例如供热水盘管)(5)的热水出口(5b)和任选的第二盘管(例如供热盘管)(6)的中温水出口(例如采暖供水出口)(6b))都位于副腔室内。
根据本实用新型的第二个实施方案，提供一种低谷电蓄热装置，该装置包括：
1)蓄热装置箱体或壳体(1)，
2)中心蓄热组件，它包括上布水器(2)、下布水器(4)和排列在上布水器(2)与下布水器(4)之间的由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体，
3)环绕在中心蓄热组件周围的第一盘管(例如供热水盘管)(5)，
4)环绕在第一盘管(例如供热水盘管)(5)外围的第二盘管(例如供热盘管)(6)，
5)位于蓄热装置箱体(1)的一个外侧的副腔室，
6)在副腔室内安装的具有对箱体内循环水加热的电加热元件(7)的电加热装置(8)，
其中，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的冷水进口或自来水进口(5a)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的进水口(6a)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的下部，而第一盘管(例如供热水盘管)(5)的热水出口(5b)位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部，第二盘管(例如供热盘管)(6)的中温水出口(例如采暖供水出口)(6b)也位于蓄热装置箱体(1)的外侧的上部并且经由装有屏蔽泵(9)的管道连通至外部的热量利用系统(例如连通至外部的采暖供水系统)，和
其中在副腔室内：电加热装置(8)的热水出口(8b)经由热水管连接至上布水器(2)的进水口(2a)，下布水器(4)的出水口(4a)经由装有屏蔽泵(9)的水管连接至电加热装置(8)的进水口(8a)。
在上述两种实施方案中，优选的是，蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，呈现为长度、高度和宽度不相等的长方体形。对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的长度一般是1.2-5.5m，优选1.25-5.0m，更优选1.3-4.5m，更优选1.35-4m，更优选1.4-3.5m，更优选1.5-3m，例如1.8m或2.2m。另外，对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的宽度一般是0.6-3.5m，优选0.65-3.2m，更优选0.7-2.8m，更优选0.75-2.5m，例如0.8-2.2m，例如1、1.12或1.5m。另外，对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的高度一般是0.5-3.3m，优选0.6-3.0m，更优选0.65-2.7m，更优选0.7-2.6m，优选0.75-2.2m，优选0.8-1.8m，例如1.0或1.5m。
第一盘管(例如供热水盘管)(5)或第二盘管(例如供热盘管)(6)的螺距(或节距)各自独立是5-50cm，优选6-45cm，更优选7-40cm，更优选8-35cm，更优选9-30cm，优选10-20cm，例如12cm或15cm。
对于第一盘管(例如供热水盘管)(5)或第二盘管(例如供热盘管)(6)在箱体内的盘旋高度(即第一或第二盘管的最高点与最低点之间的高度差)，一般是比蓄热装置箱体的内部空间的高度低10－45cm，优选12-40，更优选13-35cm，优选15-30cm，优选18-25cm。优选，第一或第二盘管一般采用蛇形盘管的设计。
