专利名称：电热金属相变储能热水热风两用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电热相变储能热水、热风两用装置，尤其涉及一种采用 金属相变储能材料的热水、热风两用装置。
背景技术：
现有的高温(大于30(TC)电热相变储能装置绝大多数采用无机盐作为 相变储能材料。无机盐存在导热系数小、过冷度较大和性能衰减较大的问题， 而以采用铝基二元或三元合金几乎克服上述的缺点。另一方面，其提热介质 是空气，即利用空气将热量从储热体内提取出来并传递给被加热物质的或直 接利用。在相同温升的情况下，无论从单位质量还是单位体积来看，空气的 载热密度小，相同负荷时供热管路的直径很大。因此如果要获得热水，要先 利用空气将热量提出，再通过热交换把热量传递给热水，增加了换热环节和 热损失。这些缺点限制了现有储能热风装置的推广使用。
发明内容
本装置釆用储热器和热水锅炉一体化的结构，由电热元件、金属相变储 能材料、双层套管、壳体容器及保温层组成；电热元件和双层套管放置于相 变储能材料中，相变储能材料由壳体容器盛装，壳体容器外面包裹保温层； 双层套管内管走水或空气，套管外为金属相变储能材料，采用金属作为相变 储能材料可以克服无机盐等作为储能材料的缺点。该装置的能量传递过程为 加热过程中电热元件将电能转化为热能传递给与之接触的相变储能材料并储 存起来，使相变储能材料温度升高，温度到达熔点后熔化，以显热和潜热的 方式将热量储存起来；提热时，储存于相变储能材料中的热量经双层套管的 外管，然后再传递给内管管内的提热介质并使之温度升高，生产热水或热风， 双层套管的作用一是有效减少提热功率防止水直接通过时水大量汽化，二是 利于检修更换。本装置采用的相变储能材料可以是铝基二元合金铝硅、三元 合金铝硅镁、铝镁锌之一或其混合物，储能密度可以达到2000 3000MJ/m3， 工作温度为360 600°C。利用上述合金作为相变储能材料设计制造的电热相 变储能热水、热风两用装置具有体积小，效率高，多功能，寿命长等特点。 装置的热效率根据储能量大小和供热型式，可达90 95%。 与现有技术相比本发明具有的优点及积极效果(1) 结构紧凑，加工方便；(2) 工况可调， 一机两用，供热水时直接通过储能换热器而无须通过热空气 经换热器转换。
图1为电热相变储能热水热风两用装置结构示意图。从图1可看出，本 装置由以下的主要组件组成电热元件(1)、金属相变储能材料(2)、双 层套管(3)、壳体容器(4)、保温层(5)组成；电热元件(1)和双层套 管(3)均直接放置于相变储能材料(2)中，金属相变储能材料(2)由壳体容器(4)盛装，壳体容器(4)外面包裹保温层(5);双层套管(3)由内 管和外管组成，内管走水或空气，套管外为相变储能材料(2)。电热元件(l)采用低发热密度的管式发热元件，保护管由耐热合金制成，并在外表喷涂特制的高温防腐涂料或氧化铝涂层。壳体容器(4)由碳钢或不锈钢制成，容器外壳内外壁喷涂特制的高温防腐涂料。采用保温材料优化组合成多层结构的 高效保温层对装置进行保温。
具体实施方式
实施例1:按图1说明中所述要点设计、加工和安装组成一台电热相变储能热水热风两用装置，其储能能力折合电量为11.2KWh。装置由以下的主要组件组成-电热元件、金属相变储能材料、双层套管、壳体容器、保温层组成；电热元 件和双层套管均直接放置于相变储能材料中，相变储能材料由壳体容器盛装， 壳体容器外面包裹保温层；双层套管由内管和外管组成，内管走水或空气， 套管外为相变储能材料。电热元件采用低发热密度的管式发热元件，保护管 由耐热合金制成，并在外表喷涂特制的高温防腐涂料或氧化铝涂层。壳体容 器由碳钢或不锈钢制成，容器外壳内外壁喷涂特制的高温防腐涂料或氧化铝 涂层。采用保温材料优化组合成多层结构的高效保温层对装置进行保温。该 装置的能量传递过程为加热过程电热元件将电能转化为热能传递给与之接 触的相变储能材料并储存起来，使相变储能材料温度升高，温度到达熔点后 熔化储能；提热时，储存于相变储能材料中的热量通过双层管传递给管内的 水或空气，获得热水或热风。该装置的电热元件功率为3kW，加热3.8小时 相变储能材料被加热至融化。该装置供热水时的供热功率为4.3 — 8.5kW，可 在25。