CN217464631U - 一种余热和电加热两用的相变储热供暖器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种余热和电加热两用的相变储热供暖器，包括设置有进风口和出风口的暖气外壳，在暖气外壳内设置有相变储热装置本体，相变储热装置本体内的相变材料储热，释放后加热空气，实现热风供暖。本实用新型可实现余热和电加热两种储热方式，扩大了应用场景，尤其适合存在峰谷电价差的区域，也尤其适合具有工业余热水或余热气的工业供暖，降低供暖费用，回收余热资源，节能减排。相变储热装置本体一体化设计，结构简单，成本低，采用自然对流换热方式，无需增加风机等辅助装置，操作简单，安全，使用方便，性能可靠。相变材料封装在小包装内，多个小包装与导热介质的接触面积大，传热效率高，提高换热效率，且小包装的方式更安全。

Description

一种余热和电加热两用的相变储热供暖器

技术领域

本实用新型供暖技术领域，具体涉及一种余热和电加热两用的相变储热供暖器。

背景技术

目前居民供暖或工业供暖主要通过燃气锅炉、燃煤锅炉、电锅炉供暖。燃煤锅炉存在环境污染问题，电锅炉存在波峰段用电负荷大的问题。为了实现削峰填谷、调峰扩容的目标，政府通过降低低谷时间用电电价和经济补偿来吸引和鼓励用户在低谷时间段用电。另一方面，工业余热潜力巨大，低温余热(＜200℃)资源温差小，不适用于传统换热器，其回收技术处于尝试和发展阶段，目前没有较好的回收方式，资源浪费严重。

相变储能材料(PCM)是一种利用相变过程吸热和放热进行能量存储和温度调节控制的储能材料，吸收和放出能量时材料自身温度不变，具有储能和温度调节的功能。可以利用夜间电负荷低谷期储存能量，用于白天供暖实现电力的削峰填谷，也可以回收储存工业余热，转化为可直接利用、储存和运输的能源。

目前的相变储热式暖器大部分只能利用一种储能方式，要么采用电加热，要么利用余热资源，限制了应用场景，且结构复杂。比如实用新型专利CN201920131439中的相变蓄热式电暖气，结构过于复杂，带有风机就增加了暖气损坏的风险，蓄热单元由两个单元组成，蓄热时需要分别控制等。另外，目前的相变蓄热式暖气中的相变材料是直接装填在内部的，对于无机相变材料来说易分层，对于有机相变材料来说导热性太低，不利于传热。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种解决工业低温余热资源回收利用和缓解低谷电过剩问题，扩大应用场景，提高传热效率，降低运行费用，同时结构简单，不易损坏的低温余热和电加热两用的相变储热供暖器。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的一种余热和电加热两用的相变储热供暖器，包括设置有进风口和出风口的暖气外壳，在暖气外壳内设置有相变储热装置本体，相变储热装置本体内的相变材料储热，释放后加热空气，实现热风供暖。

进一步地，所述相变储热装置本体内部设置有导热介质、盘管和相变材料包，所述相变材料包浸泡在导热介质中，所述盘管布设在导热介质中。

进一步地，在所述相变储热装置本体内还设置有辅助加热装置，所述辅助加热装置为电加热棒。

进一步地，所述盘管设置上出入口和下出入口，盘管的上出入口或者下出入口连接工业余热热源，工业余热热源包括余热水和余热气。

进一步地，所述相变材料包内部设置有相变材料，相变材料包为若干个小包装，均匀分布在导热介质中。

进一步地，相变材料包的形状为球形、椭球形、圆柱形或者不规则立体形，相变材料包的最大直径或厚度≤30mm。

进一步地，所述暖气外壳的进风口设置在下方，出风口设置在上方，冷空气经暖气外壳的进风口进入，被相变储热装置加热后，从暖气外壳1的出风口排出。

进一步地，出风口处设置有可控制开度的风板。

进一步地，还包括控制器，控制器包括出风口风门控制器、温度控制器、以及设置在相变储热装置本体内的温度传感器。

进一步地，所述相变储热装置本体外部设置垂直均匀分布的金属翅片。有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型的相变储热装置本体可实现余热和电加热两种储热方式，扩大了应用场景，尤其适合存在峰谷电价差的区域，也尤其适合具有工业余热水或余热气的工业供暖，有利于缓解低谷电过剩，降低供暖费用，回收余热资源，节能减排。

