CN218821842U - 一种用于供暖的高效相变储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于供暖的高效相变储能装置，涉及相变储能技术领域；包括太阳能集热板和储能箱，太阳能集热板通过两根导热油管与设置在储能箱内的第一换热盘管串联，形成用于导热油循环的回路；第一换热盘管内部从外至内依次同轴设置有第一盘管和第二盘管，第一盘管的盘管圈数多于第二盘管的盘管圈数；第一盘管和第二盘管的底端均贯穿储能箱的底壁并共同与储能箱外部的进气管连通；第一盘管和第二盘管的顶部均贯穿储能箱的顶部并延设至储能箱外部；储能箱的侧壁设置有进水管和出水管，储能箱的侧壁和顶壁均设置有夹层，夹层内设置有相变层；该实用新型对水和气均可加热，实现装置的多功能性和高效性。

Description

一种用于供暖的高效相变储能装置

技术领域

本实用新型涉及相变储能技术领域，尤其涉及一种用于供暖的高效相变储能装置。

背景技术

相变储能是热储能的一种，利用相变材料(Phase Change Material,PCM)储热特性,来储存或者是释放其中的热量，从而达到一定的调节和控制该相变材料周围环境的温度,从而改变能量使用的时空分布,提高能源的使用效率。

目前，为相变材料提供热能的来源很多，如电能、太阳能等，因我国太阳能资源丰富，将太阳能储存至相变材料中，然后使其对气体或者水进行加热，以为人们提供生活用水或者暖气能够极大程度减少能耗，提高太阳能的利用率。

现有技术中，对水和气常采用不同的的供热装置，如此，使用者若对热水和暖气都有需求的情况下，则需要购买两个装置，使用时具有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于供暖的高效相变储能装置，其对水和气均可加热，实现装置的多功能性和高效性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于供暖的高效相变储能装置，包括太阳能集热板和储能箱，所述太阳能集热板通过两根导热油管与设置在所述储能箱内的第一换热盘管串联，形成用于导热油循环的回路；所述第一换热盘管内部从外至内依次同轴设置有第一盘管和第二盘管，所述第一盘管的盘管圈数多于所述第二盘管的盘管圈数；所述第一盘管和所述第二盘管的底端均贯穿所述储能箱的底壁并共同与所述储能箱外部的进气管连通；所述第一盘管和所述第二盘管的顶部均贯穿所述储能箱的顶部并延设至所述储能箱外部；所述储能箱的侧壁设置有进水管和出水管，所述储能箱的侧壁和顶壁均设置有夹层，所述夹层内设置有相变层。

上述方案中，太阳能集热板吸收太阳能后，通过热交换传递给导热油，导热油在回路中进行流动，在流动过程中，将热量传递给储能箱内部的水和第一盘管和第二盘管内的气体，以对水和气体进行加热，实现气体和水在同一个装置加热的目的，避免现有技术中气体和水的加热装置分开设置，提高能源利用的高效性；导热油剩余的热量会储存于相变层中，且水中的温度高于设定温度后，水中的热量也会储存于相变层中，待晚上或者太阳光不强的时候，通过相变层为水和气体进行供热；在为气体供热过程中，第一盘管和第二盘管的圈数不同，以使二管内气体受热时间不等，如此由二管排出的暖气温度不同，满足人们对不同温度的暖气的需求。

优选的，所述储能箱的外壁设置有第一保温层。

上述方案中，通过设置第一保温层，能够减少储能箱内部的热量散失。

优选的，所述储能箱的顶部设置有混合箱，所述第一盘管和第二盘管的顶端设置在所述混合箱内，所述混合箱设置有出气管。

上述方案中，通过设置混合箱，能够对第一盘管和第二盘管内的气体进行混合，以得到处于第一盘管和第二盘管所得暖气温度之间的暖气，扩大用户对暖气温度的选择面。

优选的，所述混合箱的内部同轴设置有中心轴，所述中心轴的外部设置有搅拌杆，所述中心轴的顶部贯穿所述混合箱的顶部并与设置在所述混合箱顶部的电机的输出端固定连接。

上述方案中，通过设置中心轴和搅拌杆，能够对第一盘管和第二盘管内的气体进行加热，以提高二管气体的混合均匀度，提高用户的体感。

优选的，所述混合箱的外壁设置有第二保温层。

上述方案中，通过设置第二保温层，能够减少混合箱内部的热量散失。

优选的，所述第一盘管上设置有第一阀门，所述第二盘管上设置有第二阀门。

上述方案中，通过设置第一、二阀门，便于对第一盘管和第二盘管内的气体流速以及开闭进行控制，提高储能装置的实用性。

优选的，所述出气管和所述出水管外壁均设置有第三保温层。

上述方案中，通过设置第三保温层，能够减少出气管和出水管内部的热量散失。

优选的，所述第一换热盘管的顶端连接第二换热盘管，所述第二换热盘管的出液端与所述导热油管相连；所述第二换热盘管设置在所述储能箱顶部的相变层中。

上述方案中，通过设置第二换热盘管，能够使第二导热油在相变层中的停留时间增长，最大程度使导热油剩余热量储存至相变层中。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

