CN209101874U - 一种相变储能式换热器 - Google Patents

Abstract

一种相变储能式换热器，主要由箱体、一组以上的换热盘管、储热材料、进水主管、出水主管以及控制器组成，在换热盘管外填充储热材料，储热材料选用相变材料，利用相变材料的固液相变化能够储存或释放热量的特性，通过均匀分布的换热盘管在相变材料与换热盘管中流过的水进行热量交换，实现热量的储存和释放，能够将锅炉的余热储存起来，或者利用谷电将电热能储存起来，在需要时再释放出来加以利用，起到了节约能源和减少能源浪费的作用。

Description

一种相变储能式换热器

技术领域

本实用新型涉及一种用于锅炉余热回收储存以及在低谷用电时让电锅炉工作产生的热能进行储存用于生活供暖的相变储能式换热器，可与各种锅炉配套使用，用于余热回收利用或谷电储存电热能，属于换热器领域。

背景技术

我国北方的地域辽阔，冬季取暖能耗巨大。近年来国家倡导节约能源，绿色发展，对能耗巨大，污染严重的各种锅炉进行取缔和整改，市场上绝大多数各种类型的锅炉热效率有限，热利用率不高，一部分热能白白浪费掉，因而，锅炉的余热回收很有必要，最大限度的利用锅炉的余热用于增加采暖和生活热水的便利使用，对节约能源意义重大。

并且，为节约能源，政府鼓励企业和个人错峰用电。

因此，需要寻找一种能够将锅炉部分浪费掉的热能回收储存加以利用或利用低谷电储存电热能的办法。

实用新型内容

本实用新型的目的是:提供一种能够将锅炉部分浪费掉的热能回收储存利用或利用低谷电储存电热能的相变储能式换热器。

本实用新型的技术方案是：一种相变储能式换热器，主要由箱体1、一组以上的换热盘管2、储热材料3、进水主管4、出水主管5以及控制器组成，换热盘管均匀排列在箱体内，在换热盘管外的箱体内填充储热材料，所述换热盘管的进水端分别与进水主管连通，所述换热盘管的出水端分别与出水主管连通；在箱体1顶上设有上盖板11，上盖板上设有进水管孔、出水管孔和灌料口12，在上盖顶上还设有探头孔，储热材料感温探头6从探头孔进入箱体内，储热材料感温探头通过导线与控制器相连；进水主管的进水端穿过进水管孔向外延伸与循环水泵连接，循环水泵再与进水三通阀相连，进水三通阀的一个进水端口与锅炉的出水端相连，进水三通阀的另一个进水端口与供暖回水管相连，出水主管的出水端穿过出水管孔连接到供暖出水管道上，供暖出水管道将热水输送给用户采暖终端，经采暖换热后的低温水通过采暖回水管流回锅炉和相变储能式换热器进水三通阀的另一个接口上，所述的进水三通阀采用电磁阀；进水三通阀通过导线与控制器相连，水泵通过导线与控制器相连；所述相变储能式换热器串联在供暖管路上，锅炉工作时，控制器打开相变储能式换热器的进水三通阀与锅炉出水端的连接，并打开水泵，锅炉产生的热水被泵进相变储能式换热器的换热盘管，当采暖用户端处于打开状态，热水从换热盘管流向采暖用户，经采暖换热后流回锅炉回水端；在此过程中，串联在供暖管路上的相变储能式换热器完成热量储存并保温直至锅炉关闭；当锅炉停止工作后，用户端需要供暖时被打开，控制器打开进水三通阀与供暖回水管的连接，并关闭进水三通阀与锅炉出水端的连接，同时控制器打开水泵，将供暖回水泵入相变储能式换热器进水主管，然后进入相变储能式换热器的换热盘管，储热材料中存储的热量传递给换热盘管，使换热盘管中的低温回水被加热，热水再流向供暖用户终端，经采暖换热后的低温回水在水泵的作用下又流回相变储能式换热器的换热盘管，如此循环往复，储能换热器储存热量持续不断的释放出来，用户得到持续供暖。

