專利名稱：相變電蓄熱技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能量蓄存技術(shù)，具體來說是涉及利用物質(zhì)狀態(tài)變化蓄存熱量的技術(shù)。
目前，在蓄冷領(lǐng)域有水蓄冷和冰蓄冷技術(shù)。而蓄熱領(lǐng)域，只有利用物質(zhì)溫度變化蓄存熱量的技術(shù)，亦即顯熱蓄熱，如水蓄熱技術(shù)。該技術(shù)的原理為在夜間用電低谷時，利用設(shè)備的多余能力將水溫提高并保溫，蓄存熱量；在全負(fù)荷運行(用電高峰)時，將蓄存的熱量釋放，與設(shè)備一起，對負(fù)荷供熱。例如在夜間用電低谷時，利用設(shè)備的多余能力將蓄熱槽內(nèi)水的溫度從45℃提高至70℃，這部分水便蓄存了一定的熱量；在全負(fù)荷運行(用電高峰)時，通過管路切換，將蓄熱槽內(nèi)水的溫度從70℃降低到45℃，蓄存的熱量轉(zhuǎn)換至循環(huán)媒水中，于是便得到45℃的循環(huán)媒水對負(fù)荷供熱，以補充設(shè)備供熱能力的不足。
該技術(shù)的缺點1.顯熱蓄熱要有大容量的蓄熱槽；2.蓄熱槽在地下，大型高層建筑水的輸送能耗大；3.水槽有熱損失，使熱源的消耗量增加，為此必須有完好的隔熱措施，從而增加造價；4.因建筑物負(fù)荷和地下結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，務(wù)必對每棟建筑物進行單獨設(shè)計，不能利用組裝式設(shè)備；5.采用空冷熱泵時，機房大多需分設(shè)在兩個地方；6.對現(xiàn)有建筑加水蓄熱設(shè)置難以實現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有蓄熱技術(shù)中存在的問題，而提供的一種具有良好的隔熱措施、使熱源的消耗量減少、并使造價降低的相變電蓄熱技術(shù)。
實現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)方案是相變電蓄熱技術(shù)，其特點是通過物質(zhì)相變和閥門切換實現(xiàn)蓄熱和放熱；具體方法是利用夜間低谷電力制熱，用該熱量使一定量的某種物質(zhì)發(fā)生相變，并保溫；在供熱高峰時，通過管路切換，使該物質(zhì)與媒水進行熱量交換，通過媒水將該熱量輸送給負(fù)荷；此過程中，該物質(zhì)發(fā)生相變，釋放熱量。
專用于上述相變電蓄熱技術(shù)的相變電蓄熱裝置，其特點是包括一蓄熱箱、一熱交換器、一負(fù)荷，所述的蓄熱箱內(nèi)設(shè)有多個蓄熱球，每個蓄熱球中包含有相變物質(zhì)，蓄熱箱的兩端還分別設(shè)有進、出水管；在負(fù)荷兩端分別連接一熱媒水進水管和一熱媒水出水管；在熱交換器兩端分別連接一熱水進水管和一熱水出水管；所述的蓄熱箱的出水管通過三通與負(fù)荷一端的熱媒水進水管以及與熱交換器一端的熱水進水管連接，所述的蓄熱箱的進水管通過三通與負(fù)荷另一端的熱媒水出水管以及與熱交換器另一端的熱水出水管連接，形成回路。
上述相變電蓄熱裝置，其中所述的熱交換器中包括一個電熱元件。
上述相變電蓄熱裝置，其中所述的蓄熱球中的相變物質(zhì)是石蠟。
上述相變電蓄熱裝置，其中所述的負(fù)荷兩端的熱媒水管管段上分別設(shè)有媒水閥門和熱媒水泵，所述的媒水閥門為兩個，分別設(shè)在負(fù)荷兩端的熱媒水進水管管段和熱媒水出水管管段上；所述的熱媒水泵設(shè)在熱媒水進水管管段的媒水閥門與負(fù)荷之間。