在上述两种实施方案中，优选的是，上布水器(2)包括彼此平行的两根主管(201a，201b)和连接在两根主管之间的彼此平行的开孔方向向上的多个支管(202)。优选，主管(201a或201b)的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为10-40cm，优选13-35cm，优选15-30，例如18cm或20cm或25cm。优选，位于主管(201a或201b)起始端和末端的两个(相距最远)支管各自的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为7-35cm，优选9-30cm，优选10-25，例如15cm或20cm。优选的是，上布水器(2)与箱体顶部(即水箱顶)之间的距离一般为15-50cm，优选18-45cm，优选20-40cm，优选23-35cm，例如25cm、28cm或32cm。一般，主管的外径为优选5-12cm，优选6-10cm，优选8-9cm。支管的外径一般为4-8cm，优选4.5-7.5cm，优选4-6.5cm，如5cm或6cm。优选，在支管(202)的长度方向上开有向上的喷水小孔，其中以3个小孔为一组，每一组中各小孔的孔中心处于或基本上处于同一直线上。优选，每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与支管的轴心线之间的夹角(α)一般为50－70°，优选55-65°，例如60°。沿着支管的长度方向，相邻两组的两个中间小孔的孔中心(或相邻两组的两个对应边缘小孔的孔中心)之间的间距一般为12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，沿着支管的横向，即沿着与支管的长度垂直的方向，每一组中相邻两个小孔的孔中心之间的间距一般为1.2－2.7cm，优选1.5－2.5cm，优选1.7－2.3cm，例如2cm。每一个小孔的(内)直径一般为0.7－1.3cm，优选0.8－1.2cm，优选0.9－1.1cm，，例如1cm。一般，平行的相邻支管之间的间距是12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，平行的两根主管(201a，201b)之间的间距是60－350cm，优选80－300cm，优选90－250cm，优选100－220cm，如120cm、150cm或200cm。
上布水器(2)具有将热量均匀地分布在上层水面，使得箱体内水介质的热量或温度自上而下以分层的形式均匀分布并实现均匀加热；提高热利用效率。
在上述两种实施方案中，优选的是，下布水器(4)包括彼此平行的两根主管(401a，401b)和连接在两根主管之间的彼此平行的开孔方向向下的多个支管(402)。优选，主管(401a或401b)的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为10-40cm，优选13-35cm，优选15-30，例如18cm或20cm或25cm。优选，位于主管(401a或401b)起始端和末端的两个(相距最远)支管各自的中心轴与箱体内壁之间的间距一般为7-35cm，优选9-30cm，优选10-25，例如15cm或20cm。优选的是，下布水器(4)与箱体底部(即水箱底部)之间的距离一般为15-50cm，优选18-45cm，优选20-40cm，优选23-35cm，例如25cm、28cm或32cm。一般，主管的外径为优选5-12cm，优选6-10cm，优选8-9cm。支管的外径一般为4-8cm，优选4.5-7.5cm，优选4-6.5cm，如5cm或6cm。优选，在支管(402)的长度方向上开有向下的喷水小孔，其中以3个小孔为一组，每一组中各小孔的孔中心处于或基本上处于同一直线上。优选，每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与支管的轴心线之间的夹角(α)一般为50－70°，优选55-65°，例如60°。沿着支管的长度方向，相邻两组的两个中间小孔的孔中心(或相邻两组的两个对应边缘小孔的孔中心)之间的间距一般为12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，沿着支管的横向，即沿着与支管的长度垂直的方向，每一组中相邻两个小孔的孔中心之间的间距一般为1.2－2.7cm，优选1.5－2.5cm，优选1.7－2.3cm，例如2cm。每一个小孔的(内)直径一般为0.7－1.3cm，优选0.8－1.2cm，优选0.9－1.1cm，，例如1cm。一般，平行的相邻支管之间的间距是12－27cm，优选15－25cm，优选17－23cm，如20cm。一般，平行的两根主管(201a，201b)之间的间距是60－350cm，优选80－300cm，优选90－250cm，优选100－220cm，如120cm、150cm或200cm。
