CN102967049A - 一种相变电加热储能装置 - Google Patents

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安靖东
姜艳
王笑衡
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Abstract

一种相变储能电加热装置，该装置的保温层由两层组成，内保温层是由熔点比较低的20度相变石蜡构成相变石蜡保温层；外保温层是由普通聚氨酯保温材料构成聚氨酯保温层，两层保温层中间由铝合金壳体分开；加热储能装置内胆的下部装有电加热器，加热储能装置内胆中填充40-50度的相变石蜡；加热储能装置内胆内设有加热水空气等传热介质的换热器，换热器由金属管路组成，换热器周围焊有换热器翅片。电加热电路上装有电加热定时器，可自动控制温度加热***在电价低谷时期开启，电价高峰时关闭。可以根据需要做成相变储能电暖气、相变储能电热水器、相变储能电加热墙等各种形式。

Description

一种相变电加热储能装置
技术领域
 本发明专利涉及一种热储能装置，尤其是根据相变储能原理利用峰谷平电价的差别，在电价低谷时段把电能转化成热能储存起来，并在高峰时放出的一种相变电加热储能装置。
背景技术
相变储能材料（Phase Change Material, PCM）是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变储能材料在相变化过程中，可以从环境吸收热（冷）量或向环境放出热（冷）量，从而达到热量存储和释放的目的，存储和释放热量的能力为相变材料的潜热。相变储能材料一般具有以下特点：首先，相变过程一般是一个等温或者近似等温的过程，相变材料自身的温度在相变完成前变化不大，形成一个宽的温度平台，这种特性有利于把温度变化维持在较小的范围内；其次，相变过程虽然温度变化小，但是吸收和释放的相变潜热却相当大，少量的材料可以存储大量的热量。但作为实际应用的相变储能材料必须具有以下特点：较高的储热能力、合适的相变温度、吸热和放热时的温度变化尽可能小、生态友好、无毒、循环效率高（100％）、使用寿命长，在相变过程中性能稳定、易于操作等。
CN2494951Y 公开了一种相变储能电采暖器，使用相变储能材料储存电能。不过此实用新型专利使用水作为热传导剂，用盐水合物做相变储能材料。由于盐水合物存在相分离、过冷等固有缺欠，使用一段时间后，就会逐渐失去储能的功能。所以该技术存在使用寿命过短的缺欠。
CN201885392U中公开了一种相变储能热水器，用多孔石墨相变储能装置储能，不过该实用新型没有公开所用相变材料球类型和特点。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种利用相变储能材料来储存在电价低谷时段的能量，以更好的利用低电价时段，来节电并更有效的利用电能的技术的一种相变电加热储能装置。
为解决已有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：相变储能电加热装置，包括：换热流体进口、换热流体出口、换热器、相变石蜡、换热器翅片、相变石蜡保温层、聚氨酯保温层、电加热器、电源接头、电加热定时器、外壳、温度控制器、加热储能装置内胆及箱体。该加热装置的保温层由两层组成，内保温层是由熔点比较低的20度的相变石蜡构成相变石蜡保温层；外保温层是由普通聚氨酯保温材料构成聚氨酯保温层，两层保温层中间由铝合金壳体分开；加热储能装置内胆的下部装有电加热器，并在点接线处有密封；加热储能装置内胆内设有加热水空气等传热介质的换热器；加热储能装置内胆内部装有温度控制器。加热储能装置内胆中填充有用40-50度的相变石蜡。换热器由金属管路组成，换热器周围焊有换热器有翅片。在相变储能电加热装置内部装有温度控制器，目的在于根据相变储能石蜡温度变化关闭或打开电加热开关。在电加热电路上装有电加热定时器，目的为自动控制温度加热***在电价低谷时期开启，电价高峰时关闭。
    本发明的有益效果是：使用石蜡基相变储能材料为储能介质，用于在低谷电价时把电能转换为热能；而在电价高峰时放出热量，以减少用电花费。电加热电路上装有定时器，可以自动控制温度加热***在电价低谷时期开启，电价高峰时关闭可以根据需要做成相变储能电暖气、相变储能电热水器、相变储能电加热墙等各种形式。
附图说明
图1是本发明相变电加热储能装置的结构示意图。
图中所示：换热流体进口1、换热流体出口2、换热器3、相变石蜡4、换热器翅片5、相变石蜡保温层6、聚氨酯保温层 7、电加热器8、电源接头9、电加热定时器10、外壳11、温度控制器12、加热储能装置内胆13。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
具体实施方式
在相变储能电加热装置的加热储能装置内胆13中装有电加热器8； 电加热器8由螺栓固定在加热储能装置内胆13的下部，并在外部点接线处做密封， 以防止相变石蜡流出。
