CN203464498U - 一种一体化电加热相变蓄热模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有电加热和蓄热功能的低谷电蓄热供暖装置，尤其是涉及种集加热、换热、蓄热保温于一体并可通过法兰连接组合成***的一体化电加热相变蓄热模块。它是由保温层(1)、金属保护层(2)、蓄热控外壁(3)、相变蓄热材料(4)、导热金属翅片(5)、电加热管(6)、金属管道(7)、连接法兰(8)、时间温度控制器(9)、温度传感器(10)等构成。其特点在于：可以通过法兰连接(8)与变频调速循环泵、用户末端等附属设备组成电蓄热供暖蓄热***，按照一定的控制程序控制电加热管、电动阀和循环泵的开启，可实现边蓄边供、蓄热、释热等运行模式。与现有蓄热技术相比，具有结构简单，模块化组装方便，效率高，成本低，投资少，占地空间小等优点。对电网的移峰填谷、提高负荷率将产生巨大的影响，它的推广应用必将获得很好的经济效益和社会效益。

Description

一种一体化电加热相变蓄热模块

技术领域：

一种一体化电加热相变蓄热模块，本实用新型涉及一种具有加热、蓄热、供热功能的电采暖装置，尤其是涉及一种集加热、蓄热、换热、保温于一体并可通过法兰连接组合成***的一种一体化电加热相变蓄热模块。 

背景技术：

目前，公知的电锅炉蓄热采暖***一般用水作蓄热、传热介质，由热源设备——电热锅炉，蓄热水箱、换热器、循环泵、管道、阀门、末端设备(散热器或风机盘管)等部分组成。其工作流程如下；蓄热时，电热锅炉产生的热量通过介质水在蓄热循环泵的作用下存储到蓄热罐中；放热时，存储到蓄热罐中的热量通过介质水在取热循环泵的作用下沿管道流经换热器，在此实现热量交换后，再次通过供热循环将热量经末端传递给空气中，以达到供冷或供热等目的。 

实用新型内容：

一种一体化电加热相变蓄热模块，它是由保温层(1)、金属保护层(2)、蓄热腔外壁(3)、相变蓄热材料(4)、导热金属翅片(5)、电加热管(6)、金属管道(7)、连接法兰(8)、时间温度控制器(9)、温度传感器(10)构成，其特征在于：保温层(1)外侧设有金属保护层(2)，内测与蓄热层间设金属隔离层(3)；蓄热层为金属管道(7)外侧与保温层内侧金属隔离层(3)组成的腔体部分，内含相变蓄热材料(4)及规则布置的导热金属翅片(5)以及电加热管(6)；在金属管道(7)的两端通过电焊连接有金属法兰(8)；其运行的时间和温度受时间温度控制器(9)的控制。 

水的物理性质：冰点0℃，过冷度-5℃，比热1kcal／kg℃溶解热为80kcal／kg，沸点100℃，汽化热为537kcal／kg，相变时的体积变化率较大。因此利用该特性 制造的蓄热水箱体积较大且结构复杂，成本高。由此决定了以其为主要供热设备组成的蓄热***所需设备庞杂，***复杂，占地空间大，管道热损失大，初投资高，推广难度较大。为了克服现有蓄热设备及其蓄热***的种种不足，本实用新型提供一种一体化电加热相变蓄热(冷)模块，该实用新型不仅涉及一种特殊的相变蓄热材料；而且涉及一种具有较高换热能力的模块化管道，该管道是用无缝钢管经特殊加工处理而成，具有比普通管道高3倍的换热能力；还涉及一种能够进行快速组合联接的联接方式。由此制造成的该实用新型不仅具有蓄热功能，而且具有较强的换热能力，还能够通过组合联接形成简单灵活、紧凑可靠的模块化蓄热***；从根本上解决了由常规设备组成的蓄热***所需设备庞杂、***复杂、占地空间大、管道热损失大、初投资高、推广难度较大等问题和缺点。 

