CN2833392Y - 填充床式显热—潜热蓄热电暖气 - Google Patents

Abstract

填充床式显热—潜热蓄热电暖气是一种新型电暖气设备，本实用新型由电热装置、蓄热装置、散热装置、电控装置四部分组成。由电热板提供热量，风扇强迫空气对流向室内散热，温度控制系统控制温度。尤其是在内部设计了蓄热腔结构，蓄热腔内是多孔填充床，床体空隙充注导热油。实现了潜热—显热复合蓄热，明显强化了潜热蓄热介质内部的传热过程，提高了单位容积的蓄热能力，减小了蓄热设备的体积。可以将夜间“低谷电”储存起来用于白天取暖。此设备具有经济、实用、体积小等优点。

Description

填充床式显热-潜热蓄热电暖气

技术领域

本实用新型涉及一种用于室内取暖的电暖气设备。

背景技术

随着生活水平的提高，人们需要更加环保、更加舒适的居住环境。电加热暖气设备具有环保节能、使用方便、美观耐用等优点，已经广泛的应用于居民日常生活中。传统的电加热暖气设备，主要包括电热装置、散热装置、电控装置三部分，一般用导热油作为导热介质。其主要不足在于：升温慢、耗电大、不具备蓄热功能。

蓄热技术是提高能源利用效率和环境保护的重要技术，可用于解决热能供给与需求之间的配给矛盾，目前已成为世界范围内的研究热点。随着人们生活水平的提高，越来越多的电器走进平常百姓家，而这些电器大部分在凌晨以后使用频率骤降。这使得原本非常严重的电力供应的“峰-谷”矛盾更加突出，用电高峰与用电低谷负荷之间的差别愈来愈大。电网峰谷差的持续增大，会使负荷率明显下降，使发电设备和输电设施的利用率降低，从而对电力系统的经济和安全运行造成重大影响。而且在冬季供暖用电的费用也很高，在经济上给居民增加了压力。解决这一问题的方案有多种，例如，增加电力生产部门的调峰能力，限制高峰用电等，但这并不是最佳办法。因为，这样增大了电力生产部门的投资和生产成本，降低了系统运行效率和经济性能。因此，要想从根本上解决这一问题，就必须在“均匀负荷”上下功夫，避免那些能够用“低谷电力”完成的工作使用“高峰电力”。

因此出现了蓄热电暖气技术。蓄热式电暖气不但具有节省能源，保护环境等优点，而且对居民的经济上有很大的实际意义。这是由于很多大中城市已实行“峰谷”电价，例如北京峰谷电价比为1∶4，把晚上的“低谷电”储存起来用于白天取暖，可省下大笔电费。因此，蓄热式电暖气将是一种大受居民欢迎的电采暖设备。

现行的蓄热电暖气主要有显热蓄热式电暖气和潜热蓄热式电暖气两种。显热蓄热式电暖气在电暖气装置中安置了固态(如蓄热砖)或者液态(如水，导热油等)显热蓄热介质。蓄热过程不涉及相变。显热蓄热介质导热系数大，传热性能好，但仅仅依靠蓄热材料温度升高时的显热进行储存能量，蓄热密度低，装置体积大，显然难以满足室内电暖气采暖的需要。潜热蓄热式电暖气在电暖气装置中安置了相变蓄热介质(如石蜡、烷烃、结晶水合盐等)。相变潜热介质具有蓄热密度高、恒温性能好等一系列的优点，但由于其导热系数小，传热性能差，必须采用相应的强化技术来强化其传热过程，这又在一定程度上减小了其蓄热密度。所以，普通相变潜热蓄热式电暖气的实际蓄热密度远远低于其理论蓄热密度，一般不会超过水的显热蓄热能力的1.5倍。因此，传统的蓄热式电暖气普遍具有体积大、蓄热能力不强等缺点。

发明内容

本实用新型旨在弥补现行电暖气装置不具备蓄热能力和普通相变潜热蓄热电暖气实际蓄热能力低的问题，研制出了新型填充床式显热-潜热蓄热电暖气设备。此装置能够克服相变蓄热材料导热系数小、传热性能差的缺点。使电暖气设备具有很强的蓄热能力，同时设备体积较小，有效的提高了电暖气设备的经济性、环保性、美观性。

本实用新型所采用的具体方案参见图1～5，这种电暖气由电热装置、蓄热装置、散热装置、电控装置四部分组成。其中的蓄热装置采用潜热-显热复合蓄热装置，由保温层1、蓄热腔12、包含有相变蓄热介质和热媒6的填充床三部分组成；保温层1覆盖在蓄热腔12外，填充床位于蓄热腔12内，在保温层1和蓄热腔12之间设置有气流通道2。所述的蓄热腔12内的填充床可以有两种结构，其一为蓄热管式，其结构可参见图1～图2，也就是在蓄热腔12中平行安置多根封装有相变蓄热介质的蓄热管3，蓄热管3之间、蓄热管3与蓄热腔12之间设置填充有热媒6的缝隙。其二为蓄热胶囊式，其结构可参见图3，也就是在蓄热腔12中填充封装有相变蓄热介质的蓄热胶囊11，蓄热胶囊11即内部装有相变蓄热介质的胶囊状腔体，蓄热胶囊11之间、蓄热胶囊11与蓄热腔12之间设置填充有热媒6的空隙。所述的散热装置由进风口、在蓄热腔12和保温层1之间的由隔板隔断通道形成的回旋形气流通道2、安装在进风口的强迫空气沿回旋形气流通道2流动换热的风扇10、出风口四部分组成。电控装置由温度探头检测蓄热腔内温度，依靠温度控制器调节电热板电流，使温度符合用户的要求。温度过高时温度保护器会切断电源，保障安全。

