CN2847204Y - 一种热储能容器 - Google Patents

Abstract

一种热储能容器，其特征在于：容器为长形管胶囊状，其内腔充满有蓄能介质，管壁上设有可使管体拉伸或压缩之膨胀环，管体上设有可被密封的封口；所述蓄能介质为水或相变材料，膨胀环可相互串连而成，且可沿管体设至少一组以上；所述封口设于管体端面，可为锥形口，与封头配合，锥形口与封头之接合处涂有热力胶或利用高温溶合。本实用新型蓄能介质可完全充满于容器内，容器体积可根据需要自动增大或缩小，克服了现有热储能容器中由于蓄能介质在蓄热和释放时的热胀冷缩对容器的损害，在不超过3℃温差工作环境下，8小时内可完成结冰或溶冰过程，承受工作环境水压能力大，可直接安装在系统中而不须要增加热交换器，加工成本低，蓄能性能进一步增强。

Description

一种热储能容器

技术领域

本实用新型涉及热交换领域，具体涉及一种可通过能量的储藏和释放实现制冷或制热功能之热储能容器。

背景技术

近年来，地球气候正经历以全球变暖为主要特征的显著变化，这是由于直接或间接的人类活动改变了地球大气的组成而造成。而气候的变化带来了空气调节系统使用频率的提高，因此，在天气炎热或较为寒冷的季节，电力资源十分匮乏，尤其是在白天生产和工作期间，供电时间十分有限，每年投入大量的资金都不能满足社会对于用电的需求，给人们的生活和工作带来了很大的不便。为缓解高峰用电的供需矛盾，目前有采用“移峰填谷”方法，即利用夜间用电低谷时进行热能量蓄积，然后在用电高峰时将所蓄热能量释放用以降低高峰用电，可客观降低用电量，降低供电负荷，改变运行状况。如中国专利局公告之专利《蓄冰球》(专利号：01243119.2，公告号：CN2497204Y)，还有其它利用类似方法制造出来之储能箱、储能球等，都是利用上述方法在其内腔内注入蓄能介质所构成的蓄能组件，以完成能量的蓄积和释放，但由于容器内蓄能介质在热胀冷缩时会发生体积的变化，因此，一般蓄能介质置于蓄热组件内腔时都不会完全充满，均设有可容其膨胀的空间，即空腔内包含有空气，以避免蓄能介质在液固转换时对容器的损坏，因此，蓄热组件的结构设计亦与相变材料的选择上息息相关，既要要求其熔化潜热高，导热系数大，密度大，比热容大，其在相变中能贮藏或放出较多的热量，还必须要求相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少，这样，带来了制造成本的提高和相变材料选择的限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种可存储能量的热储能容器，设置于热交换系统中，可根据需要实现能量的转换，尤为重要的是，解决了容器内蓄能介质在蓄热和释放时之热胀冷缩带来容器损坏之不良后果。

本实用新型为解决上述技术问题所提出的技术方案是：

一种热储能容器，其特征在于：该容器为一管状体，其内腔完全充满有蓄能介质，管壁上设有可使管体拉伸或压缩之膨胀环，所述管体上设有可被密封的封口；

所述管状体为长形管胶囊状；

所述蓄能介质为水或相变材料，相变材料之固液转换温度临界点为-114℃～+220℃；

所述膨胀环与管体为整体加工形成；

所述膨胀环为一个或一个以上相互串连而成的膨胀环组；

所述膨胀环或膨胀环组沿管体设一组或一组以上；

所述封口设置于管体端面；

所述封口可为锥形口，其上加工有可与封头配合之锥形栓，其锥形口与封头之接合处涂有热力胶或利用高温溶合；

或者，所述封口可为锥形口，其上加工有可与封头旋合之螺纹，其锥形口与封头之接合处涂有热力胶。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型可直接设置于制冷或制热循环系统高静水压中工作，通过水或相变材料本身所具有的储热性能，使其在夜晚用电低谷期(23:00～7:00)进行热储能或冰储能，而在白天用电之高峰期通过冷媒介质液体(包括水)的循环热交换流动将所储存的热能量释放出来，便可达到制热和制冷的效果，合理地利用了能源，既可客观降低用电量，降低供电负荷，改变运行状况，也为用户节省了大量的电费。同时将对政府提出采暖分户计量工作起到推动作用，具有较大社会效益和经济效益。