所述相变储能式换热器与电锅炉供暖管路串联使用时，用户利用谷电时电锅炉加热为相变储能式换热器储存热量；电锅炉谷电工作时，控制器打开进水三通阀与电锅炉出水端的连接，并打开水泵，电锅炉产生的热水被泵进相变储能式换热器的换热盘管，采暖用户端处于打开状态，热水从换热盘管流向采暖用户，经采暖换热后流回电锅炉回水端，当相变储能式换热器温度传感器达到预先设定的最高温度时，自动关闭电锅炉，相变储能式换热器完成热量储存并保温；在峰电阶段用户需要供暖时，控制器打开进水三通阀与供暖回水管的连接，并关闭进水三通阀与电锅炉出水端的连接，同时控制器打开水泵，将供暖回水泵入相变储能式换热器进水主管，然后进入相变储能式换热器的换热盘管，储热材料中存储的热量传递给换热盘管，使换热盘管中的低温回水被加热，热水再流向供暖用户终端，经采暖换热后的低温回水在水泵的作用下又流回相变储能式换热器的换热盘管，当相变储能式换热器温度传感器达到预先设定的最低温度时，开启电锅炉下一个工作循环进行储能换热器热量的储存及保温。

当外部的锅炉停止运行而用户又需要供暖时，控制器将进水切换到供暖回水管，低温回水经循环水泵进入相变换热器箱体内的换热管路，这时PCM相变材料发生由液态到固态的持续转变，将储存的热量持续不断的释放出来，流经蛇形换热管路的低温回水吸热后再流向供暖用户终端，为用户提供采暖。

所述的储热材料选用相变材料。

所述的换热盘管为蛇形弯管，换热盘管的进水端与进水主管密封焊接，换热盘管的出水端与出水主管密封焊接。

上盖板通过螺丝和密封垫固定在箱体顶部，储热材料从灌料口灌进箱体或倒出箱体。

在箱体1和上盖板外设有保温层7，在保温层外覆盖保温外壳8。

在上盖板上设有排气口13，排气口上设有排气阀。

有益效果：

1.本实用新型利用相变材料的固液相变化能够储存或释放热量的特性，通过均匀分布的换热盘管在相变材料与换热盘管中流过的水进行热量交换，实现热量的储存和释放，能够将锅炉的余热储存起来，或者利用谷电将电热能储存起来，在需要时再释放出来加以利用，起到了节约能源和减少能源浪费的作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的侧面剖示图；

图3是本实用新型的局部爆开图；

图4是本实用新型的换热盘管与进水主管和出水主管的连接示意图。

具体实施方式

如图1和图4所示，一种相变储能式换热器，主要由箱体1、一组以上的换热盘管2、储热材料3、进水主管4、出水主管5以及控制器组成，换热盘管均匀排列在箱体内，在换热盘管外的箱体内填充储热材料，所述换热盘管的进水端分别与进水主管连通，所述换热盘管的出水端分别与出水主管连通；在箱体1顶上设有上盖板11，上盖板上设有进水管孔、出水管孔和灌料口12，在上盖顶上还设有探头孔，储热材料感温探头6从探头孔进入箱体内，储热材料感温探头通过导线与控制器相连。进水主管的进水端穿过进水管孔向外延伸与循环水泵连接，循环水泵再与进水三通阀相连，进水三通阀的一个进水端口与锅炉的出水端相连，进水三通阀的另一个进水端口与供暖回水管相连，出水主管的出水端穿过出水管孔连接到供暖出水管道上，供暖出水管道将热水输送给用户采暖终端，经采暖换热后的低温水通过采暖回水管流回锅炉和相变储能式换热器进水三通阀的另一个接口上，所述的进水三通阀采用电磁阀；进水三通阀通过导线与控制器相连，水泵通过导线与控制器相连。

所述相变储能式换热器串联在供暖管路上，锅炉工作时，控制器打开相变储能式换热器的进水三通阀与锅炉出水端的连接，并打开水泵，锅炉产生的热水被泵进相变储能式换热器的换热盘管，当采暖用户端处于打开状态，热水从换热盘管流向采暖用户，经采暖换热后流回锅炉回水端。在此过程中，串联在供暖管路上的相变储能式换热器完成热量储存并保温直至锅炉关闭。当锅炉停止工作后，用户端需要供暖时被打开，控制器打开进水三通阀与供暖回水管的连接，并关闭进水三通阀与锅炉出水端的连接，同时控制器打开水泵，将供暖回水泵入相变储能式换热器进水主管，然后进入相变储能式换热器的换热盘管，储热材料中存储的热量传递给换热盘管，使换热盘管中的低温回水被加热，热水再流向供暖用户终端，经采暖换热后的低温回水在水泵的作用下又流回相变储能式换热器的换热盘管，如此循环往复，储能换热器储存热量持续不断的释放出来，用户得到持续供暖。

