一種新型相變蓄熱供暖裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型相變蓄熱供暖裝置，包括相變蓄熱模塊、水箱、風(fēng)機(jī)、換熱器和保溫層。相變蓄熱模塊由電加熱器、相變蓄熱材料構(gòu)成，相變蓄熱模塊里填裝一定量的相變材料，電加熱裝置安裝固定在箱體內(nèi)的空腔里，并內(nèi)置在相變材料中。本發(fā)明裝置利用相變材料將不穩(wěn)定的電能持續(xù)的存儲起來，然后穩(wěn)定的輸出，使電能得到更加高效的利用，起到連續(xù)供應(yīng)熱水的作用。本發(fā)明裝置通過循環(huán)空氣帶走相變材料蓄積的熱量，再將其傳遞給換熱器中的冷水，從而避免了相變蓄熱模塊與換熱水直接接觸，避免冷水被污染的危險(xiǎn)。相變蓄熱模塊通過相同尺寸的卡槽固定在底座上，可以靈活控制蓄熱模塊的數(shù)量，從而調(diào)節(jié)其蓄熱功率。本發(fā)明具有模塊化組裝，維護(hù)方便，效率高，成本低，投資少，占地空間小等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種新型相變蓄熱供暖裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相變蓄熱節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種具有加熱、蓄熱、供熱水功能的新型相變蓄熱供暖裝置，該裝置采用相變蓄熱原理，工藝上將換熱水管與蓄熱模塊分開的加熱模式，利用蓄熱箱體的模塊化設(shè)置，從而便于供暖裝置的制作與維護(hù)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及能源的大量消耗，節(jié)能已經(jīng)成為全球關(guān)注的話題。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵖稍偕茉春凸I(yè)余熱、廢熱的回收利用已經(jīng)成為各國研究開發(fā)的重點(diǎn)。然而這些能源所具有的間斷性和不穩(wěn)定性使其利用效率低下，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。
[0003]蓄熱技術(shù)是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要技術(shù)，可用于解決熱能供給與需求失配的矛盾，在太陽能利用、電力“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用以及工業(yè)與民用建筑和空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)在大多數(shù)的工廠應(yīng)用的熱水供應(yīng)設(shè)備以及北方建筑冬天的供暖系統(tǒng)都以煤為主要能量來源。我國雖然煤資源總量豐富，但是中國人口眾多，對煤的需求量也很大。煤為非可再生能源，并非用之不竭，取之不盡。除此之外，煤中含有大量的硫成分，其燃燒會產(chǎn)生二氧化硫，而二氧化硫是酸雨的主要來源，對環(huán)境危害十分嚴(yán)重；并且煤的燃燒也會產(chǎn)生大量的二氧化碳、粉塵等物質(zhì)，前者是導(dǎo)致全球變暖的主要物質(zhì)，后者則會危害人類身體健康。
[0005]而現(xiàn)在家庭、學(xué)生宿舍以及公司公寓等使用的熱水器大部分為電熱水器或是太陽能熱水器。電熱水器雖然方便，但是水的加熱過程需要一段時(shí)間，所以在急需熱水時(shí)十分不便。太陽能熱水器則受季節(jié)、地域、天氣等因素影響，變得十分不穩(wěn)定。
[0006]基于以上熱水器的種種不足，有的公司開發(fā)了一些蓄熱設(shè)備，例如電油汀。但是，電油汀使用的蓄熱物質(zhì)為導(dǎo)熱油，其以顯熱方式儲存熱量，與相變蓄熱材料的潛熱蓄熱方式相比，不僅蓄熱密度低，而且導(dǎo)熱油亦存在不安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)既有的供暖裝置的缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種新型相變蓄熱供暖裝置。該裝置將相變蓄熱材料單獨(dú)封裝，不與換熱水管接觸，這樣就避免了蓄熱材料的腐蝕所帶來的危害。并且將換熱水箱單獨(dú)設(shè)置，通過冷空氣氣流帶走相變材料蓄積的熱量，在換熱器中將熱量傳遞給冷水管，以達(dá)到給水加熱目的。