上述相變電蓄熱裝置，其中所述的熱交換器兩端的熱水管管段上分別設(shè)有熱水閥門和熱水泵，所述的熱水閥門為兩個，分別設(shè)在熱交換器兩端的熱水進水管管段和熱水出水管管段上；所述的熱水泵設(shè)在熱水出水管管段的熱水閥門與熱交換器之間。
上述相變電蓄熱裝置，其中所述的負(fù)荷一端還設(shè)有一熱媒水補水管，其通過三通連接在媒水閥門和熱媒水泵之間。
上述相變電蓄熱裝置，其中所述的熱交換器一端還設(shè)有一熱水補水管，其通過三通連接在熱水泵和熱交換器一端之間。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，可使熱源的消耗量減少，并使造價降低，以進一步推動相變電蓄熱技術(shù)的發(fā)展。
本發(fā)明相變電蓄熱技術(shù)的性能、特征通過以下的實施例及其附圖進一步闡述如下。
附

圖1為本發(fā)明相變電蓄熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明相變電蓄熱技術(shù)，通過物質(zhì)相變和閥門切換實現(xiàn)蓄熱和放熱；具體方法是利用夜間低谷電力制熱，用該熱量使一定量的某種物質(zhì)發(fā)生相變，并保溫；在供熱高峰時，通過管路切換，使該物質(zhì)與媒水進行熱量交換，通過媒水將該熱量輸送給負(fù)荷；此過程中，該物質(zhì)發(fā)生相變，釋放熱量。
本發(fā)明專用于上述相變電蓄熱技術(shù)的相變電蓄熱裝置，包括一蓄熱箱10、一熱交換器11、一負(fù)荷1，所述的蓄熱箱內(nèi)設(shè)有多個蓄熱球9，每個蓄熱球9中包含有相變物質(zhì)7；熱交換器中包括一個電熱元件12。蓄熱箱的兩端還分別設(shè)有進、出水管；在負(fù)荷1兩端分別連接一熱媒水進水管和一熱媒水出水管；在熱交換器11兩端分別連接一熱水進水管和一熱水出水管；所述的蓄熱箱的出水管通過三通與負(fù)荷一端的熱媒水進水管以及與熱交換器一端的熱水進水管連接，所述的蓄熱箱的進水管通過三通與負(fù)荷另一端的熱媒水出水管以及與熱交換器另一端的熱水出水管連接，形成回路。
負(fù)荷1兩端的熱媒水管4管段上分別設(shè)有媒水閥門和熱媒水泵，所述的媒水閥門為兩個5、16，分別設(shè)在負(fù)荷兩端的熱媒水進水管管段和熱媒水出水管管段上；所述的熱媒水泵2設(shè)在熱媒水進水管管段的媒水閥門與負(fù)荷之間。
熱交換器兩端的熱水管6管段上分別設(shè)有熱水閥門和熱水泵，所述的熱水閥門為兩個8、15，分別設(shè)在熱交換器兩端的熱水進水管管段和熱水出水管管段上；所述的熱水泵14設(shè)在熱水出水管管段的熱水閥門與熱交換器之間。
在負(fù)荷一端還設(shè)有一熱媒水補水管3，其通過三通連接在媒水閥門5和熱媒水泵3之間。在熱交換器一端還設(shè)有一熱水補水管13，其通過三通連接在熱水泵14和熱交換器一熱水出水端之間。
利用夜間低谷電力，通過電熱元件12發(fā)熱；在熱交換器11中，該熱量轉(zhuǎn)換至熱水管6內(nèi)的熱水中；熱水在熱水泵14的作用下流動，與蓄熱箱10中的蓄熱球9內(nèi)的物質(zhì)7進行熱量交換，此過程中，物質(zhì)7發(fā)生相變(熔化)，且溫度升高，熱水中的熱量轉(zhuǎn)換至物質(zhì)7中存蓄起來；在白天供熱高峰(或者說用電高峰)時，將熱水閥門8、15關(guān)閉，媒水閥門5、16打開，媒水在媒水泵2的作用下流動，與蓄熱箱10中的蓄熱球9內(nèi)的物質(zhì)7進行熱量交換此過程中，物質(zhì)7降溫并發(fā)生相變(凝固)，釋放熱量，該熱量通過媒水管4中得到該熱量并具有一定溫度的媒水輸送給負(fù)荷1。
