节能型相变材料储能剂及其制作方法和生产设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于相变材料技术领域，涉及一种节能型相变材料储能剂及其制作方法和 生产设备。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展，人类对能源的需求日益增加。为此，人们开始寻找绿色可再 生能源去取代地球上日趋匮乏的资源，例如太阳能、风能、地热能等。然而，这些能源的间歇 性给人类的利用带来极大不便，如何将能源进行很好的储存就显得尤为重要。
[0003] 相变材料是一种能够利用自然界能量进行能量储存和温度控制的功能性材料。相 比于其它能量储存方式（例如显然储能），相变蓄热材料具有以下特点：相变材料的单位质 量（体积）的蓄热密度大；相变过程保持恒温；化学稳定性好；利用相变材料储热或储冷， 能够提高能源利用效率和保护环境，可用于解决热能供给与需求之间的匹配矛盾，在太阳 能利用、电力的"移峰填谷"、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等 领域具有广泛的应用前景。特别是相变温度在0-120?之间的材料，因为与人们生产、生活 所需热能密切相关，已成为目前研宄的热点。
[0004] 然而目前公开发表的这类相变专利大多涉及材料的配方，关于制备工艺仅仅提到 反应温度，或者对生产设备的描述还停留在实验室的制备阶段。如专利"一种用于空调蓄冷 的相变材料"（【申请号】201210128515.0)中，权利要求制备方法没有提及生产设备，"将各 原料混合，在50-80°C下搅拌使混合均匀即得"。专利"复合相变材料的制备方法及添加相 变材料的皮革制备方法"（【申请号】201010175357. 5)中，相变材料的制备方法在于"采用磁 力搅拌器加热搅拌"，磁力搅拌器不适用于车间生产，不利于相变材料的规模生产。同时，专 利没有提到生产所需的热源。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对上述问题，提供一种节能型相变材料生产设备。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种工艺简单的制作节能型相变材料的方法。
[0007] 本发明的再一目的是提供一种配伍合理的节能型相变材料。
[0008] 为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种节能型相变材料生产设备，包 括能将太阳能转换为热能并进行热能储藏及释放的相变材料储热器、能够将相变材料进行 搅拌混合的混合器以及能将混合器中的相变材料挤出成型的挤出机，所述的相变材料储热 器通过循环系统连接混合器和挤出机，所述的循环系统能将相变材料储热器的热能对混合 器和挤出机进行热交换，所述的挤出机连接混合器，所述的相变材料储热器的包括相变材 料板，相变材料板内填充有相变材料储能剂，所述的相变材料储能剂由三水醋酸钠、抗过冷 剂、抗分层剂和保水剂组成。
[0009] 在上述的节能型相变材料生产设备中，所述的相变材料储热器包括储热罐和用管 道连通储热罐的太阳能集热器，所述的储热罐与太阳能集热器之间的管道上设有第一循环 泵，所述的储热罐内设有若干相变材料板，储热罐内还填充有换能液。
[0010] 在上述的节能型相变材料生产设备中，所述的相变材料板包括与储热罐固定连接 的且呈封闭状的热交换板，所述的热交换板内填充有相变材料储能剂，所述的相变材料储 能剂由三水醋酸钠、抗过冷剂、抗分层剂和保水剂组成。
[0011] 在上述的节能型相变材料生产设备中，所述的抗过冷剂为五水偏硅酸钠，所述的 抗分层剂为明胶，所述的保水剂为二聚甘油，所述的相变材料储能剂由下列质量分数的成 分组成：
[0012] 三水醋酸钠 92%; 五水偏桂酸钠 2%; 明胶 5%; 二聚甘油 1%。
[0013] 在上述的节能型相变材料生产设备中，所述的混合器包括混合罐，混合罐内设有 搅拌机构，混合罐的顶部设有投料口，混合罐外壁设有第一换热夹套，所述的挤出机内设有 绞龙机构，挤出机的外壁设有与绞龙机构的长度相适应的第二换热夹套，挤出机的出料端 可拆卸的连接有口模，挤出机的进料端通过缓冲罐连接混合罐的底部且缓冲罐的水平高度 低于混合罐的水平高度。
[0014] 在上述的节能型相变材料生产设备中，所述的搅拌机构包括搅拌桨，搅拌桨连接 驱动器，所述的混合罐内还设有至少一块与混合罐内壁固定连接的扰流板且扰流板位于搅 拌桨上方。
[0015] 在上述的节能型相变材料生产设备中，所述的循环系统包括用管道连接储热罐的 第二循环泵，所述的第二循环泵通过管道连接第一换热夹套和第二换热夹套；所述的循环 系统还包括设置在储热罐内的换热盘管，所述的换热盘管的两端分别连接第二循环泵的进 料端和出料端，从而使换热盘管、第二循环泵、第一换热夹套和第二换热夹套形成一个封闭 的回路，该封闭的回路内填充有换能液。
[0016] -种制作节能型相变材料的方法，包括以下步骤：
