專利名稱：一種蓄能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蓄能裝置，特別涉及一種 小型蓄能裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的蓄能裝置包括有采用非相變介質(zhì)的蓄能裝置和采用相變 材料介質(zhì)的蓄能裝置。
其中，采用非相變介質(zhì)的蓄能裝置包括液體(水)蓄能裝置和
固體材料蓄能裝置。液體蓄能裝置利用水的熱容量，通過(guò)改變水的溫 度來(lái)儲(chǔ)存能量；固體材料蓄能裝置利用固體材料(如混凝土)的熱容 量，通過(guò)改變固體材料的溫度來(lái)儲(chǔ)存能量。
采用相變材料介質(zhì)的蓄能裝置包括冰蓄能裝置和封裝相變材料 蓄能裝置。冰蓄能裝置通過(guò)介質(zhì)(如水)的相變(水一冰)潛熱來(lái)存 儲(chǔ)能量；封裝相變材料蓄能裝置通過(guò)將特殊的相變材料(如工業(yè)鹽， 石蠟)封裝在特定形狀的微型或小型密閉容器中(蓄能球，微膠囊) 中，再將容器放入水或混凝土中，利用相變材料的相變潛熱達(dá)到蓄能 的目的。
但是，非相變介質(zhì)的蓄能裝置設(shè)備體積較大，熱量損失大，設(shè) 備效率低下。
而對(duì)于相變材料介質(zhì)的蓄能裝置來(lái)說(shuō)，冰蓄能裝置所提供的溫 度離空調(diào)所需溫度差距過(guò)大，熱量損失大，設(shè)備效率低下；封裝相變 材料價(jià)格高昂，最終產(chǎn)品的蓄能能力低下，同時(shí)，由于相變材料的特 點(diǎn)(無(wú)機(jī)鹽有腐蝕性，有機(jī)物會(huì)流動(dòng)而造成其它材料的損壞)而不得 不采取封裝形式，使得設(shè)備的效率大受限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提 供一種體積小、蓄能效率高的蓄能裝置。
解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該蓄能裝置包括蓄能 罐，蓄能罐罐體內(nèi)有換熱器，罐體內(nèi)填充有蓄能介質(zhì)，其中，所述換 熱器采用毛細(xì)管網(wǎng)制成。
現(xiàn)有的相變儲(chǔ)能裝置中，換熱器采用的是大管徑的硬質(zhì)管，如 鋼管、銅管或硬質(zhì)塑料管，其管徑偏大，每單位面積或體積中所含有 的換熱面積小，換熱器形體笨重，造成蓄能裝置體積大，管間距過(guò)大， 無(wú)法充分進(jìn)行蓄能和放能，引起設(shè)備效率下降；而本發(fā)明采用了用于 輻射換熱空調(diào)技術(shù)的毛細(xì)管網(wǎng)(如德國(guó)Clina公司所生產(chǎn)的塑料毛細(xì) 管網(wǎng))使得換熱器的體積與管間距大大減小，從而能提高蓄能裝置的 換熱效率，并大大減小蓄能裝置的體積。
其中毛細(xì)管網(wǎng)中各毛細(xì)管的管徑范圍為3畫(huà)一5rnm，以得到從管 內(nèi)流體輸送和管內(nèi)外能量交換之間的最佳效果；各毛細(xì)管之間的間隔 為5mm-20mm，以得到管間分布的相變材料能夠最有效地傳遞能量和 相變的效果。
蓄能裝置內(nèi)可只有一個(gè)換熱器，在使用過(guò)程中，根據(jù)不同的使 用需要，該換熱器既可作為蓄能換熱器使用，也可作為放能換熱器使 用；蓄能裝置內(nèi)也可以同時(shí)置有兩個(gè)換熱器，即同時(shí)包括有蓄能換熱 器和放能換熱器。
所述蓄能介質(zhì)可采用相變材料。由于相變材料發(fā)生相變時(shí)，會(huì) 在同樣的溫度下大量地吸收或釋放能量，因此可以顯著提高蓄能罐的 蓄能能力，如可采用無(wú)機(jī)鹽(如芒硝)或有機(jī)材料(如石蠟)。
由于無(wú)機(jī)鹽類材料具有以下優(yōu)點(diǎn)①相變點(diǎn)可以通過(guò)配方改變； ②材料性質(zhì)退化后可以通過(guò)再生手段重復(fù)使用；③材料成本低廉，容 易獲得；④作為常規(guī)化工材料各種處理手段如存儲(chǔ)、運(yùn)輸都已十分成 熟，因此優(yōu)選蓄能介質(zhì)采用無(wú)機(jī)鹽類材料。
