[发明专利]一种高效绝热的相变储热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效绝热的相变储热系统，具体涉及相变材料在热量存储过程中热能损耗问题。

背景技术

能源和环境危机带来的系列问题越来越引起人们的关注，开发新的绿色能源以及提高能源利用率是人们研究的重点。现阶段，人们关注较多的新能源是太阳能，但是太阳能利用和废热回收存在时间和空间上不匹配的问题。相变储能材料可以从环境中吸收能量和向环境释放能量，较好地解决了能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，有效地提高了能量的利用率。相变储热系统的特性使得其在电力“移峰填谷”、工业于民用建筑和空调节能、军事领域等有着广泛的应用前景。

绝热材料作为相变储热系统中的一个重要的组成部分，对于热能的利用效率和热量保持时间有着重大的影响。现有的绝热材料中应用广泛的有聚氨酯、EPS和XPS聚苯板、珍珠岩、岩棉等，这些材料的导热系数相对较高(>0.02W/mk)，近年来发展出来的真空绝热板具有超低的导热系数，最低可达0.003W/mk,然而真空绝热板在使用过程中也存在一些问题，如真空绝热板之间拼接的部分及容器的边角处有明显的热桥效应，且对不规则容器进行保温难度较大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有相变储热系统存在的不足，提供了一种高效绝热的相变储热系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高效绝热的相变储热系统，所述相变储热系统包括容器外壳、容器内壳和顶盖，在容器内壳中心装有换热器，在容器内壳和换热器之间装有相变材料，在容器外壳和内壳之间填满绝热材料。

进一步地，所述绝热材料为纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅选自气相二氧化硅、二氧化硅气凝胶和沉淀法二氧化硅中的一种或几种。

进一步地，所述绝热材料填充后压实处理，压实到密度为100～300kg/m³。

进一步地，容器外壳和内壳之间填满绝热材料后抽真空，容器外壳和内壳之间气压为0.1～10⁵Pa。

本发明的高效绝热的相变储热系统的制作如下：

1)将容器内外壳夹层间填充满纳米二氧化硅，并使其均匀分布。

2)用与内外壳间夹层形状相同的模头压紧填充其内的粉体至填充材料密度到100～300kg/m³。

3)重复步骤1和2，直至内外壳夹层被压紧后的纳米二氧化硅材料充满后，继续下一步骤。

4)用带有过滤系统的抽真空设备将填充满高密度的纳米二氧化硅粉体的内外壳夹层间空气抽走，至内外壳夹层间大气压为0.1～10⁵Pa。

5)用密封材料将容器内外壳间夹层顶端密封以维持相应真空度。

6)将换热器及相变材料依次装进容器腔体中。

7)用顶盖及密封材料将容器顶部密封。

与现有保温材料的绝热系统相比，本发明将纳米二氧化硅粉体经过压制增加密度，然后将存放压制后粉体的容器腔体内部抽真空继而用封装材料封装。该绝热系统具有以下优点：

第一，该法制备的绝热系统不受容器的外形限制，不规则形状的外壳也可以使用。

第二，该绝热系统中内外壳间的间隙中所有空间均被纳米二氧化硅填充，无死角。

第三，该绝热系统无热桥效应。

第四，该绝热系统的导热系数可以达到0.004W/(mk)。

第五，该绝热系统即使在绝热腔体内部无真空的情况下，系统的导热系数也可达0.015W/(mk)，仍低于聚氨酯等其他常用的保温材料。

第六，该绝热材料为无机材料，阻燃等级可达A1级。

第七，该绝热材料的原材料可以重复利用，对环境无污染。

附图说明

图1是本发明的一种高效绝热的相变储热系统的半剖俯视图。

图2是本发明的一种高效绝热的相变储热系统的全剖主视图。

附图标记：1-容器外壳，2-容器外壳，3-绝热材料，4-相变材料，5-换热器，6-换热工质进口，7-换热工质出口，8-顶盖。

具体实施方式

实施例1

一种高效绝热的相变储热系统，所述相变储热系统包括容器外壳、容器内壳和顶盖，在容器内壳中心装有换热器，在容器内壳和换热器之间装有相变材料，在容器外壳和内壳之间填满绝热材料。所述绝热材料为气相二氧化硅。高效绝热的相变储热系统的制作工艺如下：

1)将容器内外壳夹层间填充满气相二氧化硅，并使其均匀分布。