CN218884743U - 一种基于相变材料的电热储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于相变材料的电热储能装置，该装置包括箱体，箱体的内部储存相变材料，箱体上设有至少一个向箱体内部延伸的凹槽，凹槽至少一端与外界连通；至少一个电热管，电热管可拆卸的安装在凹槽内，电热管用于加热相变材料；至少一个热交换管道，热交换管道设置在箱体内并于相变材料接触，热交换管道的出口和入口均外露在箱体的外部。本实用新型的有益效果为：通过在电热储能装置的箱体内部设置安装电热管的凹槽，增加与相变材料的接触面积，提高加热效率；电热管安装在凹槽内，避免电热管与相变材料直接接触，同时电热管可直接插入凹槽或从凹槽内取出，能够方便电热管的更换，提高装置维护的便捷性，延长了装置的使用寿命。

Description

一种基于相变材料的电热储能装置

技术领域

本实用新型涉及相变储能技术领域，具体而言，涉及基于相变材料的电热储能装置。

背景技术

相变储能是利用相变材料的相变热进行能量转化的一种新型环保节能技术，相变材料是在其本身发生相变的过程中，吸收环境的热量并将热量储存起来，在需要时向周围环境释放热量，从而达到控制周围环境温度和节能的目的。

相变储能装置在进行储能时需要采用加热装置对相变材料进行加热，由于有些相变材料具有腐蚀性，会对加热装置造成损坏，因此加热装置通常都安装在相变储能装置箱体的外围，存在加热效率不高的问题；另外，加热装置的体积较大，外围包裹保温层，加热装置需要维修更换时，需要破坏保温层和加热管道，存在维护更换不方便和维护成本高的问题。

实用新型内容

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种加热效率高、且方便维护的基于相变材料的电热储能装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于相变材料的电热储能装置，该装置包括：

箱体，所述箱体上设有至少一个向所述箱体内部延伸的凹槽，所述凹槽至少一端与外界连通，所述箱体的内部储存相变材料；

电热管，设置至少一个，所述电热管可拆卸的安装在所述凹槽内，一个所述凹槽对应安装一个所述电热管，所述电热管用于加热所述相变材料；

热交换管道，设置至少一个，所述热交换管道设置在所述箱体内并与所述相变材料接触，所述热交换管道的出口和入口均外露在所述箱体的外部。

作为本实用新型进一步改进，所述箱体包括内壁和外壁，所述外壁与所述内壁之间设置保温层，所述凹槽设置在所述内壁上并位于靠近所述相变材料的一侧。

作为本实用新型进一步改进，所述凹槽设置在所述箱体的侧面内侧和/或底面内侧。

作为本实用新型进一步改进，所述凹槽贯穿所述箱体的内部，所述凹槽的两端分别位于所述箱体的两个相对面上。

作为本实用新型进一步改进，竖直安装的电热管的电源接头朝向下方。

作为本实用新型进一步改进，所述装置还包括电控箱，所述电控箱与所述电热管电连接，所述电控箱控制所述电热管工作。

作为本实用新型进一步改进，所述装置包括温度开关，所述温度开关安装在所述箱体的内部，用于测量所述相变材料的温度，所述温度开关与所述电控箱电连接，所述电控箱通过所述温度开关控制所述电热管工作。

作为本实用新型进一步改进，所述装置还包括热电偶，所述热电偶安装在所述箱体的内部，用于实时测量所述箱体内的温度，所述热电偶与所述电控箱电连接，所述电控箱实时显示所述热电偶的测量温度。

作为本实用新型进一步改进，所述热交换管道为螺旋管道，所述螺旋管道的进口位于所述螺旋管道下端，所述螺旋管道的出口位于所述螺旋管道的上端。

作为本实用新型进一步改进，所述热交换管道内通有热交换介质，所述热交换介质为水或空气。

作为本实用新型进一步改进，所述相变材料无机相变材料。

作为本实用新型优选的，所述相变材料为三水醋酸钠。

作为本实用新型进一步改进，所述装置还包括报警提示单元，所述报警提示单元与所述电控箱电连接，所述电控箱控制所述报警提示单元发出超温警告和电热管工作状态提示。

作为本实用新型进一步改进，所述箱体和所述凹槽为一体成型结构。

作为本实用新型进一步改进，所述箱体和所述凹槽为分体结构，所述凹槽可拆卸的安装在所述箱体的内部。

本实用新型的有益效果为：通过在电热储能装置的箱体内部设置安装电热管的凹槽，凹槽可伸入到相变材料中，增加与相变材料的接触面积，能够实现对相变材料的快速加热，提高加热效率。电热管安装在凹槽内，避免电热管与相变材料直接接触，减少相变材料对电热管的损坏，同时电热管可直接插入凹槽或从凹槽内取出，能够方便电热管的更换，提高装置维护的便捷性，降低维修成本，延长装置的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种基于相变材料的电热储能装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种基于相变材料的电热储能装置的装配示意图；

图3为图2箱体的俯视图。

图中：1、箱体；2、凹槽；3、相变材料；4、电热管；5、热交换管道；6、保温层；7、电控箱；8、温度开关；9、热电偶；10、螺旋管道的进口；11、螺旋管道的出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

