本申請(qǐng)涉及儲(chǔ)能材料，尤其涉及一種蓄熱單元及其組裝方法和熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化程度加深，能源缺口越來越明顯。一次能源短缺引起了人們的高度重視，為此人類想出了許多解決方法，提高能量利用率和開發(fā)可再生能源成為了重要的課題。

2、相變儲(chǔ)能是一種利用材料發(fā)生相態(tài)變化(固-液，氣-液)進(jìn)行能量存儲(chǔ)技術(shù)。在加熱的過程中涉及了顯熱存儲(chǔ)和潛熱存儲(chǔ)兩個(gè)過程，在潛熱存儲(chǔ)過程中，材料溫度幾乎恒定。相比僅利用顯熱儲(chǔ)熱的水，相變材料具有更高的儲(chǔ)熱能力，因此，相變材料在熱泵系統(tǒng)具有非常高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如，在10℃～65℃的溫度范圍，相變材料的儲(chǔ)能密度能夠達(dá)到水的兩倍，相變模塊的體積能夠縮小到獨(dú)立水箱的50％。在熱泵系統(tǒng)中，相變材料在其儲(chǔ)能過程中吸收來自熱源的熱量，相變材料在其在放熱過程中將熱量傳遞給低溫生活水，實(shí)現(xiàn)即熱式熱水，相變材料的相變溫度越高，出水溫度則越高。

3、無機(jī)水合鹽體系作為相變材料中的一種，具有相變潛熱高、成本價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。然而，無機(jī)水合鹽存在著相分離的缺點(diǎn)，通過引入增稠劑增加體系粘度，增稠劑能夠抓取水分子，防止水分子逃離無機(jī)鹽，從而能夠降低相分離。為保證增稠效果，相變材料的體系中增稠劑濃度被調(diào)節(jié)的較大，然而在溶解過程中容易結(jié)塊，難以分散均勻，且相變材料體系的粘度較大也不便于灌裝，通過提高體系的溫度，能夠降低相變材料體系的粘度，然而過高的溫度又容易導(dǎo)致相變材料的體系中的組分失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種蓄熱單元及其組裝方法和應(yīng)用，能夠解決相變材料體系難以兼顧粘度和組分穩(wěn)定性的問題。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種蓄熱單元，用于熱泵系統(tǒng)，所述蓄熱單元包括蓄熱殼體和相變層，所述蓄熱殼體具有蓄熱空間，所述相變層填充于所述蓄熱空間；

3、其中，所述相變層包括無機(jī)鹽相變材料，所述無機(jī)鹽相變材料包括以下組分：無機(jī)水合鹽a?90.0wt.％～95.0wt.％、成核劑1.0wt.％～5.0wt.％、增稠劑0.5wt.％～1.5wt.％、導(dǎo)熱填料1.0wt.％～3.0wt.％；

4、所述增稠劑包括多元糖a和多元糖b，所述多元糖a包括直鏈多糖中的至少一種，所述多元糖b包括支鏈多糖中的至少一種；

5、基于所述增稠劑的總重量，所述多元糖a的重量百分含量為a，所述多元糖b的重量百分含量為b，其中，2.9≤a/b≤5.5。

6、在一些實(shí)施例中，75.0wt.％≤a≤84.6wt.％。

7、在一些實(shí)施例中，所述多元糖a選自羧甲基纖維素鈉、羥甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素中的至少一種；

8、所述多元糖b選自黃原膠、海藻酸鈉、果膠、卡拉膠中的至少一種。

9、在一些實(shí)施例中，所述無機(jī)水合鹽a與所述增稠劑的重量比值為s，s滿足70.8≤s≤153.3。

10、在一些實(shí)施例中，所述無機(jī)水合鹽a選自六水硝酸鎂、五水硫代硫酸鈉、三水醋酸鈉、六水氯化鈣中的至少一種；

11、所述成核劑選自鈉鹽和鍶鹽：十二水磷酸氫二鈉、焦磷酸鈉、九水偏硅酸鈉、硫酸鍶、六水氯化鍶中的至少一種；

12、所述導(dǎo)熱填料選自氣相二氧化硅、銅泡沫、膨脹石墨、碳納米管和二硫化鉬、氮化硼中的至少一種。

13、在一些實(shí)施例中，所述蓄熱殼體包括：

14、主殼體；

15、多個(gè)導(dǎo)熱翅片，設(shè)于所述主殼體的內(nèi)部空間，所述相變層的其中一部分填充于相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)熱翅片之間的間隙、另一部分填充于所述導(dǎo)熱翅片與所述主殼體之間的間隙；

16、其中，相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)熱翅片之間的間距為l1，所述導(dǎo)熱翅片與所述主殼體的內(nèi)壁面之間的間距為l2，1.3mm≤l1≤1.8mm，3mm≤l2≤6mm。

17、在一些實(shí)施例中，所述蓄熱單元還包括換熱管，所述導(dǎo)熱翅片具有導(dǎo)熱孔，所述換熱管穿設(shè)多個(gè)所述導(dǎo)熱翅片的導(dǎo)熱孔，且端部伸出所述蓄熱殼體，所述主殼體、多個(gè)所述導(dǎo)熱翅片和所述換熱管限定出所述蓄熱空間；

18、所述相變層填充于所述蓄熱空間且包覆于所述換熱管的外表面，以與所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行換熱。

19、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N蓄熱單元的組裝方法，包括：將如上所述的無機(jī)鹽相變材料的各組分進(jìn)行混合后，填充于所述蓄熱殼體的所述蓄熱空間，所述無機(jī)鹽相變材料形成所述相變層。

