[發明專利]一種電熱型相變蓄熱換熱器

在審

• 申請號: 201910696218.8
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110454852A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 姚遠;龔宇烈;曲勇;葉燦滔;楊磊;張德偉;翟守城
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所;煙臺歐森納地源空調股份有限公司
• 主分類號: F24D11/00
• 分類號: F24D11/00;F24D13/00;F28D20/02;F28F9/24
• 代理公司: 44001 廣州科粵專利商標代理有限公司
• 代理人: 周友元;莫瑤江<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種電熱型相變蓄熱換熱器，包括殼體、蓄熱材料棒管排和電熱管；殼體內部充滿循環水，頂面一端設有進水管，頂面另一端設有出水管；蓄熱材料棒管排主要由水平間隔布置在殼體內的多個蓄熱材料棒構成；蓄熱材料棒內填充有相變材料；電熱管從殼體底部插入殼體內，對循環水直接加熱；循環水通過蓄熱材料棒與相變材料進行熱交換。本發明可利用棄風電量為風電場周邊區域供暖，實現降低棄風率、提高新能源利用率的目的，具有傳熱性能好、電熱轉化率高、不增加額外耗電、且可實現同時蓄放熱的優點。

技術領域

本發明涉及一種電熱型相變蓄熱換熱器，利用電作為加熱能源，水為傳熱介質，并采用相變蓄熱材料進行蓄熱的蓄熱換熱器。該裝置可利用棄風電、太陽能光伏發電、低谷電等廉價電為發電場周邊區域供暖，實現提高電能利用率，降低供熱成本的目的。

背景技術

雖然我國是世界能源消費大國，但能源利用效率水平較低。其中風力發電棄風率高，超過合理區間，造成巨大的資源浪費，反映了行業管理效率和風電利用技術水平有待提高。風電清潔供暖對提高北方風能資源豐富地區消納風電能力、緩解北方地區冬季供暖期電力負荷低谷時段風電并網運行困難、促進城鎮能源利用清潔化、減少化石能源低效燃燒帶來的環境污染、改善北方地區冬季大氣環境質量意義重大。

目前風電供熱的技術途徑按是否可蓄熱可以分為非蓄熱供熱和蓄熱供熱兩大類。前者主要是依靠電鍋爐和熱泵來加熱水，熱水直接對外供熱。后者主要是依靠電熱元件加熱蓄熱材料，由蓄熱材料對外供熱。電蓄熱系統中最重要的是電蓄熱換熱器，目前電蓄熱換熱器主要有直接加熱式和間接加熱式兩種。

如圖6所示，直接加熱式電蓄熱換熱器是將電加熱片插入蓄熱材料中，直接加熱蓄熱材料，蓄熱材料再將熱量傳導給加熱水管中的水。這種蓄熱器的優點是結構簡單，無額外功，缺點是由于蓄熱材料導熱性差，導致傳熱效率低，電熱片的電熱轉換率低。

如圖7所示，間接加熱式電蓄熱換熱器分為蓄熱工況和供熱工況。蓄熱時，電加熱片加熱循環水槽中的水，然后由水泵將熱水送入加熱水管，將熱量傳導給蓄熱材料。供熱時，蓄熱材料通過加熱水管將熱量傳遞水。蓄熱工況和供熱工況由三通閥來控制。這種蓄熱器的優點是電熱片將熱量傳遞水，因為水的導熱系數大，散熱良好，電熱片的電熱轉化效率很高。而且加熱水管的換熱表面積可以增加很多，不受電熱片自身結構限制，大大增加整體換熱效率。缺點是由于使用循環水泵，增加額外電功功耗，而且蓄熱和供熱不能同時進行。

發明內容

本發明的目的在于彌補現有技術的不足，提供一種傳熱性能好、電熱轉化率高、不增加額外耗電、且可實現同時蓄放熱的電熱型相變蓄熱換熱器。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種電熱型相變蓄熱換熱器，包括殼體、蓄熱材料棒管排和電熱管；殼體內部充滿循環水，頂面一端設有進水管，頂面另一端設有出水管；蓄熱材料棒管排主要由水平間隔布置在殼體內的多個蓄熱材料棒構成；蓄熱材料棒內填充有相變材料；電熱管從殼體底部插入殼體內，對循環水直接加熱；循環水通過蓄熱材料棒與相變材料進行熱交換。

作為本發明的一種改進，所述的殼體內部還間隔設置有多個折流管板，各折流管板上均設有供蓄熱材料棒穿過的管孔。折流管板的設計，可加大循環水的流程和擾動，提高整體換熱效率。

作為本發明的一種改進，所述的蓄熱材料棒上間隔設置有多個供循環水流動的通孔，通孔軸線與蓄熱材料棒軸線垂直相交。通孔的設計，可增加蓄熱材料棒的換熱表面積，循環水自下而上流過通孔時，可加對快蓄熱材料棒內相變材料的傳熱，增大傳熱系數。

作為本發明的一種改進，所述的電熱管采用PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻的表面發熱溫度可以在電壓波動時保證一定的穩定性，從而可以適應風電不穩定發電的特性。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：