需要说明的是，本实用新型中使用的“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例所述的一种基于相变材料的电热储能装置，如图1所示，该装置包括箱体1，箱体1的内部储存相变材料3，箱体1上设有至少一个向箱体1内部延伸的凹槽2，凹槽2有一个或多个，多个凹槽2均匀分布，凹槽2的整体形状例如呈管状结构，凹槽2的内部空间与相变材料3隔离，凹槽2至少有一端与外界连通，通过与外界连通的一端将电热管4可拆卸的安装在凹槽2内，一个凹槽2对应安装一个电热管4，多个电热管4分别独立工作，电热管4连接电源，通过电热管4加热相变材料3，由于凹槽2是伸入到相变材料3中的，凹槽2的周壁与相变材料3直接接触，电热管4在凹槽2内加热，凹槽2将热量传导至相变材料3，能够通过电热管4快速的对相变材料3进行加热，提高加热效率；电热管4可拆卸的安装在凹槽2内，电热管4可直接插入凹槽2或从凹槽2内取出，需要更换电热管4时，直接将需要更换的电热管4从凹槽2中取出，并将新的电热管4插入凹槽2中即可，能够方便电热管4的更换，而且更换电热管4时不会对装置的其他结构造成破坏，提高装置维护的便捷性，降低维护成本。箱体1内至少设置一个热交换管道5，热交换管道5的外壁与箱体1内的相变材料3直接接触，热交换管道5的出口和入口均外露在所述箱体1的外部，热交换管道5内通有热交换介质，通过热交换介质将相变材料3储存的热量以热交换的形式释放到供热装置中。为了更好的将热量传递到相变材料3或将相变材料3储存的热量传递到热交换介质，凹槽2和热交换管道5的材料通常为易导热且耐腐蚀的材料，例如采用不锈钢或铝合金等，并根据使用的相变材料3的不同选取合适的材质，箱体1的材质可选用保温性良好的材质。凹槽2的开口处在放入电热管4后做封闭处理，对电热管4起到保护作用，延长电热管的使用寿命。

相变材料3为无机相变材料，优选为三水醋酸钠。三水醋酸钠作为水合盐类储热材料，潜热值大于200kj/kg，潜热优势巨大，其58℃左右的熔点非常适合储热工程在常温范围内的应用，可应用于小功率电站、太阳能发电、工业余热回收等方面。三水醋酸钠有多种不同的配方，本实用新型选用的三水醋酸钠加热温度可达到约80°，而且选用的三水醋酸钠热量衰减小，能够很好的保持温度。将三水醋酸钠应用于本实施例的基于相变材料3的电热储能供热装置，体积小储热量大，潜热值是比热值的几十倍到几百倍，1公斤化工相变材料3等于90公斤水的储热量，200公斤～300公斤相变化工材料，是18吨～27吨水的储热量，热效率高，价格低廉，可连续使用20年以上，使用寿命久，而且是食品级无毒无害材料，无爆炸隐患，安全性高。

一种可选的实施方式，如图1或图2所示，箱体1包括内壁和外壁，外壁与内壁之间设置保温层6，凹槽2设置在内壁上并位于靠近相变材料3的一侧，凹槽2至少一端穿过箱体1的内壁、外壁和保温层6与外界连通，凹槽2可贴着内壁竖直设置或水平设置，也可以倾斜设置，。

一种可选的实施方式，如图1所示，凹槽2可单独设置在箱体1的侧面内侧或底面内侧，或者箱体1的侧面和底面内侧均设置凹槽2，凹槽2可贴着侧面或底面设置，也可以垂直于侧面或底面设置。电热管安装在垂直于底面设置的凹槽时，电热管的电源接头朝向下方。

一种可选的实施方式，凹槽2贯穿箱体1的内部，凹槽2的两端分别位于箱体1的两个相对面上，相较于贴合箱体1内壁的设置方式，凹槽2贯穿设置可使得整个凹槽2的周壁都与相变材料3接触，进一步增大了加热面积，提高加热效率。凹槽2贯穿箱体1内部时，优选多个凹槽2平行设置，热交换管道5可环绕凹槽2设置，一个热交换管道5可环绕多个凹槽2设置，提交热交换效率的同时节省安装空间。

一种可选的实施方式，如图2所示，该装置还包括电控箱7，电控箱7与电热管4电连接，电控箱7控制电热管4工作。有多个电热管4时，多个电热管4并联设置并分别与电控箱7电连接，每个电热管4独立工作，通过电控箱7给电热管4各自供电。当有电热管4需要更换时，通过电控箱7控制该电热管4断电，将电热管4从凹槽2中取出，重新替换新的电热管4即可，其他正常工作的电热管4不受影响，无需停止设备后更换，方便快捷。