附图说明：

图1是本实用新型的纵剖面构造图。 

图1中：4.相变蓄热材料，5.导热金属翅片，7.金属管道，8.连接法兰，9.时间温度控制器。 

图2是用本实用新型与相关设备组成的相变蓄热供暖***实施例的工作原理图。 

在图2所示实施例中：1.本实用新型——一种一体化电加热相变蓄热模块，2.变频调速供热循环泵，3.***管道，4.用户末端，5.电动阀门。 

图3是目前常规电热锅炉供暖的工作原理简意图。 

图3中：1.电热锅炉，2.循环水泵，3.用户末端，4.介质水管道。 

图4是目前常用电锅炉蓄热供暖***的工作原理简意图。 

图4中：1.电热锅炉，2.蓄热罐，3.蓄热罐放热控制阀，4.电锅炉加热循环泵，5.蓄热罐供热循环泵，6.蓄热控制阀，7.热交换器，8.供暖***循环泵，9.用户末端。 

图5是本实用新型的横剖面构造图。 

图5中：1.保温层，2.金属保护层，3.蓄热腔外壁，6.电加热管。 

具体实施方式：

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在钢制金属管道(7)的内壁加工出粗糟的三角螺纹以增加传热面积和换热热力；在管道外侧设蓄热腔，腔体由金属钢板焊接而成，呈长万体或圆柱体，腔内设有数组导热金属翅片(5)和数根纵向排列的电加热管(6)，导热金属翅片(5)与电加热管(6)和金属管道(7)紧配合垂直布置，导热金属翅片(5)间距的大小由相变蓄热材料(4)的传热特性经计算确定；腔内充满相变蓄热材料(4)；腔外设保温材料层(1)和金属保护层(2)；在一端设有时间温度控制器(9)；钢制金属管道的两端设金属法兰(8)，法兰间可以通过螺栓联接。 

本实用新型的工作原理和工作流程是： 

蓄热过程：在用电低谷时段，时间温度控制器(9)控制电加热管(6)导热金属翅片(5)，再通过均布的翅片扩散传递到相变材料中，相变材料的温度逐渐升高，在末达到相变温度80℃以前存储显热，相变材料获得足够的热量后，逐渐发生晶格变化——融化存储潜热，相变结束时蓄热过程完成。释热过程：电加热管(6)停止加热，介质水经末端循环放热，其温度低于相变温度并流经该实用新型时，其相变蓄热材料(4)中所携带的热量通过均布的翅片和管道传递到内壁，再传递到介质水，相变材料逐渐发生晶格变化——凝固，释放所存的潜热后，相变材料的温度开始下降并释放显热，达到规定的温度(55℃)时，释热过程结束。 

本实用新型的有益效果是，可以通过电加热管、特制的管道和翅片的传热完成相变材料的蓄热、释热两种功能，结构简单，稳定可靠。 

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图2是用本实用新型与相关设备组成的相变蓄热供暖***实施例的工作原理图。 

在图2所示实施例中：1.本实用新型——一种一体化电加热相变蓄热模块，2.变频调速供热循环泵，3.***管道，4.用户末端，5.电动阀门。 

图2所示相变蓄热***可实现边蓄边供、全蓄、全蓄热供热等三种供暖模式，工作原理： 

1.边蓄边供，在时间温度控制器的控制下，启动电加热管和变频调速供热循环泵(2)，相变蓄热模块(1)工作，将其中的热量通过流量控制按比例给末端相变蓄热材料(4)供热，同时将剩余部分热量存储到相变蓄热模块(1)中。 

2.全蓄，关闭电动阀门(5)和变频调速供热循环泵(2)，在时间温度控制器的控制下启动电加热管加热，电加热管产生的热量热全部存储到相变蓄热模块(1)中，用户末端5不对外供热。 

