一種套管式相變儲能單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及相變儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種套管式相變儲能單元。
【背景技術(shù)】
[0002]相變儲能是利用相變材料的相變潛熱實(shí)現(xiàn)能量的儲存和利用，與水相比，相變材料蓄熱密度高，相變儲能單元占用體積?。煌ㄟ^冷水與相變材料熱交換取到熱水，隨用隨取，出水為新鮮活水；通過相變儲能單元可實(shí)現(xiàn)冷水進(jìn)、熱水出的即熱加熱功能。
[0003]相變儲能單元是實(shí)現(xiàn)能量儲存和利用的裝置，如授權(quán)號為CN204084826U的相變蓄熱式電熱水器，包括內(nèi)膽和電熱元件，內(nèi)膽中填充有相變蓄熱材料和導(dǎo)熱材料，內(nèi)膽設(shè)置有換熱盤管，盤管為內(nèi)盤管和外盤管，內(nèi)、外盤管中水介質(zhì)可以帶走相變材料中儲存的熱量，但這種盤管之間的相變材料層厚較大，冷水從換熱盤管中流動時(shí)很難將相變材料中的熱量釋放出來，且外盤管中的水要交換出相變材料中的熱量，有內(nèi)膽殼體和外盤管管壁兩層熱阻，且外盤管與內(nèi)膽殼體是線接觸，換熱效果較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、熱阻小、換熱性能好、有即熱功能的套管式相變儲能單元。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種套管式相變儲能單元，包括外殼，外殼內(nèi)有保溫材料層，所述保溫材料層內(nèi)是內(nèi)膽殼體，在所述內(nèi)膽殼體內(nèi)豎直設(shè)置中空翅片管，內(nèi)膽殼體與翅片管的間隙是水流道，翅片管內(nèi)填充有相變材料，相變材料的填充體積占翅片管內(nèi)體積的80% -98%，在所述相變材料中埋設(shè)有溫度傳感器和電加熱機(jī)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型的套管式相變儲能單元，進(jìn)一步包括:所述內(nèi)膽殼體一端連接冷水進(jìn)水口，一端連接熱水出水口。
[0007]本實(shí)用新型的套管式相變儲能單元，所述電加熱機(jī)構(gòu)優(yōu)選是電加熱管。
[0008]本實(shí)用新型的套管式相變儲能單元，所述翅片管為碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金或復(fù)合材料的光管/翅片管。
[0009]本實(shí)用新型的套管式相變儲能單元，所述翅片管為機(jī)械加工或乳制、釬焊或氣體保護(hù)焊、或高頻焊的翅片管，翅片形式為繞片式、鑲嵌式、套片式、或串片式。
[0010]本實(shí)用新型的套管式相變儲能單元，所述相變材料是可以儲存/釋放潛熱和部分顯熱的材料，包括結(jié)晶水合鹽、金屬及合金類、石蠟類、非石蠟有機(jī)類、陶瓷基復(fù)合材料等相變材料；優(yōu)選地，在上述相變材料中加導(dǎo)熱增強(qiáng)材料，包括金屬材料、石墨、碳納米管、泡沫材料。
[0011]本實(shí)用新型的套管式相變儲能單元，優(yōu)選是一種相變儲能熱水器，也可以是其他加熱裝置。其中外殼作用是封裝、固定保溫層，及展示產(chǎn)品外觀的作用；保溫材料層有絕熱效果，防止熱量散發(fā)損失；內(nèi)膽殼體內(nèi)有翅片管，內(nèi)膽殼體與翅片管的間隙是水的流道，自來水從冷水進(jìn)水口進(jìn)入，熱水出水口流出，通過翅片管管壁與相變材料進(jìn)行熱量交換，帶走相變材料中儲存的潛熱和部分顯熱；翅片管是相變材料的封裝容器，內(nèi)含相變材料、電加熱機(jī)構(gòu)、溫度傳感器；相變材料可以儲存/釋放潛熱和部分顯熱，其占內(nèi)膽體積的80%-90%,為相變材料體積膨脹預(yù)留空間，相變材料是各種相變材料，包括結(jié)晶水合鹽、金屬及合金類、石蠟類、非石蠟類有機(jī)類、陶瓷基復(fù)合材料等相變材料，為提高導(dǎo)熱性能，可以在材料中加導(dǎo)熱增強(qiáng)材料，如金屬材料、石墨、碳納米管等；電加熱機(jī)構(gòu)分布于相變材料中，提供電能以加熱相變材料；溫度傳感器用于測量相變材料的溫度，根據(jù)此溫度計(jì)控制電加熱機(jī)構(gòu)啟動或停止；翅片管材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金光管/翅片管或復(fù)合材料翅片管；翅片管制造工藝包括機(jī)械加工或乳制、釬焊或氣體保護(hù)焊、高頻焊、繞片式、鑲嵌式、套片式、串片式等。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和取得的技術(shù)效果是:
[0013]1、電加熱機(jī)構(gòu)直接加熱相變材料蓄能，電能利用率，節(jié)能環(huán)保。
[0014]2、管殼式相變儲能單元，相變材料層較薄，相變材料受熱均勻、不會出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。
[0015]3、內(nèi)膽殼體與翅片管的間隙是水的流道，冷水直接接觸翅片管，通過翅片管與相變材料進(jìn)行熱交換，換熱面積大、換熱流道長、換熱熱阻小，因此，換熱效果較好。
[0016]4、管殼式相變儲能單元采用熱焓值大的相變儲能材料，儲能密度高，體積小巧，與儲水單元相比，體積減少約60 %?70 %。
[0017]5、溫度較高的相變材料在翅片管內(nèi)，溫度較低的水在翅片管外，減少了相變材料儲存熱量的散發(fā)，更加節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1中的套管式相變儲能單元的正剖視圖；