當(dāng)蓄能介質(zhì)采用相變材料時(shí)，在材料的蓄能相變特性上，可以 根據(jù)使用場(chǎng)合的需求，確定夏季工況和冬季工況下不同的相變點(diǎn)，選 用不同的相變材料。夏季工況應(yīng)能滿足室內(nèi)供冷降溫的需求，其相變
溫度宜優(yōu)選能滿足供水溫度略高于露點(diǎn)溫度的材料，如12—15"C， 冬季則可優(yōu)選適合于輻射供熱溫度的材料，如45 — 5(TC。
如果相變材料采用能滿足供水溫度在55 — 6(TC左右蓄能要求的 相變材料，則該蓄能裝置也可以用作生活用水蓄能器。
此外，蓄能介質(zhì)的選擇，還應(yīng)優(yōu)先考慮在生產(chǎn)制造中和材料回 收過(guò)程中的環(huán)保材料。
由于蓄能介質(zhì)采用相變蓄能介質(zhì)，而通常相變蓄能介質(zhì)具有腐 蝕性，因此優(yōu)選換熱器采用耐腐蝕的柔性材料制成，如可采用塑料毛 細(xì)管制成，塑料毛細(xì)管一般采用質(zhì)地柔軟的塑料，如PP-r材料。同 理，所述蓄能罐罐體優(yōu)選密封性好，且耐腐蝕的材料制成。所述作為 蓄能介質(zhì)的相變材料根據(jù)季節(jié)溫度的變化可更換為相變溫度點(diǎn)與環(huán) 境溫度相接近的相變材料。當(dāng)蓄能介質(zhì)采用相變點(diǎn)溫度與環(huán)境溫度接 近的蓄能相變材料時(shí)，罐體可制成任意形狀，而無(wú)需采用具有保溫功 能的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的是，蓄能罐罐體上部可設(shè)有灌裝口，下部可設(shè)有放空口。 考慮到氣象條件的變化，冬夏季對(duì)所蓄能量的溫度要求不同，在蓄能 罐上分別設(shè)置灌裝口和放空口，以便按需更換罐體內(nèi)不同溫度的蓄能 介質(zhì)，因此本發(fā)明裝置提供了用一個(gè)設(shè)備同時(shí)滿足冬夏季需求的可能 性。
本發(fā)明選用直徑極小的毛細(xì)管作為換熱器，利用蓄能介質(zhì)自身 的蓄熱能力，通過(guò)毛細(xì)管營(yíng)大面積高密度換熱的特點(diǎn)，將毛細(xì)管中流 動(dòng)熱媒的能量在蓄能罐中蓄積，并在適當(dāng)時(shí)刻重新釋放，以達(dá)到用最 經(jīng)濟(jì)的方式蓄能，在最需要的時(shí)候用能的目的。同時(shí)，采用毛細(xì)管網(wǎng) 作為換熱器，由于毛細(xì)管能在蓄能罐中非常均勻地分布，管間距非常 小，有效改善了換熱器和蓄能介質(zhì)之間的傳熱能力，使本發(fā)明裝置蓄 放能速度提高，蓄、放能效率增大。此外，由于毛細(xì)管網(wǎng)的比表面積 (單位體積中的表面積)大，故可以在小溫差情況下傳輸同等的熱量，
減少了能量散失。
本發(fā)明蓄能裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、是一種超小型的蓄能設(shè)備，尤其適用于小型建筑物及家庭使
用，而現(xiàn)有的蓄能設(shè)備(除生活用水)均體積巨大；
2、 可直接并充分利用自然冷熱源，如太陽(yáng)能，冷卻塔，深井水 等，在日夜溫差大的地區(qū)，白天可充分利用太陽(yáng)能蓄熱，夜間利用所 需的熱量維持室內(nèi)舒適溫度?；蛞归g利用冷卻塔蓄冷，白天釋放冷量 維持室內(nèi)舒適溫度；
3、 在用電低谷時(shí)儲(chǔ)能，在用電高峰時(shí)釋放能量，從而達(dá)到平衡 電網(wǎng)的作用；
