一种基于无机水合盐的相变储能罐的制作方法

本实用新型涉及热能储存的技术领域，更具体地，涉及一种基于无机水合盐的相变储能罐。

背景技术：

在能量转换和利用的过程经常存在能量供求之间在时间与空间上不匹配的矛盾，如电力负荷的峰谷差。峰谷差会导致电网运行的负荷率和经济性下降，因此，电力调峰具有重要作用。太阳能是一种分布广泛的清洁能源，具有优良的经济性和环保性。利用储能技术，将太阳能以热能的形式储存在储能罐中，在电力峰期将热量释放出来用于工业干燥，以此缓解电力峰值负荷，达到调峰的目的。

热能储存分为显热储存和潜热储存，潜热储存又称相变储能，是利用相变材料在物态变化时吸收或放出大量潜热而进行的。相变储能具有储能密度大和输出的温度相当稳定的特点，应用广泛。相变材料一般分为无机类和有机类相变材料，其中的无机类相变材料中的结晶水合盐因具有相变潜热大、价格便宜、导热系数大、无毒等特点而成为较有前景的相变材料。然而，无机水合盐普遍具有的过冷和相分离问题一直制约着它的大规模应用。对于无机水合盐的过冷和相分离问题，一般的解决方法是添加成核剂和增稠剂；添加添加剂会提高成本以及使相变材料制备过程复杂化，导致储能罐经济性下降。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无机水合盐的相变储能罐，利用罐体的结构设计解决水合盐的相分离和过冷问题，能够解决储能罐的制造成本，改善储能罐的经济性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种基于无机水合盐的相变储能罐，包括罐体以及内部封装有无机水合盐相变材料的换热管，若干换热管横向平行布置于罐体内部；所述罐体设有与外部管道连接的进风口和出风口，所述换热管的内壁设有为无机水合盐提供结晶点的凹凸结构。

本实用新型的基于无机水合盐的相变储能罐，来自外部管道的热风通过进风口进入罐体，换热管内的无机水合盐相变材料受热熔化，将热能以相变潜热的形式储存起来，无机水合盐相变材料变成液态后能够继续吸热，以显热的形式储存热能。在电力峰期时，常温空气从进风口进入，流经换热管，换热管内的无机水合盐凝固放热，空气经加热后从出风口排出；换热管横向平行布置的设置能够避免无机水合盐沉积导致的相分离的问题，凹凸结构的设置一方面提供结晶点，促使无机水合盐快速结晶，以解决无机水合盐过冷度问题，提高相变储能罐性能的稳定性；一方面能够增加换热管内壁面的换热表面积，提高相变材料与工质之间的换热效率。另外，本实用新型采用空气为换热工质，能够避免由于无机水合盐泄漏造成的工质污染。

进一步地，所述罐体包括外壁面和内壁面，所述外壁面和内壁面之间形成有空腔；所述空腔内填充有保温材料。保温材料的设置能够防止储能罐内的热量流失，赋予储能罐较好的换热性能。

进一步地，所述外壁面和内壁面为由不锈钢材料制成的罐状结构，所述保温材料为聚氨酯材料。由于罐内温度较高，在湿度较大地区使用时易造成腐蚀，采用不锈钢材料制造能够有效避免腐蚀，延长储能罐的使用寿命；聚氨酯材料作为内壁面和外壁面之间填充的保温材料，保温效果好，且材料易得，实用性强。

进一步地，所述进风口设于罐体的上部，所述出风口设于罐体的下部；所述进风口、出风口通过法兰与外部管道连接。当外部管道的热风进入罐体内部时，热风的热量逐渐被相变材料吸收而温度降低，冷风向下运动，由出风口排出，解决了下进上出热空气在上层堆积的问题。

进一步地，所述进风口处设有第一电动阀门，所述出风口处设有第二电动阀门，所述第一电动阀门、第二电动阀门连接有控制器。由控制器控制第一电动阀门、第二电动阀门的开合控制工质的流入和流出，简单快捷，控制准确。

进一步地，所述控制器的输入端连接有若干温度传感器，若干温度传感器设于罐体的内部。罐体内壁的温度传感器监测罐体内部空气的温度，当空气温度达到设定温度后，将空气从出风口排出。

进一步地，所述换热管为由铜制成的管状结构。由铜作为制造材料，一方面铜具有较好的导热性能，能够保证相变材料与工质之间的换热效率；另一方面，铜具有很好的延展性，易于在换热管内壁面成型凹凸结构。

