一种冷热水储罐的相变蓄能结构的制作方法

本实用新型涉及一种蓄能结构，具体是一种冷热水储罐的相变蓄能结构。

背景技术：

冷热水储罐是电热水器、太阳能热水器、热泵热水器、空气能热水器、太阳能采暖系统、热泵采暖系统、空调制冷系统等的重要组成部件之一，起储热或储冷作用。冷热水储罐以水作为储能介质，利用水温的变化来储能，但因水的储能方式为显热储能，其单位体积的储能量较低，水在加热或者冷却过程中，温度每升高或者降低1℃，只能吸收或释放大约4.2J/g的能量，因此为满足使用要求，现有的冷热水储罐通常体积较大，安装使用后占用较多空间。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种可显著增加储罐系统的储能量、减小储罐体积的冷热水储罐的相变蓄能结构。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种冷热水储罐的相变蓄能结构，包括可拆卸地套设安装在储罐外侧的金属夹套，所述的金属夹套的内表面紧密贴附于所述的储罐的外表面，所述的金属夹套内填充有相变材料。

本实用新型公开的冷热水储罐的相变蓄能结构，可直接应用于传统的冷热水储罐(包括热水储罐或冷水储罐)，无需对冷热水储罐的结构进行改变。该相变蓄能结构将相变材料填充在金属夹套内，利用相变材料的固-液相转变过程实现储罐冷热量的储存和释放，可显著增加储罐系统的储能量，减小储罐体积。

根据冷热水储罐的应用温度范围不同，可以选用现有公知的熔点满足要求的无机相变材料或有机相变材料，以适用于储热容量不同的蓄热、蓄冷系统的使用需要。

作为优选，所述的金属夹套内还填充有导热材料。在金属夹套内同时装入相变材料和导热材料后，可进一步改善相变材料的传热性能，提升储罐系统的储能量。导热材料可以选用现有公知的导热性较好的金属、金属氧化物或碳类材料等，例如Cu、CuO、Al、Al₂O₃、Zn、ZnO、银纳米线、C/Cu纳米粒子、石墨、膨胀石墨、氧化石墨、碳纳米管等。

作为优选，所述的金属夹套内填充的导热材料与相变材料的体积比为(1～2)：(3～19)。将导热材料与相变材料的体积比控制在(1～2)：(3～19)，可使相变材料的传热性能增加10～50％。

作为优选，所述的金属夹套的高度与所述的储罐的外表面的高度相同。

或者，所述的金属夹套包括若干可拆卸地套设安装在所述的储罐外侧的金属子套，每个所述的金属子套的内表面紧密贴附于所述的储罐的外表面，若干所述的金属子套内分别填充有相变材料，若干所述的金属子套内填充的相变材料的熔点各异，使用时，在储罐外侧套设安装一个或多个金属子套。因储罐内的温度场分布差异，会出现温度分层，因此，在实际应用中，可根据储罐内的温度场分布，具体选择所装相变材料的熔点满足要求的金属子套以及金属子套的数量、安装位置，在提高储罐的储能量的同时，可保证储罐出水温度的稳定性。

作为优选，每个所述的金属子套的一端安装有卡扣，另一端安装有与该卡扣相适配的卡槽，每个所述的金属子套通过卡扣与卡槽的配合可拆卸地套设安装在储罐外侧。或者，所述的金属夹套的一端安装有卡扣，另一端安装有与该卡扣相适配的卡槽，所述的金属夹套通过卡扣与卡槽的配合可拆卸地套设安装在储罐外侧。卡扣与卡槽配合的固定方式，便于操作，有利于金属子套或金属夹套在储罐上的可靠、牢固安装。

作为优选，所述的金属夹套内填充的相变材料是熔点为20～55℃的相变材料。该相变材料用于储热，常见应用如电热水器、太阳能热水器、热泵热水器、空气能热水器等所用储罐，或者太阳能采暖系统、热泵采暖系统等所用储罐。

作为优选，所述的金属夹套内填充的相变材料是熔点为4～10℃的相变材料。该相变材料用于储冷，常见应用如传统空调制冷系统等所用储罐。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型公开的冷热水储罐的相变蓄能结构，可直接应用于传统的冷热水储罐(包括热水储罐或冷水储罐)，无需对冷热水储罐的结构进行改变。该相变蓄能结构将相变材料填充在金属夹套内，利用相变材料的固-液相转变过程实现储罐冷热量的储存和释放，可显著增加储罐系统的储能量，减小储罐体积。在实际使用中，根据冷热水储罐的应用温度范围不同，可以选用现有公知的熔点满足要求的无机相变材料或有机相变材料，以适用于储热容量不同的蓄热、蓄冷系统的使用需要。

附图说明

图1为实施例1和实施例2的相变蓄能结构在储罐上安装后效果正视图；

图2为实施例1和实施例2的相变蓄能结构在储罐上安装后效果俯视图；

图3为实施例3和实施例4的相变蓄能结构在储罐上安装后效果正视图；

图4为实施例3和实施例4的相变蓄能结构在储罐上安装后效果俯视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1的冷热水储罐的相变蓄能结构，如图1和图2所示，包括可拆卸地套设安装在储罐2外侧的金属夹套1，金属夹套1的内表面紧密贴附于储罐2的外表面，金属夹套1的高度与储罐2的外表面的高度相同，金属夹套1内填充有熔点为20～55℃的相变材料(图中未示出)。

实施例2的冷热水储罐的相变蓄能结构，与实施例1的相变蓄能结构基本相同，不同之处在于，金属夹套1内填充有导热材料和熔点为4～10℃的相变材料，且金属夹套1内填充的导热材料与相变材料的体积比为2：3。

实施例3的冷热水储罐的相变蓄能结构，如图3和图4所示，包括金属夹套，金属夹套包括若干金属子套1，每个金属子套1的一端安装有卡扣11，另一端安装有与该卡扣11相适配的卡槽(图中未示出)，每个金属子套1通过卡扣11与卡槽的配合可拆卸地套设安装在储罐2外侧，每个金属子套1的内表面紧密贴附于储罐2的外表面，若干金属子套1内分别填充有相变材料(图中未示出)，若干金属子套1内填充的相变材料的熔点各异，在20～55℃不等。

在实际应用中，可根据储罐2内的温度场分布，具体选择所装相变材料的熔点满足要求的金属子套1以及金属子套1的数量、安装位置，在提高储罐2的储能量的同时，可保证储罐2出水温度的稳定性。以太阳能热水采暖蓄热水箱为例，该蓄热水箱即为一储罐2，该蓄热水箱为正圆柱体，高为2m，底圆半径为1m，进蓄热水箱热水管(即集热器出热水管)距水箱顶部0.15m，出蓄热水箱冷水管(即集热器冷水回水管)和采暖回水管距蓄热水箱底面为0.15m，蓄热水箱供热水管距蓄热水箱顶部0.2m，水管均为管径为0.03m的圆管。工况：热水进口温度70度，冷水进口温度35度，进水流速0.01m/s。根据该蓄热水箱温度分层图，可知该蓄热水箱的温度场分布，将实施例3中填充有熔点为52℃的相变材料的金属子套1安装在该蓄热水箱的1.0～1.5m高度处，如图3和图4所示，可起到较好的提高蓄热水箱的储能量的效果，同时可保证蓄热水箱出水温度的稳定性。

实施例4的冷热水储罐的相变蓄能结构，与实施例3的相变蓄能结构基本相同，不同之处在于，金属夹套1内还填充有导热材料，且金属夹套1内填充的导热材料与相变材料的体积比为1：4。