[發明專利]蓄熱儲能裝置及其中蓄熱材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710519858.2
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107228587A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 熊超;李大成;賀惠民;張曉毅
• 申請（專利權）人: 國網冀北節能服務有限公司;國家電網公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;C09K5/14
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙)11474
• 代理人: 王冬杰,張冬花

技術領域

本發明屬于節能領域，特別涉及一種蓄熱儲能裝置及其中蓄熱材料的制備方法。

背景技術

隨著經濟建設的發展，人類社會對能源的需求和依賴性日益增大，能源供給短缺已經成為制約經濟發展的重要因素，而能源的枯竭性危機和環境污染問題越來越受到人們的關注，提高能源使用效率和開發可再生能源就成為人類社會的重要課題。解決能源問題的基本途徑有兩個：一是依靠科技進步，發明或者開發當前能源的替代品；二是研究新型節能技術，減少能源消耗。同時，隨著人們生活水平的提高，采暖、通風及空調用能急劇增加，電力資源消耗嚴重，造成了電網負荷峰谷差不斷加大，給電網的安全性和經濟性帶來很大影響。為了緩解生活耗能帶給電網的壓力，人們利用相變材料的相變潛熱來實現能量的儲存和利用，以提高能源利用率，開發可再生資源，相變儲能是利用相變儲能材料的相變潛熱來實現能量的儲存和利用。相變儲能材料也即相變材料(Phase Change Material，PCM)，是利用物質在相變過程中的吸熱和放熱效應，進行熱能存貯和溫度調控的材料。該類材料因其在相變過程中近似恒溫、體系溫度可以控制等優點在緩解能源危機、提高能源利用率等方面得到了廣泛的應用，尤其在建筑材料和空調方面的應用最為廣泛。相變儲能材料的相變過程分為固液相變和固固相變等不同類別，固液相變儲能材料融解后形狀不易控制，容易泄露，而且在相變儲能材料導熱性能和化學穩定性等方面也存在諸多問題，目前較優的方法就是將相變儲能材料包覆后封裝成小尺度的微膠囊，微膠囊復合相變儲能材料是一種具有“核-殼”結構的新型功能材料，但這種材料由于其固液相變的本質特征導致其應用范圍和穩定性等方面存在無法避免的缺陷。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種蓄熱儲能裝置及其中蓄熱材料的制備方法。本發明的蓄熱儲能裝置采用新型固固相變儲能材料進行蓄熱儲能，該新型材料具有比熱容高、熱導率高、可靠性高和穩定性高等優點，該材料容易制備，成本較低，模塊化設計使該蓄熱儲能裝置具有組裝容易，容量可調，易于維護等優點。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種蓄熱儲能裝置，包括：熱源、蓄熱單元、用熱單元、熱交換單元、循環單元和導熱介質，所述熱交換單元包括與所述熱源相連接的第一熱交換單元和與所述用熱單元相連接的第二熱交換單元；所述循環單元包括與所述第一熱交換單元相連接的第一循環單元和與所述第二熱交換單元相連接的第二循環單元；所述第一循環單元和第二循環單元均與所述蓄熱單元相連接；所述導熱介質在第一循環單元、第二循環單元和蓄熱單元內流動，所述導熱介質用于將所述第一熱交換單元的熱量經第一循環單元傳導至蓄熱單元，并且用于將所述蓄熱單元的熱量經第二循環單元傳導至第二熱交換單元；所述蓄熱單元包括蓄熱材料和載體材料，所述蓄熱材料包括聚乙二醇和聚芳基聚亞甲基異氰酸酯，所述載體材料為水泥，所述蓄熱單元是由所述蓄熱材料與水泥混合攪拌凝固成型的塊體。

進一步的，所述蓄熱單元包括一個或多個呈方柱體或圓柱體的所述塊體。

進一步的，所述蓄熱單元還包括蓄熱導管，所述循環單元包括循環泵和保溫管道，所述保溫管道與所述蓄熱導管相連接。

進一步的，所述導熱介質為導熱油，所述導熱油在循環泵的驅動下在所述保溫管道和蓄熱導管中流動。

進一步的，所述熱源為太陽能光熱裝置、煙氣熱量回收裝置、地熱裝置和電加熱裝置中的一種或多種。

進一步的，所述用熱單元為蒸汽發生器，所述蒸汽發生器將產生的蒸汽輸送至冷凝器、汽輪發電機和/或吸收式制冷機。

本發明提供一種蓄熱儲能裝置，包括：熱源、蓄熱單元、用熱單元、熱交換單元、循環單元和導熱介質，其中，所述熱交換單元包括與所述熱源相連接的第一熱交換單元和與所述用熱單元相連接的第二熱交換單元；所述循環單元包括與所述第一熱交換單元相連接的第一循環單元和與所述第二熱交換單元相連接的第二循環單元；所述第一循環單元和第二循環單元均與所述蓄熱單元相連接；所述導熱介質在第一循環單元、第二循環單元和蓄熱單元內流動，所述導熱介質用于將所述第一熱交換單元的熱量經第一循環單元傳導至蓄熱單元，并且用于將所述蓄熱單元的熱量經第二循環單元傳導至第二熱交換單元；所述蓄熱單元包括蓄熱材料和載體材料，所述蓄熱材料包括相變蓄熱材料和支持骨架材料，所述相變蓄熱材料為聚乙二醇，所述支持骨架材料為苯乙烯馬來酸酐共聚物，所述載體材料為水泥，所述蓄熱單元是由所述蓄熱材料與水泥混合攪拌凝固成型的塊體。

進一步的，所述聚乙二醇的摩爾質量為600g/mol、6000g/mol或8000g/mol。