[0017] A、将相变材料储热器通过太阳能换热后将热能储存在相变材料储热器的相变材 料板中，通过循环泵将相变材料储热器中的热能传递给混合器和挤出机；
[0018] B、将三水醋酸钠、抗过冷剂、抗分层剂和保水剂加入到混合器20,低速搅拌若干分 钟后再高速搅拌若干分钟，混合均匀后得到相变材料混合物；
[0019] C、将相变材料混合物加入到挤出机中，挤出成型，得到相变材料。
[0020] 在上述的制作节能型相变材料的方法中，在步骤A中，相变材料板中填充有相变 材料储能剂，相变材料储能剂由三水醋酸钠、五水偏硅酸钠、明胶和二聚甘油且重量比为 92:2:5:1;
[0021] 在步骤B中，所述的抗过冷剂为五水偏硅酸钠，所述的抗分层剂为明胶，所述的保 水剂为二聚甘油，三水醋酸钠：五水偏硅酸钠：明胶：二聚甘油的重量比为92:2:5:1。
[0022] -种节能型相变材料储能剂，由三水醋酸钠、抗过冷剂、抗分层剂和保水剂组成， 所述的抗过冷剂为五水偏硅酸钠，所述的抗分层剂为明胶，所述的保水剂为二聚甘油，三水 醋酸钠：五水偏硅酸钠：明胶：二聚甘油的重量比为92:2:5:1。
[0023] 与现有的技术相比，本发明的优点在于：
[0024] 1、节能。生产设备所需要的热源来源于太阳能，热能储存在储热罐中，能够满足相 变材料的连续生产所需要的热能。
[0025] 2、生产恒温。储热罐中储存相变材料，通过内置换热盘管把热量释放出来。释放 温度稳定，波动小。生产工艺所需温度受控精确，保障了产品的质量品质。
[0026] 3、混合均匀。在混合器中增加扰流板，有利于各个材料组分之间的分散均匀，同时 对于大颗粒的材料，具有打碎功能，节省了生产时间。
[0027] 4、相变材料的尺寸形状可以定做。采用挤出机和定做口模，可以根据客户的需要， 生产圆形、方形、颗粒状、条形状等相变材料，也可以满足客户对相变材料形状的特殊需求， 实现了产品形状的定制，提高市场竞争力。
[0028] 5、用本发明的制作方法生产的相变材料采用新型抗过冷剂和新型抗分层剂，消除 了过冷和分层现象，经过长期循环实验，产品指标满足要求，长期稳定性良好，相变材料对 铜、铝、不锈钢腐蚀率满足符合标准SH/T0085-91 (发动机冷却液腐蚀测定法）的要求，能够 应用在金属储能器中长期应用不腐蚀。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明提供的生产设备的结构示意图；
[0030] 图2是本发明提供的节能型相变材料储能剂经过1000次循环后的相变温度曲线 图。
[0031] 图中：相变材料储热器10、储热罐11、太阳能集热器12、第一循环泵13、相变材料 板14、热交换板141、混合器20、混合罐21、搅拌机构22、搅拌桨221、投料口 23、第一换热夹 套24、扰流板25、挤出机30、绞龙机构31、第二换热夹套32、口模33、缓冲罐34、循环系统 40、第二循环泵41、换热盘管42、第一阀门51、第二阀门52、第三阀门53、第四阀门54、第五 阀门55。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
[0033] 如图1所示，一种节能型相变材料生产设备，包括相变材料储热器10、混合器20、 挤出机30和循环系统40,相变材料储热器10通过循环系统40连接混合器20和挤出机30， 循环系统40能将相变材料储热器10的热能对混合器20和挤出机30进行热交换，所述的 挤出机30连接混合器20。
[0034] 相变材料储热器10能将太阳能转换为热能并进行热能储藏及释放，它包括储热 罐11和用管道连通储热罐11的太阳能集热器12,储热罐11外壁包裹有保温材料，保温材 料优选为聚氨酯材料，所述的储热罐11与太阳能集热器12之间的管道上设有第一循环泵 13,第一循环泵13的出料口连接第一阀门51，太阳能集热器12通过第二阀门52连接储热 罐11，所述的储热罐11内设有若干相变材料板14,储热罐11内还填充有换能液。相变材 料板14包括与储热罐11固定连接的且呈封闭状的热交换板141，所述的热交换板141内填 充有相变材料储能剂，所述的相变材料储能剂由三水醋酸钠、抗过冷剂、抗分层剂和保水剂 组成。
[0035] 太阳能集热器12符合GB/T6424-2007的技术要求，板芯可以选择铜、铝合金、镁铝 合金、不锈钢等材料，优选镁铝合金。结构可以选择：管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式，优选 蛇管式。换能液优选为导热油或乙二醇型防冻液。
[0036] 混合器20能够将相变材料进行搅拌混合，混合器20包括混合罐21，混合罐21内 设有搅拌机构22,混合罐21的顶部设有投料口 23,混合罐21外壁设有第一换热夹套24。 搅拌机构22包括搅拌桨221，搅拌桨221连接驱动器，所述的混合罐21内还设有至少一块 与混合罐21内壁固定连接的扰流板25且扰流板25位于搅拌桨221上方，扰流板25的作 用是起到充分搅拌均匀。搅拌桨221优选立式三桨叶