專利名稱：一種新型雙向相變儲能設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于相變儲能技術領域。確切地說是一種新型雙向相變儲能設備。
背景技術：
隨著人類社會的不斷發(fā)展，能源、環(huán)境問題亟待解決，能源合理充分的利用舉足輕重。相變儲能技術作為一種有效的節(jié)能方式受到全球范圍的重視。中國大部分空氣源熱泵運行效果處于中等，將相變儲能技術與空氣源熱泵聯(lián)合運行有利于提高空氣源熱泵效能，合理利用、節(jié)約能源。對南京采用空氣源熱泵冷熱水機組作為中央空調(diào)冷熱源的工程(189項)的調(diào)查表明，運行良好的才占15%，運行效果差的占15%， 70%的機組運行效果居中。其它地區(qū)(如杭州、成都、長沙等)也發(fā)現(xiàn)類似情況。在供熱季節(jié)的室外溫度越低的時段，空氣源熱泵的運行效果越差，而此時正是室內(nèi)需要更多熱量的時段。在供冷季節(jié)也存在著同樣的矛盾。另外，國內(nèi)相變儲能領域的研究多集中在單一儲熱或者單一蓄冷方面，對不同相變材料分別優(yōu)化利用的研究尚處于開發(fā)階段。本發(fā)明將相變儲能技術與空氣源熱泵相結(jié)合，制作了可與空氣源熱泵耦合運行的相變儲能設備，在供熱與供冷季節(jié)均可利用其在空氣源熱泵高效運行時段蓄存能量，在空氣源熱泵運行較差時段釋放能量的方式實現(xiàn)空氣源熱泵的運行調(diào)節(jié)，有效提聞空氣源熱栗效能。相變儲能材料包括有機相變儲能材料，無機相變儲能材料和復合相變儲能材料，其中有機相變儲能材料因具有熔解熱大、不易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象和相分離、材料的腐蝕性較小、性能比較穩(wěn)定、毒性小、成本低等優(yōu)點備受關注。目前德國Vakilaltojjar S和Saman M對兩種不同相變溫度的相變材料的聯(lián)合運行進行了研究。通過引入相變材料，可減少50%空調(diào)名義負荷，根據(jù)當?shù)胤骞入妰r標準，每年可節(jié)約32%的電費。國內(nèi)相變儲能與空氣源熱泵的耦合研究只在單一相變蓄冷或單一相變儲熱方面有所研究，可耦合空氣源熱泵并同時兼?zhèn)湎嘧冃罾浜拖嘧冃顭峁δ艿南嘧儍δ芟到y(tǒng)本案尚屬首例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型雙向相變儲能設備。在于通過引入相變儲能系統(tǒng)改善空氣源熱泵運行情況，提高其綜合使用效益。本發(fā)明充分利用了有機相變儲能材料的優(yōu)點，采用雙相變儲能材料耦合運作方式一體化實現(xiàn)了與空氣源熱泵相匹配的雙向相變儲能系統(tǒng)。本發(fā)明包括控制裝置(I)、連接管段(2)、相變儲能設備(3)，如圖1所示，其中相變儲能設備(3)由儲能單元(4)、水流單元(5)、密封墊片(6)、保溫層(7)組成，兩種橡膠墊分別布置于材料層和水流層邊界框架的兩側(cè)實現(xiàn)材料和水流的良好密封，如圖2所示，材料一和材料二分別裝于儲能設備中，水流可順次通過兩種材料，如圖3所示實現(xiàn)兩種材料的耦合應用。在設備制作過程中，儲能單元與水流單元分別按照焊接要求制作并打孔，安裝時將儲能單元、水流單元和密封膠墊按照圖2所示的安裝順序依此連接，將兩材料層邊界及其中間各部分通過預定打孔，以材料層邊界的U形槽作為法蘭盤實現(xiàn)法蘭連接。換熱介質(zhì)在儲能設備中流經(jīng)各個水流單元與儲能單元進行換熱。在水流口 A與水流口 B處分別設置溫度傳感器I和溫度傳感器2 (如圖3)監(jiān)控流入與流出儲能設備的水溫。在供冷季節(jié)，利用夜間低谷電在室外溫度較低，空氣源熱泵運行效果較佳時段為儲能設備蓄冷，此時保持閥門K2、K3、K5、K8打開，閥門Kl、K4、K6、K7關閉，控制水流順次通過材料二和材料一實現(xiàn)蓄冷，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止蓄冷。冷量在供熱高峰時段釋放，此過程保持閥門Kl、K4、K6、K7打開，閥門K2、K3、K5、K8關閉，控制水流順次通過材料一和材料二實現(xiàn)冷量釋放，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止放冷。