CN215063955U - 一种s型双通道空气式相变储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种S型双通道空气式相变储能装置，它涉及相变储能技术领域。箱体内部两侧通过挡板隔开有S型相变储能单元与S型蓄热管道及S型放热管道，所述的S型相变储能单元由相变材料封装结构及内部的相变材料组成，S型蓄热管道于箱体两侧分别设有蓄热进风口、蓄热出风口，蓄热进、出风口处安装有蓄热模式电加热器，S型蓄热管道与蓄热循环风机连接；S型放热管道于箱体的两侧分别设置有放热进风口、放热出风口，放热进、出风口处安装有放热模式电加热器，放热进风口与新风循环风机出口相连接。本实用新型提升相变储能装置换热效率，提高吸放热灵活性，能根据蓄热情况及使用时间进行灵活调整蓄放热模式，降低成本，应用前景广阔。

Description

一种S型双通道空气式相变储能装置

技术领域

本实用新型涉及的是相变储能技术领域，具体涉及一种S型双通道空气式相变储能装置。

背景技术

随着世界范围内的不可再生能源日渐枯竭，各个国家对于节能问题越来越重视。对于建筑能耗而言，大部分产生于采暖与空调，降低冷/热负荷的技术具有较大节能潜力。目前新建建筑气密性得到显著改善，住宅热负荷显著降低，但随之带来了住宅新风不足的问题，进而新风热负荷与稳定性问题浮出水面。在设计建筑热回收新风供应系统时，使用谷电蓄能的储能式装置，不仅能够充分利用谷电，还可以结合热回收器使用，提高送风温度并克服严寒条件下热回收器结霜的问题。

相变储能技术已经发展成熟，但是其运用的方式还有待发展，为了使相变储能更好的运用。目前，市场上相变储能装置及其封装技术少之又少，效率高的装置和和封装技术更是寥寥无几，对于相变储能装置而言，传统相变储能装置多以水为介质进行换热，而以水为介质的储能装置虽然导热性能较好但存在泄漏、渗透，在寒冷地区使用还存在结冰的风险。相比较而言，空气型相变储能装置的对流换热系数相对较大，蓄换热能力相对偏弱，但流动换热时的泄漏隐患要小很多，此外由于空气的比热容小，为防止装置结霜所需热负荷相对于除冰热负荷也低很多，使用空气为介质能很好的发挥储能装置降低热负荷的能力。目前研究的常见空气型相变储能装置均为单向换热的相变储能装置，主要以并行排布储能模块的直线型为主，且蓄热和放热的过程均在同一流道内完成，只有一条空气通道，即蓄热和放热阶段需要分开进行，这使得放热时间受限，不能根据蓄热情况及使用时间进行灵活地蓄、放热模式调整。

为了解决上述问题，设计一种新型的S型双通道空气式相变储能装置尤为必要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种S型双通道空气式相变储能装置，结构简单，设计合理，利于提升相变储能装置的换热效率，提高吸放热灵活性，能根据蓄热情况及使用时间进行灵活调整蓄放热模式，降低成本，易于推广使用。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种S型双通道空气式相变储能装置，包括箱体、挡板、S型相变储能单元、 S型蓄热管道、S型放热管道、蓄热模式电加热器、放热模式电加热器、蓄热循环风机和新风循环风机，箱体内部两侧通过挡板隔开有S型相变储能单元与S型蓄热管道及S型放热管道，所述的S型相变储能单元由相变材料封装结构及内部的相变材料组成，S型蓄热管道于箱体的两侧分别设置有蓄热进风口、蓄热出风口，蓄热进风口、蓄热出风口处均安装有蓄热模式电加热器，蓄热进风口、蓄热出风口分别与蓄热循环风机的出口、进口相连接，S型蓄热管道与连接蓄热进、出风口的蓄热循环风机之间形成内循环；S型放热管道于箱体的两侧分别设置有放热进风口、放热出风口，放热进风口、放热出风口处均安装有放热模式电加热器，S型放热管道的放热进风口与新风循环风机的出口相连接，放热出风口连接室内或其它换热装置，新风循环风机的进口接入室外空气。

作为优选，所述的蓄热进风口、蓄热出风口、放热进风口和放热出风口均为直径60mm的圆柱形风口，风口处均安装有风道口密封圈，保证密封性能。

作为优选，所述的蓄热出风口的高度高于蓄热进风口400mm，保证蓄热模式下气体充分掺混。

作为优选，所述的放热出风口的高度低于放热进风口400mm，保证放热模式下气体充分掺混。

作为优选，所述的挡板设置有三块，挡板采用导热性能佳的钢板，通过挡板隔绝储能单元与通风通道，保证吸放热的灵活性。

作为优选，所述的箱体采用不锈钢箱体，箱体整体呈长方体，净体积为640×435×550mm；所述的箱体的外部包裹有10mm厚的保温层，减少热量损失，满足在正常的每天蓄热和放热时间内热损失低于总蓄热量的1％。

