一种基于微波加热的复合材料及储热系统和其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微波加热的复合材料及储热系统和其工作方法，包括蓄热相变材料和吸波材料，蓄热相变材料和吸波材料的质量比为1:(0.01～0.02)，将蓄热相变材料和吸波材料加热熔融或混合制成复合材料，复合材料经微波加热后的储热温度为91～607℃。本发明专利技术利用新能源或谷电为微波系统供电，微波环境对复合材料进行加热储热，并且通过循环供暖用水，将储存的热量提供给用户端使用。绿色环保，成本较低，储热迅速，是一种非常有前景的新机制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波加热的复合材料及储热系统和其工作方法
本专利技术属于相变材料储热
，具体涉及一种基于微波加热的复合材料及储热系统和其工作方法。
技术介绍
现阶段中国北方地区冬季供暖供热以煤为主要燃料，但随着供热技术和供热设备的发展，供热方式逐渐多样化，供热能源结构也出现了一些变化。目前，以气、油、电为供热能源的供热面积在逐年增加，被越来越多的人所接受，煤、气、油、电等构筑的供热能源结构渐趋合理。目前所采用的供热机制是：传统电力加热—储热系统—供暖用水—用户。其中主要存在以下问题：1)电力还是以火电为主，有硫、氮等元素，污染环境，同时排放大量温室气体，不符合绿色环保的思想；2)采用常规加热技术，将电炉丝捆绑在储热材料外部，电阻丝加热过程仅加热储热材料表面，存在受热不均匀的问题(即温度梯度)，外部温度过高，内部温度还未达到要求，储热材料无法充分储热，导致储热密度远低于理论设计值，而且外部的过高温度会降低储热材料的使用寿命；3)即使在储热材料中添加导热剂依然存在热能无法传递到内部的问题，而且降低了储热材料的比例，导致储热材料的储热密度降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于微波加热的复合材料及储热系统和其工作方法，利用清洁能源或谷电为微波发生器供电，微波发生器对复合材料(蓄热相变材料/吸波材料)进行加热储热，通过供暖用循环水将储存的热量提供给居民、商场等使用，从而解决北方居民住宅、商场等建筑群的供暖供热问题。本专利技术采用以下技术方案：一种基于微波加热的复合材料，包括蓄热相变材料和吸波材料，蓄热相变材料和吸波材料的质量比为1:(0.01～0.02)，将蓄热相变材料和吸波材料加热熔融或混合制成固体或粉体结构的复合材料，复合材料经微波加热后的储热温度为91～607℃。具体的，蓄热相变材料包括NaCH3COO·3H2O、石蜡、Mg(NO3)2·6H2O和2，2-二羟甲基丙酸中的至少一种，吸波材料包括碳系吸波材料、金属氧化物材料、陶瓷系吸波材料、导电聚合物、手性材料和等离子材料中的至少一种。本专利技术的另一个技术方案是，一种储热系统，包括微波发生器和吸波相变储热砖，吸波相变储热砖内设置有复合材料，吸波相变储热砖设置在供暖用循环水的两侧，能够对供暖用循环水进行加热处理，微波发生器设置在吸波相变储热砖的一侧，能够对复合材料进行微波加热，微波发生器使用清洁能源或谷电进行供电。具体的，微波发生器的功率为500～1000W。具体的，微波发生器的功率为0.5～15kW。具体的，吸波相变储热砖内部间隔设置有多个复合材料储存腔，复合材料设置在复合材料储存腔内，吸波相变储热砖的外部设置有导热防腐层，导热防腐层采用硅酸盐或碳酸盐制成。进一步的，复合材料储存腔为球状结构。本专利技术的另一个技术方案是，一种储热系统的工作方法，包括以下步骤：S1、白天使用清洁能源，夜间使用谷电为微波发生器进行供电，微波发生器对复合材料进行加热处理；S2、复合材料产生热量并传递给吸波相变储热砖，吸波相变储热砖与循环供暖用水产生温差，热量由吸波相变储热砖传导入循环供暖用水，循环供暖用水通过导热管道导向用户供暖设施，为用户提供热源。具体的，步骤S1中，微波发生器对复合材料进行加热处理时间为30～360s。具体的，步骤S2中，吸波相变储热砖的表面温度为95～608℃。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种基于微波加热的复合材料，利用蓄热材料在相变温度下发生物相变化，并伴随着吸收或放出热量，用来控制周围环境的温度，或用以储存热能。但是目前供暖使用的蓄热相变材料由于技术问题无法均匀受热，导致加热使用中能量效率低，将蓄热材料和吸波材料进行复合，进而使用微波储热的方式使得材料快速、均匀受热。