[发明专利]相变储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及储能设备领域，具体而言，涉及一种相变储能装置。

背景技术

相变材料是可将一定形式的能量在高于其温度相变温度时储存起来，而在低于其相变温度时释放出来加以利用的储能材料。相变材料的种类很多，从蓄热的温度范围看，可分为高温、中温和低温三类。高温相变材料主要是一些熔融盐、金属合金；中温相变材料主要是一些水合盐、有机物和高分子材料；低温相变材料主要是冰和水凝胶等。

目前相变储能装置一般是采用单一的高、中或低温相变材料，并将单一相变材料储存于不同的容器内。然而，根据蓄热的温度范围，将单一相变材料储存在容器内，通常容易产生以下问题：

1)相变材料存在过冷现象和相分离问题；

2)导热系数小，单位体积的储能能力较小，熔点较低，不适用于高温场所；

3)混合相变材料，在长期的相变过程中容易变性。

因此，仍需要对现有的相变储能装置进行改进，以便更高效地进行蓄热，实现能源的高效利用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种相变储能装置，以解决现有技术中的相变储能装置蓄热储能性能差、能源利用率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种相变储能装置，该相变储能装置包括：壳层以及由外向内依次设置在壳层内部的多层相变材料层，其中，多层相变材料层的相变温度由外向内依次变高，多层相变材料层内均设置有换热元件。

进一步地，多层相变材料层包括由外向内依次设置在壳层内部的第一相变材料层和第二相变材料层，第一相变材料层的相变温度低于第二相变材料层的相变温度。

进一步地，相变储能装置还包括第三相变材料层，第三相变材料层由外向内设置在壳层的第二相变材料层的内部，第三相变材料层的相变温度高于第二相变材料层的相变温度。

进一步地，第一相变材料层的相变温度≤90℃，第二相变材料层的相变温度为100～180℃。

进一步地，第三相变材料层的相变温度为260～700℃，优选为260～400℃。

进一步地，相变储能装置还包括多层保温层，多层保温层分别一一对应地设置在多层相变材料层之间。

进一步地，多层相变材料层内各自独立地设置有换热元件。

进一步地，换热元件包括水管道以及与水管道并行设置的热源管道，水管道包括进水口和出水口，热源管道包括热源进口和热源出口，进水口、出水口、热源进口和热源出口均穿透壳层设置，并延伸至壳层外；优选热源管道中的热源为电热源。

进一步地，换热元件为列管式换热器或盘管式换热器。

进一步地，每层相变材料层中还设置有测温元件。

应用本发明的技术方案，通过在壳层内设置多层相变材料层，并按照多层相变材料层的相变温度由外向内依次升高的顺序设置，使得该装置不仅能够利用各层相变材料层对换热元件中的热能高低进行蓄热或放热，而且在换热元件中的热能过高时，还可以由高相变温度的相变材料层由内向外传递至低相变温度的相变材料层中，从整体上提高了相变储能装置的蓄热储能性能。相应地，在需要放热时，能够实现逐层有效放热，从而实现了热量的高效利用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种优选的实施例中所提供的相变储能装置结构示意图；以及

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、壳层；20、第一相变材料层；30、第二相变材料层；40、第三相变材料层；50、保温层；60、换热元件；

61、进水口；62、出水口；63、热源进口；64、热源出口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

如背景技术所提到的，现有技术中的相变储能装置蓄热储能性能差、能源利用率低的问题，为了实现能源的高效利用，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种相变储能装置，如图1所示，该相变储能装置包括：壳层10以及由外向内依次设置在壳层10内部的多层相变材料层，其中，多层相变材料层的相变温度由外向内依次变高，多层相变材料层内均设置有换热元件60。