通过设置储能箱，能够在其内盛装水，使导热油的热量传递给水，以对水进行加热，为用户提供热水；通过在储能箱内设置第一盘管和第二盘管，能够使加热后的水对两根盘管内的气体进行加热，以供给用户暖气；进而使热水和暖气均能通过同一装置制备，不需要用户单独控制两个不同的加热装置，操作方便且高效；通过在储能箱的侧壁和顶部设置相变层，能够吸收导热油剩余的热量以及吸收高于所需水温的那部分热量，以使在阴雨天或晚上的时候，通过相变层为水和气体供热；通过将第一盘管和第二盘管设置为圈数不同的盘管，能够使二管内气体受热时间不同，以使得到的暖气温度不同，进而满足人们对不同温度的暖气的需求。

附图说明

图1为本实用新型正视方向的剖视结构示意图；

图2为本实用新型俯视方向的剖视结构示意图；

图3为本实用新型中混合箱的俯视方向的剖视结构示意图；

图4为本实用新型中第二换热盘管的俯视方向的结构示意图；

图中：100-太阳能集热板、110-导热油管、120-第一换热盘管、130-第一盘管、140-第二盘管、150-进气管、160-储能箱、170-进水管、180-出水管、190-相变层、210-第二保温层、230-混合箱、240-出气管、250-中心轴、260-搅拌杆、270-电机、131-第一阀门、141-第二阀门、280-气泵、290-第二换热盘管。

具体实施方式

下面结合本实用新型中的附图1至图4，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

一种用于供暖的高效相变储能装置，如图1所示，包括用于聚集太阳能的太阳能集热板100和储能箱160，实际使用时，为了提高太阳能吸收效率，可使太阳能设置有曲面形，增大与太阳能的接触面积；所述太阳能集热板100通过两根导热油管110与设置在所述储能箱160内的第一换热盘管120串联，形成用于导热油循环的回路，所述导热油在所述回路中流动；如图2所示，所述第一换热盘管内部从外至内依次同轴设置有第一盘管130和第二盘管140，所述第一盘管130的盘管圈数多于所述第二盘管140的盘管圈数，以使第一盘管130内的气体在储能箱160的移动时间较第二盘管140内的气体移动时间更长，吸收热量更多，得到的暖气温度更高；所述第一盘管130和所述第二盘管140的底端均贯穿所述储能箱160的底壁并共同与所述储能箱160外部的进气管150连通，所述进气管150上设置有气泵280，所述第一盘管130上设置有第一阀门131，所述第二盘管140上设置有第二阀门141；所述第一盘管130和所述第二盘管140的顶部均贯穿所述储能箱160的顶部并延设至所述储能箱160外部；所述储能箱160的侧壁设置有用于将水加入储能箱160内部的进水管170和便于热水排出的出水管180，所述储能箱160的侧壁和顶壁均设置有夹层，所述夹层内设置有相变层190，所述相变层190的材料为石蜡或三水合醋酸钠。

具体实施时，在储能箱160内盛装待加热水；太阳能集热板100吸收太阳能后，通过热交换传递给导热油，导热油经其中一根导热油管110流至第一换热盘管120内，将热量传递给待加热水，因储能箱160内部一般会设置温度感应器，因此，当待加热水温度升高至所需温度时，水中多余的热量以及导热油中剩余的热量会储存至相变层190中，其后导热油再沿着另一根导热油管110流至太阳能集热板100处，吸收太阳能后进行再次循环；若需要暖气时，打开气泵280，使气体沿着第一盘管130和第二盘管140进入储能箱160内，在加热气体过程中，可根据实际需要关闭或者打开第一阀门131和第二阀门141，若暖气温度需要高一些，则打开第一阀门131，关闭第二阀门141，此时气体沿着第一盘管130进入储能箱160内，经热水长时间加热后，沿着出气端排至所需供暖处；若暖气温度需要低一些，则打开第二阀门141，关闭第一阀门131，此时气体沿着第二盘管140进入储能箱160内，经热水短时间加热后，沿着出气端排至所需供暖处；待晚上或者太阳光不强的时候，相变层190热量传递至水中，再通过水对气体进行加热，以确保在白天和晚上均能有效对和气体进行加热，满足人们对水和气体均能加热的需求。