一般，上布水器(2)或下布水器(4)中的支管具有相同的间距。
下布水器(4)能够将箱体内的下部水层温度保持分布均匀，有利于将底部最低温度的热量均匀输出。下布水器(4)和上布水器(2)相结合，使整个箱体内部的介质(即水)实现严格的梯度式温度分层，防止热水与冷水之间的串混，显著提高热量利用效率。
优选，上布水器(2)的支管(202)中每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与下布水器(4)的支管(402)中每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线平行或基本上平行。
一般，上布水器(2)与下布水器(4)具有对称或基本上或大致对称的结构。上布水器(2)和/或下布水器(4)具有矩形或长方形的形状。也可以具有正方形的形状。
优选的是，蓄热装置箱体(1)具有外保温层或外部绝热层。使用高密度聚氨酯发泡保温层，使低谷电蓄热装置的热损失降低到2％以下。
优选，蓄热元件(3)为内部装有相变蓄热材料的密封管或密封棒，即，内部装有相变蓄热材料的管形或棒形蓄热元件(3)。
蓄热元件(3)优选为管形或棒形蓄热元件(3)。参见图15，相变蓄热元件3由圆筒形壳体301、圆形封头302、通道隔离环303、相变蓄热材料304构成。其中圆筒形壳体301、圆形封头302、通道隔离环303由具有一定支撑强度且导热性能良好的材料(如钢材)制成；相变蓄热材料304选用相变温度在70-195℃之间，且熔解热高于250kj/kg、比热容高于2.0kj/kg.K和导热性能良好的材料组成。相变蓄热元件3的长度一般是50-200cm，优选60-180cm，更优选70-150cm，更优选80-120cm，例如90cm，100cm。
(管形或棒形)相变蓄热元件3的外直径一般是8-45cm，优选10-40cm，更优选12-35cm，更优选15-27cm，例如18cm，25cm。
本实用新型所示相变蓄热元件3置于介质水中，元件并行排列成n层m列，组成相变蓄热元件阵列。每个元件四周被介质水包围。n为5-30，优选7-27，优选8-25，优选9-22，优选10-20，更优选12-18，更优选14-16。m为4-25，优选5-22，优选6-20，优选7-18，优选8-16，更优选9-15，更优选12-14。
蓄热过程：当介质水温度高于相变蓄热元件3内的相变蓄热材料304的熔点时，相变蓄热材料304吸收热量开始由外向内融化，全部融化后相变蓄热材料304开始升温，直到接近和达到介质水温度停止吸热，蓄热过程完成。
放热过程：当介质水温度低于相变蓄热元件3内的相变蓄热材料304的熔点时，相变蓄热材料304释放热量开始由外向内凝固，全部凝固后相变蓄热材料304开始降温，直到接近和达到介质水温度停止放热，放热过程完成。
优选的是，由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体的排列方式为：在上布水器(2)与下布水器(4)之间多个管形或棒形蓄热元件(3)的排列方式是分为多层次进行排列(即n层m列)，每一层由多个管形或棒形蓄热元件(3)水平平行排列，进而各层进行层叠。形成阵列或层叠体或堆叠体。管形或棒形蓄热元件(3)作为阵列或层叠体或堆叠体形式排列，阵列或层叠体或堆叠体的高度一般是0.4-2.5m，优选0.5-2.2m，更优选0.6-2.0m，更优选0.7-1.8m，例如0.8、1.0、1.2或1.5m。这一高度取决于蓄热装置箱体的内部空间的高度。
在本申请，管形或棒形蓄热元件(3)的长度或阵列或层叠体或堆叠体的长度一般等于或大约等于或稍大于上、下布水器(2)或(4)的长度或宽度。一般，阵列或层叠体或堆叠体的宽度等于或大约等于或稍大于上、下布水器(2)或(4)的宽度。管形或棒形蓄热元件(3)的长度方向或阵列或层叠体或堆叠体的长度方向与箱体的长度方向相同。或者，管形或棒形蓄热元件(3)的长度方向或阵列或层叠体或堆叠体的长度方向也可以垂直于箱体的长度方向，此时，在箱体的长度方向包括多个阵列或层叠体或堆叠体。