2)本实用新型采用长形管胶囊状结构，且其管壁上设有可使管体拉伸或压缩之膨胀环，容器体积可根据需要自动增大或缩小，克服了现有热储能容器中由于蓄能介质在蓄热和释放时的热胀冷缩而使其内腔必须留置有空间的缺陷，避免液固转换时对容器的损害，延长了容器的使用寿命；

3)本实用新型采用长形管胶囊状结构，其管径比现有球状或多边形状蓄能容器来说大大缩短，因而蓄能过程迅速，时间短，能耗小，在温差不超过3℃，8小时内完全可以百分之百完成结冰或溶冰过程；

4)本实用新型由于可将蓄能介质完全充满于容器内，相对于同体积的其它蓄能容器来说，其蓄能性能大大提高。

5)由于本实用新型内腔可被蓄能介质完全充满，因而其承压能力大大提高，所承受的压力可在10公斤/cm²以上，克服了现有的热储能容器只能置于屋顶或必须增加热交换器之缺陷；

6)本实用新型采用管状结构，且其膨胀环可根据需要串接或设置一组以上，因此，容器容量可做得很大，而同体积容量之球状或多边形状容器则需要多个才能实现，但多个球状或多边形状容器则带来了加工材料和加工时间相应增加，同时也带来了由于加工封口的制造成本的增加，本实用新型与现有技术相比，成本只需上述容器(球形)的三分之一左右，使加工成本大大降低。

7)本实用新型相对于现有球状或多边形状蓄能容器来说，更便于置放和运输。

附图说明

图1为本实用新型结构实施例一、二主视图；

图2为本实用新型结构实施例一剖面图；

图3为本实用新型结构实施例二剖面图；

图4为本实用新型结构实施例二封头示意图；

图5为本实用新型与蓄能冰板、蓄冰球结冰过程对比试验图；

图6为本实用新型与蓄冰球结冰过程对比试验图一；

图7为本实用新型与蓄冰球结冰过程对比试验图二。

图中：

1-管体；            2-膨胀环；        3-封口；

4-蓄能介质；        5-接合处；        6-封头；

7-凹槽；        8-锥形栓。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步阐述。

本实用新型为一应用于热循环系统中之能量交换部件，设置于热交换循环线路上，与制热或制冷部件相连。如图1、图2所示，本实用新型为管状部件，它包括管体1，管体1具体可为长形管胶囊状结构，设有内腔，一端设有封口3，其内腔内装有蓄能介质4，蓄能介质4可通过管体1端部所设封口3置入，完全充满后通过封头6将封口3封闭。

如图2所示，本实用新型实施例一之封口3为锥形口，其上可加工锥形内螺纹，封头6外径与封口3匹配，其上加工有外螺纹，可通过其中心加工的凹槽7与工具相结合使其旋合于锥形口上，这种锥形口之旋合方式可保证在封头6不断进入时使之呈越来越紧之趋势，使管口完全得到密封，以承受其管体1内压。为进一步提高可靠性，在锥形口与封头6之接合处5还涂有热力胶或利用高温溶合，使管体1内腔形成一密闭状态，以便承受较大的压力。

如图3、图4所示，本实用新型实施例二之封口3为锥形口，封头6外径与封口3可采用过盈配合方式，其锥端底部加工有锥形栓8，与封口3底端吻合，装配时，可将封头6压入封口3内，保证其紧密贴合于封口3内壁，使管口完全得到密封，以承受其管体1内压。同样，为进一步提高可靠性，在锥形口与封头6之接合处5还涂有热力胶或利用高温溶合，使管体1内腔形成一密闭状态，以便承受较大的压力。

