一种相变储能热交换装置的制作方法

1.本实用新型涉及储能技术领域，具体涉及一种相变储能热交换装置。


背景技术：

2.随着工业化和现代化的不断进展，能源消耗越来越多，能源问题也越来越突出，节能减排是我国发展中的一重大举措。相变储能装置利用相变储能材料热焓值高、储能密度大的优点，将热能储存在相变材料中，需要时再置换出。相变储能装置能够将热能存储、释放，有效提高热能的利用效率。然而，由于相变储能介质在换热空间内处于固定位置，并且相变储能介质通常热导率较低，在实际换热过程中热传递效率较低；与此同时，一方面，相变储能材料的放热过程和吸热过程为非稳态，吸热和放热速率随着时间推移而变化，应用终端难以保障热量均匀而稳定的输出；另一方面，较大体积的相变储能材料受储存过程冷热负荷的影响，不能保障相变储能材料全部发生相变实现能量储存，当用户需要使用时，由于材不能发生相变，换热过程中储能材料的潜热为0，因此难以达到用户的使用需求。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种相变储能热交换装置，以提高相变储能材料在换热过程中的换热速率，同时保障热量均匀而稳定的输出。
4.一种相变储能热交换装置，包括多个相互并联的储能组，所述储能组包括多个依次串联的储能单元，所述储能单元依次平行排列且固定连接；所述储能单元包括壳体、换热翅片、第一换热管和第二换热管，所述壳体为封闭结构，内部具有一容置空间；所述第一换热管和所述第二换热管平行排列，且所述换热翅片套设于所述第一换热管和所述第二换热管外表面，所述第一换热管、所述第二换热管以及所述换热翅片容置于所述容置空间内，且所述容置空间内充注有相变储能介质；所述第一换热管包括第一进液端和第一出液端，所述第二换热管包括第二进液端和第二出液端，同一所述储能组内所述第一换热管和所述第二换热管依次蛇形穿过相邻所述储能单元的壳体侧壁，将所有所述储能单元串联，并且所述第一进液端、第一出液端、第二进液端和第二出液端分别穿过所述壳体位于所述壳体外部；相邻所述储能组之间的所有第一进液端、第一出液端、第二进液端和第二出液端相互并联。
5.优选地，所述换热翅片为椭圆形结构。
6.优选地，所述换热翅片为矩形结构。
7.优选地，所述壳体包括位于外表面的覆面层和中部的绝热层，所述绝热层采用聚苯乙烯泡沫塑料填充。
8.优选地，所述第一换热管和所述第二换热管内采用导热油作为传热介质。
9.优选地，所述第一进液端、第一出液端、第二进液端和所述第二出液端均安装有截止阀。
10.优选地，所述相变储能介质为固液型相变储能材料。
11.优选地，所述相变储能介质为三水合醋酸钠。
12.优选地，所述容置空间内充注相变储能介质后预留5％
‑
10％的空余空间。
13.本实用新型的有益效果体现在：采用模块化设计，将传统的整个相变储能装置划分为若干个相对独立的储能单元和储能组，并且将其组合连接，使其不仅具有较高的热交换速率，同时换热过程可以模块化进行，从而可以保障当热负荷或冷负荷较低时，部分相变储能材料依然可以达到相变条件，能量通过潜热的形式存储，从而更大限度以满足用户的使用条件；本装置的能量释放过程更加平稳，避免了用户在使用时存在虎头蛇尾现象。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
15.图1为本实用新型实施例提供的相变储能热交换装置三维结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例提供的相变储能热交换装置储能组结构示意图；
17.图3为本实用新型实施例提供的相变储能热交换装置储能单元平面结构示意图；
18.图4为本实用新型实施例提供的相变储能热交换装置储能组另一结构示意图。
19.附图中，100
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储能组；1000
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储能单元；10
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壳体；20
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翅片；30
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容置空间；40
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第一换热管；4001
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第一进液端；4002
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第一出液端；50
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第二换热管；5001
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第二进液端；5002
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第二出液端；41
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第一连通管；42
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第二连通管；401
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第一截止阀；402
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第二截止阀；403
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第三截止阀；4011
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第四截止阀；4022
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第五截止阀；4033
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第六截止阀。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
21.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者
是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
25.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.请结合图1所示，本实用新型提供了一种相变储能热交换装置，包括多个相互并联的储能组100。
27.结合图2所示，所述储能组100包括多个依次串联的储能单元1000，所述储能单元1000依次平行排列且固定连接。
28.结合图3所示，所述储能单元1000包括壳体10、换热翅片20、第一换热管40和第二换热管50，所述壳体10为封闭结构，内部具有一容置空间30；所述第一换热管40和所述第二换热管50平行排列，且所述换热翅片20套设于所述第一换热管40和所述第二换热管50外表面，所述第一换热管40、所述第二换热管50以及所述换热翅片20容置于所述容置空间30内，且所述容置空间30内充注有相变储能介质；需要说明的是，在本实施例中所述换热翅片20为椭圆形结构；其目的在于，第一换热管40和第二换热管50的中心均位于椭圆形翅片20的两焦点处，这样可以保障第一换热管40和第二换热管50更大效率的利用翅片20进行热交换，提高翅片20与相变储能介质之间的热交换效率。
29.请结合图4所示，所述第一换热管40包括第一进液端4001和第一出液端4002，所述第二换热管50包括第二进液端5001和第二出液端5002，同一所述储能组100内所述第一换热管40和所述第二换热管50依次蛇形穿过相邻所述储能单元1000的壳体10侧壁，将所有所述储能单元1000串联，并且所述第一进液端4001、第一出液端4002、第二进液端5001和第二出液端5002分别穿过所述壳体10位于所述壳体10外部；
30.结合图1所示，相邻所述储能组100之间的所有第一进液端4001、第一出液端4002、第二进液端5001和第二出液端5002相互并联，需要说明的是在本实施例中，第一进液端4001通过第一连通管41彼此并联，第一出液端4002通过第二连通管42彼此并联；在所述第一进液端4001分别安装有第一截止阀401、第二截止阀402和第三截止阀403；第一出液端4002分别安装有第四截止阀4011、第五截止阀4022和第六截止阀4033；第二进液端5001和第二出液端5002的结构与上述同理。为保障本装置的能量释放过程更加平稳，开启第一截止阀401和第四截止阀4011，第二截止阀402、第三截止阀403、第五截止阀4022和第六截止阀4033处于关闭状态，此时，仅使用一个储能组100所储存的能量，当该储能组100的相变储能介质的能力释放后，关闭第一截止阀401和第四截止阀4011，开启第二截止阀402和第五
截止阀4022，工作过程如上。
31.为降低壳体10与外界的换热，所述壳体10包括位于外表面的覆面层和中部的绝热层，所述绝热层采用聚苯乙烯泡沫塑料填充。
32.在本实施例中，所述相变储能介质为三水合醋酸钠。
33.进一步地，所述容置空间30内充注相变储能介质后预留5％
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10％的空余空间，其目的在于，防止相变储能材料在吸热后体积膨胀撑坏壳体10，而导致相变储能材料泄露。
34.综上所述
35.采用模块化设计，将传统的整个相变储能装置划分为若干个相对独立的储能单元和储能组，并且将其组合连接，使其不仅具有较高的热交换速率，同时换热过程可以模块化进行，从而可以保障当热负荷或冷负荷较低时，部分相变储能材料依然可以达到相变条件，能量通过潜热的形式存储，从而更大限度以满足用户的使用条件；本装置的能量释放过程更加平稳，避免了用户在使用时存在虎头蛇尾现象。
36.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。