本實(shí)用新型涉及蓄能器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種熱橋式蓄能器。
背景技術(shù)：
：目前，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，為了減少碳排放量，太陽(yáng)能的儲(chǔ)存與利用，工業(yè)廢熱的開(kāi)發(fā)利用，空氣能的開(kāi)發(fā)利用，錯(cuò)峰用電方式的出現(xiàn)，對(duì)蓄能器的需求越來(lái)越凸顯出來(lái)，對(duì)蓄能器的儲(chǔ)能、釋能效率的要求也越來(lái)越高。因此，希望有一種蓄能器來(lái)提高儲(chǔ)能與釋能效率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于提供一種熱橋式溫蓄能器來(lái)來(lái)提高儲(chǔ)能與釋能效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種熱橋式蓄能器。所述熱橋式蓄能器包括：殼體；以及相變蓄能單元，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)，包括熱橋結(jié)構(gòu)和容納在所述熱橋結(jié)構(gòu)內(nèi)的相變儲(chǔ)熱材料。優(yōu)選地，所述熱橋結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)熱材料制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)集成體，其孔隙尺寸在納米級(jí)至毫米級(jí)范圍。優(yōu)選地，所述熱橋式蓄能器進(jìn)一步包括用于所述相變蓄能單元的蓄能與釋能的第一熱交換通道和第二熱交換通道，所述第一熱交換通道和所述第二熱交換通道貫穿所述相變蓄能單元。優(yōu)選地，所述熱橋式蓄能器進(jìn)一步包括微分換熱器，所述微分換熱器由所述相變蓄能單元包覆，且所述第一熱交換通道和第二熱交換通道貫穿所述微分換熱器。優(yōu)選地，在所述微分換熱器內(nèi)，所述第一熱交換通道和第二熱交換通道為多個(gè)微分流道，每個(gè)微分流道的當(dāng)量直徑在0.5mm至1.2mm的范圍內(nèi)，壁厚在0.1mm至0.5mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述微分換熱器的外表面設(shè)置有翅片，且所述翅片接觸所述相變儲(chǔ)熱材料和/或所述熱橋結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述相變儲(chǔ)熱材料為膨脹石墨和/或石墨烯。優(yōu)選地，在所述殼體和所述相變蓄能單元之間設(shè)置兩個(gè)隔熱層，其中，臨近所述相變蓄能單元的隔熱層為聚氨酯發(fā)泡層，且所述聚氨酯發(fā)泡層的厚度在0.1-20mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在所述殼體和所述相變蓄能單元之間設(shè)置兩個(gè)隔熱層，其中，臨近所述相變蓄能單元的隔熱層為氣凝膠層，且所述氣凝膠層的厚度在0.1-20mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在第一熱交換通道和第二熱交換通道的入口和出口處設(shè)置有溫度傳感器。本實(shí)用新型的熱橋式蓄能器中采用相變蓄能單元能夠提高儲(chǔ)能與釋能效率。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的熱橋式蓄能器的示意圖。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的熱橋式蓄能器的示意圖。附圖標(biāo)記：1殼體4第二熱交換通道2隔熱層5微分換熱器3第一熱交換通道6相變蓄能單元具體實(shí)施方式在附圖中，使用相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的熱橋式蓄能器的示意圖。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的熱橋式蓄能器的示意圖。在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，熱橋式蓄能器包括殼體1、相變蓄能單元6、第一熱交換通道3、第二熱交換通道4以及微分換熱器5。如圖所示，殼體1大致為長(zhǎng)方體，也可以采用其他適當(dāng)?shù)男螤?。殼體1可以采用金屬板材沖壓成型，也可以采用塑料注塑成型。有力的是，殼體1由兩個(gè)構(gòu)件拼合而成。在殼體1上提供輸液泵、儲(chǔ)液罐、閥門、各接口的安裝位置，包括多個(gè)蓄能器的相互拼裝、連接接口及安裝位置等。相變蓄能單元6設(shè)置在殼體1內(nèi)。