[0019]其中圖1中:1.外殼；2.保溫材料層；3.內(nèi)膽殼體；4.水流道；5.翅片管；6.相變材料；7.溫度傳感器；8.電加熱機(jī)構(gòu)；9.冷水進(jìn)水口 ；10.熱水出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，結(jié)合以下實(shí)施例具體說明:
[0021]實(shí)施例1
[0022]一種套管式相變儲能單元，用于加熱水，即熱水器，其結(jié)構(gòu)詳見圖1，包括外殼1，外殼I內(nèi)有保溫材料層2，所述保溫材料層內(nèi)是內(nèi)膽殼體3，在內(nèi)膽殼體3內(nèi)豎直設(shè)置中空翅片管5，內(nèi)膽殼體3與翅片管5的間隙是水流道4，翅片管5內(nèi)填充有相變材料6，相變材料6的填充體積占翅片管5內(nèi)體積的80% -98%，在所述相變材料6中埋設(shè)有溫度傳感器7和電加熱機(jī)構(gòu)8。電加熱結(jié)構(gòu)8為電加熱管，從上至下埋設(shè)在相變材料中。
[0023]所述內(nèi)膽殼體3 —端連接冷水進(jìn)水口 9，一端連接熱水出水口 10。
[0024]翅片管為碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金或復(fù)合材料的翅片管。所述翅片管為機(jī)械加工或乳制、釬焊或氣體保護(hù)焊、或高頻焊的翅片管，翅片形式為繞片式、鑲嵌式、套片式、或串片式。
[0025]相變材料是可以儲存/釋放潛熱和部分顯熱的材料，包括結(jié)晶水合鹽、金屬及合金類、石蠟類、非石蠟有機(jī)類、陶瓷基復(fù)合材料等相變材料；優(yōu)選地，在上述相變材料中加導(dǎo)熱增強(qiáng)材料，包括金屬材料、石墨、碳納米管、泡沫材料。
[0026]上述熱水器的工作原理如下:
[0027]蓄熱過程:電加熱機(jī)構(gòu)8加熱相變材料6，至溫度傳感器7達(dá)到設(shè)定值，相變材料完全相變，儲存全部相變潛熱和部分顯熱，電加熱機(jī)構(gòu)8停止加熱。
[0028]放熱過程:冷水從冷水進(jìn)水口 9進(jìn)入水流道4，通過翅片管5壁面與相變材料6進(jìn)行熱交換，熱水從熱水出水口 10流出，以供使用。
[0029]以上所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種套管式相變儲能單元，其特征在于:包括外殼(1)，外殼(I)內(nèi)有保溫材料層(2)，所述保溫材料層內(nèi)是內(nèi)膽殼體(3)，在所述內(nèi)膽殼體(3)內(nèi)豎直設(shè)置中空翅片管(5)，內(nèi)膽殼體⑶與翅片管(5)之間的間隙是水流道(4)，翅片管(5)內(nèi)填充有相變材料(6)，相變材料￠)的填充體積占翅片管(5)內(nèi)體積的80% -98%，在所述相變材料￠)中埋設(shè)有溫度傳感器(7)和電加熱機(jī)構(gòu)(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式相變儲能單元，其特征在于:所述內(nèi)膽殼體(3)—端連接冷水進(jìn)水口(9)，一端連接熱水出水口(10)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式相變儲能單元，其特征在于:所述電加熱機(jī)構(gòu)(8)為電加熱管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式相變儲能單元，其特征在于:所述翅片管為碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金或復(fù)合材料的翅片管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式相變儲能單元，其特征在于:所述翅片管為機(jī)械加工或乳制、釬焊或氣體保護(hù)焊、或高頻焊的翅片管，翅片形式為繞片式、鑲嵌式、套片式、或串片式。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式相變儲能單元，其特征在于:其特征在于:所述相變材料為結(jié)晶水合鹽、金屬及合金類、石蠟類、非石蠟有機(jī)類、或陶瓷基復(fù)合材料相變材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的套管式相變儲能單元，其特征在于:所述相變儲能單元為相變儲能熱水器。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種套管式相變儲能單元，包括外殼，外殼內(nèi)有保溫材料層，所述保溫材料層內(nèi)是內(nèi)膽殼體，所述內(nèi)膽殼體內(nèi)是翅片管，內(nèi)膽殼體與翅片管的間隙是水流道，翅片管內(nèi)填充有相變材料，相變材料的填充體積占翅片管內(nèi)體積的80％-98％，在所述相變材料(6)中埋設(shè)有溫度傳感器和電加熱機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型的套管式相變儲能單元結(jié)構(gòu)緊湊、熱阻小、換熱性能好、具有即熱功能。
【IPC分類】F24H9/18, F24H7/00, F24H9/00
【公開號】CN204730461
【申請?zhí)枴緾N201520464834
【發(fā)明人】盧敬霞, 杜兔平, 王志
【申請人】北京宇田相變儲能科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月1日