4、 在用電高峰時(shí)期享受用電低谷時(shí)的電價(jià)，可以節(jié)省電費(fèi)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例蓄能裝置的結(jié)構(gòu)原理圖 圖2為本發(fā)明實(shí)施例蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本發(fā)明實(shí)施例蓄能裝置使用時(shí)的工作原理圖 圖中1-蓄能介質(zhì)2-罐體3-蓄能換熱器 4-放能換熱器 5-灌裝口6 —放空口7 —進(jìn)水管 8—出水管
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 下面實(shí)施例為本發(fā)明的非限定性實(shí)施例。
如圖l、 2所示，蓄能裝置包括蓄能罐，蓄能罐的罐體2內(nèi)有蓄 能換熱器3和放能換熱器4，蓄能換熱器3和放能換熱器4分別與外 部的冷熱源和室內(nèi)能量釋放設(shè)備連接，罐體2內(nèi)填充有蓄能介質(zhì)(蓄 能介質(zhì)不進(jìn)入換熱器中)。罐體2上部還設(shè)置有灌裝口 5，下部設(shè)置 有放空口 6。
所述蓄能介質(zhì)采用無(wú)機(jī)鹽(如芒硝)，在相變點(diǎn)出現(xiàn)固態(tài)一液 態(tài)的相變，液態(tài)時(shí)其流動(dòng)性好，傳熱性能好，能方便地向蓄能罐內(nèi)進(jìn) 行灌裝和排放。
如圖2所示，本實(shí)施例中，罐體2可呈桶狀，采用密封材料制 成。當(dāng)蓄能介質(zhì)所選擇的工況點(diǎn)與室內(nèi)溫度的差別不大時(shí)(如夏季約 為IOK，冬季則不超過(guò)20K)，罐體2可選擇較為簡(jiǎn)單的單層罐體結(jié)
構(gòu)。
蓄能換熱器3和放能換熱器4采用毛細(xì)管網(wǎng)制成。本實(shí)施例中， 毛細(xì)管網(wǎng)采用德國(guó)Clina公司提供的G10. 11型網(wǎng)材。
蓄能換熱器3和放能換熱器4是罐體2內(nèi)的兩組換熱設(shè)備，其 中蓄能換熱器3用于由冷熱源(可為低品位的冷熱源，如地下水、深 井水、太陽(yáng)能熱水器提供的冷熱水)對(duì)蓄能相變材料進(jìn)行蓄能，放能 換熱器4則用于將蓄能材料中所儲(chǔ)存的能量輸送到室內(nèi)所需的地方 以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。
如圖3所示，本發(fā)明蓄能裝置的工作原理(流程)如下
在廉價(jià)的低品位冷熱源(太陽(yáng)能、深井水等)供應(yīng)充足時(shí)，通 過(guò)以水為媒介的輸送管道向蓄能罐提供能量(冷、熱水)-,
進(jìn)行蓄能時(shí)，上述冷、熱水流經(jīng)蓄能罐中的蓄能換熱器3，通過(guò) 蓄能換熱器3內(nèi)的水與蓄能介質(zhì)1間的溫差將能量傳遞給罐體2中
的蓄能介質(zhì)1，誘發(fā)蓄能介質(zhì)l產(chǎn)生相變(蓄熱固體一液體；蓄冷 液體一固體)，達(dá)到儲(chǔ)存能量的目的；
需求能量時(shí)，啟動(dòng)放能換熱器4 一端的系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，使輸送管道 中的水流經(jīng)放能換熱器4;
通過(guò)放能換熱器4內(nèi)的水與蓄能介質(zhì)1間的溫差將能量由罐體
2中的蓄能介質(zhì)1傳遞給放能換熱器4內(nèi)的介質(zhì)，誘發(fā)相變材料的
反向相變(對(duì)外供熱液體一固體；對(duì)外供冷固體一液體)，將能 量由相變材料中提取出來(lái)，提供到能量釋放系統(tǒng)中去。
在蓄能和放能過(guò)程并不必要在同一場(chǎng)合發(fā)生的情況下，蓄能罐 內(nèi)可僅有一個(gè)換熱器。其工作過(guò)程如下
在提供冷、熱源的場(chǎng)合，將本發(fā)明蓄能裝置上的換熱器接到冷、 熱源上進(jìn)行相變蓄能(如集中式太陽(yáng)能熱水制備，城市熱電站廢熱利 用，集中式供冷站等)；