該發(fā)明把高峰用電轉(zhuǎn)移到夜間，因而減少了用全年的用電容量，可以降低能耗，平衡電網(wǎng)負(fù)；由于夜間電價低于白天，而且若用電設(shè)備把用電時間從高峰用電轉(zhuǎn)移到低峰用電，電力公司會預(yù)先給予折扣，因此可以使用戶在電力費用上獲益；可以減少空調(diào)裝置的總裝機容量，節(jié)約投資；而且與水蓄熱相比，具有下列優(yōu)點1.由于物質(zhì)的熔解潛熱較大，所以相變電蓄熱的蓄熱體積和同種要求下的水蓄熱相比大大縮?。?、蓄熱設(shè)備體積減小，熱損失亦隨之減??；3.可以按機組方式生產(chǎn)設(shè)備，為安裝提供方便，并使熱源及負(fù)荷側(cè)輸送動力減??；4.減少輸送能耗，并使管路免于腐蝕。
實施例本發(fā)明的相變物質(zhì)有多種，下面以石蠟為例，結(jié)合附圖，將相變電蓄熱技術(shù)的實施情況作一番介紹此時，蓄熱球9內(nèi)的相變物質(zhì)為石蠟。
石蠟的比熱是0.8kcal/kg·℃，熔解熱是60kcal/kg，比重是0.77g/cm3，熔點是65.4℃。
利用夜間低谷電力，通過電熱元件12發(fā)熱在熱交換器11中，該熱量轉(zhuǎn)換至管6內(nèi)的熱水中；熱水在泵14的作用下流動，與蓄熱箱10中的蓄熱球9內(nèi)的物質(zhì)7石蠟進行熱量交換，此過程中，物質(zhì)7石蠟溫度升高，升至65.4℃時石蠟發(fā)生相變(熔化)，此后溫度繼續(xù)升高至70℃，熱水中的熱量便轉(zhuǎn)換至物質(zhì)7石蠟中蓄存起來；在白天供熱高峰(或者說用電高峰)時，將熱水閥門8、15關(guān)閉，媒水閥門5、16打開，媒水在泵2的作用下流動，與蓄熱箱10中的蓄熱球9內(nèi)的物質(zhì)7石蠟進行熱量交換，物質(zhì)7石蠟降溫，降至65.4℃石蠟發(fā)生相變(凝固)，此后溫度繼續(xù)降低至45℃，換熱過程中，我們將媒水溫度控制在45℃左右。此過程中，石蠟釋放熱量，該熱量便轉(zhuǎn)換至管4內(nèi)的媒水中，輸送給負(fù)荷1。
下面以石蠟為例，將相變電蓄熱技術(shù)與水蓄熱技術(shù)的情況作一番比較水的比熱是1.0kcal/kg·℃，比重是1.0g/cm3；將質(zhì)量為m的石蠟的溫度從45℃升高到70℃，石蠟吸收的熱量為Q1，Q1＝c1·m·Δt1+λ1·m＝0.8·m·70-45)+60·m＝80·m kcal
將質(zhì)量為m的水的溫度從45℃升高到70℃，水吸收的熱量為Q2，Q2＝c2·m·Δt2+λ2·m＝1.0·m·70-45)＝25·m kcal由此看來，相同質(zhì)量的石蠟與水在一定范圍內(nèi)變化相同的溫度，其蓄熱量是不同，石蠟是水的(Q1/Q2＝)3.2倍；若換算成體積，則相同體積的石蠟與水范圍內(nèi)變化相同的溫度，其蓄熱量之比是(3.2×0.77)＝2.464；也就是說，蓄存相同的熱量，所需水的體積是石蠟的2.464倍。
由上述可知，相變電蓄熱與水蓄熱(顯熱蓄熱)相比具有明顯的優(yōu)勢；而且有許多相變物質(zhì)，其性能比石蠟優(yōu)越，因此說，相變電蓄熱技術(shù)的性能卓越，其推廣應(yīng)用的前景非常廣闊。
權(quán)利要求
