组合式纳米复合材料储热供暖装置的制作方法

本实用新型涉及纳米复合材料蓄热储能及供暖技术领域，具体涉及一种组合式纳米复合材料储热供暖装置。

背景技术：

随着人们对环境保护越来越重视以及国家政策对使用清洁能源的大力提倡，将清洁的电能广泛应用在供暖、烘干、化工以及提供原动力等方面是未来能源发展的趋势。近年来，随着电需求的不断增加，供电谷峰也正逐年增大，这给电网运行带来了巨大的经济损失，因此推广在低谷电时间段运行的蓄热储热装置是一种有效实现“削峰填谷”优化能源配置的方法。

传统的水蓄热式储热设备占地面积大、蓄热温度低、对储热量少；相变储能虽然可以通过熔盐的相变达到能量储存的目的，但是存在使用寿命低、对设备要求较高等缺点，而新型纳米复合材料储热装置体积小、储热量大、能量利用率高，最主要的是能充分利用廉价的低谷电，在节约成本的同时对电力供应的峰谷起到调节作用，有利于我国能源结构的优化调整。

目前使用的固体储能装置中，大多数设备的结构尺寸特定且形式单一，不能根据不同供暖量的需求将蓄热机组有机组合起来；或者只是单一的利用固体谷电蓄热，没有将谷电直热与固体蓄热合理组合串联起来，能量利用率有待进一步提高。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种组合式纳米复合材料储热供暖装置，可根据供暖需求量的不同调控蓄热机组间的组合数目并通过智能控制将固体蓄热和谷电直热结合起来，有效克服了现有技术中存在的功能缺陷、提高了固体储能装置的热能利用率。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

提供一种组合式纳米复合材料储热供暖装置，包括至少一个蓄热机组，所述的蓄热机组包括框架和位于框架外侧的壳体，所述的框架内通过横梁自上而下分为储热空间和换热空间，所述的储热空间和换热空间通过横梁两端设置的进风口和出风口连通，所述的储热空间内固定有储热模块，所述的换热空间内固定有通过风道连通的换热模块和循环风机；所述的储热模块和换热模块与智能控制模块电连接。

在谷电时段通过智能控制模块启动储热空间的储热模块，利用低谷电加热储热模块进行储能；在非谷电时段，智能控制模块启动循环风机促使空气将热量在纳米复合材料储热模块带出后，热风从进风口进入换热模块，高温热风在经过换热模块之后虽然温度降低但仍带有部分余热，循环风机将带有余热的风又带入上层储热模块，如此往复循环达到连续换热的效果，不断将换热器的冷水加热实现对外界供暖。

作为优选，所述的换热模块为翅片管换热器，所述的翅片管换热器设有冷水进口和热水出口。

换热模块中换热器采用翅片盘管式换热器，换热面积大、效率高；能量损失少、安全性高。

进一步的，所述的储热供暖装置还包括直热水箱，所述的直热水箱通过智能控制模块控制加热，所述的直热水箱的出水管与翅片管换热器的热水出口通过热水管道串联。

直热水箱的出水管与蓄热机组内翅片管换热器的热水出口串联组装，在低谷电时间段直热水箱的电加热开启，利用廉价谷电直接加热水以供暖。组合式纳米复合材料储热供暖装置可以通过智能控制模块调节整个蓄热机组谷电时段固体蓄热和谷电直热水箱模式间的切换用以确保24小时无间断供热。

进一步的，所述的进风口和出风口分别设置有风门，所述的风门由智能控制模块控制。

在谷电时段，智能控制模块将风门关闭，使得储热空间密封，利用低谷电加热储热模块进行储能，并防止热量流失。

作为优选，所述的储热模块包括两端截角且中空的纳米复合蓄热块，所述的纳米复合蓄热块的中空部分设有加热棒孔道并安装电加热棒，多个纳米复合蓄热块首尾相接在其截角处堆砌成通风孔道。

纳米复合蓄热块中每根电加热棒独立穿插在纳米复合蓄热块孔道内，维修及更换方便；纳米复合蓄热块采用多块组合的排列方式确保电热棒通道和通风孔道分别连接贯通。

作为优选，所述的储热模块在纳米复合蓄热块贯穿电加热棒的一侧安装有大小相配的蓄热挡板，所述的蓄热挡板上对应纳米复合蓄热块上的加热棒孔道上开设有电加热板的固定孔。

安装蓄热挡板后的纳米复合材料储热模块，蓄热档板一方面可作为最内层的保温层，另一方面可作为电加热棒的固定板确保电加热棒安装在对应的孔道内。

最优选的，所述的加热棒孔道与通风孔道相互垂直。

纳米复合蓄热中心的电热棒孔道与通风孔道相互垂直，这既有利于电加热时纳米复合蓄热块能均匀受热储热又有利于热量释放时风道畅通。另外，在维修或者更换电加热棒时直接将单根电加热棒在孔道中抽出即可。

进一步的，所述的智能控制模块包括温度传感器和控制面板，其中温度传感器分布于储热模块、直热水箱、进风口和出风口处，所述的控制面板内集成有温控系统并镶嵌在壳体外表面。

