CN217636198U - 一种电磁供能与相变储能一体化装置 - Google Patents

一种电磁供能与相变储能一体化装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种电磁供能与相变储能一体化装置,从内到外依次包括内热管、内部呈空腔结构的储能箱以及内部呈空腔结构的循环水箱;储能箱的内腔内填充有相变储能材料,循环水箱上开设有出水口和入水口;储能箱的内腔内设置有一端与出水口接通的循环管,相变储能材料位于内热管的外壁与储能箱的内壁之间,循环管埋设在相变储能材料中,循环管另一端与内热管的一端接通;循环水箱外缠绕有高频导线;本实用新型利用电磁能加热水和/或循环水箱和/或储能箱和/或循环管和/或内热管,循环水箱和/或储能箱和/或循环管和/或内热管与相变储能材料进行热能交换达到存储及释放热能的效果,实现了传统加热器与相变储能装置的一体化。

Description

一种电磁供能与相变储能一体化装置
技术领域
本实用新型涉及电磁供热以及相变储能装置技术领域,具体涉及一种电磁供能与相变储能一体化装置。
背景技术
相变储能是一种以相变储能材料为基础的高新储能技术。主要分为热化学储热、显热储热和相变储热。由于具有温度恒定和蓄热密度大的优点,相变蓄热技术得到了广泛的研究,尤其适用于热量供给不连续或供给与需求不协调的工况下。相变储热系统能够解决能源供应时间与空间矛盾的问题。
现有的相变储能装置主要釆用相变储能材料与加热器简单结合,利用加热器先将水加热后,利用加热后的水使相变储能材料存储热量,最后通过相变储能材料释放热量,以实现热能的存储,但现有技术中的相变储能装置与加热器是通过管道连接的,是两个独立的装置,无法在单独使用的情况下实现相变储能的功能,市面上也无相应的相变储能装置和加热器的一体化设备。
实用新型内容
为了解决现有技术中无相变储能装置和加热器相结合的一体化供热蓄热设备的技术问题,本实用新型提供一种电磁供能与相变储能一体化装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:
一种电磁供能与相变储能一体化装置,从内到外依次包括内热管、内部呈空腔结构的储能箱以及内部呈空腔结构的循环水箱;所述储能箱的内腔内填充有相变储能材料,所述相变储能材料位于所述内热管的外壁与所述储能箱的内壁之间,所述循环水箱上开设有与所述循环水箱的内腔接通的出水口和入水口;所述储能箱的内腔内设置有循环管,所述循环管埋设在所述相变储能材料中,所述循环管的一端与所述出水口接通,所述循环管的另一端与所述内热管的一端接通;所述循环水箱材质为金属和/或所述储能箱材质为金属和/或所述内热管材质为金属和/或所述循环管材质为金属;所述循环水箱外缠绕有高频导线和/或所述储能箱外缠绕有高频导线和/或所述内热管外缠绕有高频导线。
本实用新型的工作原理:应用的时候需要将高频导线的两端接入变频控制器,利用变频控制器将交流电源经过整流、滤波、逆变成25-30KHZ的高频交变电流,使高频交变电流转换为高频交变磁场,高频交变磁场碰到循环水箱又转换为高频交变电流,而此电流直接让循环水箱发热,利用循环水箱加热循环水箱内的水,循环水箱的热水与相邻接触的储能箱发生热交换,储能箱的箱壁将热能传递至储能箱内的相变储能材料进行热能存储,同时,循环水箱的热水经过循环管以及内热管的时候,由于循环管以及内热管均位于储能箱内,循环管以及内热管内的热水通过循环管以及内热管的管壁将热能传递至储能箱内的相变储能材料进行热能存储;并且,由于循环管以及内热管也处于高频导线所产生的高频交变磁场内,将循环管以及内热管均设置为金属管的时候,循环管以及内热管也能够在高频交变电流的作用下发热;因此,采用循环水箱以及循环管同时为储能箱内的相变储能材料进行热交换,提高了储能效率。释放热能的时候也是同理,储能箱内的相变储能材料能够同时通过循环水箱以及循环管进行热交换的方式,来加热循环水箱以及循环管内的水,以达到快速释放热能的效果。
本实用新型的有益效果是:本实用新型结合了电磁能加热技术与相变储能技术,并利用电磁能加热水和/或循环水箱和/或储能箱和/或循环管和/或内热管之后,再将经过热水和/或循环水箱和/或储能箱和/或循环管和/或内热管与相变储能材料进行热能交换达到存储热能的效果,实现了传统加热器与相变储能装置的一体化。同时,本实用新型在应用领域还具有如下效果,在低谷电只能区段时间使用,不能更好平衡低谷电和峰谷电平衡的时候;在太阳能受气候和夜间影响严重,不能连续充分利用太阳能的时候;在风能受地理条件影响且不稳定的时候及火电厂余热不能及时利用的时候,将上述低谷电、太阳能、风能以及火电厂余热等热能,通过本装置进行热能存储之后能够得到有效地存储,并在需要的时候进行热能释放,有效地解决了能源供应时间与空间矛盾的技术问题。并且,本实用新型还能够让循环水箱、循环管以及内热管同时为储能箱内的相变储能材料进行热交换,以提高热交换的接触面积,从而提高热能存储与释放效率。