进一步的，根据相变种类的不同，相变蓄热采用固-固相变和固-液相变是实际中采用较多的相变类型。根据材料性质的不同，一般来说相变蓄热材料可分为:有机类、无机类及混合类相变蓄热材料。吸波材料有碳系、金属氧化物等类型，都是可以在微波中吸波快速储热的材料。本专利技术一种储热系统，使用清洁能源或夜间谷电，减少温室气体排放和充分利用闲时能源，降低储热成本；创新性引入微波加热法，利用微波的强穿透性、高能性，快速、均匀、安全地加热储热材料，将热能迅速地储存在储热材料中，提高储热材料的储热密度，保证储热材料的温度在合适的范围，不至于降低储热材料的使用寿命，并且不需要在储热材料中添加导热剂，提高储热材料占比，以提高储热材料的储热密度。进一步的，本专利技术可以在家中使用微波储热，小型供热时非常方便；也可以在商场、建筑等大型供暖时用工业微波，快速，便捷；如有特殊要求，可以自己选择微波频率。进一步的，单块储热砖外部是高导热、耐高温、耐腐蚀材料构成，最大程度避免砖体破裂损坏；砖体内部是球型空间，这种结构可以避免复合材料发生固-液相变时泄露出储热砖，并且隔绝相变材料与空气接触，延长了复合材料使用寿命。本专利技术还公开了一种储热系统的工作方法，白天可以充分利用过剩的绿色能源，如风能、太阳能等；夜间利用谷电进行储热，价格便宜，成本低廉；供暖用循环水可以反复使用，必要时直接添加即可，操作简单，避免浪费。进一步的，微波时间设置为几十秒或者几分钟，加热迅速且均匀，可以快速进行供暖，增强使用者的良好体验感。综上所述，本专利技术利用新能源或谷电为微波系统供电，微波环境对复合材料(储热材料/吸波材料)进行加热储热，并且通过循环供暖用水，将储存的热量提供给用户端使用。绿色环保，成本较低，储热迅速，是一种非常有前景的新机制。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术储热系统示意图；图2为本专利技术吸波相变储热砖示意图，其中，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为剖视图，(d)为立体图。其中：1.微波发生器；2.供暖用循环水；3.吸波相变储热砖；4.复合材料储存腔。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参阅图1，本专利技术提供的储热系统，包括微波发生器(1)和吸波相变储热砖(3)，吸波相变储热砖(3)设置在供暖用循环水(2)的两侧，方便对供暖用循环水(2)进行加热，再通过供暖用循环水(2)对用户供暖设施进行供热；微波发生器(1)设置在吸波相变储热砖(3)的一侧，能够对吸波相变储热砖(3)内部的复合材料进行微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微波加热的复合材料，其特征在于，包括蓄热相变材料和吸波材料，蓄热相变材料和吸波材料的质量比为1:(0.01～0.02)，将蓄热相变材料和吸波材料加热熔融或混合制成固体或粉体结构的复合材料，复合材料经微波加热后的储热温度为91～607℃。

【技术特征摘要】
1.一种基于微波加热的复合材料，其特征在于，包括蓄热相变材料和吸波材料，蓄热相变材料和吸波材料的质量比为1:(0.01～0.02)，将蓄热相变材料和吸波材料加热熔融或混合制成固体或粉体结构的复合材料，复合材料经微波加热后的储热温度为91～607℃。2.根据权利要求1所述的基于微波加热的复合材料，其特征在于，蓄热相变材料包括NaCH3COO·3H2O、石蜡、Mg(NO3)2·6H2O和2，2-二羟甲基丙酸中的至少一种，吸波材料包括碳系吸波材料、金属氧化物材料、陶瓷系吸波材料、导电聚合物、手性材料和等离子材料中的至少一种。3.一种储热系统，其特征在于，包括微波发生器(1)和吸波相变储热砖(3)，吸波相变储热砖(3)内设置有如权利要求1或2所述的复合材料，吸波相变储热砖(3)设置在供暖用循环水(2)的两侧，能够对供暖用循环水(2)进行加热处理，微波发生器(1)设置在吸波相变储热砖(3)的一侧，能够对复合材料进行微波加热，微波发生器(1)使用清洁能源或谷电进行供电。4.根据权利要求3所述的储热系统，其特征在于，微波发生器(1)的功率为500～1000W。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓刚，杨超，杨恒瑞，张洲杰，白宇鸽，尹玉婷，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61