控制系统采用C++编程，程序具有模块控制灵活、兼容性好和控制精确的特点；温度传感器主要分布于蓄热中心、出风口、进风口、管道进水口、管道出水口处，以热电偶方式反馈到控制系统从而控制系统对循环风机转速以及换热模块中水的流速进行调控。

作为优选，所述的壳体由外到内依次设置有金属保护板、硅酸铝纤维毡、纳米复合隔热板、保温砖。

壳体由多层保温材料构成，依附于整个金属结构框架上，对整个储热和换热机组起保温作用并作为安装控制面板和固定电加热棒线路的载体。

本实用新型公开了一种组合式纳米复合材料储热供暖装置，与现有技术相比其有益效果在于：

一、 将谷电蓄热和谷电直热相结合，通过智能化控制充分合理利用廉价谷电并使能量利用率达到最大化。

二、采用新型中空截角形貌的纳米复合蓄热块，通过蓄热砖的有序堆砌排列使整个纳米复合材料储热模块既具有优异的贮蓄能力又有便于热量释放的通道。

三、采用新型纳米微孔隔热材料，在提高保温性能的同时大幅降低了保温层的厚度从而使装置整体体积减小，有利于节省空间且装置外形简洁美观。

四、可调控蓄热机组数目来满足不同的用热或供暖需求，各蓄热机组分别独立控制互不影响，安装或维修方便快捷。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中5的结构示意图；

图3为图1中1的结构示意图；

图4为图1中9的结构示意图；

图5为多个蓄热机组联用示意图；

图中所示：

1、框架，2、壳体，3、智能控制模块，4、储热空间，5、储热模块，6、横梁，7、出风口，8、循环风机， 9、换热空间，10、换热模块，11、冷水进口，12、热水出口，13、热水管道，14、进水管，15、出水管，16、直热水箱，17、进风口，18、纳米材料蓄热块，19、加热棒孔道，20、通风孔道，21、蓄热挡板，22、固定孔，23、风道，24、翅片管换热器，25、蓄热机组。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种组合式纳米复合材料储热供暖装置，包括至少一个蓄热机组25，可以设置一个蓄热机组、两个或者多个串联使用；所述的蓄热机组25包括框架1和位于框架外侧的壳体2，所述的壳体2由外到内依次设置有金属保护板、硅酸铝纤维毡、纳米复合隔热板、保温砖。

所述的框架1为金属结构框架，金属结构框架整体外观采用方形结构，结构组成受力均匀、支撑力强、占地面积小且简洁美观，框架1内通过横梁6自上而下分为储热空间4和换热空间9，所述的储热空间4和换热空间9通过横梁6两端设置的进风口17和出风口7连通，所述的储热空间4内固定有储热模块5，所述的换热空间9内固定有通过风道22连通的换热模块10和循环风机8；所述的储热模块5和换热模块10与智能控制模块3电连接。

所述的换热模块10为翅片管换热器24，所述的翅片管换热器24设有冷水进口11和热水出口12。

所述的储热供暖装置还包括直热水箱16，所述的直热水箱16通过智能控制模块3控制加热，所述的直热水箱的出水管15与翅片管换热器24的热水出口12通过热水管道13串联。

所述的进风口17和出风口7分别设置有风门，所述的风门由智能控制模块3控制。其中作为优选，可以将风门设置成电磁阀，电磁阀与智能控制模块3电连接后，由智能控制模块3控制电磁阀的开启和关闭，实现对储热空间的封闭与开启。

所述的储热模块5包括两端截角且中空的纳米复合蓄热块18，所述的纳米复合蓄热块18的中空部分设有加热棒孔道19并安装电加热棒，多个纳米复合蓄热块18首尾相接在其截角处堆砌成通风孔道20，其中，所述的加热棒孔道19与通风孔道20相互垂直。

所述的纳米复合蓄热块18在其贯穿电加热棒的一侧安装有大小相配的蓄热挡板21，所述的蓄热挡板21上对应纳米复合蓄热块18上的加热棒孔道19上开设有电加热棒的固定孔22。

所述的智能控制模块3包括温度传感器和控制面板，其中温度传感器分布于储热模块5、直热水箱16、进风口17和出风口7处，所述的控制面板内集成有温控系统并镶嵌在壳体2外表面。

纳米复合材料储热模块5和直热水箱16由智能控制模块3所调控支配在谷电时间段组合作业；循环风机8的风道23依次通过纳米复合材料储热模块5和换热模块10形成气流回路；保温壳体2和金属结构框架1起保温和固定作用，与其它模块之间连接或拆卸简单方便。

如图5所示，所述组合式纳米复合材料储热供暖装置可以多个蓄热机组25联用，当供暖面积大或储热要求量高时，采用多台蓄热机组25串联使用。每台蓄热机组25间的出热水口相互串联，各蓄热机组25管道有独立阀门控制，可根据室温或供暖面积要求调控蓄热机组的使用数目。组合式纳米复合材料储热供暖装置的多台蓄热机组串联使用过程中，单独启动或者关闭其中某台蓄热机组时，其他设备可不受影响继续工作，从而避免了蓄热机组在检修维护时停止储能供暖造成的损失。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。