在内胆13的内部设有由金属管路组成的换热器3，用于加热水空气等传热介质，以满足用户的使用需求。换热流体出口2外接水或空气泵，换热器3通过焊接的方式连接到加热储能装置内胆13的壳体上。为强化传热，在换热器3周围焊有翅片5。加热储能装置内胆13装有换热器，可以和相变石蜡进行热交换用来加热水和空气等。
    在加热储能装置内胆13内电加热体周围填充有相变石蜡4；相变石蜡的相变温度根据实际需要来进行调整。
在加热储能装置内胆13外装有保温层。保温层由两层组成：里层保温层由熔点比较低的20度相变石蜡构成相变石蜡保温层6， 利用相变储能的原理减少热量损失，达到保温的效果；外层保温层由普通聚氨酯保温材料构成聚氨酯保温层7，两层保温层中间用铝合金壳体分开，在加热储能装置内胆13装有温度控制器12，目的是在相变储能石蜡完全液化后停止加热，加热储能装置内胆13中还填充油40-50的相变石蜡，当相变储能石蜡温度低于相变温度时打开电加热开关。
在电加热电路上，装有电加热定时器10， 可以自动控制温度加热***在电价低谷时期开启，电价高峰时关闭。
    实施例1：相变储能电暖气
相变储能电暖气和普通家用电暖气外形相似，但是用相变储能材料取代了导热油，并增加了一些控制设施，具体如下：
相变储能电暖气使用的相变储能材料是相变温度在40度左右的相变石蜡，设计采暖面积1.5平方米，在相变储能电暖气内部装有电加热器，电加热器的功率为3 kW。在电暖气内部装有温度控制设施，目的是在相变石蜡完全液化后停止加热，而当相变石蜡温度低于相变温度时打开电加热开关。同时，在电加热电路上有定时器，可以自动控制温度加热***在电价低谷时期开启，以更好的利用波谷时的低电价。在电暖气的外部装有可拆卸的保温套。保温套由聚氨酯保温泡沫装封装在涤纶布，由固定扣固定在电暖气壳体上。在储能的时候，保温套装在电加热器上，以减少热量损失。而需要加热的时候，移除可卸式保温套，放出热量。
实施例2： 50L相变储能电热水器
相变储能也可做成电热水器的形式。相变储能电热水器由内胆、相变石蜡储能填充层、保温层、外壳、热水换热单元以及相关的控制单元构成。和普通电热水器不同的是相变储能电热水器直接电加热的介质不是水而是相变储能石蜡.相比现在使用的几种相变储能材料，相变石蜡即材料有比较明显的优势。比如相变潜热高、过冷现象不明显而且没有相分离。对于相变温度在50-60度附近的相变石蜡可以从石油产品中获得，价格比较便宜。相变储能电热水器内胆由铝合金制成，在内胆外部有一层由20度相变石蜡构成的相变储能保温层，在该保温层外包了一层聚氨酯泡沫保温层。相变储能电热水器内胆设有2kw的电加热器，在电加热器和内胆壳之间充满了相变温度为50度的相变石蜡。在内胆中另设有由金属管路组成的热交换器，换热器的一端通过手阀和住户自来水***连接，另一端连接热水终端，如热水水龙头、淋浴喷淋头等。在相变储能热水器内部装有温度控制器。当温度控制器检测到相变储能的温度超过其相变温度后，温度控制器发出信号切断电源停止加热；而当温度控制器检测到相变石蜡温度低于相变温度时打开电加热开关。在电加热电路上，装有定时器，可以自动控制温度加热***在电价低谷时期开启，在高峰时关闭。
实施例3：相变储能电加热墙
相变储能电加热装置也可以做成保温墙的形式。相变储能电加热墙由内胆、保温层、外壳、空气通道、风机以及相关的控制单元构成。相变储能电加热墙有高度2.5米、长度2 米、3厘米厚的铝合金板构成内胆，内胆中均匀布满功率达2000W的电加热单元。在内胆中排放口，空气在气泵的作用下流过上述空气通道，通过排风口吹到室内。冷空气在液化的相变储能材料加热升温，达到提高室内温度的目的。在铝合金盘管通道也通过一个三通阀连到自来水管线，另一端通过另一个三通阀连到用热水单元，在需要时，可以产出热水供用户使用。在内胆其他地方充满了相变温度为40度相变石蜡。在相变储能热水器内部装有温度控制器。当温度控制器检测到相变储能的温度超过其相变温度后，温度控制器发出信号停止电源；而当温度控制器检测到相变石蜡温度低于相变温度时打开电加热开关。在电加热电路上，装有定时器，可以自动控制温度加热***在电价低谷时期开启。

Claims (4)

1.一种相变储能电加热装置，包括：换热流体进口、换热流体出口、换热器、相变石蜡、换热器翅片、相变石蜡保温层、聚氨酯保温层、电加热器、电源接头、电加热定时器、外壳、温度控制器、加热储能装置内胆及箱体，其特征在于：该加热装置的保温层由两层组成，内保温层是由熔点比较低的20度的相变石蜡构成相变石蜡保温层（6）；外保温层是由普通聚氨酯保温材料构成聚氨酯保温层（7），两层保温层中间由铝合金壳体分开；加热储能装置内胆（13）的下部装有电加热器（8），并在点接线处有密封；加热储能装置内胆（13）内设有加热水空气等传热介质的换热器（3）；加热储能装置内胆（13）内部装有温度控制器（12）。
2.根据权利要求1所述的相变储能电加热装置，其特征在于：加热储能装置内胆（13）中填充有用40-50度的相变石蜡（4）。
3.根据权利要求1所述的相变储能电加热装置，其特征在于：换热器（3）由金属管路组成，换热器周围焊有换热器有翅片（5）。
4.按照权利要求1所述的相变储能电加热装置，其特征在于：在电加热电路上装有电加热定时器（10）。
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