内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱制造技术

内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱，包括储能箱体、分层换热盘管、进出口挡板和内有相变储热材料的储热球，箱体上有排气阀和排污阀，换热器的进水口、来自集热器的热水管进口和去向用户的热水出口位于储热水箱的上部，换热器的出水口、来自用户的低温水的进口和去向集热器的低温水的出口位于水箱的下部。其特征在于：在储热水箱中设置了三层换热盘管，将该储热水箱分为隔为三层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；相变储热材料封装在小球内，并留有一定的体积变化空间，储热时材料由固相变为液相，放热时进行相反的变化；与储罐直接相连的进出口都设置了挡板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能储热供暖领域，尤其是水储能技术和相变储能技术以及高效温度分层换热储能装置。
技术介绍
太阳能储热供暖是目前较为成熟和有效的太阳能利用方式之一，其整个系统主要包括集热、储热和用户三个部分，其中储能装置在系统中具有能量储存和调节的功能，是整个太阳能采暖系统的关键部件。温度分层型储热一方面可以降低集热器的进ロ温度提高集热器的效率，另ー方面可以根据用户的用水温度和用水量来设计分层的位置从而提高有效储热量。因此，该种储能技术在生活和生产中具有广阔的应用前景，对太阳能储热供暖技术的推广具有重要的意义。现有的温度分层储能装置均是从减小进出口和内部扰动来考虑，在进出ロ设置布水或在内部设置挡板。虽然可以形成温度分层，但所形成的温度分层不能长时间維持，分层效果也都不太理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱。本专利技术是内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱，有一个圆柱形的储热水箱1，在储热水箱I中设置了三层换热盘管2，将储热水箱分隔为三层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区，在进出口处分别设置有挡板11，箱体上有排气阀15和排污阀16，来自集热器的高温热水通过换热盘管进ロ 5进入换热盘管2，在储热水箱I内依次与上层和中层的储热介质，即水和高温相变储热球12、中温相变储热球13进行分层换热，最后与底层的水进行换热，然后通过出口 6循环回到集热器，使储热水箱内形成高效温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水可根据需要温度的不同通过第一挡板出ロ 7或第二挡板出ロ 9流出储热水箱1，最后由第一挡板进ロ 8循环回到储热水箱I ; 或者根据来自集热器的热水的温度的不同，高温热水和中温热水可以分别由第二挡板进ロ 3和第三挡板进ロ 10直接进入储热水箱I的上部和中部与储热材料进行换热，同时下部的低温水通过第三挡板出口 4进入集热器进行循环，使储热水箱内形成温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水通过第一挡板出口 7、第二挡板出口9和第一挡板进ロ 8进行循环，通过挡板来减小进出口的扰动，維持储罐内的温度分层；高温相变储热球12和中温相变储热球13分别由铁丝编制而成的铁丝网14支撑。本专利技术的有益之处在于:采用相变储热材料提高了単位体积的储热容量，可以形成一个稳定的储热区，可以为用户提供一个恒定的用水温度，提高舒适度。通过在储能装置的各个进出口安装挡板和在储能装置的内部安装分层换热盘管，提高了太阳能温度分层储能装置的有效储能量和単位体积的储热容量以及长时间维持其内部所需要的温度分层，并减小进出口扰动，实现了水箱的温度分层并可以长时间维持水箱内部的温度分层，大大的提高水箱的有效储热容量和集热器的即热效率。在水箱的上部和中部储能区设计相变储热球储热，提高了储能水箱单位体积的储热容量。附图说明图1为本专利技术的内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱结构示意图，图2为主视图；图3为换热盘管2的结构示意图；图4、图5为挡板的结构示意图；图6为本专利技术的相变储热球结构示意图。附图标记及对应名称为:储热水箱1，换热盘管2，第二挡板进ロ 3，第三挡板进ロ 4，换热盘管进ロ 5，出口 6，第一挡板出口 7，第一挡板进ロ 8，第二挡板出ロ 9，第三挡板进ロ 10，挡板11，高温相变储热球12，中温相变储热球13，铁丝网14。具体实施例方式如图1、图2所示，本专利技术是内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱，有一个圆柱形的储热水箱1，在储热水箱I中设置了三层换热盘管2，将储热水箱分隔为三层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区。在进出口处分别设置有挡板11，挡板11的结构如图4、图5所示。箱体上有排气阀15和排污阀16，来自集热器的高温热水通过换热盘管进ロ 5进入换热盘管2，在储热水箱I内依次与上层和中层的储热介质，即水和高温相变储热球12、中温相变储热球13进行分层换热，最后与底层的水进行换热，然后通过出ロ 6循环回到集热器，使储热水箱内形成高效温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水可根据需要温度的不同通过第一挡板出ロ 7或第二挡板出ロ 9流出储热水箱1，最后由第一挡板进ロ 8循环回到储热水箱I。