[0008]本發(fā)明提出的一種新型相變蓄熱供暖裝置，由保溫層1、金屬外殼2、相變蓄熱模塊3、相變蓄熱材料4、電極5、電加熱絲6、金屬肋片7、冷水加熱器8、進(jìn)水管9、出水管10、循環(huán)水泵11、補(bǔ)水管12、風(fēng)機(jī)13、蓄水箱14和固定支架15構(gòu)成，其中:保溫層1外側(cè)包裹有金屬外殼2，保溫層1內(nèi)平行布置有若干個(gè)相變蓄熱模塊3，若干個(gè)相變蓄熱模塊3和保溫層1內(nèi)壁之間留有外風(fēng)道15，每個(gè)相變蓄熱模塊3內(nèi)裝有相變蓄熱材料4，并內(nèi)置電加熱絲6，所述電加熱絲6通過電極5連接電源；保溫層1底部設(shè)有帶若干個(gè)卡槽的固定支架15，每個(gè)相變蓄熱模塊3固定于相應(yīng)的卡槽上；相鄰的相變蓄熱模塊3之間有留有間隙，為空氣通道，相變蓄熱模塊3外壁上分布有金屬肋片7 ；冷水加熱器8位于相變蓄熱模塊3 —側(cè)，且固定于固定支架15上，冷水加熱器8通過進(jìn)水管9和出水管10分別與蓄水箱14相連，進(jìn)水管9上連有補(bǔ)水管12，出水管10上裝有循環(huán)水泵11 ；風(fēng)機(jī)13安裝于冷水加熱器8 一偵牝且風(fēng)機(jī)13進(jìn)風(fēng)口冷水加熱器8側(cè)的風(fēng)口處，為冷熱空氣的循環(huán)提供動力；工作時(shí)，開啟循環(huán)水泵11，冷水通過補(bǔ)水管12，進(jìn)水管9和出水管10進(jìn)入蓄水箱14 ；外接電源連接電極5，使電加熱絲6加熱，相變蓄熱模塊3中的相變蓄熱材料4蓄積熱量；開啟風(fēng)機(jī)13，冷風(fēng)通過外風(fēng)道15進(jìn)入相變蓄熱模塊3之間的空氣通道，金屬肋片7將熱量傳遞給冷空氣，然后加熱成熱空氣后到達(dá)冷水加熱器8，給水加熱。
[0009]本發(fā)明中，固定支架15上、下、左、右四個(gè)用金屬面板將若干個(gè)相變蓄熱模塊3和冷水加熱器封裝，只保留固定支架前、后空氣出口風(fēng)道。
[0010]本發(fā)明中，固定支架15和保溫層1之間留有空隙。
[0011]本發(fā)明中，金屬外殼2內(nèi)壁有一層較厚的保溫層1，該保溫層耐高溫，能夠有效的避免熱量的散失，提高能源利用效率。
[0012]本發(fā)明中，相變蓄熱材料4封裝在相變蓄熱模塊3中，不僅便于拆卸與安裝。還可以根據(jù)實(shí)際需要選擇相變蓄熱模塊的數(shù)量，對整個(gè)蓄熱裝置的功率做到了可控可調(diào)。
[0013]本發(fā)明中，相變蓄熱模塊3周圍裝有金屬肋片7，其可以強(qiáng)化蓄熱模塊與空氣之間的換熱性能，除此之外，該所述肋片7有一定的傾斜角度，可以保證了空氣高效換熱。
[0014]本發(fā)明中，冷水加熱器8采用翅片換熱，換熱效率高，能夠使熱空氣和來自進(jìn)水管9的冷水進(jìn)行快速的熱量傳遞，提高裝置效率。
[0015]本發(fā)明中，風(fēng)機(jī)13有電機(jī)和葉片兩部分組成，葉片在保溫層內(nèi)部，電機(jī)在金屬殼外部，兩者通過軸桿連接。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有廣泛使用的熱水供應(yīng)設(shè)備相比，其特點(diǎn)及優(yōu)勢在于:
(1)該一種新型相變蓄熱供暖裝置，蓄熱材料使用的是相變蓄熱材料，而不是傳統(tǒng)的油、金屬等其他材料。此類相變蓄熱材料利用其相態(tài)的變化來達(dá)到蓄放熱的目的，并且蓄放熱過程近似于等溫過程。
[0017](2)該一種新型相變蓄熱供暖裝置，換熱水管與蓄熱材料分離，這樣可以有效的避免大部分相變蓄熱材料所具有的腐蝕性，延長系統(tǒng)使用壽命。
[0018](3)該一種新型相變蓄熱供暖裝置，可以將不連續(xù)的，不穩(wěn)定的太陽能、風(fēng)能等以相變潛熱的方式儲存在相變蓄熱材料中，單位體積蓄熱量比顯熱方式多。
[0019](4)該一種新型相變蓄熱供暖裝置，相變蓄熱材料封裝在蓄熱模塊中，這種模塊化的結(jié)構(gòu)可以直接插在具有卡槽的裝置底板上。這種設(shè)計(jì)便于整個(gè)裝置的運(yùn)輸與安裝，而且還能夠做到根據(jù)實(shí)際需要選擇使用的蓄熱模塊數(shù)量，方便安裝。