在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进。
进一步,所述循环管的数量为一根或者一根以上。
采用上述进一步方案的有益效果是,通过设置多根循环管能够提高循环管与相变储能材料的热交换效率,从而提高能源存储以及释放的效率。
进一步,所述循环管的一端与所述出水口通过管道接通,所述循环管的另一端与所述内热管的一端通过管道接通。
采用上述进一步方案的有益效果是,通过将循环管的两端分别设置连接管,能够实现循环管的独立化以及模块化,提高维修以及更换的便利性。
进一步,所述循环管与所述出水口的连接管道上以及所述循环管与所述内热管的一端的连接管道上均设置有单向阀。
采用上述进一步方案的有益效果是,通过设置单向阀,能够让循环管内的水实现单向流动。
进一步,还包括内部呈空腔结构的隔离层,所述储能箱以及所述循环水箱均位于所述隔离层的内部空腔内。
采用上述进一步方案的有益效果是,通过设置隔离层能够让隔离层与循环水箱之间形成空腔结构,起到保温隔热的作用。
进一步,所述内热管的另一端设置有阀门。
采用上述进一步方案的有益效果是,通过设置阀门,通过阀门切断或开启整个装置的热水或者热能的供给。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图一;
图2为本实用新型的结构示意图二;
图3为本实用新型的结构示意图三;
图4为本实用新型的结构示意图四;
图5为本实用新型的结构示意图五。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、阀门;2、高频导线;3、隔离层;4、循环水箱;5、出水口;6、内热管;7、循环管;8、单向阀;9、相变储能材料;10、储能箱;11、入水口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
如图1到3所示,本实施例提供一种电磁供能与相变储能一体化装置,从内到外依次包括内热管6、内部呈空腔结构的储能箱10以及内部呈空腔结构的循环水箱4;所述储能箱10的内腔内填充有相变储能材料9,所述循环水箱4上开设有与所述循环水箱4的内腔接通的出水口5和入水口11;所述储能箱10的内腔内设置有循环管7,所述相变储能材料9位于所述内热管6的外壁与所述储能箱10的内壁之间,所述循环管7埋设在所述相变储能材料9中,所述循环管7的一端与所述出水口5接通,所述循环管7的另一端与所述内热管6的一端接通;储能箱10、内热管6以及循环管7的材质优选不锈钢;所述循环水箱4外缠绕有高频导线2。其中所述循环管7的数量为1根或者多根。所述循环管7的一端与所述出水口5通过管道接通,所述循环管7的另一端与所述内热管6的上端通过管道接通。所述循环管7与所述出水口5的连接管道上以及所述循环管7与所述内热管6的一端的连接管道上均设置有单向阀8。还入水口11上设置有入水管,入水管上也固定设置有单向阀8,入水管的一端与入水口11接通,入水管的另一端悬空,同时为了确保在入水管的悬空端上接入其它管道,可以在入水管的悬空端上焊接法兰盘或者在入水管的悬空端的外壁设置外管螺纹或者在入水管的悬空端的内孔设置内管螺纹。
具体地,设置呈中空腔体结构的隔离层3,将循环水箱4以及高频导线2均设置在隔离层3的中空腔体内,将储能箱10设置在循环水箱4内,保证储能箱10、循环水箱4以及隔离层的上下两端齐平,利用上封板同时封堵隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的上端端面,利用下封板同时封堵隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的下端端面,以让隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的内腔均为密闭的空间,内热管6贯穿储能箱10的上下两端的封板,让内热管6的中间部分位于储能箱10的内腔内,内热管6的两端分别伸出上封板以及下封板,伸出下封板的内热管6上设置有阀门1。
实际制造的时候,为了让设备结构更加紧凑,可以在循环水箱4与高频导线2之间设置绝热层,以防止红热的循环水箱4烧坏高频导线2,同时,也可以选择耐高温的高频导线2以省去设置绝热层;其中,绝热层可以选择但不限于玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等、气凝胶毡以及真空板等常见绝热材料。