实施例2

在实施例的基础上，为了减少储能箱160的热量散失，所述储能箱160的外壁设置有第一保温层(图中未画出)；为了使第一盘管130和第二盘管140内的气体进行混合，所述储能箱160的顶部设置有混合箱230，所述第一盘管130和第二盘管140的顶端设置在所述混合箱230内，所述混合箱230设置有出气管240；具体的，如图3所示，所述混合箱230的内部同轴设置有中心轴250，所述中心轴250的外部设置有搅拌杆260，用于对第一、二盘管内的气体进行搅拌混合，所述中心轴250的顶部贯穿所述混合箱230的顶部并与设置在所述混合箱230顶部的电机270的输出端固定连接；所述混合箱230的外壁设置有第二保温层210；所述出气管240和所述出水管180外壁均设置有第三保温层(图中未画出)，以减少热量损失；进一步，如图4所示，为了最大程度将导热油内的多余热量储存至相变层190内，所述第一换热盘管120的顶端连接第二换热盘管290，所述第二换热盘管290为蚊香形，所述第二换热盘管290的出液端与所述导热油管110相连；所述第二换热盘管290设置在所述储能箱160顶部的相变层190中。

具体实施时，第一盘管130和第二盘管140形成的暖气温度不同，为了能够得到两种暖气之间温度的暖气，需要对二者进行混合，以使本实用新型能够制得三种不同温度的暖气，具体的，需同时打开第一、二阀门，使气体同时进入第一、二盘管，待储能箱160加热后，流动至混合箱230中，在电机270的作用下，使中心轴250带动搅拌杆260进行转动，以使两种不同的温度的气体进行混合，以获得两种气体之间温度的暖气，再通过出气管240排至所需供暖处，进而提高用户对暖气温度的选择性；在储能箱160对水和气体加热的过程中，要尽量较少热量的损失，通过设置第一、二、三保温层能够克服该缺陷；此外，因导热油在对水进行加热后，在储能箱160顶部与相变材料有一定的接触，进而使相变材料对导热油剩余的热量进行了部分吸收，但是吸收不完全，为了最大程度将导热油内的多余热量储存至相变层190内，将第一换热管与储能箱160顶部的相变层190接触部分设置了第二换热盘管290，第二换热盘管290设置为蚊香形，以增大第二换热盘管290与相变层190之间的接触面积，以最大程度将导热油剩余热量储存至相变材料中。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“纵”、“横”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，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的限制。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于供暖的高效相变储能装置，包括太阳能集热板(100)和储能箱(160)，其特征在于，所述太阳能集热板(100)通过两根导热油管(110)与设置在所述储能箱(160)内的第一换热盘管(120)串联，形成用于导热油循环的回路；所述第一换热盘管(120)内部从外至内依次同轴设置有第一盘管(130)和第二盘管(140)，所述第一盘管(130)的盘管圈数多于所述第二盘管(140)的盘管圈数；所述第一盘管(130)和所述第二盘管(140)的底端均贯穿所述储能箱(160)的底壁并共同与所述储能箱(160)外部的进气管(150)连通；所述第一盘管(130)和所述第二盘管(140)的顶部均贯穿所述储能箱(160)的顶部并延设至所述储能箱(160)外部；所述储能箱(160)的侧壁设置有进水管(170)

和出水管(180)，所述储能箱(160)的侧壁和顶壁均设置有夹层，所述夹层内设置有相变层(190)。

2.根据权利要求1所述的一种用于供暖的高效相变储能装置，其特征在于，所述储能箱(160)的外壁设置有第一保温层。

3.根据权利要求1所述的一种用于供暖的高效相变储能装置，其特征在于，所述储能箱(160)的顶部设置有混合箱(230)，所述第一盘管(130)和第二盘管(140)的顶端设置在所述混合箱(230)内，所述混合箱(230)设置有出气管(240)。

4.根据权利要求3所述的一种用于供暖的高效相变储能装置，其特征在于，所述混合箱(230)的内部同轴设置有中心轴(250)，所述中心轴(250)的外部设置有搅拌杆(260)，所述中心轴(250)的顶部贯穿所述混合箱(230)的顶部并与设置在所述混合箱(230)顶部的电机(270)的输出端固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于供暖的高效相变储能装置，其特征在于，所述混合箱(230)的外壁设置有第二保温层(210)。

6.根据权利要求1所述的一种用于供暖的高效相变储能装置，其特征在于，所述第一盘管(130)上设置有第一阀门(131)，所述第二盘管(140)上设置有第二阀门(141)。

7.根据权利要求3所述的一种用于供暖的高效相变储能装置，其特征在于，所述出气管(240)和所述出水管(180)外壁均设置有第三保温层。

8.根据权利要求1所述的一种用于供暖的高效相变储能装置，其特征在于，所述第一换热盘管(120)的顶端连接第二换热盘管(290)，所述第二换热盘管(290)的出液端与所述导热油管(110)相连；所述第二换热盘管(290)设置在所述储能箱(160)顶部的相变层(190)中。

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