相變蓄能單元6包括熱橋結(jié)構(gòu)和容納在熱橋結(jié)構(gòu)內(nèi)的相變儲(chǔ)熱材料。相變蓄能單元6的形狀大體為充滿相變材料的長(zhǎng)方體，外層為所述的熱橋結(jié)構(gòu)和相變儲(chǔ)熱材料，在熱橋結(jié)構(gòu)和相變儲(chǔ)熱材料之內(nèi)設(shè)置微分換熱器5，微分換熱器5為過(guò)程強(qiáng)化功能的微分換熱器5，對(duì)換熱過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化。相變儲(chǔ)熱材料(即微分蓄能材料)由高相變潛熱的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料與高導(dǎo)熱系數(shù)的熱橋材料(有機(jī)物或無(wú)機(jī)物)組成，以提高其在蓄能與釋能的效率能量傳導(dǎo)。通過(guò)熱橋材料迅速抵達(dá)遠(yuǎn)離能量源頭的部位，最大限度降低相變材料在相變過(guò)程中，固液界面的接觸面積過(guò)小，材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)低下，導(dǎo)致的相變材料傳熱效率低下的問(wèn)題。需要指出的是。相變儲(chǔ)熱材料的相變溫度也就是蓄能溫度是根據(jù)需要選擇或配制相變材料來(lái)獲得的，相變溫度決定了熱橋材料、微分換熱器5、隔熱層2以及殼體1的材料選擇。優(yōu)選地，所述相變儲(chǔ)熱材料為膨脹石墨和/或石墨烯。例如，采用石墨烯作為熱橋結(jié)構(gòu)，而采用膨脹石墨作為相變儲(chǔ)熱材料。熱橋結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)熱材料制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)集成體，其孔隙尺寸在納米級(jí)至毫米級(jí)范圍。例如，空隙尺寸在1納米至10毫米的范圍內(nèi)，更具體地，例如設(shè)置在5納米至1毫米的范圍內(nèi)。孔隙尺寸在納米級(jí)范圍的微觀形態(tài)，宏觀上看類似海綿體的構(gòu)造。熱橋結(jié)構(gòu)中的孔隙飽滿吸附并保持住液態(tài)溫度時(shí)的相變材料，使相變材料在其液態(tài)時(shí)難于形成流動(dòng)并滲出。如此，可以將相變材料微分成類似細(xì)胞單元的存在形態(tài)，在蓄能和釋能狀態(tài)下，迅速地達(dá)成高效的熱量交換，同時(shí)在有部分細(xì)胞單元中的相變材料相變轉(zhuǎn)化時(shí)，不影響其他細(xì)胞內(nèi)的相變材料進(jìn)行換熱的完成。第一熱交換通道3和第二熱交換通道4用于相變蓄能單元6蓄能與釋能。第一熱交換通道3和第二熱交換通道4貫穿相變蓄能單元6。例如，第一熱交換通道3用于相變蓄能單元6的蓄能，即將熱量傳輸至相變蓄能單元。第二熱交換通道4用于相變蓄能單元6的釋能，即從相變蓄能單元汲取熱能?？梢岳斫獾氖?，第一換熱通道3包括入口和出口，第二換熱通道4也包括入口和出口。在圖1所示的實(shí)施例中，第一熱交換通道3的入口的出口的方向(即入口和出口處工質(zhì)的流動(dòng)方向)大體上是相同的。第二熱交換通道4的入口和出口的方向大體上也是相同的。有利的是，在相變蓄能單元6內(nèi)，第一熱交換通道3和第二熱交換通道4相互交叉設(shè)置，如圖1所示。更有利的是，第一熱交換通道3的入口和第二熱交換通道4的出口位于殼體1的同一側(cè)；第一熱交換通道3的出口和第二熱交換通道4的入口位于殼體1的同一側(cè)。從而，更有利于熱量的交換及溫度的均衡。在圖2所示的實(shí)施例中，第一熱交換通道3的入口的出口的方向大體上是相反的。第二熱交換通道4的入口和出口的方向大體上也是相反的。此外，第一熱交換通道3的入口的出口、以及第二熱交換通道4的入口和出口，都設(shè)置在殼體1的同一側(cè)。這有利于簡(jiǎn)化殼體的結(jié)構(gòu)，且有利于整個(gè)蓄能器的安裝與調(diào)試。與圖1所示的實(shí)施例相似，第一熱交換通道3和第二熱交換通道4在相變蓄能單元6內(nèi)也是相互交叉設(shè)置，這有利于熱量的交換及溫度的均衡。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在第一熱交換通道3和第二熱交換通道4內(nèi)設(shè)置的換熱工質(zhì)為含有石墨烯的特制液體。石墨烯的混合液體是一種導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小、粘度低、無(wú)腐蝕性、難于分解的、對(duì)環(huán)境友好的且熔點(diǎn)低于-50℃的液體工質(zhì)，能夠攜帶的熱量迅速傳導(dǎo)，并保證熱橋式蓄能器的長(zhǎng)久使用壽命。在第一熱交換通道3和第二熱交換通道4的入口和出口處設(shè)置有溫度傳感器，一共設(shè)置四個(gè)溫度傳感器。