[0020](5)該一種新型相變蓄熱供暖裝置，風(fēng)機(jī)有電機(jī)和葉片兩部分組成，葉片在保溫層內(nèi)部，電機(jī)在金屬殼外部，兩者通過軸桿連接，這樣可以保證電機(jī)不受保溫層內(nèi)部的高溫空氣影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1本發(fā)明一種新型相變蓄熱供暖裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中標(biāo)號:1保溫層，2金屬外殼，3相變蓄熱模塊，4相變蓄熱材料，5電極，6電加熱絲，7金屬肋片，8冷水加熱器，9進(jìn)水管，10出水管，11循環(huán)水泵，12補(bǔ)水管，13風(fēng)機(jī)，14蓄水箱，15固定支架。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖1和發(fā)明人依本發(fā)明技術(shù)方案所完成的具體實(shí)例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
[0024]實(shí)施例1: 一種新型相變蓄熱供暖裝置的運(yùn)行過程，如圖1所示，所述裝置由保溫層1、金屬外殼2、相變蓄熱模塊3、冷水加熱器8、進(jìn)水管9、出水管10、循環(huán)水泵11、補(bǔ)水管12、風(fēng)機(jī)13、蓄水箱14、固定支架15組成。相變蓄熱模塊3由內(nèi)裝有相變蓄熱材料4，內(nèi)置電加熱絲6，連接電源的電極5以及封裝蓄熱整體的帶有金屬肋片的外殼7組成。保溫層1底部帶有多個(gè)卡槽的固定支架15，每一個(gè)相變蓄熱模塊3可以固定在設(shè)計(jì)好的卡槽上，固定支架15可以放置多個(gè)相變蓄熱模塊3，相變蓄熱模塊3之間有留有空氣通過的風(fēng)道。冷水加熱器8通過進(jìn)水管9和出水管10與單獨(dú)設(shè)置的蓄水箱14相連，進(jìn)水管9上連有補(bǔ)水管12，出水管10上裝有水泵11。冷水加熱器8固定在固定支架15上，固定支架15上下左右面用金屬面板將若干個(gè)相變蓄熱模塊3以及冷水加熱器8封裝，只保留前后空氣出口風(fēng)道。固定支架15與保溫層1之間留有一定距離的空隙，金屬外殼2與固定支架15之間安裝風(fēng)機(jī)13，風(fēng)機(jī)地3進(jìn)風(fēng)口位置置于靠近冷水加熱器8側(cè)的固定支架15風(fēng)口處。在裝置的底座上設(shè)有帶卡槽的面板，固定相變蓄熱模塊3，并且可以簡單實(shí)現(xiàn)其模塊化，使其使用靈活高效。相變蓄熱模塊3包括內(nèi)部的相變蓄熱材料4、內(nèi)置在相變蓄熱模塊內(nèi)部并內(nèi)置在相變蓄熱材料中的電加熱絲6、連接外接電源的電極5和外部金屬肋片7組成。相變蓄熱材料4利用其相變蓄熱特性將來自太陽能、風(fēng)能等其他不穩(wěn)定的電能以熱量的形式蓄積起來，再以熱量的形式穩(wěn)定的輸出。冷空氣氣流在風(fēng)機(jī)13的作用下，從外風(fēng)道穿過，然后沿著相變蓄熱模塊3之間的熱空氣通道回流，帶走相變蓄熱材料蓄積的熱量，傳遞給冷水加熱器8。冷水加熱器8的進(jìn)水管9和出水管10與蓄水箱14連接，進(jìn)水管上連有補(bǔ)水管12，補(bǔ)充冷水，出水管上連接有一循環(huán)水泵11，可以保證蓄水箱中水的循環(huán)動力。為了防止熱量的損失，在相變蓄熱模塊組整體外側(cè)置有保溫層1 ；在保溫層1與蓄熱模塊3之間留有多條讓空氣流通的通道，供空氣氣流能夠循環(huán)流動。