C水温升的情况下以5_10升/分钟的流量连续供应常压热水2.3个小 时，运行测试表明，热效率达9.7%。；该装置供热风时的供热功率为2.2 一4.1kW，可在300。C空气温升的情况下以0.2—0.5立方米/分钟的流量连续 供应热风4.3个小时，运行测试表明，热效率达90.8%。 实施例2:按图1说明中所述要点设计、加工和安装组成一台电热相变储能热水热 风两用装置，其储能能力折合电量为23.5KWh。装置由以下的主要组件组成 电热元件、相变储能材料、双层套管、壳体容器、保温层组成；电热元件和 双层套管均直接放置于相变储能材料中'相变储能材料由壳体容器盛装'壳 体容器外面包裹保温层；双层套管由内管和外管组成，内管走水或空气，套 管外为相变储能材料。电热元件采用低发热密度的管式发热元件，保护管由 耐热合金制成，并在外表喷涂特制的高温防腐涂料。壳体容器由碳钢或不锈 钢制成，容器外壳内外壁喷涂特制的高温防腐涂料。采用保温材料优化组合 成多层结构的高效保温层对装置进行保温。该装置的能量传递过程为加热 过程电热元件将电能转化为热能传递给与之接触的相变储能材料并储存起 来，使相变储能材料温度升高，温度到达熔点后熔化储能；提热时，储存于 相变储能材料中的热量通过双层传递给管内的水或空气，获得热水或热风。 该装置的电热元件功率为6kW，加热4.1小时相变储能材料被加热至融化。 该装置供热水时的供热功率为5.4—8.7kW，可在25'C水温升的情况下以5 — 10升/分钟的流量连续供应常压热水4.1个小时，运行测试表明，热效率达 92.8%。该装置供热风时的供热功率为2.7—4.3kW，可在30(TC空气温升的 情况下以0.2—0.5立方米/分钟的流量连续供应热风7.6个小时，运行测试表 明，热效率达91.5%。
权利要求
1.一种电热金属相变储能热水、热风两用装置，由电热元件、金属相变储能材料、双层套管、壳体容器及保温层组成，其特征是电热元件和双层套管均直接放置于相变储能材料之中；双层套管有由内管与外层套管组成，外层套管与储能材料直接接触，内管与外层套管紧密配合接触。
2. 根据权利要求1所述的电热相变储能热水、热风两用装置，其特征是电热元件采用3 — 4W/cmM氏功率密度的管式发热元件，在外表喷涂特制的高温防腐涂料或氧化铝涂层。
3. 根据权利要求1所述的电热相变储能热水、热风两用装置，其特征是双层套管内通水 时，装置向外提供热水；双层套管内通空气时，装置向外提供热风。
4. 根据权利要求1所述的电热相变储能热水、热风两用装置，其特征是电热元件、双层 套管及壳体容器的表层喷涂高温防腐涂料，或在容器表面喷涂氧化铝涂层，使其能在620 'C以下长期稳定工作。
5. 根据权利要求l所述的电热金属相变储能热水、热风两用装置，其金属相变储能材料采 用铝基二元合金铝硅、三元合金铝硅铁、铝硅镁、铝镁锌之一或其混合物。
全文摘要
一种电热金属相变储能热水热风两用装置，由以下的主要组件组成电热元件、铝基二元或三元合金相变储能材料、双层套管、壳体容器、保温层组成；电热元件和双层套管均直接放置于相变储能材料中，相变储能材料由壳体容器盛装，壳体容器外面包裹保温层；双层套管由内管和外管组成，内管通水或空气，套管外为金属相变储能材料。电热元件采用低发热密度的管式发热元件，保护管由耐热合金制成，并在外表喷涂特制的高温防腐涂料或氧化铝涂层。壳体容器由碳钢或不锈钢制成，容器外壳内外壁喷涂特制的高温防腐涂料或氧化铝涂层。采用保温材料优化组合成多层结构的高效保温层对装置进行保温。该装置的能量传递过程为加热过程电热元件将电能转化为热能传递给与之接触的金属相变储能材料并储存起来，使金属相变储能材料温度升高，温度到达熔点后熔化储能；提热时，储存于相变储能材料中的热量通过双层管传递给管内的水或空气，获得热水或热风。运行测试表明，该装置的热效率达90％以上。
文档编号F24H7/00GK101158508SQ20071002798
公开日2008年4月9日 申请日期2007年5月14日 优先权日2007年5月14日
发明者周晓霞, 张仁元, 朱文洁, 朱有兰, 风 李, 李煜瑜, 李爱菊, 柯秀芳, 毛凌波, 红 秦, 陈观生, 金 黄 申请人:广东工业大学