进一步地，所述凹凸结构为所述管状结构经冲压或烧结得到。烧结与冲压为金属加工领域常见的加工工艺，易于加工得到，具有较好的实用性与普适性。

进一步地，所述无机水合盐的相变温度为40℃~100℃。本实用新型可以根据具体生产需要选择不同相变温度的无机水合盐，并且可以将多个相变储能罐并联使用。

进一步地，所述无机水合盐选自三水醋酸钠、八水氢氧化钡中的一种或两种的混合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的相变储能罐，相变材料将热能以相变潜热的形式储存；在电力峰期时，常温空气从进风口进入，流经换热管，换热管内的无机水合盐凝固放热，空气经加热后从出风口排出；实现热量的循环利用，达到节约能源的目的；

（2）本实用新型的相变储能罐，采用空气为换热工质，能够避免由于无机水合盐泄漏造成的工质污染；

（3）本实用新型的相变储能罐，在换热管内壁设置凹凸结构，一方面提供结晶点，促使无机水合盐快速结晶，以解决无机水合盐过冷度问题，提高相变储能罐性能的稳定性；一方面能够增加换热管内壁面的换热表面积，提高相变材料与工质之间的换热效率；

（4）本实用新型的相变储能罐，换热管横向平行布置，能够避免无机水合盐沉积导致的相分离的问题。

附图说明

图1为本实用新型的基于无机水合盐的相变储能罐的结构示意图。

图2为本实用新型的换热管的结构示意图。

图3为本实用新型的基于无机水合盐的相变储能罐的控制原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

如图1至图3所示为本实用新型的基于无机水合盐的相变储能罐的第一实施例，包括罐体1以及内部封装有无机水合盐相变材料的换热管2，若干换热管2横向平行布置于罐体1内部；罐体1设有与外部管道连接的进风口3和出风口4，换热管2的内壁设有为无机水合盐提供结晶点的凹凸结构5。

本实施例在实施时，来自外部管道的热风通过进风口3进入罐体1，换热管2内的无机水合盐相变材料受热熔化，将热能以相变潜热的形式储存起来，无机水合盐相变材料变成液态后能够继续吸热，以显热的形式储存热能。在电力峰期时，常温空气从进风口3进入，流经换热管2，换热管2内的无机水合盐凝固放热，空气经加热后从出风口4排出。

如图1所示，罐体1包括外壁面11和内壁面12，外壁面11和内壁面12之间形成有空腔13；空腔13内填充有保温材料14，能够防止储能罐内的热量流失，赋予储能罐较好的换热性能。本实施例中的外壁面11和内壁面12为由不锈钢材料制成的罐状结构，有效避免腐蚀，延长储能罐的使用寿命；保温材料14为聚氨酯材料，保温效果好，且材料易得，实用性强。

进风口3设于罐体1的上部，出风口4设于罐体1的下部；进风口3、出风口4通过法兰与外部管道连接；当外部管道的热风进入罐体1内部时，热风的热量逐渐被相变材料吸收而温度降低，冷风向下运动，由出风口4排出，解决了下进上出热空气在上层堆积的问题。其中，进风口3处设有第一电动阀门31，出风口4处设有第二电动阀门41，第一电动阀门31、第二电动阀门41连接有控制器6，控制器6的输入端连接有若干温度传感器7，若干温度传感器7设于罐体1内部。罐体1内壁的温度传感器7监测罐体1内部空气的温度，当空气温度达到设定温度，由控制器6控制第一电动阀门31、第二电动阀门41的开合控制工质的流入和流出。

本实施例中的换热管2为由铜制成的管状结构；由铜作为制造材料，一方面铜具有较好的导热性能，能够保证相变材料与工质之间的换热效率；另一方面，铜具有很好的延展性，易于在换热管2内壁面12成型凹凸结构5。

本实施例中，凹凸结构为管状结构经冲压或烧结得到。但需要说明的是，本实用新型的凹凸结构5的成型方式不局限于冲压和烧结。

本实施例中，无机水合盐的相变温度为40℃~100℃。具体地，本实施例的无机水合盐选自三水醋酸钠、八水氢氧化钡中的一种或两种的混合。但需要说明的是，这是为了实现较窄的相变温度范围和较准确的温度控制所作出的优选，并不作为本实用新型的限制。

本实用新型在实际应用时，可根据具体生产需要选择不同相变温度的无机水合盐，并且可以并联多个相变储能罐使用。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。