[0025]來自于發(fā)電設(shè)備的不連續(xù)或不穩(wěn)定的電能通過連接電極5傳遞給電加熱絲6，然后再將電能以熱能的形式傳遞給包裹在相變蓄熱模塊3中的相變蓄熱材料4，相變蓄熱材料4由固態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，使熱能主要以潛熱形式儲存在相變蓄熱材料內(nèi)。經(jīng)過一定時(shí)間后，固態(tài)相變蓄熱材料4完全轉(zhuǎn)化為液態(tài)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)熱量存儲的最大化。在蓄熱的過程中，啟動風(fēng)機(jī)13，冷空氣氣流在風(fēng)機(jī)13的作用下，從外風(fēng)道穿過，然后沿著相變蓄熱模塊3之間的熱空氣通道回流，帶走相變蓄熱材料蓄積的熱量，傳遞給冷水加熱器8。在冷水加熱器8內(nèi)部，來自相變蓄熱模塊3空氣通道的熱空氣將熱量傳遞給來自進(jìn)水管9的冷水，然后在循環(huán)水泵11的驅(qū)動下，通過出水管10進(jìn)入蓄水箱14中。當(dāng)蓄熱材料放出部分熱量后，換熱單元管外壁面的液體逐漸凝固，隨著放熱量的增加，相變蓄熱材料由液態(tài)漸變?yōu)楣虘B(tài)，待全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)后，不再釋放熱量。由于箱體外側(cè)設(shè)有保溫層1，可以較長時(shí)間保持蓄熱箱體及空氣氣流中的熱量不散失。在實(shí)際的運(yùn)行中，通過控制電加熱絲6和風(fēng)機(jī)13的運(yùn)行，可以對蓄熱放熱過程進(jìn)行調(diào)控，并且可以控制蓄放熱程度，實(shí)現(xiàn)電能、固液相變蓄熱材料與水的熱能之間的高效換熱。
[0026]本發(fā)明未涉及部分及蓄熱換熱裝置的具體結(jié)構(gòu)等均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型相變蓄熱供暖裝置，由保溫層(I)、金屬外殼(2)、相變蓄熱模塊(3)、相變蓄熱材料(4)、電極(5)、電加熱絲(6)、金屬肋片(7)、冷水加熱器(8)、進(jìn)水管(9)、出水管(10)、循環(huán)水泵(11)、補(bǔ)水管(12)、風(fēng)機(jī)(13)、蓄水箱(14)和固定支架(15)構(gòu)成，其特征在于:保溫層(I)外側(cè)包裹有金屬外殼(2)，保溫層(I)內(nèi)平行布置有若干個(gè)相變蓄熱模塊(3)，若干個(gè)相變蓄熱模塊(3)和保溫層(I)內(nèi)壁之間留有外風(fēng)道(15)，每個(gè)相變蓄熱模塊(3)內(nèi)裝有相變蓄熱材料(4)，并內(nèi)置電加熱絲￠)，所述電加熱絲(6)通過電極(5)連接電源；保溫層(I)底部設(shè)有帶若干個(gè)卡槽的固定支架(15)，每個(gè)相變蓄熱模塊(3)固定于相應(yīng)的卡槽上；相鄰的相變蓄熱模塊(3)之間有留有間隙，為空氣通道，相變蓄熱模塊(3)外壁上分布有金屬肋片(7);冷水加熱器(8)位于相變蓄熱模塊(3) —側(cè)，且固定于固定支架(15)上，冷水加熱器(8)通過進(jìn)水管(9)和出水管(10)分別與蓄水箱(14)相連，進(jìn)水管(9)上連有補(bǔ)水管(12)，出水管(10)上裝有循環(huán)水泵(11);風(fēng)機(jī)(13)安裝于冷水加熱器⑶一側(cè)，且風(fēng)機(jī)(13)進(jìn)風(fēng)口冷水加熱器⑶側(cè)的風(fēng)口處，為冷熱空氣的循環(huán)提供動力；工作時(shí)，開啟循環(huán)水泵(11)，冷水通過補(bǔ)水管(12)，進(jìn)水管(9)和出水管(10)進(jìn)入蓄水箱(14);外接電源連接電極(5)，使電加熱絲(6)加熱，相變蓄熱模塊3中的相變蓄熱材料(4)蓄積熱量；開啟風(fēng)機(jī)(13)，冷風(fēng)通過外風(fēng)道(15)進(jìn)入相變蓄熱模塊(3)之間的空氣通道，金屬肋片(7)將熱量傳遞給冷空氣，然后加熱成熱空氣后到達(dá)冷水加熱器(8)，給水加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型相變蓄熱供暖裝置，其特征在于固定支架(15)上、下、左、右四個(gè)用金屬面板將若干個(gè)相變蓄熱模塊(3)和冷水加熱器封裝，只保留固定支架前、后空氣出口風(fēng)道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型相變蓄熱供暖裝置，其特征在于固定支架(15)和保溫層(I)之間留有空隙。
【文檔編號】F24D13/04GK104390256SQ201410553730
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】吳志根, 韓磊, 王剛, 孫文鴿, 張靜思, 李卓 申請人:同濟(jì)大學(xué)