[發(fā)明專利]內(nèi)置電加熱的復(fù)合相變蓄熱系統(tǒng)及復(fù)合相變體制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010645971.7
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN111750410B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚羽非;張文盛;白莉;張?zhí)鹛?/a>;龍康;韓東亮
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F24D13/02
• 分類號(hào): F24D13/02;F24D15/02;F28D20/02;C09K5/06
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

內(nèi)置電加熱的復(fù)合相變蓄熱系統(tǒng)及復(fù)合相變體制備方法，它屬于相變儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有相變蓄熱式電采暖系統(tǒng)存在相分離以及傳熱熱阻大的問題。本發(fā)明制備了非均勻孔隙的多孔介質(zhì)，用不同大小的孔隙對(duì)不同相分離程度的結(jié)晶水合鹽進(jìn)行約束，解決相分離問題；在多孔介質(zhì)中預(yù)置螺旋發(fā)熱線圈，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱元件與蓄熱層的一體化，可以使熱量及時(shí)且高效地向四周相變材料傳遞，在熱源層面上提高傳熱效率；通過填充雙層不同相變溫度的相變材料，形成上部相變溫度低，下部相變溫度高的空間特征，防止上部液體相變材料先凝固隔熱，利于蓄熱層熱量的向外傳遞，在蓄熱層面上提高向外傳熱效率。本發(fā)明可以應(yīng)用于相變儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相變儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)置電加熱的復(fù)合相變蓄熱系統(tǒng)及復(fù)合相變體制備方法。

背景技術(shù)

相變儲(chǔ)能是一種先進(jìn)的儲(chǔ)熱技術(shù)，在谷電時(shí)間采用相變儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行電熱蓄熱，并將電熱蓄熱應(yīng)用于建筑供暖，對(duì)電網(wǎng)的電力調(diào)峰以及用戶供暖運(yùn)行成本都具有很好的價(jià)值。但相變蓄熱電采暖系統(tǒng)大都存在以下缺陷：

(1)結(jié)晶水合鹽是一種常用的無機(jī)相變儲(chǔ)能材料，通過熔化與凝固過程中放出和吸收結(jié)晶水來儲(chǔ)放熱的，而且脫水和吸水都是逐步進(jìn)行的過程，當(dāng)溫度上升時(shí)，它所釋放的結(jié)晶水不足以溶解所有固態(tài)脫水鹽，這些未溶解的脫水鹽因密度大會(huì)沉降到容器的底部；在溫度下降時(shí)，沉降到底部的脫水鹽無法和結(jié)晶水結(jié)合而不能重新結(jié)晶，使得相變過程不可逆，形成相分離。隨著相變循環(huán)次數(shù)的增加，使得蓄熱材料的蓄熱能力逐漸下降，其循環(huán)使用壽命較短。

(2)對(duì)于加熱層與蓄熱層分置的電采暖系統(tǒng)，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)測試可知：受到施工工藝、受熱變形等因素影響，兩層雖然緊貼，但一定會(huì)形成空氣縫隙，導(dǎo)致較大的傳熱熱阻，發(fā)熱元件向蓄熱層的傳熱效率因此降低，對(duì)于公開號(hào)為CN108691402A的專利申請正是采用此種結(jié)構(gòu)。

(3)結(jié)構(gòu)上，應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(包括墻體、地板、炕體、天花板等)的相變蓄熱電采暖系統(tǒng)均為單面加熱及單向?qū)幔磧?chǔ)熱完成后，通過相變材料上表面向室內(nèi)傳熱，已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在整個(gè)蓄熱層中，液態(tài)相變材料在近地面?zhèn)鹊臏囟葧?huì)首先降低，導(dǎo)致該層相變材料自上而下凝固，隨著上部固體部分逐漸增厚，下部液體的散熱阻力越來越大。這種現(xiàn)象使得本身導(dǎo)熱性較差的相變材料更加難以良好散熱。尤其隨著蓄熱層厚度的增加，上部相變材料凝固隔熱的現(xiàn)象更加明顯，同樣降低了整體傳熱效率，如公開號(hào)為CN201606950U和CN209910477U的專利就存在該問題。

上述問題影響了相變蓄熱電采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和高效性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有相變蓄熱式電采暖系統(tǒng)由于存在相分離導(dǎo)致使用壽命短，以及由于傳熱熱阻大導(dǎo)致傳熱效率低的問題，而提出了一種內(nèi)置電加熱的復(fù)合相變蓄熱系統(tǒng)及復(fù)合相變體制備方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種內(nèi)置電加熱的復(fù)合相變蓄熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括殼體、若干個(gè)螺旋發(fā)熱體、復(fù)合相變體、導(dǎo)線和電插接件，其中：

所述殼體具有密閉空腔結(jié)構(gòu)；

所述螺旋發(fā)熱體由電熱線纜螺旋纏繞形成，若干個(gè)螺旋發(fā)熱體均勻設(shè)置于殼體的腔內(nèi)；

若干個(gè)螺旋發(fā)熱體之間通過導(dǎo)線串接，且導(dǎo)線從殼體的腔內(nèi)穿出，穿出殼體的導(dǎo)線與電插接件相連接；且各螺旋發(fā)熱體均通過一端固定在殼體的底板上；

所述復(fù)合相變體是由四層相變體組成的，每層相變體均是通過膨脹石墨混合相變材料制備的，復(fù)合相變體整體填充于殼體的空腔內(nèi)，且填充的復(fù)合相變體緊貼殼體內(nèi)壁；

進(jìn)一步地，所述殼體由高導(dǎo)熱絕緣材料制成，且殼體的壁厚不超過2mm；

進(jìn)一步地，所述高導(dǎo)熱絕緣材料是指：由金屬氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物填充的環(huán)氧樹脂、橡膠、陶瓷；