[實用新型]內置相變材料的溫度分層式蓄熱水箱

無效

• 申請號: 200720073528.7
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN201081316Y
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 于國清;湯金華
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F24D3/00
• 分類號: F24D3/00;F24D19/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本實用新型涉及供熱領域中的蓄熱裝置，具體涉及一種內置相變材料的溫度分層式蓄熱水箱。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，能源緊張以及環境污染問題日益突出，太陽能作為一種十分重要的清潔可再生資源，其應用研究，已經成為學術界關注的問題。目前在我國，太陽能熱水系統已進入推廣應用階段，但是由于太陽輻射的不穩定性，以及太陽輻射與用熱負荷的不一致性，蓄熱裝置是太陽能供熱系統中的一個必備部件。由于水的比熱大、性能穩定，因此水的顯熱蓄熱是最為成熟、應用也最為廣泛的蓄熱方式。目前在太陽能熱水系統中普遍采用水箱作為蓄熱裝置，由于蓄熱溫差不能太高，單位體積的蓄熱容量較低，而且我國在供熱系統中所使用的蓄熱水箱，一般在水箱上開有熱水出水口，冷水進水口，以及與集熱器連接的進、出水口，這種蓄熱水箱水溫混為一體，整體溫度偏高，使回流到集熱器里的水溫與用戶端取熱水溫度相差無幾，造成集熱器效率偏低。而相變蓄熱裝置，蓄熱溫差小，單位體積的蓄熱容量大，但價格較高。因此充分利用水顯熱蓄熱和相變材料的潛熱蓄熱，提高蓄熱水箱的有效蓄熱量，提高整個太陽能系統的效率，是解決問題的關鍵。

發明內容

本實用新型公開一種內置相變材料的溫度分層式蓄熱水箱，目的是充分利用水蓄熱和相變蓄熱的特點，克服現有的蓄熱水箱水溫整體偏高，回流到集熱器里的水溫與用戶端取熱水溫度相差無幾導致集熱器效率降低；及單純使用相變蓄熱裝置價格偏高等缺點。

內置相變材料的溫度分層式蓄熱水箱，它包括有箱體，加熱水進水管和熱水出水管位于蓄熱水箱的上部，加熱水回水管和冷水進水管位于蓄熱水箱的底部；箱體上還連接有泄水管和排氣閥，其特點是：在蓄熱水箱中設置兩個均流孔板，將該蓄熱水箱分隔為三段，上部為高溫區，中部為過渡區，下部為低溫區；在蓄熱水箱上部的高溫區豎直布置相變材料封裝體，相變材料封裝體之間相隔一定距離，且與水流方向垂直。

所述的均流孔板的均流孔開孔率為35-75％之間。

所述的相變材料封裝體，可以是固液相變材料也可以是固固相變材料，如果固固相變材料無變形且與水無化學反應，也可不封裝。

本實用新型在蓄熱水箱中設置均流孔板，對各區之間的熱量交換具有阻礙作用，可促進溫度分層，用以保證用戶使用的水溫度高，循環回流加熱水溫度低，節約能源。

本實用新型在蓄熱水箱中添加相變材料，便于熱水與相變封裝體的熱交換，從而達到長時間保溫的作用；相變材料的選擇，以相變溫度接近用熱溫度為基本條件。

本實用新型充分利用了水蓄熱和相變蓄熱的特點，既增加了水箱的蓄熱量，又提高水箱的有效利用率，同時增強了內部熱水的溫度分層，而且需要的相變材料較少，相變材料封裝工藝簡單，便于實施；特別是在太陽能熱利用系統中，由于溫度分層作用，可降低集熱器進口溫度，從而提高集熱器效率，減少了輔助加熱量，提高太陽能保證率。

附圖說明

圖1為蓄熱水箱的整體結構示意圖；

圖2為蓄熱水箱內相變材料布置平面示意圖；

圖3為均流孔板示意圖。

1.箱體，2.泄水管，3.冷水進水管，4.加熱水回水管，5.相變材料封裝體，6.加熱水進水管，7.熱水出水管，8.排氣閥，9.均流孔板，10.相變材料，11.孔。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

內置相變材料的溫度分層式蓄熱水箱如圖1所示。主要包括箱體1，加熱水進水管6和熱水出水管7位于蓄熱水箱的上部，加熱水回水管4和冷水進水管3位于蓄熱水箱的底部；箱體上還連接有泄水管2和排氣閥8，在蓄熱水箱中有兩個均流孔板9，將該蓄熱水箱分隔為三段，上部為高溫區，中部為過渡區，下部為低溫區；在蓄熱水箱上部的高溫區豎直布置相變材料封裝體5，相變材料封裝體之間相隔一定距離，且與水流方向垂直；均流孔板9的開孔率為60％；相變材料封裝體，選用固液相變材料10，并將這種相變材料密封于銅制圓柱體容器中。當溫度升高到相變溫度時，封裝體內的相變材料將發生相變，由固態變為液態，同時相變材料在相變的過程中吸收了大量的熱量；當溫度低于相變溫度時，相變材料又將吸收的相變潛熱釋放出來，將水箱內的水再次加熱，相變材料由液態變成固態。其基本參數：1、相變溫度61℃，2、相變潛熱193KJ/kg，3、導熱系數5W/mk。