一種新型相變蓄熱供暖裝置制造方法
【專(zhuān)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(chǔ)起來(lái)，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(guò)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(guò)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(zhuān)利說(shuō)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(kāi)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(huà)題。太陽(yáng)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(guó)研究開(kāi)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(yáng)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(chǎng)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(lái)源。我國(guó)雖然煤資源總量豐富，但是中國(guó)人口眾多，對(duì)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(huì)產(chǎn)生二氧化硫，而二氧化硫是酸雨的主要來(lái)源，對(duì)環(huán)境危害十分嚴(yán)重；并且煤的燃燒也會(huì)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(huì)危害人類(lèi)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(yáng)能熱水器。電熱水器雖然方便，但是水的加熱過(guò)程需要一段時(shí)間，所以在急需熱水時(shí)十分不便。太陽(yáng)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(kāi)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(chǔ)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(lái)的危害。并且將換熱水箱單獨(dú)設(shè)置，通過(guò)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(guò)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(guò)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(dòng)力；工作時(shí)，開(kāi)啟循環(huán)水泵11，冷水通過(guò)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(kāi)啟風(fēng)機(jī)13，冷風(fēng)通過(guò)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(duì)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?chē)b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(lái)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(guò)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(shì)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(lèi)相變蓄熱材料利用其相態(tài)的變化來(lái)達(dá)到蓄放熱的目的，并且蓄放熱過(guò)程近似于等溫過(guò)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(zhǎng)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(yáng)能、風(fēng)能等以相變潛熱的方式儲(chǔ)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(guò)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)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(hào):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(duì)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(guò)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(guò)的風(fēng)道。冷水加熱器8通過(guò)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(jiǎn)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(lái)自太陽(yáng)能、風(fēng)能等其他不穩(wěn)定的電能以熱量的形式蓄積起來(lái)，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(guò)，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(dòng)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(dòng)。
[0025]來(lái)自于發(fā)電設(shè)備的不連續(xù)或不穩(wěn)定的電能通過(guò)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(chǔ)存在相變蓄熱材料內(nèi)。經(jīng)過(guò)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(chǔ)的最大化。在蓄熱的過(guò)程中，啟動(dòng)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(guò)，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(lái)自相變蓄熱模塊3空氣通道的熱空氣將熱量傳遞給來(lái)自進(jìn)水管9的冷水，然后在循環(huán)水泵11的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)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(zhǎng)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(guò)控制電加熱絲6和風(fēng)機(jī)13的運(yùn)行，可以對(duì)蓄熱放熱過(guò)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(guò)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(guò)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(dòng)力；工作時(shí)，開(kāi)啟循環(huán)水泵(11)，冷水通過(guò)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(kāi)啟風(fēng)機(jī)(13)，冷風(fēng)通過(guò)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(hào)】F24D13/04GK104390256SQ201410553730
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)