本實用新型涉及一種蓄能結(jié)構(gòu)，具體是一種冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

冷熱水儲罐是電熱水器、太陽能熱水器、熱泵熱水器、空氣能熱水器、太陽能采暖系統(tǒng)、熱泵采暖系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)等的重要組成部件之一，起儲熱或儲冷作用。冷熱水儲罐以水作為儲能介質(zhì)，利用水溫的變化來儲能，但因水的儲能方式為顯熱儲能，其單位體積的儲能量較低，水在加熱或者冷卻過程中，溫度每升高或者降低1℃，只能吸收或釋放大約4.2J/g的能量，因此為滿足使用要求，現(xiàn)有的冷熱水儲罐通常體積較大，安裝使用后占用較多空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可顯著增加儲罐系統(tǒng)的儲能量、減小儲罐體積的冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)，包括可拆卸地套設安裝在儲罐外側(cè)的金屬夾套，所述的金屬夾套的內(nèi)表面緊密貼附于所述的儲罐的外表面，所述的金屬夾套內(nèi)填充有相變材料。

本實用新型公開的冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)，可直接應用于傳統(tǒng)的冷熱水儲罐(包括熱水儲罐或冷水儲罐)，無需對冷熱水儲罐的結(jié)構(gòu)進行改變。該相變蓄能結(jié)構(gòu)將相變材料填充在金屬夾套內(nèi)，利用相變材料的固-液相轉(zhuǎn)變過程實現(xiàn)儲罐冷熱量的儲存和釋放，可顯著增加儲罐系統(tǒng)的儲能量，減小儲罐體積。

根據(jù)冷熱水儲罐的應用溫度范圍不同，可以選用現(xiàn)有公知的熔點滿足要求的無機相變材料或有機相變材料，以適用于儲熱容量不同的蓄熱、蓄冷系統(tǒng)的使用需要。

作為優(yōu)選，所述的金屬夾套內(nèi)還填充有導熱材料。在金屬夾套內(nèi)同時裝入相變材料和導熱材料后，可進一步改善相變材料的傳熱性能，提升儲罐系統(tǒng)的儲能量。導熱材料可以選用現(xiàn)有公知的導熱性較好的金屬、金屬氧化物或碳類材料等，例如Cu、CuO、Al、Al₂O₃、Zn、ZnO、銀納米線、C/Cu納米粒子、石墨、膨脹石墨、氧化石墨、碳納米管等。

作為優(yōu)選，所述的金屬夾套內(nèi)填充的導熱材料與相變材料的體積比為(1～2)：(3～19)。將導熱材料與相變材料的體積比控制在(1～2)：(3～19)，可使相變材料的傳熱性能增加10～50％。

作為優(yōu)選，所述的金屬夾套的高度與所述的儲罐的外表面的高度相同。

或者，所述的金屬夾套包括若干可拆卸地套設安裝在所述的儲罐外側(cè)的金屬子套，每個所述的金屬子套的內(nèi)表面緊密貼附于所述的儲罐的外表面，若干所述的金屬子套內(nèi)分別填充有相變材料，若干所述的金屬子套內(nèi)填充的相變材料的熔點各異，使用時，在儲罐外側(cè)套設安裝一個或多個金屬子套。因儲罐內(nèi)的溫度場分布差異，會出現(xiàn)溫度分層，因此，在實際應用中，可根據(jù)儲罐內(nèi)的溫度場分布，具體選擇所裝相變材料的熔點滿足要求的金屬子套以及金屬子套的數(shù)量、安裝位置，在提高儲罐的儲能量的同時，可保證儲罐出水溫度的穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，每個所述的金屬子套的一端安裝有卡扣，另一端安裝有與該卡扣相適配的卡槽，每個所述的金屬子套通過卡扣與卡槽的配合可拆卸地套設安裝在儲罐外側(cè)?；蛘?，所述的金屬夾套的一端安裝有卡扣，另一端安裝有與該卡扣相適配的卡槽，所述的金屬夾套通過卡扣與卡槽的配合可拆卸地套設安裝在儲罐外側(cè)?？叟c卡槽配合的固定方式，便于操作，有利于金屬子套或金屬夾套在儲罐上的可靠、牢固安裝。

作為優(yōu)選，所述的金屬夾套內(nèi)填充的相變材料是熔點為20～55℃的相變材料。該相變材料用于儲熱，常見應用如電熱水器、太陽能熱水器、熱泵熱水器、空氣能熱水器等所用儲罐，或者太陽能采暖系統(tǒng)、熱泵采暖系統(tǒng)等所用儲罐。