或者根据来自集热器的热水的温度的不同，高温热水和中温热水可以分别由第二挡板进ロ 3和第三挡板进ロ 10直接进入储热水箱I的上部和中部与储热材料进行换热，同时下部的低温水通过第三挡板出口 4进入集热器进行循环，使储热水箱内形成温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水通过第一挡板出口 7、第二挡板出口 9和第一挡板进ロ 8进行循环，通过挡板来减小进出口的扰动，維持储罐内的温度分层；高温相变储热球12和中温相变储热球13分别由铁丝编制而成的铁丝网14支撑。如图6所示，相变材料采用固液相变材料，并密封于塑料球中，当周围水的温度高于其相变温度时，高温相变储热球12、中温相变储热球14内的相变材料将吸收大量的热量发生相变，由固态变为液态，储存能量；当周围水的温度低于其相变温度时，相变材料将其储存的潜热释放出来，将水箱内的水加热，相变材料由液态变为固态。相变材料通过其不断的吸热和放热过程使水箱上部和中部的储能区維持一个恒定的温度。其基本參数:高温相变材料相变温度85° C，相变潜热269KJ/kg，中温相变材料相变温度58° C，相变潜热254.6KJ/kg。如图3所示，同一层的换热盘管2的布设从中心向外逐渐扩大，形成阿基米德螺旋线分布，并且在同一水平面上。如图1、2、6所示，储热水箱内上部的储热材料为高温相变储热材料，封装在高温相变储热球12内，中部的储热材料为中温相变储热材料，封装在中温相变储热球13内，并留有相应的体积变化空间，高温相变储热球12和中温相变储热球13的上下球壳分别通过螺纹连接并密封防水，铁丝网14的孔径小于高温相变储热球12或中温相变储热球13的直径。如图1、图4、图5所示，与储能水箱直接相连的进出口都设置了圆形挡板11，挡板11与各个进出口的距离为10cm，上部两个进出口安装了铁丝网防止储热球进入管道。本专利技术的内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱，换热盘管为三层，或者两层，或者四层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
内置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱，有一个圆柱形的储热水箱（1），其特征在于：在储热水箱（1）中设置了三层换热盘管（2），将储热水箱分隔为三层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区，在进出口处分别设置有挡板（11），箱体上有排气阀（15）和排污阀（16），来自集热器的高温热水通过换热盘管进口（5）进入换热盘管（2），在储热水箱（1）内依次与上层和中层的储热介质，即水和高温相变储热球（12）、中温相变储热球（13）进行分层换热，最后与底层的水进行换热，然后通过出口（6）循环回到集热器，使储热水箱内形成高效温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水可根据需要温度的不同通过第一挡板出口（7）或第二挡板出口（9）流出储热水箱（1），最后由第一挡板进口（8）循环回到储热水箱（1）；或者根据来自集热器的热水的温度的不同，高温热水和中温热水可以分别由第二挡板进口（3）和第三挡板进口（10）直接进入储热水箱（1）的上部和中部与储热材料进行换热，同时下部的低温水通过第三挡板出口（4）进入集热器进行循环，使储热水箱内形成温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水通过第一挡板出口（7）、第二挡板出口（9）和第一挡板进口（8）进行循环，通过挡板来减小进出口的扰动，维持储罐内的温度分层，高温相变储热球（12）和中温相变储热球（13）分别由铁丝编制而成的铁丝网（14）支撑。...

【技术特征摘要】
1.置相变储热材料的高效温度分层换热储能水箱，有一个圆柱形的储热水箱(1)，其特征在干:在储热水箱(I)中设置了三层换热盘管(2)，将储热水箱分隔为三层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区，在进出口处分别设置有挡板(11)，箱体上有排气阀(15)和排污阀(16)，来自集热器的高温热水通过换热盘管进ロ(5)进入换热盘管(2)，在储热水箱(I)内依次与上层和中层的储热介质，即水和高温相变储热球(12)、中温相变储热球(13)进行分层换热，最后与底层的水进行换热，然后通过出ロ(6)循环回到集热器，使储热水箱内形成高效温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水可根据需要温度的不同通过第一挡板出口(7)或第二挡板出口(9)流出储热水箱(1)，最后由第一挡板进ロ(8)循环回到储热水箱(I)； 或者根据来自集热器的热水的温度的不同，高温热水和中温热水可以分别由第二挡板进ロ(3)和第三挡板进ロ(10)直接进入储热水箱(I)的上部和中部与储热材料进行换热，同时下部的低温水通过第三挡板出ロ(4)进入集热器进行循环，使储热水箱内形成温度分层，从上到下依次为高温区、中温区和低温区；去向用户的热水通过第一挡板出口(7)、第ニ挡板出ロ(9)和第一挡板进ロ(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智平，陈丹丹，路阳，王克振，赵静，郭长华，刘建波，熊文嘉，田和青，王军伟，成波，陆鑫，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：