管形或棒形蓄热元件(3)的横截面呈现圆形，椭圆形或矩形。另外，第一或第二盘管的横截面呈现圆形，椭圆形或矩形。
更优选的是，同一层上相邻的各管形或棒形蓄热元件(3)之间或上下相邻两层的管形或棒形蓄热元件(3)之间有间隙或有一定的间距。一般，同一层的该间隙或间距，或上下相邻两层的该间隙或间距，各自独立地是1.2－20cm，优选1.8－15cm，优选2.3－10cm，如2.5-8cm，例如3、4、5或6cm。
对于蓄热装置箱体，或蓄热装置箱体的内部空间，它的高度一般是1.5-3.3m，优选1.8-3.0m，更优选2.0-2.7m，更优选2.3-2.6m，例如2.4或2.5m。
在本申请中，第一盘管(例如供热水盘管)(5)的外径一般为6-30cm，优选9-26cm，优选12-23cm，更优选15-20cm，例如16或18cm。任选地，第二盘管(例如供热盘管)(6)的外径为8-40cm，优选10-35cm，优选12-30cm，更优选15-28cm，例如18、20或25cm。
相变蓄热材料的熔点范围或熔程一般是在75-100℃，优选在82-95℃之间。当管形蓄热元件(3)周围的介质水温度达到82℃时管形蓄热元件(3)内部的相变蓄热材料开始融化，达到95℃时完全融化，此为固转液蓄热过程，反之为放热过程，在放热过程中相变蓄热材料发生结晶或凝固。借助于这一可逆过程，能够将低谷时段产生的热能存储起来，需要时释放出来，它具有蓄热量大、安全稳定之特点。
密封在管形或棒形蓄热元件(3)内的相变蓄热材料304包括以下组分或具有以下组成：
a)八水合氢氧化钡[Ba(OH)2·8H2O]：72-88wt％，优选74-87wt％，优选78-85wt％；
b)一水合氢氧化钡[Ba(OH)2·H2O]：4-10wt％，优选4.5-8wt％，优选5-7wt％；
c)碳酸钡[BaCO3]：0.5-3wt％，优选0.7-2.5wt％，优选0.9-2.0wt％；
d)水：1-5wt％，优选1.5-4.7wt％，优选2.0-4.0wt％，优选2.5-3.8wt％；
e)粒度5-10μm的铁粉：0.08-1wt％，优选0.10-0.8wt％，优选0.15-0.6wt％，优选0.18-0.4wt％；
f)六水合硝酸铈(III)：2.8-6wt％，优选3.0-5wt％，优选3.5-4.5wt％；和
g)六水合硝酸铕(III)：2.2-5wt％，优选2.6-4.5wt％，优选3-4wt％。
本申请的实用新型人通过大量的实验发现，通过添加f)和g)两种稀土化合物，一方面显著提高蓄热材料的比热熔，另一方面，能够显著降低蓄热材料的体积膨胀率。例如当相变蓄热材料从50℃升温至90℃，本实用新型的相变蓄热材料的体积膨胀率低于0.2％，优选低于0.15％，更优选低于0.1％，更优选等于0.08％或甚至0.05％。较低的热膨胀率对于密封在长条形的钢管内而言是非常关键的。
实施例1：
相变蓄热材料包括以下组分：
制备过程：将a)组分加热熔化，继续加热升温至90℃，然后添加其它组分，搅拌混合，形成混合物形式的相变蓄热材料。混合物的密度(ρ)为2520kg/m3。相变温度范围：82-95℃。相变潜热(L)＝322-333kJ/kg。比热容(Cp)＝5.52kJ/kg·℃。混合物从50℃升温至90℃，体积膨胀率为0.05％。
填装：让混合物冷却至40℃左右，填装到管形或棒形蓄热元件(3)中，焊接密封端口。
对比例1
相变蓄热材料包括以下组分：
制备过程：将a)组分加热熔化，继续加热升温至90℃，然后添加其它组分，搅拌混合，形成混合物形式的相变蓄热材料。混合物的密度(ρ)为2311kg/m3。相变温度范围：76-82℃。相变潜热(L)＝293-297kJ/kg。比热容(Cp)＝4.51kJ/kg·℃。混合物从50℃升温至90℃，体积膨胀率为0.8％。
在本实用新型的装置中，电加热元件的作用是：能够给系统提供热量，利用夜晚低谷电,把电能转换为热能。
供热盘管的作用是：将蓄热装置中的热量通过供热盘管传递给管内的采暖供水中，为用户提供采暖供水。