本实用新型进行复合蓄热的基本原理是：将蓄热介质做成多孔填充床，床体空隙内充注热媒。蓄热介质被加热/冷却时发生相变，这是潜热蓄热过程。而热媒一方面作为取热/加热面与蓄热介质之间传热的流体介质，增强蓄热介质内部的传热；另一方面又随着蓄/放热过程的进行，发生温度变化，这是显热蓄热过程。应用这一技术，可以大大强化蓄热介质内部的传热过程，提高容积蓄热强度。

本实用新型技术的有益效果：

1.利用导热油作为传热的流体介质，强化相变蓄热介质内部的传热过程，提高了单位容积的蓄热能力，减小了蓄热设备的体积。

2.同时利用潜热和显热进行蓄热，提出了电暖气设备中显热-潜热复合蓄热的新的设计方案。

附图说明

图1：蓄热管填充床式电暖气装置的主视剖面图；

图2：蓄热管填充床式电暖气装置的左视剖面图；

图3：蓄热胶囊填充床式电暖气装置的主视剖面图；

图4：本实用新型电暖气设备的外形侧视图；

图5：本实用新型电暖气设备的控制电路示意图；

图1～图5中标号为：1.保温层，2.气流通道，3.蓄热管，4.金属表面层，5.通道挡板，6.热媒，7.电热板，8.绝缘套管，9.底座，10.风扇，11.蓄热胶囊，12.蓄热腔，13.温度控制器，14.测温探头，15.温度保护器。

具体实施方式

电热装置的具体结构可参见图1～图3。在蓄热装置底部安置了一块电热板7以提供热量。电热板7的电线从气流通道2和保温层1中穿出，电线外面包有绝缘套管8。

蓄热装置由保温层1、蓄热腔12、包含有相变蓄热介质和热媒6的填充床三部分组成。保温层1覆盖在蓄热腔12和气流通道2外，作用是减少蓄热过程中热量的散失。热媒6一般选用导热油，因为其导热系数大，传热性能好，而且有一定的显热蓄热能力。填充床的结构可以有两种形式：一种为蓄热管式，其具体结构可参见图1～图2。在蓄热腔12中平行安置多根蓄热管3。蓄热管3中装有相变蓄热介质，由于蓄热介质相变后具有流动性，蓄热管3需要严格密封。蓄热管3之间的缝隙用热媒6来填充。另一种为蓄热胶囊式，其结构可参见图3。在蓄热腔12中填充蓄热胶囊11，用来替代蓄热管3，蓄热胶囊11之间的空隙同样用热媒6填充。这两种填充床结构都能达到很好的蓄热效果。另外要注意蓄热管3和蓄热胶囊11的壁厚都要在0.5mm以下，以尽量增加蓄热材料的充装质量，增大单位容积的蓄热能力。

散热装置由进风口、风扇10、气流通道2、出风口四部分组成。其具体结构可参见图1-图4。取暖过程由散热装置中风扇10强迫空气对流来完成。风扇10的转动，促使冷空气从进风口进入，并沿气流通道2流动换热，气流通道2由通道挡板5隔成回旋形，延长了对流换热时间与面积。通过空气与蓄热腔之间的换热，使冷空气变成了热空气，最后热空气由出风口排到室内。

电控装置包括测温探头14、温度控制器13、温度保护器15，参见图5。其中测温探头14用于检测蓄热腔12内的温度，温度控制器13用于温度设置和电热板7电流控制，温度保护器15用于在温度过高时切断电源，以确保安全。

为了验证该技术的有效性，我们搭建了试验台，测试了其蓄热-放热特性。初步实验结果表明：应用该技术可以明显强化蓄热介质内部的传热过程，与传统相变潜热蓄热技术相比，可以提高单位容积的蓄热能力，从而减小蓄热设备的体积。

Claims (5)

1.填充床式显热-潜热蓄热电暖气，包括电热装置、蓄热装置、散热装置和电控装置，其特征是：所述的蓄热装置采用潜热-显热复合蓄热装置，由保温层(1)、蓄热腔(12)、包含相变蓄热介质和热媒(6)从而具有复合蓄热功能的填充床三部分组成；保温层(1)覆盖在蓄热腔(12)外，填充床位于蓄热腔(12)内，在保温层(1)和蓄热腔(12)之间设置有气流通道(2)。

2.根据权利要求1所述的填充床式显热-潜热蓄热电暖气，其特征是：所述的蓄热腔(12)内的填充床的结构为蓄热管式，也就是在蓄热腔(12)中平行安置多根封装有相变蓄热介质的蓄热管(3)，蓄热管(3)之间、蓄热管(3)与蓄热腔(12)之间设置填充有热媒(6)的缝隙。

3.根据权利要求1所述的填充床式显热-潜热蓄热电暖气，其特征是：所述的蓄热腔(12)内的填充床的结构为蓄热胶囊式，也就是在蓄热腔(12)中填充封装有内部装有相变蓄热介质的胶囊状腔体即蓄热胶囊(11)，蓄热胶囊(11)之间、蓄热胶囊(11)与蓄热腔(12)之间设置填充有热媒(6)的空隙。

4.根据权利要求1所述的填充床式显热-潜热蓄热电暖气，其特征是：所述的散热装置由进风口、在蓄热腔(12)和保温层(1)之间的由隔板隔断通道形成的回旋形气流通道(2)、安装在进风口的强迫空气沿回旋形气流通道(2)流动换热的风扇(10)、出风口四部分组成。

5.根据权利要求2或3所述的填充床式显热-潜热蓄热电暖气，其特征是：蓄热管(3)和蓄热胶囊(11)的壁厚均小于0.5mm。

Images