(2)相变储热装置本体一体化设计，结构简单，成本低，采用自然对流换热方式，无需增加风机等辅助装置，操作简单，安全，使用方便，性能可靠。

(3)相变材料封装在小包装内，多个小包装与导热介质的接触面积大，传热效率高，提高换热效率，且小包装的方式更安全。

附图说明

图1是本实用新型的供暖器结构示意图；

图2是本实用新型供暖器的相变储热装置本体主视图；

图3是本实用新型供暖器的相变储热装置本体侧视图；

图4是本实用新型供暖器的相变储热装置本体俯视图；

图5是本实用新型供暖器的相变储热装置本体内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1-5所示，本实用新型的一种余热和电加热两用的相变储热供暖器，包括暖气外壳1、进风口2、出风口3、相变储热装置本体4、导热介质5、盘管6、相变材料包7、辅助加热装置8和控制器10。

暖气外壳1设置有进风口2和出风口3，暖风机通常将进风口设置在底部，将出风口设置在顶部，本实用新型的暖气外壳1的进风口2设置在下方，出风口3设置在上方，出风口3处设置有根据环境温度可控制开度的风板31。暖气外壳1底部和后面有支架等用于整个暖气固定的固定装置，暖气外壳1设置有保温层，可以内部有固定相变储热装置本体4的支架。

在暖气外壳1内设置有相变储热装置本体4，相变储热装置本体4内的相变材料储热，释放后加热空气，实现热风供暖。冷空气经暖气外壳1的进风口2进入，被相变储热装置加热后，从暖气外壳1的出风口3排出。

相变储热装置本体4为金属结构的容器，本实施例中为金属材质的长方体，相变储热装置本体3外面分布垂直加强散热的金属翅片41，相变储热装置本体4内部设置有导热介质5、盘管6、相变材料包7、辅助加热装置8以及温度传感器9，相变材料包7浸泡在导热介质5中，盘管6布设在导热介质5中。

相变材料包7内部设置有相变材料，相变材料包7为若干个小包装，均匀分布在导热介质5中。相变材料包7的形状为球形、椭球形、圆柱形或者不规则立体形，相变材料包7的最大直径或厚度≤30mm。相变材料包的包装材料包括塑料或金属，其中塑料包括HDPE、尼龙、PP等，金属包括不锈钢、铝、铝合金、铜等等。

相变储热装置本体内装的导热介质为导热油、水、乙二醇或者导热硅脂。相变材料为蜡、烷烃、脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸甲酯或者聚乙二醇等市售材料，相变温度范围为45℃～120℃。可以通过调整相变材料包7的密度，使相变材料包7均匀分布在相变储热装置本体4内；调整相变材料包7的方式包括改变相变材料包外壳的材料、厚度、相变材料包7的体积等，或者向相变材料中添加金属粉，使相变储能包密度和导热油密度一致，添加金属粉只改变密度，不会产生化学反应，不影响相变材料的性能。或者将相变材料包7紧密排列，且由相变储热装置本体包裹支撑，由于相变材料包7为球形、椭球形、圆柱形或者不规则立体形，之间会留有缝隙，再将相变材料包的缝隙注入导热介质，使得相变材料包7不会产生浮动或者分布不均的情况，大大提高导热效率和均匀程度。

