[發明專利]開式模塊化相變箱及其構成的相變蓄能系統

在審

• 申請號: 201710735638.3
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107702576A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 鄒秋生;盧軍;謝玲
• 申請（專利權）人: 四川省建筑設計研究院
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F24D11/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 廖慧敏

技術領域

本發明涉及相變蓄能供能技術領域，具體涉及開式模塊化相變箱及其構成的相變蓄能系統。

背景技術

太陽能作為典型的可再生能源，其使用率日益攀升，太陽能在建筑領域的使用對緩解建筑能耗過大、調節能源結構、圍護生態平衡具有非常重要的作用。太陽能供暖是一種典型的太陽能利用方式，但由于太陽能具有間斷性與能量密度低的特點，不能連續穩定的提供熱量，限制了太陽能的大面積使用。

相變材料具有蓄能密度高、體積小、能實現能量的轉移利用且易控制的優點，隨著相變材料研究的不斷深化，使其成為日益受到重視的新型儲能材料。將相變材料置于普通蓄熱水箱之中，用相變材料的潛熱交換部分替代常規水箱的顯熱交換，能彌補太陽能間歇性的缺點，從而維持供熱溫度，并且提高太陽能利用率。

專利CN103062828A公開了一種閉式平板相變蓄熱箱供熱系統，該發明是在蓄熱水箱內布置若干相變蓄熱板，利用水流與相變蓄熱版的接觸進行換熱，該方式解決了普通水箱蓄熱體積大以及部分蓄熱箱蓄熱材料不可靈活拆卸的問題，但此專利的平板相變蓄熱箱的水流在進行儲熱的時無法為末端進行供熱，在對末端進行供熱時則無法進行儲熱的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有平板相變蓄熱箱無法同時實現儲熱和末端供熱的問題，目的在于提供了一種開式模塊化相變箱及其構成的相變蓄能系統，其通過多個獨立腔體的設置能有效同時實現儲熱和末端供熱的目的，同時，在達到同樣存儲熱量的情況下能減小傳統蓄熱水箱體積，同時還能增大蓄熱水箱運行時長，減少輔助能源設備能耗；并且，適用于更寬容積運行范圍的調節。

本發明通過下述技術方案實現：

開式模塊化相變箱，包括水箱，設置在水箱上的進水管、出水管；所述水箱內設置有用于將水箱分隔成多個獨立腔體的可拆卸隔板；每個獨立腔體的側壁上均設置有一個進水管和一個出水管；

所述獨立腔體內設置有一個以上的相變蓄能板，該相變蓄能板在獨立腔體內交錯放置后形成流體通道，進水管位于流體通道首端位置處的水箱側壁上，出水管位于流體通道尾端位置處的水箱側壁上；

且其中一個獨立腔體的流體通道首端通過可拆卸隔板與另一個與其相鄰的獨立腔體的流體通道尾端隔開。

本發明利用相變材料相變潛熱大，在相變溫度附近蓄放熱溫度穩定的特點，封裝成板片形式放置于普通蓄熱水箱之中，將時間和空間上分布不均不穩定的太陽能轉化為穩定的熱能儲存在相變材料中，可以增大太陽能資源的利用率，減少傳統一次能源使用量，進而降低系統能耗。

本發明中采用多個獨立腔體組合構成，在其中一個獨立腔體進行儲熱時，另一個獨立腔體則可以實現末端供熱，分別承擔本發明的蓄放熱功能，互不影響；因而，通過多個獨立腔體組合的方式能同時實現儲熱和末端供熱的功能，以此最大化利用太陽能資源。并且，由于采用可拆卸隔板將相鄰兩個獨立腔體分隔開來，因而，多個獨立腔體之間既可以獨立運行，也能協同運行。當獨立運行時，多個獨立腔體可以交替循環使用，實現同時儲熱和末端供熱的功能，最大化利用太陽能資源，進而增大蓄熱水箱運行時長，減少輔助能源設備能耗；而在協同運行的情況下時，只需將可拆卸隔板取下，即可有效實現在更寬的容積運行范圍內進行調節，進而各獨立腔體之間能通過獨立與協同運行實現多工況模式，使系統整體變得更加靈活。

本發明通過交錯放置的相變蓄能板，能有效增長流體通道，增加換熱面積，在達到同樣存儲熱量的情況下能減小傳統蓄熱水箱體積；并且該結構的設置能更加適用于可拆卸隔板的拆卸安裝，進而便于在獨立運行和協同運行之間進行調節。

進一步，所述相變蓄能板通過可拆卸式支撐架固定在水箱內。通過該方式的設置，通過可拆卸式支撐架的設置，方便調節相鄰相變蓄能板之間的距離，進而有效調節流體通道的寬度；同時方便相變蓄能板的靈活拆卸，根據末端負荷要求更改不同相變材料填充量的相變蓄能板，從而提高供熱效率。

更進一步，所述可拆卸式支撐架由可拆卸底座以及設置在可拆卸底座上端面的卡接凹槽組成。優選地，所述卡接凹槽的縱向截面呈相互對稱的階梯狀結構。通過上述結構的設置，能有效適用于不同厚度的相變蓄能板的安裝，安裝更加靈活多變。

為固定更加穩定，在相變蓄能板上部和下部均采用同樣規格的可拆卸式支撐架固定。

作為其中一種具體的流體通道的形成方式，所述相變蓄能板的高度與水箱高度相同，所述相變蓄能板一側固定在獨立腔體的側壁上，該相變蓄能板的另一側則與固定有該相變蓄能板一側相對的側壁之間形成水流間隙；當獨立腔體內相變蓄能板的數量為兩個以上時，相鄰兩個相變蓄能板的水流間隙交錯設置。