對于供熱季節(jié)，在日間溫度較高且非峰值電價時段利用空氣源熱泵為儲能設備蓄熱，此時保持閥門K1、K4、K5、K8打開，閥門K2、K3、K6、K7關閉，控制水流順次通過材料一和材料二實現(xiàn)蓄熱，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止蓄熱。在室外溫度較低、空氣源熱泵運行效果差的時段儲能設備進行放熱，此時保持閥門閥門K2、K3、K6、K7打開，閥門Kl、K4、K5、K8關閉，控制水流順次通過材料二和材料一實現(xiàn)放熱，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止放熱。設備中使用的相變儲能材料一為46#石蠟，購于深圳科奇泰化工有限公司。相變儲能材料二位十二醇與癸酸的二元混合物，混合物中二者的質(zhì)量比為十二醇癸酸=(55-60) :(40-45)，其中十二醇購于上海倍特化工有限公司，癸酸購于上海信然生物技術有限公司。
本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明是將兩種相變儲能材料集成于同一相變儲能系統(tǒng)中，一體化實現(xiàn)了與空氣源熱泵功能匹配的兼?zhèn)湫顭崤c蓄冷功能的相變儲能系統(tǒng)。儲能設備設計實現(xiàn)模塊化，可根據(jù)不同實際工程需求選擇不同的蓄熱、蓄冷單元板數(shù)制作安裝。鑒于儲能單元已經(jīng)實現(xiàn)良好封裝，儲能系統(tǒng)根據(jù)情況不僅限于使用水做換熱介質(zhì)，還可以使用空氣作為換熱介質(zhì)。雙向相變儲能系統(tǒng)中材料二在供熱季節(jié)利用顯熱實現(xiàn)蓄放熱，材料一在供冷季節(jié)利用顯熱實現(xiàn)蓄放冷，以此方式實現(xiàn)了材料性能的最大化利用。本發(fā)明加工原理簡單，安裝容易，成型后基本不需要維護，優(yōu)勢較為突出。


圖1是雙向相變儲能系統(tǒng)結(jié)構示意圖。
圖2是儲能設備制作方法示意圖。
圖3是雙向相變儲能罐體剖面圖。
具體實施例方式 它由控制裝置1、連接管段2、相變儲能罐體3組成，其中相變儲能罐體3由儲能單元4、水流單元5、密封墊片6、保溫層7組成，其中儲能單元由單元骨架和蓋板組成，使用雙頭螺栓連接各單元并加入密封墊片實現(xiàn)密封封裝，其特征在于兩種相變儲能材料集成于同一相變儲能罐中，分置在罐內(nèi)兩部分，采用模塊化方式安裝，可根據(jù)不同實際工程需求選擇不同的蓄熱、蓄冷單元板數(shù)制作安裝，使用水或空氣作為換熱介質(zhì)，控制裝置1、連接管段
2、相變儲能罐體3，儲能罐體3內(nèi)兩種橡膠墊分別布置于材料層和水流層邊界框架的兩側(cè)，水流可順次通過兩種材料，實現(xiàn)兩種材料的耦合應用，安裝時將儲能單元、水流單元和密封膠墊按照依此連接，將兩材料層邊界及其中間各部分通過預定打孔，以材料層邊界的U形槽作為法蘭盤實現(xiàn)法蘭連接，換熱介質(zhì)在儲能設備中流經(jīng)各個水流單元與儲能單元進行換熱，在水流口 A與水流口 B處分別設置溫度傳感器I和溫度傳感器2，在供冷季節(jié)，利用夜間低谷電在室外溫度較低，空氣源熱泵運行效果較佳時段為儲能設備蓄冷，此時保持閥門K2、K3、K5、K8打開，閥門Kl、K4、K6、K7關閉，控制水流順次通過材料2和材料I實現(xiàn)蓄冷，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止蓄冷，冷量在供熱高峰時段釋放，此過程保持閥門Kl、K4、K6、K7打開，閥門K2、K3、K5、K8關閉，控制水流順次通過材料一和材料二實現(xiàn)冷量釋放，當兩溫度傳感器之間的溫差小于IV時停止放冷，對于供熱季節(jié)，在日間溫度較高且非峰值電價時段利用空氣源熱泵為儲能設備蓄熱，此時保持閥門Kl、K4、K5、K8打開，閥門K2、K3、K6、K7關閉，控制水流順次通過材料一和材料二實現(xiàn)蓄熱，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止蓄熱，在室外溫度較低、空氣源熱泵運行效果差的時段儲能設備進行放熱，此時保持閥門閥門K2、K3、K6、K7打開，閥門K1、K4、K5、K8關閉，控制水流順次通過材料二和材料一實現(xiàn)放熱，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止放熱。相變儲能材料一為46#石蠟，相變儲能材料二為十二醇與癸酸的二元混合物，混合物中二者的質(zhì)量比為十二醇癸酸=55-60 :40-45。