所述相变储能式换热器与电锅炉供暖管路串联使用时，用户则利用谷电时电锅炉加热为相变储能式换热器储存热量。电锅炉谷电工作时，控制器打开进水三通阀与电锅炉出水端的连接，并打开水泵，电锅炉产生的热水被泵进相变储能式换热器的换热盘管，采暖用户端处于打开状态，热水从换热盘管流向采暖用户，经采暖换热后流回电锅炉回水端，当相变储能式换热器温度传感器达到预先设定的最高温度时，自动关闭电锅炉，相变储能式换热器完成热量储存并保温。

在峰电阶段用户需要供暖时，控制器打开进水三通阀与供暖回水管的连接，并关闭进水三通阀与电锅炉出水端的连接，同时控制器打开水泵，将供暖回水泵入相变储能式换热器进水主管，然后进入相变储能式换热器的换热盘管，储热材料中存储的热量传递给换热盘管，使换热盘管中的低温回水被加热，热水再流向供暖用户终端，经采暖换热后的低温回水在水泵的作用下又流回相变储能式换热器的换热盘管，当相变储能式换热器温度传感器达到预先设定的最低温度时，开启电锅炉下一个工作循环进行储能换热器热量的储存及保温。

所述的控制器选用可编程的电脑芯片。控制器与设在锅炉外壁的控制开关相连。

所述的进水三通选用两进一出的电磁阀，具体型号在百度中查询。

在每个灌料口上设有封盖，从灌料口往箱体内灌入储热材料，使换热盘管外的箱体内腔被储热材料填充，然后盖上封盖。

所述锅炉一般采用电加热或煤加热或生物质加热的方式加热。

所述的储热材料选用相变材料。相变材料(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。这里选用的相变材料为固态的粉末，吸收热量的过程相变为液态，释放热量的过程相变为固态。

相变储能式换热器是一种利用现有锅炉的余热加热管道中的水，或者利用电锅炉谷电时工作加热管道中的水，加热后的高温水通过循环水泵进入相变换热器箱体内的换热管路，换热器箱体内的均匀密布的蛇形换热管路周围填充有相变材料，相变材料吸收蛇形换热管路的热量，并随着温度的升高发生由固态到液态的相变吸热过程，从而将管路中的热量储存起来，换热器箱体外围包裹足够厚度的保温材料，使储存的热量长时间保持恒定。

当外部的锅炉停止运行而用户又需要供暖时，控制器将进水切换到供暖回水管，低温回水经循环水泵进入相变换热器箱体内的换热管路，这时PCM相变材料发生由液态到固态的持续转变，将储存的热量持续不断的释放出来，流经蛇形换热管路的低温回水吸热后再流向供暖用户终端，为用户提供采暖。

所述的换热盘管为蛇形弯管，换热盘管的进水端与进水主管密封焊接，换热盘管的出水端与出水主管密封焊接。

换热盘管的截面形状为圆形、椭圆形或其他任何形状。

上盖板通过螺丝和密封垫固定在箱体顶部，储热材料从灌料口灌进箱体或倒出箱体。

在箱体1和上盖板外设有保温层7，在保温层外覆盖保温外壳8。

保温外壳由镀锌板折弯焊接而成，箱体用不锈钢板折弯焊接而成。

在上盖板上设有排气口，排气口上设有排气阀。当储热材料3发生相变时，通过排气阀实现吸排气。在采暖领域，排气阀属于成熟的应用广泛的技术。

在上盖板或箱体外设有吊耳，通过吊耳将本实用新型吊装在锅炉所在的平台或直接安置在地面上。当本实用新型的体积较小时，也可以不设置吊耳。

所述的换热盘管采用不锈钢或其它热良导体材料制作，使热量能够自内向外或自外向内传递。

所述的保温层选用聚氨酯材料制成。

上述实施例仅是用来说明解释本实用新型的用途，而并非是对本实用新型的限制，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，做出各种变化或替代，也应属于本实用新型的保护范畴。

Claims (8)