從而能夠方便地檢測(cè)蓄能量的溫度變化、能量泄露情況、以及與蓄能器的外部溫差，為蓄能和釋能提供智能控制的依據(jù)。需要指出的是，在蓄能器內(nèi)部也可以設(shè)置有溫度傳感器。例如在相變蓄能單元6內(nèi)埋設(shè)溫度傳感器，以檢測(cè)設(shè)定部位的熱橋結(jié)構(gòu)或相變儲(chǔ)熱材料的溫度。還可以在微分散熱器處設(shè)置溫度傳感器。參見(jiàn)圖1，微分換熱器5由相變蓄能單元6包覆，且第一熱交換通道3和第二熱交換通道4貫穿微分換熱器5。實(shí)質(zhì)上，微分換熱器5形成第一熱交換通道3和第二熱交換通道4的一部分。在微分換熱器5內(nèi)設(shè)置有多個(gè)微分流道。一部分微分流道的兩端串聯(lián)連接在第一熱交換通道3中，另一部分微分流道的兩端串聯(lián)連接在第二熱交換通道4中。微分換熱器5用于蓄能和釋能能量交換，微分換熱器5的工作原理是，將微分換熱器5兩側(cè)的換熱介質(zhì)，人為地微分成微小的介質(zhì)單元，以最大限度地將兩側(cè)的流體控制在層流區(qū)間，保持流體換熱的最高效率。如前所述，在微分換熱器5內(nèi)，第一熱交換通道3和第二熱交換通道4為多個(gè)微分流道。有利的是，每個(gè)微分流道的當(dāng)量直徑在0.5mm至1.2mm的范圍內(nèi)，壁厚在0.1mm至0.5mm的范圍內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)微分流道的當(dāng)量直徑設(shè)置為0.8mm。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一熱交換通道3的微分流道和第二熱交換通道4的微分流道分層交替設(shè)置，以利于熱交換，實(shí)現(xiàn)溫度的均衡化。微分換熱器5的外表面設(shè)置有翅片，且翅片接觸相變儲(chǔ)熱材料所和/或所述熱橋結(jié)構(gòu)。由于翅片為導(dǎo)熱性較強(qiáng)的金屬片，能夠有效增大換熱表面積，從而提高換熱效率。在圖1所示的實(shí)施例中，在殼體1和相變蓄能單元6之間設(shè)置兩個(gè)隔熱層2。其中，臨近相變蓄能單元6的隔熱層2為第一隔熱層，第一隔熱層為聚氨酯發(fā)泡層，且聚氨酯發(fā)泡層的厚度在0.1-20mm的范圍內(nèi)。聚氨酯發(fā)泡層的材料為聚氨酯發(fā)泡，聚氨酯發(fā)泡能夠起到對(duì)蓄能材料限位密封、隔熱的目的。臨近殼體1的隔熱層第二隔熱層，第二隔熱層可以選擇低廉、高效的絕緣材料，以進(jìn)行終極隔熱，從而最大限度地保存熱橋式蓄能器所獲得的能量。在另一實(shí)施例中，在殼體1和相變蓄能單元6之間設(shè)置兩個(gè)隔熱層2。其中，臨近相變蓄能單元6的隔熱層2為氣凝膠層，且氣凝膠層的厚度在0.1-20mm的范圍內(nèi)。氣凝膠層的材料為氣凝膠(納米多孔氣凝膠)，氣凝膠是一種分散介質(zhì)為氣體的凝膠材料,是由膠體粒子或高聚物分子相互聚積構(gòu)成的一種具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米多孔性固體材料。該材料中孔隙的大小在納米數(shù)量級(jí)，其空洞率高達(dá)80-99.8％，孔洞的典型尺寸為1-100納米，而密度可低達(dá)3kg/m3，室溫導(dǎo)熱系數(shù)可低達(dá)0.012W/(m·K)。正是由于這些特點(diǎn)使氣凝膠材料在航空航天、船舶、建筑、新能源、石油化工、服裝、催化劑、電化學(xué)等方面有很廣闊的應(yīng)用潛力。按照氣凝膠成分劃分氣凝膠可以分為氧化硅氣凝膠、氧化鋯氣凝膠、氧化鋁氣凝膠和炭氣凝膠等。其中氧化硅氣凝膠使用溫度可達(dá)600℃,氧化鋯氣凝膠使用溫度可達(dá)1300℃,炭氣凝膠使用溫度高達(dá)2000℃。此外，本實(shí)用新型的蓄能器設(shè)置有工質(zhì)緩沖罐，用于收集工質(zhì)中混入的空氣，以免其進(jìn)入換熱器造成換熱效率急劇下降。同時(shí)，工質(zhì)緩沖罐存儲(chǔ)一定量的工質(zhì)，補(bǔ)充工質(zhì)在一些不可預(yù)見(jiàn)的情況下的微小損失。本實(shí)用新型的熱橋式蓄能器中的相變蓄能單元設(shè)置在殼體內(nèi)，包括熱橋結(jié)構(gòu)和容納在熱橋結(jié)構(gòu)內(nèi)的相變儲(chǔ)熱材料，使熱橋式蓄能器能夠提高儲(chǔ)能與釋能效率。本實(shí)用新型的蓄能器在蓄能量，蓄能效率(單位流量、時(shí)間的蓄能量)，蓄能溫度，釋能效率(單位流量、時(shí)間的能量釋放量)，以及保溫時(shí)間和蓄能器的免維護(hù)周期和壽命等方面都有較好的改善。最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：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；這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3