權利要求
1.一種新型雙向相變儲能設備，它由控制裝置(I)、連接管段(2)、相變儲能罐體(3)組成，其中相變儲能罐體(3)由儲能單元(4)、水流單元(5)、密封墊片(6)、保溫層(7)組成，其中儲能單元由單元骨架()和蓋板()組成，使用雙頭螺栓連接各單元并加入密封墊片實現(xiàn)密封封裝，其特征在于兩種相變儲能材料集成于同一相變儲能罐中，分置在罐內(nèi)兩部分，采用模塊化方式安裝，可根據(jù)不同實際工程需求選擇不同的蓄熱、蓄冷單元板數(shù)制作安裝，使用水或空氣作為換熱介質(zhì)，控制裝置(I)、連接管段(2)、相變儲能罐體(3)，儲能罐體(3)內(nèi)兩種橡膠墊分別布置于材料層和水流層邊界框架的兩側(cè)，水流可順次通過兩種材料，實現(xiàn)兩種材料的耦合應用，安裝時將儲能單元、水流單元和密封膠墊按照依此連接，將兩材料層邊界及其中間各部分通過預定打孔，以材料層邊界的U形槽作為法蘭盤實現(xiàn)法蘭連接，換熱介質(zhì)在儲能設備中流經(jīng)各個水流單元與儲能單元進行換熱，在水流口 A與水流口 B處分別設置溫度傳感器I和溫度傳感器2，在供冷季節(jié)，利用夜間低谷電在室外溫度較低，空氣源熱泵運行效果較佳時段為儲能設備蓄冷，此時保持閥門K2、K3、K5、K8打開，閥門K1、K4、K6、K7關閉，控制水流順次通過材料2和材料I實現(xiàn)蓄冷，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止蓄冷，冷量在供熱高峰時段釋放，此過程保持閥門K1、K4、K6、K7打開，閥門K2、K3、K5、K8關閉，控制水流順次通過材料一和材料二實現(xiàn)冷量釋放，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止放冷，對于供熱季節(jié)，在日間溫度較高且非峰值電價時段利用空氣源熱泵為儲能設備蓄熱，此時保持閥門K1、K4、K5、K8打開，閥門Κ2、Κ3、Κ6、Κ7關閉，控制水流順次通過材料一和材料二實現(xiàn)蓄熱，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止蓄熱，在室外溫度較低、空氣源熱泵運行效果差的時段儲能設備進行放熱，此時保持閥門閥門K2、K3、K6、K7打開，閥門K1、K4、K5、K8關閉，控制水流順次通過材料二和材料一實現(xiàn)放熱，當兩溫度傳感器之間的溫差小于1°C時停止放熱。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型雙向相變儲能設備，其特征在于相變儲能材料一為46#石蠟，相變儲能材料二為十二醇與癸酸的二元混合物，混合物中二者的質(zhì)量比為十二醇癸酸=55-60 :40-45。
全文摘要
本發(fā)明一種新型雙向相變儲能設備，包括控制裝置、連接管段、相變儲能設備，其中相變儲能設備由儲能單元、水流單元、密封墊片、保溫層組成。在制作過程中，相變儲能單元、水流單元通過焊接方式分別加工。儲能單元、水流單元以雙頭螺栓按法蘭方式連接，并在中間加入密封墊片，將各個單元連接成一體。本發(fā)明將相變蓄冷材料與相變儲熱材料一體化集成，儲能系統(tǒng)既可在供熱季節(jié)進行相變儲熱也可在供冷季節(jié)進行相變蓄冷。相變儲能系統(tǒng)同時分別利用材料的顯熱和潛熱進行能量的儲存與釋放，實現(xiàn)儲能材料性能的最大化利用。本發(fā)明加工原理簡單，安裝容易，成型后基本不需要維護，優(yōu)勢較為突出。
文檔編號F28D20/02GK102997732SQ20121044627
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權日2012年11月9日
發(fā)明者馮國會, 付永亮, 黃凱良 申請人:沈陽建筑大學