一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用相變材料進(jìn)行蓄熱的系統(tǒng)，具體涉及到相變儲(chǔ)能與建筑供熱領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通過(guò)使用相變儲(chǔ)能裝置可以較好的解決能量在時(shí)間和空間上不匹配的問(wèn)題，達(dá)到優(yōu)化能源利用的目的，比如:利用相變儲(chǔ)能蓄存太陽(yáng)能、蓄存晚間谷電、谷電驅(qū)動(dòng)熱栗產(chǎn)生的熱能、工業(yè)廢熱等達(dá)到節(jié)能或節(jié)錢的目的。但是，相變材料的封裝成本一般較高，嚴(yán)重影響相變儲(chǔ)能技術(shù)推廣。因此，有必要采用使用既簡(jiǎn)單又有效的途徑實(shí)現(xiàn)具有性價(jià)比的相變蓄熱系統(tǒng)。已有的專利(申請(qǐng)?zhí)?2013104980042)在殼體內(nèi)封裝相變蓄熱材料，封裝殼體內(nèi)布置安裝毛細(xì)管網(wǎng)流動(dòng)換熱，是一種很好的單層蓄熱形式，但是只適合用于炕面板等小型蓄熱場(chǎng)合，對(duì)于大規(guī)模的蓄熱系統(tǒng)而言，需要有新的多層蓄熱形式的設(shè)計(jì)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，它能有效地解決【背景技術(shù)】中所存在的問(wèn)題。
[0004]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的問(wèn)題，它包含殼體1，該殼體I整體為長(zhǎng)方體的盒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有一圈保溫層2，所述的殼體I內(nèi)安裝有對(duì)角布置的進(jìn)水靜壓箱3和出水靜壓箱4，所述進(jìn)水靜壓箱3的出水端密封安裝有數(shù)條等距排列的第一毛細(xì)主管6，所述出水靜壓箱4的進(jìn)水端密封安裝有數(shù)條與第一毛細(xì)主管6相對(duì)應(yīng)的第二毛細(xì)主管9，位于同一列的第一毛細(xì)主管6與第二毛細(xì)主管9之間通過(guò)數(shù)根等距排列的毛細(xì)管7連通，所述的毛細(xì)管7之間填充有相變材料8。
[0005]所述的進(jìn)水靜壓箱3截面為正方形結(jié)構(gòu)，其斷面的邊長(zhǎng)為第一毛細(xì)主管6直徑的4-6 倍。
[0006]所述的出水靜壓箱4截面為正方形結(jié)構(gòu)，其斷面的邊長(zhǎng)為第二毛細(xì)主管9直徑的4-6 倍。
[0007]所述的第一毛細(xì)主管6通過(guò)密封圈5與進(jìn)水靜壓箱3密封連接。
[0008]所述的第二毛細(xì)主管9通過(guò)密封圈5與出水靜壓箱4密封連接。
[0009]所述的相變材料8為相變溫度在46°C左右的46號(hào)石蠟。
[0010]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱效果理想，通過(guò)利用這一蓄熱系統(tǒng)，可以在晚間谷電時(shí)使用污水源熱栗制備熱水，一部分供熱，一部分蓄熱，并在白天釋放，不僅利用了可再生能源，而且降低了運(yùn)行費(fèi)用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1的A-A向剖視圖；
[0014]圖3是圖1的B-B向剖視圖；
[0015]圖4是實(shí)施例3中蓄熱0.5小時(shí)的熱能分布圖；
[0016]圖5是實(shí)施例3中蓄熱I小時(shí)的熱能分布圖；
[0017]圖6是實(shí)施例3中蓄熱2小時(shí)的熱能分布圖；
[0018]圖7是實(shí)施例3中放熱0.5小時(shí)的熱能分布圖；
[0019]圖8是實(shí)施例3中放熱I小時(shí)的熱能分布圖；
[0020]圖9是實(shí)施例3中放熱2小時(shí)的熱能分布圖；
[0021]圖10是實(shí)施例3中放熱3小時(shí)的熱能分布圖；
[0022]圖11是實(shí)施例3中放熱4小時(shí)的熱能分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0024]實(shí)施例1
[0025]參看圖1-3，一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，至少包含一塊殼體1，該殼體I整體為長(zhǎng)方體的盒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有一圈保溫層2，所述的殼體I內(nèi)安裝有對(duì)角布置的進(jìn)水靜壓箱3和出水靜壓箱4，所述進(jìn)水靜壓箱3的出水端密封安裝有數(shù)條等距排列的第一毛細(xì)主管6，所述出水靜壓箱4的進(jìn)水端密封安裝有數(shù)條與第一毛細(xì)主管6相對(duì)應(yīng)的第二毛細(xì)主管9，位于同一列的第一毛細(xì)主管6與第二毛細(xì)主管9之間通過(guò)數(shù)根等距排列的毛細(xì)管7連通，所述的毛細(xì)管7之間填充有相變材料8。
[0026]所述的進(jìn)水靜壓箱3截面為正方形結(jié)構(gòu)，其斷面的邊長(zhǎng)為第一毛細(xì)主管6直徑的4-6 倍。
[0027]所述的出水靜壓箱4截面為正方形結(jié)構(gòu)，其斷面的邊長(zhǎng)為第二毛細(xì)主管9直徑的4-6 倍。
[0028]所述的第一毛細(xì)主管6通過(guò)密封圈5與進(jìn)水靜壓箱3密封連接。
[0029]所述的第二毛細(xì)主管9通過(guò)密封圈5與出水靜壓箱4密封連接。
[0030]所述的相變材料8為相變溫度在46°C左右的46號(hào)石蠟。
[0031]實(shí)施例2