一种可选的实施方式，如图2和图3所示，装置还包括温度开关8，温度开关8安装在箱体1的内部，用于测量相变材料3的温度，温度开关8与电控箱7电连接，电控箱7通过温度开关8控制电热管4工作。温度开关8为超温保护开关(默认处于常闭状态)，当相变材料3的温度加热到设定的温度阈值时，温度开关8断开，电控箱7停止对电热管4供电，相变材料3的温度低于设定温度值时，温度开关8自动闭合，电控箱7恢复对电热管4供电。通过温度开关8实现对电热储能装置温度的准确控制，同时提高装置的安全性。

一种可选的实施方式，如图2和图3所示，该装置还包括热电偶9，箱体1上设有热电偶9的安装位置，热电偶9安装在箱体1的内部，用于实时测量箱体1内的温度，热电偶9与电控箱7电连接，电控箱7实时显示热电偶9的测量温度。进一步的，热电偶9设置在靠近热交换管道5的出口位置，实时监测热交换管道5出口的温度，电控箱7可根据监测温度调节加热温度，实现电热储能装置输出温度的准确调控。

一种可选的实施方式，如图2所示，热交换管道5为螺旋管道，螺旋管道的进口10位于螺旋管道下端，螺旋管道的出口11位于螺旋管道的上端。如图2所示，当有多个凹槽2时，多个凹槽2贴合箱体1内壁设置，多个凹槽2环绕螺旋管道设置，此时电热管4设置在螺旋管道的周围；如图1所示，当有多个凹槽2时，多个凹槽2贯穿箱体1内部设置，螺旋管道可环绕凹槽2设置，即螺旋管道环绕电热管4设置。采用螺旋管道可以增加热交换管道5与相变材料3的接触面积，提交热交换效率。箱体1内可设置多个螺旋管道，一个螺旋管道连接一个外接供热设备，多个螺旋管道也可为一个供热设备供热。进一步的，热交换管道5内通的热交换介质为水或空气，实现水供暖或热风供暖。

一种可选的实施方式，该装置还包括报警提示单元，报警提示单元与电控箱7电连接，电控箱7控制报警提示单元发出超温警告和电热管4工作状态提示。当箱体1内部的温度超过预设的最大值时，报警提示单元发出超温警告，提醒工作人员对装置断电，提高装置的安全性。报警提示单元实时监控电热管4的工作状态，当存在电热管4工作不正常时，提示工作人员及时更换。

一种可选的实施方式，箱体1和凹槽2可为一体成型结构，在制作箱体1时就在箱体1内壁上形成凹槽2，一体成型结构不易损坏且密闭性好。箱体1和凹槽2也可为分体结构，凹槽2可拆卸的安装在箱体1的内部。优选分体结构，箱体1和凹槽2可采用不同的材质，箱体1采用保温性好的材质，凹槽2采用导热性好的材质，提高装置的整体性能。凹槽2的形成方式也可以是：在箱体1上开设有安装孔，在安装孔内连接套管，套管伸入到相变材料3中，套管内安装电热管4，套管将电热管4与相变材料3隔离，对电热管4起到保护用。电热管4安装在凹槽2内后开口处做密封处理，减少电热管4与空气接触，降低电热管4的损耗。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域普通技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，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 (12)

1.一种基于相变材料的电热储能装置，其特征在于，该装置包括：

箱体，所述箱体上设有至少一个向所述箱体内部延伸的凹槽，所述凹槽至少一端与外界连通，所述箱体的内部储存相变材料；

电热管，设置至少一个，所述电热管可拆卸的安装在所述凹槽内，一个所述凹槽对应安装一个所述电热管，所述电热管用于加热所述相变材料；

热交换管道，设置至少一个，所述热交换管道设置在所述箱体内并与所述相变材料接触，所述热交换管道的出口和入口均外露在所述箱体的外部。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述箱体包括内壁和外壁，所述外壁与所述内壁之间设置保温层，所述凹槽设置在所述内壁上并位于靠近所述相变材料的一侧。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述凹槽设置在所述箱体的侧面内侧和/或底面内侧。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述凹槽贯穿所述箱体的内部，所述凹槽的两端分别位于所述箱体的两个相对面上。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置还包括电控箱，所述电控箱与所述电热管电连接，所述电控箱控制所述电热管工作。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述装置还包括温度开关，所述温度开关安装在所述箱体的内部，用于测量所述相变材料的温度，所述温度开关与所述电控箱电连接，所述电控箱通过所述温度开关控制所述电热管工作。

7.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述装置还包括热电偶，所述热电偶安装在所述箱体的内部，用于实时测量所述箱体内的温度，所述热电偶与所述电控箱电连接，所述电控箱实时显示所述热电偶的测量温度。

8.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述热交换管道为螺旋管道，所述螺旋管道的进口位于所述螺旋管道的下端，所述螺旋管道的出口位于所述螺旋管道的上端。

9.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述箱体和所述凹槽为分体结构，所述凹槽可拆卸的安装在所述箱体的内部。

10.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述装置还包括报警提示单元，所述报警提示单元与所述电控箱电连接，所述电控箱控制所述报警提示单元发出超温警告和电热管工作状态提示。

11.根据权利要求1所述装置，其特征在于，竖直安装的电热管的电源接头朝向下方。

12.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述相变材料为三水醋酸钠。

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