盘管6设置上出入口61和下出入口62，盘管6的上出入口61或者下出入口62连接工业余热热源，工业余热热源包括余热水和余热气。

辅助加热装置8可以采用电加热棒，或者其他加热方式，电加热棒设置在储热装置本体底部，加热棒可以有一个或多个。温度传感器9采用现有的传感器，例如热电偶，热电偶设置在加热棒上方。

为了实现智能控制，本实用新型还设置控制器10，控制器包括出风口风门控制器、温度控制器、以及设置在相变储热装置本体4内的温度传感器，控制器10可以安装在供暖器外壳1上也可以单独安装，供暖器的控制器是非常成熟的现有技术，本实用新型采用现有的控制器、温度传感器等实现本实用新型的功能即可，现有的暖风机、电暖气的控制器均可应用于本实用新型，不再赘述。

本实用新型的工作原理：利用工业低温余热储热时，如果是余热水则从盘管6下出入口62流入，携带的热量通过盘管6传递给导热介质5，由导热介质5再传递给相变材料包7，最终将相变材料加热，相变材料发生相变而储存热量；如果是余热气则从盘管6上出入口61流入，携带的热量通过盘管6传递给导热介质5，由导热介质5再传递给相变材料包7，最终将相变材料加热，相变材料发生相变而储存热量；储热结束后，相变材料将显热和相变潜热释放给空气，来达到加热空气的目的。冷空气经电暖气外壳1的底部进风口2进入，被相变储热装置加热后，从电暖气外壳1的顶部的出风口3出口风板31控制出口流速流出，达到供暖的目的。

利用低谷电储热时，根据相变材料相变点通过控制器10设置加热温度，加热棒通电将相变储热装置本体内的导热介质5加热，继而传递给相变材料小包装，相变材料吸热发生相变而储存热量，在非用电低谷时间段，相变材料将显热和相变潜热释放给空气，来达到加热空气的目的。冷空气经电暖气外壳1的底部进风口2进入，被相变储热装置加热后，从暖气外壳1的顶部出风口3出口风板31控制出口流速流出，达到供暖的目的。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：包括设置有进风口(2)和出风口(3)的暖气外壳(1)，在暖气外壳(1)内设置有相变储热装置本体(4)，相变储热装置本体(4)内的相变材料储热，释放后加热空气，实现热风供暖。

2.根据权利要求1所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：所述相变储热装置本体(4)内部设置有导热介质(5)、盘管(6)和相变材料包(7)，所述相变材料包(7)浸泡在导热介质(5)中，所述盘管(6)布设在导热介质(5)中。

3.根据权利要求1所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：在所述相变储热装置本体(4)内还设置有辅助加热装置(8)，所述辅助加热装置(8)为电加热棒。

4.根据权利要求2所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：所述盘管(6)设置上出入口(61)和下出入口(62)，盘管(6)的上出入口(61)或者下出入口(62)连接工业余热热源，工业余热的热源包括余热水和余热气。

5.根据权利要求2所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：所述相变材料包(7)内部设置有相变材料，相变材料包(7)为若干个小包装，均匀分布在导热介质(5)中。

6.根据权利要求5所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：相变材料包(7)的形状为球形、椭球形、圆柱形或者不规则立体形，相变材料包(7)的最大直径或厚度≤30mm。

7.根据权利要求1所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：所述暖气外壳(1)的进风口(2)设置在下方，出风口(3)设置在上方，冷空气经暖气外壳(1)的进风口(2)进入，被相变储热装置本体(4)加热后，从暖气外壳(1)的出风口(3)排出。

8.根据权利要求7所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：出风口(3)处设置有可控制开度的风板(31)。

9.根据权利要求1所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：还包括控制器(10)，控制器包括出风口风门控制器、温度控制器、以及设置在相变储热装置本体(4)内的温度传感器(9)。

10.根据权利要求1所述的余热和电加热两用的相变储热供暖器，其特征在于：所述相变储热装置本体(4)外部设置垂直均匀分布的金属翅片(41)。

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