[0032]首先建造殼體I與保溫層2，可以做成鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)或者不銹鋼結(jié)構(gòu)，建造時(shí)通過(guò)如圖1的方式預(yù)留進(jìn)水靜壓箱3和出水靜壓箱4，在水箱中排布由第一毛細(xì)主管6，第二毛細(xì)主管9和毛細(xì)管7所組成的毛細(xì)管網(wǎng)，毛細(xì)管網(wǎng)中的第一毛細(xì)主管6插入到進(jìn)水靜壓箱3內(nèi)，第二毛細(xì)主管9插入到出水靜壓箱4內(nèi)，如果毛細(xì)管7過(guò)長(zhǎng)，中間可以拉線進(jìn)行支撐。在晚間谷電時(shí)段(一般晚上11點(diǎn)-次日6點(diǎn))，谷電驅(qū)動(dòng)熱栗制備熱水進(jìn)入毛細(xì)管7，通過(guò)對(duì)流和導(dǎo)熱的形式將熱量蓄存在相變材料8中，相變材料8開(kāi)始發(fā)生由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的相變過(guò)程，這一階段通過(guò)相變材料的相變潛熱蓄熱；在白天時(shí)段，溫度低的用戶回水從進(jìn)水靜壓箱進(jìn)入，也通過(guò)對(duì)流和導(dǎo)熱的形式提取相變材料中的熱量，相變材料開(kāi)始發(fā)生由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的相變過(guò)程，這一階段通過(guò)相變材料的相變潛熱放熱。
[0033]實(shí)施例3
[0034]假設(shè)相變蓄熱系統(tǒng)的周圍保溫理想，不存在熱損失，根據(jù)對(duì)稱結(jié)構(gòu)原理，只需要模擬一根毛細(xì)管7與周圍相變材料的換熱，即可以反應(yīng)整體相變蓄熱系統(tǒng)的性能。
[0035]模擬使用CFD的融化-凝固模型，模擬條件如下:
[0036](I)毛細(xì)管直徑4mm，長(zhǎng)度為6m，相變材料導(dǎo)熱系數(shù)0.2ff/ (mK);
[0037](2)周邊絕熱；
[0038](3)初始溫度 42 °C ；
[0039](4)蓄熱時(shí)進(jìn)口水溫為50°C (模擬地暖供水溫度);
[0040](5)蓄熱時(shí)進(jìn)口水溫為38°C (模擬地暖回水溫度)；
[0041 ] 模擬結(jié)果參看圖4-11 (液相率，液相率可以反映相變材料融化和凝固的程度)，模擬結(jié)果顯示:該相變儲(chǔ)能系統(tǒng)只需要2個(gè)小時(shí)時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)完全蓄熱，只需要4個(gè)小時(shí)時(shí)間就幾乎可以實(shí)現(xiàn)完全放熱，完全可以用于建筑供熱系統(tǒng)，具有移峰填谷和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的實(shí)際作用，且不受蓄熱容量的限制，有潛力用于大型蓄熱系統(tǒng)。
[0042]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，其特征在于它包含殼體(1)，該殼體(I)整體為長(zhǎng)方體的盒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有一圈保溫層(2)，所述的殼體(I)內(nèi)安裝有對(duì)角布置的進(jìn)水靜壓箱(3)和出水靜壓箱(4)，所述進(jìn)水靜壓箱(3)的出水端密封安裝有數(shù)條等距排列的第一毛細(xì)主管￠)，所述出水靜壓箱(4)的進(jìn)水端密封安裝有數(shù)條與第一毛細(xì)主管(6)相對(duì)應(yīng)的第二毛細(xì)主管(9)，位于同一列的第一毛細(xì)主管(6)與第二毛細(xì)主管(9)之間通過(guò)數(shù)根等距排列的毛細(xì)管(7)連通，所述的毛細(xì)管(7)之間填充有相變材料2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的進(jìn)水靜壓箱(3)截面為正方形結(jié)構(gòu)，其斷面的邊長(zhǎng)為第一毛細(xì)主管(6)直徑的4-6 倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的出水靜壓箱(4)截面為正方形結(jié)構(gòu)，其斷面的邊長(zhǎng)為第二毛細(xì)主管(9)直徑的4-6 倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一毛細(xì)主管(6)通過(guò)密封圈(5)與進(jìn)水靜壓箱(3)密封連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第二毛細(xì)主管(9)通過(guò)密封圈(5)與出水靜壓箱(4)密封連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的相變材料(8)為相變溫度在46°C左右的46號(hào)石蠟。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用毛細(xì)管在相變材料中流動(dòng)換熱的蓄熱結(jié)構(gòu)，它包含殼體(1)，該殼體(1)整體為長(zhǎng)方體的盒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有一圈保溫層(2)，所述的殼體(1)內(nèi)安裝有對(duì)角布置的進(jìn)水靜壓箱(3)和出水靜壓箱(4)，所述進(jìn)水靜壓箱(3)的出水端密封安裝有數(shù)條等距排列的第一毛細(xì)主管(6)，所述出水靜壓箱(4)的進(jìn)水端密封安裝有數(shù)條與第一毛細(xì)主管(6)相對(duì)應(yīng)的第二毛細(xì)主管(9)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱效果理想，通過(guò)利用這一蓄熱系統(tǒng)，可以在晚間谷電時(shí)使用污水源熱泵制備熱水，一部分供熱，一部分蓄熱，并在白天釋放，不僅利用了可再生能源，而且降低了運(yùn)行費(fèi)用。
【IPC分類】F24D15/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105066232
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510540037
【發(fā)明人】馮國(guó)會(huì), 黃凱良, 朱玉華, 梁棟, 江明志, 李慧星, 劉士渤
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日