1.相變電蓄熱技術(shù)，其特征在于通過物質(zhì)相變和閥門切換實現(xiàn)蓄熱和放熱；具體方法是利用夜間低谷電力制熱，用該熱量使一定量的某種物質(zhì)發(fā)生相變，并保溫；在供熱高峰時，通過管路切換，使該物質(zhì)與媒水進行熱量交換，通過媒水將該熱量輸送給負(fù)荷；此過程中，該物質(zhì)發(fā)生相變，釋放熱量。
2.專用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的相變電蓄熱技術(shù)的相變電蓄熱裝置，其特征在于包括一蓄熱箱、一熱交換器、一負(fù)荷，所述的蓄熱箱內(nèi)設(shè)有多個蓄熱球，每個蓄熱球中包含有相變物質(zhì)，蓄熱箱的兩端還分別設(shè)有進、出水管；在負(fù)荷兩端分別連接一熱媒水進水管和一熱媒水出水管；在熱交換器兩端分別連接一熱水進水管和一熱水出水管；所述的蓄熱箱的出水管通過三通與負(fù)荷一端的熱媒水進水管以及與熱交換器一端的熱水進水管連接，所述的蓄熱箱的進水管通過三通與負(fù)荷另一端的熱媒水出水管以及與熱交換器另一端的熱水出水管連接，形成回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變電蓄熱裝置，其特征在于所述的熱交換器中包括一個電熱元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變電蓄熱裝置，其特征在于所述的蓄熱球中的相變物質(zhì)是石蠟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變電蓄熱裝置，其特征在于所述的負(fù)荷兩端的熱媒水管管段上分別設(shè)有媒水閥門和熱媒水泵，所述的媒水閥門為兩個，分別設(shè)在負(fù)荷兩端的熱媒水進水管管段和熱媒水出水管管段上；所述的熱媒水泵設(shè)在熱媒水進水管管段的媒水閥門與負(fù)荷之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變電蓄熱裝置，其特征在于所述的熱交換器兩端的熱水管管段上分別設(shè)有熱水閥門和熱水泵，所述的熱水閥門為兩個，分別設(shè)在熱交換器兩端的熱水進水管管段和熱水出水管管段上；所述的熱水泵設(shè)在熱水出水管管段的熱水閥門與熱交換器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變電蓄熱裝置，其特征在于所述的負(fù)荷一端還設(shè)有一熱媒水補水管，其通過三通連接在媒水閥門和熱媒水泵之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變電蓄熱裝置，其特征在于所述的熱交換器一端還設(shè)有一熱水補水管，其通過三通連接在熱水閥門和熱水泵之間。
全文摘要
本發(fā)明相變電蓄熱技術(shù),通過物質(zhì)相變和閥門切換實現(xiàn)蓄熱和放熱;具體方法是:利用夜間低谷電力制熱,用該熱量使一定量的某種物質(zhì)發(fā)生相變,并保溫;在供熱高峰時,通過管路切換,使該物質(zhì)與媒水進行熱量交換,通過媒水將該熱量輸送給負(fù)荷;此過程中,該物質(zhì)發(fā)生相變,釋放熱量。
文檔編號F28D20/00GK1263252SQ00111490
公開日2000年8月16日 申請日期2000年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月24日
發(fā)明者王顯豐 申請人:上海匯眾冷暖設(shè)備有限公司