1.一种相变储能式换热器，其特征在于：主要由箱体(1)、一组以上的换热盘管(2)、储热材料(3)、进水主管(4)、出水主管(5)以及控制器组成，换热盘管均匀排列在箱体内，在换热盘管外的箱体内填充储热材料，所述换热盘管的进水端分别与进水主管连通，所述换热盘管的出水端分别与出水主管连通；在箱体(1)顶上设有上盖板(11)，上盖板上设有进水管孔、出水管孔和灌料口(12)，在上盖顶上还设有探头孔，储热材料感温探头(6)从探头孔进入箱体内，储热材料感温探头通过导线与控制器相连；进水主管的进水端穿过进水管孔向外延伸与循环水泵连接，循环水泵再与进水三通阀相连，进水三通阀的一个进水端口与锅炉的出水端相连，进水三通阀的另一个进水端口与供暖回水管相连，出水主管的出水端穿过出水管孔连接到供暖出水管道上，供暖出水管道将热水输送给用户采暖终端，经采暖换热后的低温水通过采暖回水管流回锅炉和相变储能式换热器进水三通阀的另一个接口上，所述的进水三通阀采用电磁阀；进水三通阀通过导线与控制器相连，水泵通过导线与控制器相连；所述相变储能式换热器串联在供暖管路上，锅炉工作时，控制器打开相变储能式换热器的进水三通阀与锅炉出水端的连接，并打开水泵，锅炉产生的热水被泵进相变储能式换热器的换热盘管，当采暖用户端处于打开状态，热水从换热盘管流向采暖用户，经采暖换热后流回锅炉回水端；在此过程中，串联在供暖管路上的相变储能式换热器完成热量储存并保温直至锅炉关闭；当锅炉停止工作后，用户端需要供暖时被打开，控制器打开进水三通阀与供暖回水管的连接，并关闭进水三通阀与锅炉出水端的连接，同时控制器打开水泵，将供暖回水泵入相变储能式换热器进水主管，然后进入相变储能式换热器的换热盘管，储热材料中存储的热量传递给换热盘管，使换热盘管中的低温回水被加热，热水再流向供暖用户终端，经采暖换热后的低温回水在水泵的作用下又流回相变储能式换热器的换热盘管，如此循环往复，储能换热器储存热量持续不断的释放出来，用户得到持续供暖。

2.根据权利要求1所述的相变储能式换热器，其特征在于：所述相变储能式换热器与电锅炉供暖管路串联使用时，用户利用谷电时电锅炉加热为相变储能式换热器储存热量；电锅炉谷电工作时，控制器打开进水三通阀与电锅炉出水端的连接，并打开水泵，电锅炉产生的热水被泵进相变储能式换热器的换热盘管，采暖用户端处于打开状态，热水从换热盘管流向采暖用户，经采暖换热后流回电锅炉回水端，当相变储能式换热器温度传感器达到预先设定的最高温度时，自动关闭电锅炉，相变储能式换热器完成热量储存并保温；在峰电阶段用户需要供暖时，控制器打开进水三通阀与供暖回水管的连接，并关闭进水三通阀与电锅炉出水端的连接，同时控制器打开水泵，将供暖回水泵入相变储能式换热器进水主管，然后进入相变储能式换热器的换热盘管，储热材料中存储的热量传递给换热盘管，使换热盘管中的低温回水被加热，热水再流向供暖用户终端，经采暖换热后的低温回水在水泵的作用下又流回相变储能式换热器的换热盘管，当相变储能式换热器温度传感器达到预先设定的最低温度时，开启电锅炉下一个工作循环进行储能换热器热量的储存及保温。

3.根据权利要求1所述的相变储能式换热器，其特征在于：当外部的锅炉停止运行而用户又需要供暖时，控制器将进水切换到供暖回水管，低温回水经循环水泵进入相变换热器箱体内的换热管路，这时PCM相变材料发生由液态到固态的持续转变，将储存的热量持续不断的释放出来，流经蛇形换热管路的低温回水吸热后再流向供暖用户终端，为用户提供采暖。

4.根据权利要求1所述的相变储能式换热器，其特征在于：所述的储热材料选用相变材料。

5.根据权利要求1所述的相变储能式换热器，其特征在于：所述的换热盘管为蛇形弯管，换热盘管的进水端与进水主管密封焊接，换热盘管的出水端与出水主管密封焊接。

6.根据权利要求1所述的相变储能式换热器，其特征在于：上盖板通过螺丝和密封垫固定在箱体顶部，储热材料从灌料口灌进箱体或倒出箱体。

7.根据权利要求1所述的相变储能式换热器，其特征在于：在箱体(1)和上盖板外设有保温层(7)，在保温层外覆盖保温外壳(8)。

8.根据权利要求1所述的相变储能式换热器，其特征在于：在上盖板上设有排气口(13)，排气口上设有排气阀。