作為優(yōu)選，所述的金屬夾套內(nèi)填充的相變材料是熔點為4～10℃的相變材料。該相變材料用于儲冷，常見應用如傳統(tǒng)空調(diào)制冷系統(tǒng)等所用儲罐。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：本實用新型公開的冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)，可直接應用于傳統(tǒng)的冷熱水儲罐(包括熱水儲罐或冷水儲罐)，無需對冷熱水儲罐的結(jié)構(gòu)進行改變。該相變蓄能結(jié)構(gòu)將相變材料填充在金屬夾套內(nèi)，利用相變材料的固-液相轉(zhuǎn)變過程實現(xiàn)儲罐冷熱量的儲存和釋放，可顯著增加儲罐系統(tǒng)的儲能量，減小儲罐體積。在實際使用中，根據(jù)冷熱水儲罐的應用溫度范圍不同，可以選用現(xiàn)有公知的熔點滿足要求的無機相變材料或有機相變材料，以適用于儲熱容量不同的蓄熱、蓄冷系統(tǒng)的使用需要。

附圖說明

圖1為實施例1和實施例2的相變蓄能結(jié)構(gòu)在儲罐上安裝后效果正視圖；

圖2為實施例1和實施例2的相變蓄能結(jié)構(gòu)在儲罐上安裝后效果俯視圖；

圖3為實施例3和實施例4的相變蓄能結(jié)構(gòu)在儲罐上安裝后效果正視圖；

圖4為實施例3和實施例4的相變蓄能結(jié)構(gòu)在儲罐上安裝后效果俯視圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

實施例1的冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)，如圖1和圖2所示，包括可拆卸地套設安裝在儲罐2外側(cè)的金屬夾套1，金屬夾套1的內(nèi)表面緊密貼附于儲罐2的外表面，金屬夾套1的高度與儲罐2的外表面的高度相同，金屬夾套1內(nèi)填充有熔點為20～55℃的相變材料(圖中未示出)。

實施例2的冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)，與實施例1的相變蓄能結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于，金屬夾套1內(nèi)填充有導熱材料和熔點為4～10℃的相變材料，且金屬夾套1內(nèi)填充的導熱材料與相變材料的體積比為2：3。

實施例3的冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)，如圖3和圖4所示，包括金屬夾套，金屬夾套包括若干金屬子套1，每個金屬子套1的一端安裝有卡扣11，另一端安裝有與該卡扣11相適配的卡槽(圖中未示出)，每個金屬子套1通過卡扣11與卡槽的配合可拆卸地套設安裝在儲罐2外側(cè)，每個金屬子套1的內(nèi)表面緊密貼附于儲罐2的外表面，若干金屬子套1內(nèi)分別填充有相變材料(圖中未示出)，若干金屬子套1內(nèi)填充的相變材料的熔點各異，在20～55℃不等。

在實際應用中，可根據(jù)儲罐2內(nèi)的溫度場分布，具體選擇所裝相變材料的熔點滿足要求的金屬子套1以及金屬子套1的數(shù)量、安裝位置，在提高儲罐2的儲能量的同時，可保證儲罐2出水溫度的穩(wěn)定性。以太陽能熱水采暖蓄熱水箱為例，該蓄熱水箱即為一儲罐2，該蓄熱水箱為正圓柱體，高為2m，底圓半徑為1m，進蓄熱水箱熱水管(即集熱器出熱水管)距水箱頂部0.15m，出蓄熱水箱冷水管(即集熱器冷水回水管)和采暖回水管距蓄熱水箱底面為0.15m，蓄熱水箱供熱水管距蓄熱水箱頂部0.2m，水管均為管徑為0.03m的圓管。工況：熱水進口溫度70度，冷水進口溫度35度，進水流速0.01m/s。根據(jù)該蓄熱水箱溫度分層圖，可知該蓄熱水箱的溫度場分布，將實施例3中填充有熔點為52℃的相變材料的金屬子套1安裝在該蓄熱水箱的1.0～1.5m高度處，如圖3和圖4所示，可起到較好的提高蓄熱水箱的儲能量的效果，同時可保證蓄熱水箱出水溫度的穩(wěn)定性。

實施例4的冷熱水儲罐的相變蓄能結(jié)構(gòu)，與實施例3的相變蓄能結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于，金屬夾套1內(nèi)還填充有導熱材料，且金屬夾套1內(nèi)填充的導熱材料與相變材料的體積比為1：4。