[发明专利]一种相变储热单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种储热装置，尤其涉及一种可方便安装的相变储热单元。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的基础，随着全球工业的迅猛发展，全球化石燃料不断减少，能源短缺和环境污染问题已经成为世界各国面临的共同问题，因此，提高能源利用效率、节能减排和开发可再生能源成为当前人类面临的重要课题。

储热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，在太阳能热利用、电力移峰填谷、工业废热的回收以及民用和军事等领域具有广阔的应用前景。储热方法一般有两种，一种是显热储热方式，利用物体温度上升储存热量，另一种是潜热储能、即相变储热，利用物相的变化从环境中吸收热量、或释放热量，从而得到能力储存或释放的目的，而且相变储热还可以与太阳能等新能源结合使用。

在多种储热技术中，固-液相变储热具有储热密度大、储热过程近似恒温、体积变化小、过程易控制等优点，因此，利用相变材料（Phase Change Material，即PCM）进行潜热储能的研究受到了世界上多个国家的重视。

相变储热材料是实现潜热储能的核心，因此，也称为相变储热技术的研究重点，例如专利CN100334179C中公开的太阳能热水器相变储热材料、专利CN101818292A中公开的高温相变储热材料、专利CN101255331A中公开的复合相变储热材料等。

相变储热材料必须置于相应的设备（即储热设备）中才能发挥其储能的作用，而储热设备的设计应当使热量利用效率发挥至最大，并且还需要满足安装简便的要求，此外，相变储热材料设计固-液相的转变，还必须解决相变过程中液相泄露的问题，专利CN101967857A中公开了一种相变储热板，以秸秆为基材、无水硫酸钠为相变材料、水玻璃进行封装，制备的储热板可用于墙体材料，但是使用受到很大的限制；专利CN201129952Y中公开了一种球式相变储热装置，通过振动的方式解决相变过程中固体沉降的问题。但是上述专利提出的相变储热设备仍然存在安装、使用不便的问题，热利用效率低下；并且，现有相变储热设备无法满足不同用户环境对热负荷的需要。

发明内容

针对现有技术中相变储热装置安装、使用不便、热利用效率低下、以及无法实现储热容量按需配置的问题，本发明提供了一种方便安装使用的相变储热设备。

因此，本发明的目的是提供一种相变储热单元，所述相变储热设备包括容器、和至置于所述容器内的至少一个换热器，所述换热器和容器壁之间填充有相变储热材料。

其中，所述换热器包括输入管和输出管，其中输入管或输出管可以相同或不同，并且均可以是直管、弧形管、波浪形管、螺旋盘管等。优选地，输入管和输出管中至少一个是螺旋盘管。更优选地，输入管为螺旋盘管；所述相变储热单元还包括连通换热器输入管的进口和连通换热器输出管的出口。

根据本发明所述相变储热单元的一种优选实施例，所述输入管为螺旋盘管，输出管为直形管或波浪形管。

输入管和输出管的截面可以是圆形、椭圆形、多边形，或其它形状。

其中，所述输出管或输入管均可以是一个、两个、三个或多个，如至少一个输出管一端合并连通输入管，另一端合并连通换热器出口；或至少一个输入管一端合并连通输出管，另一端合并连通换热器进口。

所述容器内的换热器的数量可以是一个、两个或更多个，并且，各个换热器可以相同或不同。

其中，所述容器为柱形或L型，其截面可以是圆形、椭圆形、多边形，或其它形状。

根据本发明所述相变储热单元的一种优选实施例，各个换热器输入管均为螺旋盘管，可以是相互独立地位于容器内，或相互同轴设置；可以相互接触或不接触。

在本发明所述的优选实施例中，各个换热器的螺旋盘管的螺旋线依次贴靠排列，或如DNA双螺旋结构排列。

根据本发明所述相变储热单元的一种优选实施例，所述螺旋盘管的螺旋圈内外均可以连接有至少一个导热片，所述导热片可以采用焊接、螺钉等方法连接在螺旋盘管壁上。

其中，所述导热片的材料的举例如铜、铝、铁等金属，或金属合金。

其中，所述导热片可以是弧形、L形，波浪形，其长度一般不超过容器的长度。优选地，在螺旋圈内的导热片为波浪形，这样可以增加导热面积，同时不影响换热器的一个或多个输出管的设置。

所述导热片的数量可以是一个、两个、三个、四个或更多个。

根据本发明所述相变储热单元的一种优选实施例，所述换热器进口和出口可以位于容器的同一端或两端，优选地，所有换热器的进口和出口均位于容器的同一端。