作为优选，所述的相变材料封装结构采用薄壁不锈钢整体封装，相变材料封装结构的总长度为7.5m，厚度为40mm。

作为优选，所述的相变材料采用混合质量分数为癸酸66％、月桂酸 34％的混合相变材料，相变温度为18.46-25.78℃，综合导热系数为 (0.565-0.865)W/(m·K)，相变潜热为127.246kJ/kg。

本实用新型的有益效果：本装置结构紧凑，可以在新风系统中对较低温度的新风起预热作用，不仅存在单侧蓄热和单侧放热的模式，也存在同步蓄、放热的模式，流动换热的直线长度缩短，且蓄热和放热通道分开运行，加热室外新风的放热过程根据室内通风需要灵活进行，此外蓄热装置也可以用室内回风进行蓄热，在室外温度大于相变材料熔化温度时可以同时打开蓄热和放热通道延长装置使用时间，提高吸放热灵活性，提升相变储能装置的换热效率，成本低，应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型箱体的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：一种S型双通道空气式相变储能装置，包括箱体1、挡板2、S型相变储能单元、S型蓄热管道3、S型放热管道4、蓄热模式电加热器5、放热模式电加热器6、蓄热循环风机7和新风循环风机8，箱体1内部两侧通过挡板2隔开有S型相变储能单元与S型蓄热管道3及S型放热管道4，所述的S型相变储能单元由相变材料封装结构9及内部的相变材料10组成，S型蓄热管道3 于箱体1的两侧分别设置有蓄热进风口11、蓄热出风口12，蓄热进风口 11、蓄热出风口12处均安装有蓄热模式电加热器5，蓄热进风口11、蓄热出风口12分别与蓄热循环风机7的出口、进口相连接，S型蓄热管道 3与连接蓄热进、出风口的蓄热循环风机7之间形成内循环；S型放热管道4于箱体1的两侧分别设置有放热进风口13、放热出风口14，放热进风口13、放热出风口14处均安装有放热模式电加热器6，S型放热管道 4的放热进风口13与新风循环风机8的出口相连接，放热出风口14连接室内或其它换热装置，新风循环风机8的进口接入室外空气。

值得注意的是，所述的S型蓄热管道3、S型放热管道4的空气通道的宽度为60mm，与之相连的蓄热进风口11、蓄热出风口12、放热进风口 13和放热出风口14均为直径60mm的圆柱形风口，风口处均安装有风道口密封圈15，保证密封性能。

值得注意的是，所述的挡板2设置有三块，挡板2采用导热性能佳的钢板，通过挡板隔绝储能单元与通风通道，保证吸放热的灵活性。

值得注意的是，所述的箱体1采用不锈钢箱体，金属强度高，导热性能较强，箱体由不锈钢板经切割焊接而成，整体呈长方体，净体积为 640×435×550mm；所述的箱体1的外部包裹有10mm厚的保温层，减少热量损失，满足在正常的每天蓄热和放热时间内热损失低于总蓄热量的 1％。

此外，所述的相变材料封装结构9采用薄壁不锈钢整体封装，相变材料封装结构9的总长度为7.5m，厚度为40mm；所述的相变材料10采用混合质量分数为癸酸66％、月桂酸34％的混合相变材料，相变温度为 18.46-25.78℃，综合导热系数为(0.565-0.865)W/(m·K)，相变潜热为 127.246kJ/kg。

本具体实施方式在相变储能单元两侧空气通道内添加挡板2，使两侧空气通道也变成S型，即S型蓄热管道3、S型放热管道4，在冷热风流过装置的过程中，热量可以通过挡板2被相变材料10进行吸收和释放，装置的蓄热侧和放热侧可以独立运行。需要注意的是，S型蓄热管道3与 S型放热管道4的蓄热、放热风道长度相等，在实际实施时可以不区分两种通道相对于相变材料封装结构的相对位置，但一旦蓄热、放热管道确定，则与之搭配的蓄热模式电加热器5、放热模式电加热器6需要安装在正确位置。

本具体实施方式箱体外布置有两组通风管口，一组为蓄热进风口11、蓄热出风口12，另一组为放热进风口13、放热出风口14。在蓄热模式中，热风进入蓄热进风口11，对S型相变储能单元中的相变材料10加热后，从蓄热出风口12排出，排出为冷空气，同时为保证气体充分掺混，蓄热出风口12的高度高于蓄热进风口11400mm；在放热模式中，新风进入放热进风口13，被S型相变储能单元中的相变材料10加热后从放热出风口 14排出，排出为热空气，同时为保证气体充分掺混，放热出风口14的高度低于放热进风口13400mm。

本具体实施方式可以在新风系统中对较低温度的新风起预热作用，不仅存在单侧蓄热和单侧放热的特性，也存在同步蓄、放热的特性。正常情况下，相变储能装置进行先蓄热后放热的循环工作；当热风充足时，该相变储能装置蓄热完成后还有多余的热风可进行蓄热、放热同步开启换热；当该相变储能装置蓄热一段时间后，具有一定的放热能力，如装置蓄热未完成但需要预热新风的情景时，亦可根据使用需要进行蓄热、放热同步开启换热，一方面装置继续蓄热，另一方面放热通道开启，满足新风预热，这使得该相变储能装置与传统相变储能装置相比在放热时间上更加灵活。其具体的蓄热、放热原理如下：