3.全蓄热供热，此时打开阀门(5)和启动变频调速供热循环泵(2)，在时间温度控制器的控制下关闭电加热管，时期停止加热，全部由相变蓄热模块向用户末端 

4提供热量。由此可见，本实用新型应用于以电加热为热源的供热***中，可实现低谷蓄热，削峰填谷，平衡电网并提高电网的负荷率等效用，同时由于低谷时段的电价较低，也降低了运行费用。 

图3是目前常规电热锅炉供暖的工作原理简意图。 

图3中：1.电热锅炉，2.循环水泵，3.用户末端，4.介质水管道。 

图4是目前常用电锅炉蓄热供暖***的工作原理简意图。 

图4中：1.电热锅炉，2.蓄热罐，3.蓄热罐放热控制阀，4.电锅炉加热循环泵，5. 蓄热罐供热循环泵，6.蓄热控制阀，7.热交换器，8.供暖***循环泵，9.用户末端。 

工作流程：用电低谷时段进行蓄热时，电热锅炉(1)、蓄热罐(2)、锅炉加热循环泵(4)工作，蓄热控制阀(6)打开，蓄热罐放热控制阀(3)关闭，将热量存蓄到蓄热罐(2)。用电平、峰时段进行供热时，蓄热罐(2)、蓄热罐供热循环泵(5)、热交换器(7)、供暖***循环泵(8)等工作，蓄热罐放热控制阀(3)打开，将热量送到用户末端(9)，完成供暖。 

对比图2、图3、图4后可以看出，图(2)所示实施例与图(3)所示常规***接近，比图(4)所示常规蓄热***简单，但功能相同，提高了可靠性和运行效率，简化了***，减少了设备投资，降低了安装调试、运行等费用，减少了安装调试周期。因此，该实用新型的推广应用将带来较大的经济效益和社会效益，具有广泛的推广价值和发展前景。按照图2所述的实施方式形成的其他类似的技术方案，也均属本适用新型的保护范围。 

按照图1所述的实施方式，若把外形及结构更换为其他类似的技术方案，也均属本适用新型的保护范围，以上所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的等效改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本实用新型的范围内，特此说明。 

Claims (7)

1.一种一体化电加热相变蓄热模块，它是由保温层(1)、金属保护层(2)、蓄热腔外壁(3)、相变蓄热材料(4)、导热金属翅片(5)、电加热管(6)、金属管道(7)、连接法兰(8)、时间温度控制器(9)、温度传感器(10)构成，其特征在于：保温层(1)外侧设有金属保护层(2)，内测与蓄热层间设金属隔离层(3)；蓄热层为金属管道(7)外侧与保温层内侧金属隔离层(3)组成的腔体部分，内含相变蓄热材料(4)及规则布置的导热金属翅片(5)以及电加热管(6)；在金属管道(7)的两端通过电焊连接有金属法兰(8)；其运行的时间和温度受时间温度控制器(9)的控制。 

2.根据权利要求1所述一体化电加热相变蓄热模块，其特征在于：所相变蓄热材料(4)的内壁设有内螺纹。 

3.根据权利要求1所述一体化电加热相变蓄热模块，其特征是金属管道(7)的两端通过电焊连接有金属法兰(8)。 

4.根据权利要求1所述一体化电加热相变蓄热模块，其特征在于：蓄热层为金属管道外壁与保温层内侧金属隔离层之间形成的金属腔，腔内等间距垂直于管道轴线并相互平行地布置有导热金属翅片(5)，翅片间充有相变蓄热材料(4)。 

5.根据权利要求1所述一体化电加热相变蓄热模块，其特征在于：金属导热翅片(5)与金属管道(7)紧配合。 

6.根据权利要求1所述一体化电加热相变蓄热模块，其特征在于：蓄热层——相变蓄热材料(4)中设有温度传感器(10)。 

7.根据权利要求1所述一体化电加热相变蓄热模块，其特征在于：蓄热腔内等间距沿金属管道(7)轴线万向并相互平行地布置有电加热管(6)，电加热管(6)与金属导热翅片(5)垂直并紧配合。 

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