然后斷開(kāi)換熱器，將蓄滿能量的蓄能罐轉(zhuǎn)移到需求能源的場(chǎng)合， 將換熱器與能量釋放設(shè)備連接，釋放能量(如地板輻射采暖，天棚輻 射制冷，毛細(xì)管重力循環(huán)空調(diào)制冷系統(tǒng)等)；
將己充分釋放能量的蓄能裝置重新轉(zhuǎn)移到冷、熱源，進(jìn)行下一
輪的蓄冷蓄熱過(guò)程。
本發(fā)明也可以采用水作為蓄能介質(zhì)，也能達(dá)到部分的節(jié)能效果。 但由于采用水，其相變溫度點(diǎn)為0。C，在O'C以上溫度使用時(shí)沒(méi)有相 變蓄能的效果，只能利用水本身的溫差作為蓄能能力，即只有在o。c 區(qū)間的相變(水一冰)可以達(dá)到蓄能的效果。但這樣的話，則必須對(duì) 蓄能罐進(jìn)行非常良好的保溫，即蓄能罐需要采用保溫材料制成。由于
毛細(xì)管所能承受的工作溫度區(qū)間為-2(TC — +80°C。在此溫度區(qū)間 內(nèi)，采用本發(fā)明裝置可以蓄能，但必須增加非常好的保溫條件，而且 由于它無(wú)法利用低溫差的冷熱源，其經(jīng)濟(jì)性能將降低很多。
權(quán)利要求
1.一種蓄能裝置，包括蓄能罐，蓄能罐罐體(2)內(nèi)有換熱器，罐體內(nèi)填充有蓄能介質(zhì)(1)，其特征在于所述換熱器采用毛細(xì)管網(wǎng)制成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能裝置，其特征在于所述毛細(xì)管網(wǎng) 中各毛細(xì)管的管徑范圍為3mm—5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蓄能裝置，其特征在于所述毛細(xì)管網(wǎng) 采用耐腐蝕的柔性材料制成，各毛細(xì)管之間的間隔為5mm-20mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄能裝置，其特征在于所述毛細(xì)管網(wǎng) 采用塑料毛細(xì)管網(wǎng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蓄能裝置，其特征在于所述換熱器包 括蓄能換熱器(5)和放能換熱器(6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l一5之一所述的蓄能裝置，其特征在于蓄能 罐罐體(2)上部設(shè)有灌裝口 (5)，下部設(shè)有放空口 (6)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能裝置，其特征在于所述蓄能介質(zhì) (1)采用相變材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄能裝置，其特征在于所述作為蓄能 介質(zhì)的相變材料根據(jù)季節(jié)溫度的變化可采用相變溫度點(diǎn)與環(huán)境溫度 相接近的相變材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄能裝置，其特征在于所述相變材料 為可為無(wú)機(jī)鹽類材料或有機(jī)物材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能裝置，其特征在于所述蓄能罐 罐體(2)采用密封性好，且耐腐蝕的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種蓄能裝置，其包括蓄能罐，蓄能罐罐體(2)內(nèi)有換熱器，罐體內(nèi)填充有蓄能介質(zhì)(1)，所述換熱器采用毛細(xì)管網(wǎng)制成。蓄能罐的罐體上部還設(shè)有灌裝口(5)，下部設(shè)有放空口(6)。此蓄能裝置體積小，而熱效率高，特別適于小型建筑物或家庭使用。
文檔編號(hào)F28D20/00GK101354223SQ20071013639
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者郭海新 申請(qǐng)人:郭海新;陳麗濱