供热水盘管的作用是：将蓄热装置中的热量通过供热水盘管传递给管内的水中，以便为用户供热水使用。
对于电加热装置或电加热机组本体，它给蓄热系统的电加热元件提供一个热量交换的容器，紧凑实用。
下布水器：将容器内(即箱体内)的水介质均匀输入进入电加热装置内。
水介质被加热后进入上布水器，进入箱体内，之后缓慢地、平行地从上至下流动，最后被下布水器抽吸，再次进入电加热装置内，实现循环加热过程。
优选的是，低谷电蓄热装置在底部装有脚轮。这使得低谷电蓄热装置移动更加灵活、轻便。
在管路上安装屏蔽泵，使得系统循环稳定，传递热量快，确保低噪声静音运行。
对于本申请中所使用的屏蔽泵，没有特别的要求，可采用现有技术中已知的各种型号的屏蔽泵。
优选的是，低谷电蓄热装置的外形为长方体形(或六面体)。其中副腔室位于该长方体的一端。在本申请中，对于低谷电蓄热装置的外尺寸没有特别要求。对于长方体形的低谷电蓄热装置来说，例如，它的长度一般是1.5-7米，优选2-6米；它的高度一般是1-3.5米，优选是1.5-3米；它的宽度一般是0.8-3米，优选是1.2-2.5米。
供热盘管(4)的盘旋高度一般与蓄热装置壳体(1)内部空间的高度相关。供热水盘管(5)的盘旋高度一般也与蓄热装置壳体(1)内部空间的高度相关。管形蓄热元件(3)排列、堆叠的高度也与蓄热装置壳体(1)内部空间的高度相关。
为了运输方便，优选的是，低谷电蓄热装置的外尺寸与运输车辆例如货车、卡车或铁路车辆的装载尺寸相适应。例如低谷电蓄热装置的外形类似于集装箱。
优选的是，供热水盘管(5)的自来水进口和供热盘管(6)的进水口，以及供热水盘管(5)的热水出口和供热盘管(6)的采暖供水出口都位于副腔室内。
优选的是，低谷电蓄热装置的所有接口采用卡接或螺纹接头连接的方式。
优选的是，为了运输方便或为了方便操作，低谷电蓄热装置的所有接口都位于低谷电蓄热装置的同一端或同一侧。
优选的是，本申请中的装置中与水接触的所有部件采用不锈钢制造，更优选采用304不锈钢。例如采用304不锈钢钢板或采用304不锈钢钢管。
在本申请的装置中，各种管路的流程如以下所述：
一)、1(蓄热装置本体)箱体内的水，通过下布水器(4)吸入，从下布水器(4)的出口(4a)出来，通过水泵(9)加压后通过电加热装置(8)(电加热机组本体)的进口(8a)进入电加热装置内，在电加热装置(8)(电加热机组本体)内通过对加热元件(电加热机组)(7)通电进行加热，加热后从8b出口到2a接口进入上布水器(2)中，随后进入蓄热装置本体(1)内，由蓄热元件(3)蓄热。
二)、采暖回水从6a接口进入低谷电蓄热装置本体(1)内，通过供暖盘管(6)吸收热量，从出口(6b)出来后，经过水泵(9)加压后，再次进入外部的采暖循环系统。
三)、利用自来水自身的压力使之从自来水接口(5a)进入蓄热装置本体(1)内，通过供热水盘管(5)吸收热量，从出口(5b)出来后变成生活热水。
优选的是，低谷电蓄热装置的所有接口采用卡接或螺纹接头连接的方式。
优选的是，为了运输方便或为了方便操作，低谷电蓄热装置的所有接口都位于低谷电蓄热装置的同一端或同一侧。
优选的是，本申请中的装置中与水接触的所有部件采用不锈钢制造，更优选采用304不锈钢。例如板材采用304不锈钢钢板或管材采用304不锈钢钢管。
本实用新型还提供一种电加热、太阳能及相变蓄能供热装置联合供热系统。它包括：前面所述的蓄热装置(1)，和太阳能集热器(15)，其中太阳能集热器(15)的出水口(15b)经由第五管道(L5)连接至蓄热装置(1)的上布水器(2)的进水口(2a)，而蓄热装置(1)的下布水器(4)的出水口(4a)经由第六管道(L6)连接至太阳能集热器(15)的进水口(15a)。
白天，当公共电网处于用电高峰时，由太阳能集热器(系统)或其它余热供应系统(如钢铁厂的余热输出系统)为蓄热装置提供热能。当公共电网处于用电低谷时，完全由电加热系统来加热蓄热装置的箱体(1)内的水介质，为蓄热装置提供热能。
Claims (13)
1.用于蓄热装置中的中心蓄热组件，它包括：上布水器(2)、下布水器(4)和排列在上布水器(2)与下布水器(4)之间的由多个蓄热元件(3)排列而成的阵列或层叠体，其特征在于：蓄热元件(3)为内部装有相变蓄热材料的管形或棒形蓄热元件(3)，蓄热元件(3)并行排列成n层m列，组成相变蓄热元件阵列或层叠体，其中n为5-30，和m为4-25。
