[发明专利]开式模块化相变箱及其构成的相变蓄能系统

说明书

技术领域

本发明涉及相变蓄能供能技术领域，具体涉及开式模块化相变箱及其构成的相变蓄能系统。

背景技术

太阳能作为典型的可再生能源，其使用率日益攀升，太阳能在建筑领域的使用对缓解建筑能耗过大、调节能源结构、围护生态平衡具有非常重要的作用。太阳能供暖是一种典型的太阳能利用方式，但由于太阳能具有间断性与能量密度低的特点，不能连续稳定的提供热量，限制了太阳能的大面积使用。

相变材料具有蓄能密度高、体积小、能实现能量的转移利用且易控制的优点，随着相变材料研究的不断深化，使其成为日益受到重视的新型储能材料。将相变材料置于普通蓄热水箱之中，用相变材料的潜热交换部分替代常规水箱的显热交换，能弥补太阳能间歇性的缺点，从而维持供热温度，并且提高太阳能利用率。

专利CN103062828A公开了一种闭式平板相变蓄热箱供热系统，该发明是在蓄热水箱内布置若干相变蓄热板，利用水流与相变蓄热版的接触进行换热，该方式解决了普通水箱蓄热体积大以及部分蓄热箱蓄热材料不可灵活拆卸的问题，但此专利的平板相变蓄热箱的水流在进行储热的时无法为末端进行供热，在对末端进行供热时则无法进行储热的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有平板相变蓄热箱无法同时实现储热和末端供热的问题，目的在于提供了一种开式模块化相变箱及其构成的相变蓄能系统，其通过多个独立腔体的设置能有效同时实现储热和末端供热的目的，同时，在达到同样存储热量的情况下能减小传统蓄热水箱体积，同时还能增大蓄热水箱运行时长，减少辅助能源设备能耗；并且，适用于更宽容积运行范围的调节。

本发明通过下述技术方案实现：

开式模块化相变箱，包括水箱，设置在水箱上的进水管、出水管；所述水箱内设置有用于将水箱分隔成多个独立腔体的可拆卸隔板；每个独立腔体的侧壁上均设置有一个进水管和一个出水管；

所述独立腔体内设置有一个以上的相变蓄能板，该相变蓄能板在独立腔体内交错放置后形成流体通道，进水管位于流体通道首端位置处的水箱侧壁上，出水管位于流体通道尾端位置处的水箱侧壁上；

且其中一个独立腔体的流体通道首端通过可拆卸隔板与另一个与其相邻的独立腔体的流体通道尾端隔开。

本发明利用相变材料相变潜热大，在相变温度附近蓄放热温度稳定的特点，封装成板片形式放置于普通蓄热水箱之中，将时间和空间上分布不均不稳定的太阳能转化为稳定的热能储存在相变材料中，可以增大太阳能资源的利用率，减少传统一次能源使用量，进而降低系统能耗。

本发明中采用多个独立腔体组合构成，在其中一个独立腔体进行储热时，另一个独立腔体则可以实现末端供热，分别承担本发明的蓄放热功能，互不影响；因而，通过多个独立腔体组合的方式能同时实现储热和末端供热的功能，以此最大化利用太阳能资源。并且，由于采用可拆卸隔板将相邻两个独立腔体分隔开来，因而，多个独立腔体之间既可以独立运行，也能协同运行。当独立运行时，多个独立腔体可以交替循环使用，实现同时储热和末端供热的功能，最大化利用太阳能资源，进而增大蓄热水箱运行时长，减少辅助能源设备能耗；而在协同运行的情况下时，只需将可拆卸隔板取下，即可有效实现在更宽的容积运行范围内进行调节，进而各独立腔体之间能通过独立与协同运行实现多工况模式，使系统整体变得更加灵活。

本发明通过交错放置的相变蓄能板，能有效增长流体通道，增加换热面积，在达到同样存储热量的情况下能减小传统蓄热水箱体积；并且该结构的设置能更加适用于可拆卸隔板的拆卸安装，进而便于在独立运行和协同运行之间进行调节。

进一步，所述相变蓄能板通过可拆卸式支撑架固定在水箱内。通过该方式的设置，通过可拆卸式支撑架的设置，方便调节相邻相变蓄能板之间的距离，进而有效调节流体通道的宽度；同时方便相变蓄能板的灵活拆卸，根据末端负荷要求更改不同相变材料填充量的相变蓄能板，从而提高供热效率。

更进一步，所述可拆卸式支撑架由可拆卸底座以及设置在可拆卸底座上端面的卡接凹槽组成。优选地，所述卡接凹槽的纵向截面呈相互对称的阶梯状结构。通过上述结构的设置，能有效适用于不同厚度的相变蓄能板的安装，安装更加灵活多变。

为固定更加稳定，在相变蓄能板上部和下部均采用同样规格的可拆卸式支撑架固定。

作为其中一种具体的流体通道的形成方式，所述相变蓄能板的高度与水箱高度相同，所述相变蓄能板一侧固定在独立腔体的侧壁上，该相变蓄能板的另一侧则与固定有该相变蓄能板一侧相对的侧壁之间形成水流间隙；当独立腔体内相变蓄能板的数量为两个以上时，相邻两个相变蓄能板的水流间隙交错设置。