[發明專利]電熱線在相變儲能單元中的應用

在審

• 申請號: 201510296743.2
• 申請日: 2015-06-03
• 公開（公告）號: CN104883758A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 王志;杜兔平;盧敬霞
• 申請（專利權）人: 北京宇田相變儲能科技有限公司
• 主分類號: H05B3/56
• 分類號: H05B3/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及相變儲能領域，具體涉及相變儲能的電加熱領域。

背景技術

在能量轉化和利用的過程中，供求之間常常存在時間和空間上不匹配的矛盾，能量來源存在間歇性和不穩定性，如電力負荷的峰谷差，工業余熱、太陽能、風能、海洋能的間歇性和不穩定性。工業設備、電子設備及生命機體的過冷過熱。儲能技術是解決上述問題的根本途徑，儲能技術是提高能源利用率和實施有效熱管理的重要手段。

熱能儲存又分為顯然儲存和潛熱(相變熱)儲存，顯熱儲存是利用材料所固有的的熱容來儲存的，潛熱儲存(相變儲能)是利用材料在相態(固-液、固-固或液-氣)變化時，吸收或放出大量潛熱而進行的熱量儲存或釋放，相變過程中材料的溫度幾乎保持不變。

相變儲能單元是一種能實現儲能功能的單元，一般至少包括外殼、保溫層、進水口、出水口、內膽；內膽包括內膽殼體、換熱盤管、相變儲能材料、加熱機構等。

加熱機構可以有多種方式，常見的有循環介質加熱、電加熱棒等加熱方式。循環介質加熱比較均勻，但需要有水泵、電加熱器、管路等，系統比較復雜，容易出現泄露、故障等問題，且通過導熱和對流的方式加熱相變材料，換熱管壁附近的相變材料很快加熱，遠離換熱管的相變材料加熱需要較長時間，因此，換熱效率低；電加熱棒單位面積加熱功率比較大，分布不均勻，容易出現相變材料局部過熱、而其它部位相變材料未達到相變點等情況。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種結構簡單、加熱均勻、即時加熱的相變儲能單元的加熱方式。具體是采用電熱線對相變儲能單元中的相變材料進行均勻加熱。所述電熱線包括硅膠電熱線、鐵氟龍電熱線或其二者復合的電熱線等。

優選地，所述電熱線浸沒在相變材料中，通過輻射、傳導的方式對相變材料加熱。本發明采用電熱線均勻分布于相變材料中，充分、穩定加熱相變材料；電熱線纏繞在換熱機構上有即時加熱的功效，可先加熱電熱線周圍的溫度，換熱機構中的水介質可以通過管壁優先換出這部分熱量，因此，可隨加隨用，而不用加熱所有相變材料，有節能效果。

所述相變材料是可以儲存/釋放潛熱和部分顯熱的材料。優選地，所述相變材料包括結晶水合鹽、金屬及合金類、石蠟類、非石蠟有機類、陶瓷基復合材料等相變材料；更優選地，可以在上述相變材料中加導熱增強材料，包括金屬材料、石墨、碳納米管等。

所述相變儲能單元一般情況下包括外殼、保溫材料層、進水口、出水口、內膽；所述內膽包括內膽殼體，殼體內設有換熱機構、相變材料、加熱機構。所述加熱機構為電熱線，優選為硅膠電熱線、鐵氟龍電熱線或二者復合的電熱線，均勻纏繞在所述換熱機構上，換熱機構優選為換熱盤管或其它纏繞架。在所述相變材料上還設置有溫度傳感器。

本發明的優點和取得的技術效果是：

(1)電熱線直接加熱相變材料，電能無損失，能量利用率高，如圖3所示，在相同加熱功率下，電熱線直接加熱相變材料比循環水熱傳導加熱相變材料效率高，相變材料溫度上升的快，尤其是在高溫段，相變材料溫升速率有明顯優勢。

(2)電熱絲纏繞在換熱盤管上有即時加熱的功效，可先加熱電加熱絲周圍的溫度，換熱盤管中的水介質可以通過管壁優先換出這部分熱量，因此，可隨加隨用，而不用加熱所有相變材料，有節能效果。

(3)電熱線單位面積熱功率小，可實現相對均勻加熱，與之相比較，電加熱棒單位面積功率大，因此，相變材料極容易出現局部過熱的情況，影響相變材料的使用壽命。

(4)電熱線有優良的柔軟性，可以均勻纏繞在換熱盤管上或纏繞架上，加工簡單。

(5)電熱線電絕緣性滿足UL，ROHS的要求，使用壽命可以達到10年以上，安全性好。

(6)電熱線價格低廉，與其他加熱方式比結構簡單，經濟性好。

附圖發明

圖1是本發明實施例1中的相變儲能單元的左剖視圖；

圖2是本發明實施例1中的相變儲能單元的正剖視圖；

圖3是不同加熱方式的性能曲線對比；

其中圖1和圖2中：1.外殼；2.保溫材料層；3.內膽；4.冷水進水口；5.熱水出水口；6.出水口溫度傳感器；7.控制器；8.內膽外殼；9.相變材料；10.換熱盤管；11.電熱線；12.相變材料溫度傳感器；13電熱線出口。

具體實施方式

為進一步說明本發明，結合以下實施例具體說明：

實施例1

一種結構簡單、加熱均勻、即時加熱的相變儲能單元的加熱方式，采用電熱線對相變儲能單元中的相變材料進行均勻加熱，具體實施形式是：