出水口5开设在循环水箱4上端的封板上,入水口11开设在循环水箱4下端的封板上,循环管7一端的连接管道的一端与循环管7的一端连接,循环管7一端的连接管道的另一端穿过上封板后与出水口5接通;循环管7另一端的连接管道的一端与循环管7的另一端连接,循环管7另一端的连接管道的另一端穿过上封板后与内热管6的上端接通。高频导线2的位于循环水箱4的外壁与隔离层所构成的密闭空腔内。
循环管7可以但不限定为扭曲螺旋盘管、直管以及围绕内热管6呈扭曲螺旋的盘管。具体设置的时候,循环管7可以由两根呈扭曲螺旋盘管或者两根直管或者两根围绕内热管6呈扭曲螺旋的盘管连接而成。两根呈扭曲螺旋盘管的下端通过管道接通或者两根直管的下端通过管道接通或者两根围绕内热管6呈扭曲螺旋的盘管的下端通过管道接通;两根呈扭曲螺旋盘管的上端分别与出水口5以及内热管6的上端通过管道接通,两根直管的上端分别与出水口5以及内热管6的上端通过管道接通,两根围绕内热管6呈扭曲螺旋的盘管的上端分别与出水口5以及内热管6的上端通过管道接通。
实施例2
基于实施例1,如图4所示,本实施例提供一种电磁供能与相变储能一体化装置,从内到外依次包括内热管6、内部呈空腔结构的储能箱10以及内部呈空腔结构的循环水箱4;所述储能箱10的内腔内填充有相变储能材料9,所述循环水箱4上开设有与所述循环水箱4的内腔接通的出水口5和入水口11;所述储能箱10的内腔内设置有循环管7,所述相变储能材料9位于所述内热管6的外壁与所述储能箱10的内壁之间,所述循环管7埋设在所述相变储能材料9中,所述循环管7的一端与所述出水口5接通,所述循环管7的另一端与所述内热管6的一端接通;储能箱10或循环管7或内热管6的材质为不锈钢;所述储能箱10外缠绕有高频导线2。
具体地,设置呈中空腔体结构的隔离层3,将储能箱10以及高频导线2均设置在隔离层3的中空腔体内,将隔离层3设置在循环水箱4内,保证储能箱10、循环水箱4以及隔离层3的上下两端齐平,利用上封板同时封堵隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的上端端面,利用下封板同时封堵隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的下端端面,以让隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的内腔均为密闭的空间,内热管6贯穿储能箱10的上下两端的封板,让内热管6的中间部分位于储能箱10的内腔内,内热管6的两端分别伸出上封板以及下封板,伸出下封板的内热管6上设置有阀门1。
实际制造的时候,为了让设备结构更加紧凑,可以在储能箱10与高频导线2之间设置绝热层,以防止红热的储能箱10烧坏高频导线2,同时,也可以选择耐高温的高频导线2以省去设置绝热层;其中,绝热层可以选择但不限于玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等、气凝胶毡以及真空板等常见绝热材料。
实施例3
基于实施例1,如图5所示,本实施例提供一种电磁供能与相变储能一体化装置,从内到外依次包括内热管6、内部呈空腔结构的储能箱10以及内部呈空腔结构的循环水箱4;所述储能箱10的内腔内填充有相变储能材料9,所述循环水箱4上开设有与所述循环水箱4的内腔接通的出水口5和入水口11;所述储能箱10的内腔内设置有循环管7,所述相变储能材料9位于所述内热管6的外壁与所述储能箱10的内壁之间,所述循环管7埋设在所述相变储能材料9中,所述循环管7的一端与所述出水口5接通,所述循环管7的另一端与所述内热管6的一端接通;所述内热管6的材质优选不锈钢;所述内热管6外缠绕有高频导线2。
具体地,设置呈中空腔体结构的隔离层3,隔离层3设置在内热管6外,高频导线2位于内热管6与隔离层3之间,将储能箱10设置在循环水箱4内,隔离层3设置在循环水箱4内,保证储能箱10、循环水箱4以及隔离层的上下两端齐平,利用上封板同时封堵隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的上端端面,利用下封板同时封堵隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的下端端面,以让隔离层3、储能箱10以及循环水箱4的内腔均为密闭的空间,内热管6贯穿储能箱10的上下两端的封板,让内热管6的中间部分位于储能箱10的内腔内,内热管6的两端分别伸出上封板以及下封板,伸出下封板的内热管6上设置有阀门1。