(1)蓄热模式下，由蓄热循环风机7带动，空气进入储能装置后，经蓄热模式电加热器5加热后进入S型蓄热管道3，热风经过S型蓄热管道 3时会与S型相变储能单元中的相变材料封装结构9接触，产生对流换热，进而加热相变材料封装结构9中的相变材料10。在空气充分放热后流经 S型蓄热管道3的尾段，此时冷风受到尾段蓄热模式电加热器5的干扰与蓄热管道蓄热出风口12处的空气充分换热后排出装置，一方面可以充分利用空气中残余热量，另一方面蓄热管道尾段的电加热器也能使下一次进入内循环的空气温度升高，使得下一次循环效果更好，进而使装置快速蓄热；从S型蓄热管道3排出的空气将重新进入蓄热循环风机7，进入下一次蓄热循环。

(2)放热模式下，由新风循环风机8带动，室外冷风进入新风循环风机8的入口，进而进入储能装置的S型放热管道4，新风经过S型放热管道4时会与S型相变储能单元中的相变材料封装结构9接触，产生对流换热，进而被相变材料封装结构9中的相变材料10加热。在空气充分加热后流经S型放热管道4尾段，此时热风由于密度低而堆积在放热管道上方，因此将S型放热管道4的放热出风口14开在装置下侧，一方面保证新风充分掺混换热，另一方面加大扰流使出口温度更高。需要注意的是，放热模式电加热器6不是常开启的，在放热出风口14，新风温度不足或是在恶劣天气装置蓄热不足时放热模式电加热器6才会开启，此时S 型放热管道4前段的电加热器保证新风入口温度不低于-6℃，以满足装置不结霜的要求，后段电加热器保证热风满足需求的送风温差。

本具体实施方式将两侧风道及相变储能单元均设计为S型架构，有效节省空间，在有限的体积内尽可能延长空气与相变储能单元的接触时间，充分增加空气与相变材料的接触面积，极大增加其吸收与释放热量的能力，有利于相变储能装置换热效果的提升，同时采用整体封装的方式封装相变材料，简化装置结构，同时降低加工成本，该相变储能装置可根据室外空气温度及使用需求进行单侧的蓄、放热和双侧蓄热、放热同步开启换热，不仅可以用于先蓄热后放热的循环工作，还可按需求进行蓄热、放热同步开启换热，装置可以单独开启蓄热或放热通道，既保留了传统单向通道的空气式相变储能装置工作特性又能满足双通道同时换热的灵活性能。本装置结构与相变材料配比及质量足够满足70m²房间的新风热负荷要求，可用于建筑集成新风系统冬季新风预热等领域，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，包括箱体(1)、挡板(2)、S型相变储能单元、S型蓄热管道(3)、S型放热管道(4)、蓄热模式电加热器(5)、放热模式电加热器(6)、蓄热循环风机(7)和新风循环风机(8)，箱体(1)内部两侧通过挡板(2)隔开有S型相变储能单元与S型蓄热管道(3)及S型放热管道(4)，所述的S型相变储能单元由相变材料封装结构(9)及内部的相变材料(10)组成，S型蓄热管道(3)于箱体(1)的两侧分别设置有蓄热进风口(11)、蓄热出风口(12)，蓄热进风口(11)、蓄热出风口(12)处均安装有蓄热模式电加热器(5)，蓄热进风口(11)、蓄热出风口(12)分别与蓄热循环风机(7)的出口、进口相连接；S型放热管道(4)于箱体(1)的两侧分别设置有放热进风口(13)、放热出风口(14)，放热进风口(13)、放热出风口(14)处均安装有放热模式电加热器(6)，S型放热管道(4)的放热进风口(13)与新风循环风机(8)的出口相连接，新风循环风机(8)的进口接入室外空气。

2.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的蓄热进风口(11)、蓄热出风口(12)、放热进风口(13)和放热出风口(14)均为直径60mm的圆柱形风口，风口处均安装有风道口密封圈(15)。

3.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的S型蓄热管道(3)与连接蓄热进、出风口的蓄热循环风机(7)之间形成内循环。

4.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的蓄热出风口(12)的高度高于蓄热进风口(11)400mm。

5.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的放热出风口(14)的高度低于放热进风口(13)400mm。

6.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的挡板(2)设置有三块，挡板(2)采用钢板。

7.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的箱体(1)整体呈长方体，净体积为640×435×550mm，箱体(1)采用不锈钢箱体。

8.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的箱体(1)的外部包裹有10mm厚的保温层。

9.根据权利要求1所述的一种S型双通道空气式相变储能装置，其特征在于，所述的相变材料封装结构(9)采用薄壁不锈钢整体封装，相变材料封装结构(9)的总长度为7.5m，厚度为40mm。

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