20、在一些實(shí)施例中，將所述的無機(jī)鹽相變材料的各組分進(jìn)行混合包括以下步驟：

21、將所述多元糖的各組分均勻混合，進(jìn)行預(yù)混處理，獲得增稠劑；

22、將所述無機(jī)水合鹽a、所述成核劑、所述增稠劑和所述導(dǎo)熱填料混合均勻，進(jìn)行共混處理，獲得混合物a；

23、將所述混合物a加熱至預(yù)設(shè)溫度，所述預(yù)設(shè)溫度大于所述無機(jī)水合鹽a的熔點(diǎn)，進(jìn)行加熱處理，獲得熔融的混合物b；

24、所述組裝方法還包括：將熔融的所述混合物b填充于所述蓄熱殼體內(nèi)部的所述蓄熱空間，熔融的所述混合物b冷卻固化形成所述相變層。

25、在一些實(shí)施例中，所述共混處理包括：

26、提供所述無機(jī)水合鹽a，將所述無機(jī)水合鹽a、所述成核劑、所述增稠劑和所述導(dǎo)熱填料混合均勻，獲得混合物a；或，

27、按照所述無機(jī)水合鹽a中所述無機(jī)鹽與所述去離子水的摩爾比，提供無機(jī)鹽和去離子水，將所述無機(jī)鹽、所述成核劑、所述增稠劑和所述導(dǎo)熱填料混合均勻后，再加入去離子水混合均勻，獲得混合物a，其中，所述去離子水的溫度為40℃～50℃。

28、在一些實(shí)施例中，所述加熱處理至少包括：攪拌速度為40r/min～80/min，時(shí)間為2h～3h，且預(yù)設(shè)溫度大于所述無機(jī)水合鹽a的熔點(diǎn)的溫度范圍為10℃～15℃。

29、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N熱泵系統(tǒng)，包括：

30、熱源，用于提供熱量；及

31、如上所述的蓄熱單元，所述蓄熱單元的無機(jī)鹽相變材料用于獲取所述熱源提供的熱量，以進(jìn)行相變儲(chǔ)能。

32、基于本申請(qǐng)實(shí)施例的蓄熱單元及其組裝方法和熱泵系統(tǒng)，通過選擇無機(jī)鹽相變材料中的各組分在合適的范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)將無機(jī)鹽相變材料中的各組分直接混合后，再一同加熱至無機(jī)水合鹽a的熔點(diǎn)以上，且各組分熔融后的混合物具有較低的粘度，便于將熔融的混合物灌裝于容器的小縫隙中，便于灌裝，并且，能夠使無機(jī)鹽相變材料的各組分混合后在合適的溫度下熔融，熔融的混合物中的各組分在熔融溫度下能夠維持良好的穩(wěn)定性，不易失效，從而能夠在無機(jī)鹽相變材料反復(fù)熔融-結(jié)晶的過程中依然能夠發(fā)揮各自的作用。

技術(shù)特征：

1.一種蓄熱單元，其特征在于，用于熱泵系統(tǒng)，所述蓄熱單元包括蓄熱殼體和相變層，所述蓄熱殼體具有蓄熱空間，所述相變層填充于所述蓄熱空間；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，75.0wt.％≤a≤84.6wt.％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的蓄熱單元，其特征在于，所述無機(jī)水合鹽a與所述增稠劑的重量比值為s，s滿足70.8≤s≤153.3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，所述蓄熱殼體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄熱單元，其特征在于，所述蓄熱單元還包括換熱管，所述導(dǎo)熱翅片具有導(dǎo)熱孔，所述換熱管穿設(shè)多個(gè)所述導(dǎo)熱翅片的導(dǎo)熱孔，且端部伸出所述蓄熱殼體，所述主殼體、多個(gè)所述導(dǎo)熱翅片和所述換熱管限定出所述蓄熱空間；

8.一種蓄熱單元的組裝方法，其特征在于，包括：將權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的無機(jī)鹽相變材料的各組分進(jìn)行混合后，填充于所述蓄熱殼體的所述蓄熱空間，所述無機(jī)鹽相變材料形成所述相變層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組裝方法，其特征在于，將所述的無機(jī)鹽相變材料的各組分進(jìn)行混合包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組裝方法，其特征在于，所述共混處理包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其特征在于，所述加熱處理至少包括：攪拌速度為40r/min～80/min，時(shí)間為2h～3h，且所述預(yù)設(shè)溫度大于所述無機(jī)水合鹽a的熔點(diǎn)的溫度范圍為10℃～15℃。

12.一種熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種蓄熱單元及其組裝方法和熱泵系統(tǒng)。蓄熱單元包括蓄熱殼體和相變層，蓄熱殼體具有蓄熱空間，相變層填充于蓄熱空間，其中，相變層包括無機(jī)鹽相變材料，無機(jī)鹽相變材料包括以下組分：無機(jī)水合鹽A90.0wt.％～95.0wt.％、成核劑1.0wt.％～5.0wt.％、增稠劑0.5wt.％～1.5wt.％、導(dǎo)熱填料1.0wt.％～3.0wt.％；增稠劑包括多元糖A和多元糖B，多元糖A包括直鏈多糖中的至少一種，多元糖B包括支鏈多糖中的至少一種；基于增稠劑的總重量，多元糖A的重量百分含量為a，多元糖B的重量百分含量為b，其中，2.9≤a/b≤5.5。本申請(qǐng)的無機(jī)鹽相變材料，能夠在合適的溫度下熔融，便于以熔融狀態(tài)灌裝于容器中，且各組分能夠維持良好的穩(wěn)定性，不易失效。

技術(shù)研發(fā)人員：杜國(guó)浩,段昌明,張峰,李洪武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東美的暖通設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6