所述蓄能介质4可为水或相变材料，相变材料(简称PCM)乃是一种热能储存材料，它是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质，相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。本实用新型利用这一特性，在热循环系统中设置含有相变材料的热储能容器，使之按需要实现能量转换，以调节环境空间温度。其相变材料固液转换的熔点可根据环境温度的需要设置，熔点变化可为-114℃～+220℃。

但蓄能介质4在实现其固液或液固转换过程中，会产生体积上的变化，即所谓热胀冷缩效应，因此，储存这种蓄能介质4的空间必须相应适应这种变化，一般地，现有蓄能组件都是在其内腔内给其留有适当的空间来容纳这种变化，但相应地带来了蓄热组件之承压能力和蓄能性能的降低。

因此，本实用新型结构设计之重要且独到之处乃为在其管壁上设有可使管体1拉伸或压缩之膨胀环2，所述膨胀环2为将管壁折弯后形成，可与管体1一起整体加工，也可由一个或一个以上相互串连而成，形成膨胀环组，在其内腔容积较大时，还可如图1、图2所示设置至少一组以上。当蓄能介质4实现液固转换时，由于其体积增大，将产生向外的膨胀力，使管体1沿轴向拉伸，这时，膨胀环2则在其作用力下向外伸展，开度加大，管体1被拉长，同时内腔容积也相应增加，且这种增加是随着膨胀力的加大而自然加大，不需要人为的计算或设定，能保证蓄能介质4在内腔中总是处于充满状态。上述结构设计，给蓄能组件带来了意想不到的技术效果，与现有的蓄能组件相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。

图5、图6、图7展示了为本实用新型与蓄能冰板、蓄冰球结冰过程对比试验曲线图，由上述图示可以看出，本实用新型在8小时内可完全结冰，其完全结冰时间比蓄能冰板稍逊，比蓄冰球强，且管径越小，完全结冰时间越短。

本实用新型可采用塑料或不锈钢材料制作。

本实用新型可以本实用新型特别适合厂房及生产车间使用，可利用晚间低谷电价，避开用电高峰期，客观降低用电量，降低供电负荷，改变运行状况，有利于电力的合理分配，提高电网负荷率和发电效率，环保效果好，具有较大的社会经济效益。

Claims (10)

1、一种热储能容器，其特征在于：该容器为一管状体，其内腔完全充满有蓄能介质，管壁上设有可使管体拉伸或压缩之膨胀环，所述管体上设有可被密封的封口。

2、根据权利要求1所述的热储能容器，其特征在于：所述管状体为长形管胶囊状。

3、根据权利要求1所述的热储能容器，其特征在于：所述蓄能介质为水或相变材料。

4、根据权利要求1所述的热储能容器，其特征在于：所述膨胀环与管体为整体加工形成。

5、根据权利要求1所述的热储能容器，其特征在于：所述封口设置于管体端面。

6、根据权利要求1或4所述的热储能容器，其特征在于：所述膨胀环为一个或一个以上相互串连而成的膨胀环组。

7、根据权利要求1或5所述的热储能容器，其特征在于：所述封口为锥形口，其上加工有可与封头配合之锥形栓，其锥形口与封头之锥形栓接合处涂有热力胶或利用高温溶合。

8、根据权利要求1或5所述的热储能容器，其特征在于：所述封口为锥形口，其上加工有可与封头旋合之螺纹，其锥形口与封头之接合处涂有热力胶。

9、根据权利要求3所述的热储能容器，其特征在于：所述相变材料固液转换温度临界点为-114℃～+220℃。

10、根据权利要求6所述的热储能容器，其特征在于：所述膨胀环或膨胀环组沿管体设一组或一组以上。

Images