2.根据权利要求1所述的中心蓄热组件，其特征在于，n为9-22；m为6-20。
3.根据权利要求2所述的中心蓄热组件，其特征在于，n为12-18；m为9-15。
4.根据权利要求1所述的中心蓄热组件，其特征在于阵列或层叠体或堆叠体的高度是0.4-2.5m。
5.根据权利要求4所述的中心蓄热组件，其特征在于，阵列或层叠体或堆叠体的高度为0.6-2.0m 。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述的中心蓄热组件，其特征在于上布水器(2)包括彼此平行的两根主管(201a，201b)和连接在两根主管之间的彼此平行的开孔方向向上的多个支管(202)，其中在支管(202)的长度方向上开有向上的喷水小孔，其中以3个小孔为一组，每一组中各小孔的孔中心处于同一直线上；和/或
下布水器(4)包括彼此平行的两根主管(401a，401b)和连接在两根主管之间的彼此平行的开孔方向向下的多个支管(402)，其中在支管(402)的长度方向上开有向下的喷水小孔，其中以3个小孔为一组，每一组中各小孔的孔中心处于同一直线上。
7.根据权利要求1-5中任何一项所述的中心蓄热组件，其特征在于在上布水器(2)中，每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与支管(202)的轴心线之间的夹角为50－70°；和/或
在下布水器(4)中，每一组中3个小孔的孔中心所处于的同一直线与支管(402)的轴心线之间的夹角为50－70°。
8.根据权利要求1-5中任何一项所述的中心蓄热组件，其特征在于：在上布水器(2)中，沿着支管(202)的长度方向，相邻两组的两个中间小孔的孔中心或相邻两组的两个对应边缘小孔的孔中心之间的间距为12－27cm；和/或
在上布水器(2)中，沿着支管(202)的横向，即沿着与支管的长度垂直的方向，每一组中相邻两个小孔的孔中心之间的间距为1.2－2.7cm。
9.根据权利要求8所述的中心蓄热组件，其特征在于每一个小孔的内直径为0.7－1.3cm。
10.根据权利要求9所述的中心蓄热组件，其特征在于平行的相邻支管(202)之间的间距是12－27cm；和/或
平行的两根主管(201a，201b)之间的间距是60－350cm。
11.根据权利要求1-5中任何一项所述的中心蓄热组件，其特征在于在下布水器(4)中，沿着支管(402)的长度方向，相邻两组的两个中间小孔的孔中心或相邻两组的两个对应边缘小孔的孔中心之间的间距为12－27cm；和/或
在下布水器(4)中，沿着支管(402)的横向，即沿着与支管(402)的长度垂直的方向，每一组中相邻两个小孔的孔中心之间的间距为1.2－2.7cm。
12.根据权利要求11所述的中心蓄热组件，其特征在于在下布水器(4)中，每一个小孔的内直径为0.7－1.3cm。
13.根据权利要求12所述的中心蓄热组件，其特征在于平行的相邻支管(402)之间的间距是12－27cm；和/或
平行的两根主管(201a，201b)之间的间距是60－350cm。
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| CN201621033486.XU CN206019432U (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 蓄热装置的中心蓄热组件 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109631649A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-16 | 东北电力大学 | 一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置及其相变蓄热材料和相变蓄热棒的制备方法 |
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