实际制造的时候,为了让设备结构更加紧凑,可以在内热管6与高频导线2之间设置绝热层,以防止红热的内热管6烧坏高频导线2,同时,也可以选择耐高温的高频导线2以省去设置绝热层;其中,绝热层可以选择但不限于玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等、气凝胶毡以及真空板等常见绝热材料。
本实用新型应用的时候需要将高频导线的两端接入变频控制器,利用变频控制器将交流电源经过整流、滤波、逆变成25-30KHZ的高频交变电流,使高频交变电流转换为高频交变磁场,高频交变磁场碰到循环水箱又转换为高频交变电流,而此电流直接让循环水箱4发热,利用循环水箱4加热循环水箱4内的水,循环水箱4的热水与相邻接触的储能箱10发生热交换,储能箱10的箱壁将热能传递至储能箱10内的相变储能材料9进行热能存储,同时,循环水箱4的热水经过循环管7以及内热管6的时候,由于循环管7以及内热管6均位于储能箱10内,循环管7以及内热管6内的热水通过循环管7以及内热管6的管壁将热能传递至储能箱10内的相变储能材料9进行热能存储;并且,由于循环管7以及内热管6也处于高频导线2所产生的高频交变磁场内,将循环管7以及内热管6均设置为金属管的时候,循环管7以及内热管6也能够在高频交变电流的作用下发热;因此,采用循环水箱4以及循环管7同时为储能箱10内的相变储能材料9进行热交换,提高了储能效率。释放热能的时候也是同理,储能箱内10的相变储能材料9能够同时通过循环水箱4以及循环管7进行热交换的方式,以此来加热循环水箱4以及循环管7内的水,以达到快速释放热能的效果。
本实用新型结合了电磁能加热技术与相变储能技术,并利用电磁能加热水和/或循环水箱和/或储能箱和/或循环管之后,再将经过热水和/或循环水箱和/或储能箱和/或循环管与相变储能材料进行热能交换达到存储热能的效果,实现了传统加热器与相变储能装置的一体化。同时,本实用新型在应用领域还具有如下效果,在低谷电只能区段时间使用,不能更好平衡低谷电和峰谷电平衡的时候;在太阳能受气候和夜间影响严重,不能连续充分利用太阳能的时候;在风能受地理条件影响且不稳定的时候及火电厂余热不能及时利用的时候,将上述低谷电、太阳能、风能以及火电厂余热等热能,通过本装置进行热能存储之后能够得到有效地存储,并在需要的时候进行热能释放,有效地解决了能源供应时间与空间矛盾的技术问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的构思和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁供能与相变储能一体化装置,其特征在于:从内到外依次包括内热管(6)、内部呈空腔结构的储能箱(10)以及内部呈空腔结构的循环水箱(4);所述储能箱(10)的内腔内填充有相变储能材料(9),所述相变储能材料(9)位于所述内热管(6)的外壁与所述储能箱(10)的内壁之间,所述循环水箱(4)上开设有与所述循环水箱(4)的内腔接通的出水口(5)和入水口(11);所述储能箱(10)的内腔内设置有循环管(7),所述循环管(7)埋设在所述相变储能材料(9)中,所述循环管(7)的一端与所述出水口(5)接通,所述循环管(7)的另一端与所述内热管(6)的一端接通;所述循环水箱(4)材质为金属和/或所述储能箱(10)材质为金属和/或所述内热管(6)材质为金属和/或所述循环管(7)材质为金属;所述循环水箱(4)外缠绕有高频导线(2)和/或所述储能箱(10)外缠绕有高频导线(2)和/或所述内热管(6)外缠绕有高频导线(2)。
2.根据权利要求1所述的电磁供能与相变储能一体化装置,其特征在于:所述循环管(7)的数量为一根或者一根以上。
3.根据权利要求1所述的电磁供能与相变储能一体化装置,其特征在于:所述循环管(7)的一端与所述出水口(5)通过管道接通,所述循环管(7)的另一端与所述内热管(6)的一端通过管道接通。
4.根据权利要求3所述的电磁供能与相变储能一体化装置,其特征在于:所述循环管(7)与所述出水口(5)的连接管道上以及所述循环管(7)与所述内热管(6)的一端的连接管道上均设置有单向阀(8)。
5.根据权利要求1所述的电磁供能与相变储能一体化装置,其特征在于:还包括内部呈空腔结构的隔离层(3),所述储能箱(10)以及所述循环水箱(4)均位于所述隔离层(3)的内部空腔内。
6.根据权利要求1所述的电磁供能与相变储能一体化装置,其特征在于:所述内热管(6)的另一端设置有阀门(1)。
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