具有传热网结构的相变储热箱及使用该储热箱的储热装置的制作方法

本实用新型主要涉及太阳能在采暖、制冷、干燥、淡水化等场合中使用的储热元件相关技术领域，具体是具有传热网结构的相变储热箱及使用该储热箱的储热装置。

背景技术：

相变材料具有相变潜热高的优势，在储热方面，具有很大的应用前景。但大多相变材料的导热系数相当低，很难使得热量在相变材料内部进行传递，导热系数低是阻碍相变储热技术发展的最直接因素。当前中低温相变储热元件多采用泡沫金属龙骨、掺杂石墨烯等高导热性元素、使储热单元微型化(比如：微胶囊、储热小球等)等方法实现强化传热。泡沫金属存在造价昂贵、组件制造难度大等缺点。掺杂石墨烯等高导热性元素存在团聚现象，且造价高等缺点。微胶囊、储热小球存在制造难度大，且制造成本高等缺点。因此如何合理利用相变材料，设计操作简单、成本低、导热系数高的储热元件是本领域相关人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种操作简单、安全性高、成本低、制作难度小、导热系数高且具有可观的应用前景的相变储热箱及使用该储热箱的储热装置。

本实用新型的技术方案如下：

具有传热网结构的相变储热箱，包括箱体，在箱体上设有工质流通入口和工质流通出口，箱体内部填充相变材料，箱体内自上而下设有多层用于工质流通的蛇形盘管，相邻两层蛇形盘管之间在横向和纵向垂直交错布置并通过直插式快速接头串联连接，在蛇形盘管周围均匀布置若干传热网，传热网沿纵向、横向呈网格状交错布置，传热网中部开设与盘管外径相适合且底部具有开口的插槽，传热网通过将插槽卡于蛇形盘管上实现直插式安装。

所述传热网由铜丝编织而成，编织孔为正方形，外部设置加强龙骨。

在若干个传热网中，每互有交集呈十字形布置的四个传热网之间由一个固定元件进行紧固。

固定元件周向四面开设弹性槽口，槽口纵深为楔形，传热网布置完成后直接插入固定元件，通过每侧对应的槽口变形紧固对应的传热网。

所述蛇形盘管是内径为6mm、壁厚1mm的不锈钢细管，且其层间距及盘管间距等长，为25mm。

位于箱体最下层的蛇形盘管开口与箱体底部焊接处理。

所述箱体顶部具有可打开的密封盖，工质流通入口设置在密封盖边角处。

所述储热装置通过将多个储热箱串联形成储热组，再将多个储热组进行并联形成。

每个储热组入口设置电动开关阀，通过电动开关阀控制各串联支路的通断及传热工质循环流量，可实现智能化控制。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型所涉及的储热箱为中低温相变储热元件，可根据不同的使用场合，选择适宜的相变材料及相变温度区间；该储热箱传热工质流动区域为细小蛇形盘管，蛇形盘管串联连接，连接件采用耐高温直插式快速接头，相邻两层交错排列，进一步增大了相变区域传热能力；储热箱内部设计了结构化强化传热网，强化传热网布局及数量可随意调节，设计了专用的紧固元件，保证了强化传热网的可靠、便捷安装。

2、本实用新型强化传热网为单个组件形式，为编织成型，编织丝采用具有高导热系数的微细铜丝，组件四周设计有龙骨，设计强化传热结构后，相变区域被分隔为多个微小区域，可大大增强其传热能力。

3、本实用新型最底层蛇形盘管与箱体底部以焊接形式连接，增强了结构稳定性，预防了相变材料泄漏，箱体上部设计有密封盖，实现了相变材料宜增减、强化传热网布置方式能随意调整的目的。

4、本实用新型的储热装置由储热箱串并联组成，串并联支路的通断及开度控制可适应系统传热工质循环流量及换热量等参数的灵活调整，实现了智能化控制。

附图说明

附图1为蛇形盘管布置方式主视图；

附图2为蛇形盘管布置方式侧视图；

附图3为蛇形盘管布置方式俯视图；

附图4为传热网结构示意图；

附图5为蛇形盘管结构主视图；

附图6为蛇形盘管结构侧视图；

附图7为紧固元件结构主视图；

附图8为紧固元件结构俯视图；

附图9为储热箱结构示意图；

附图10为储热装置结构示意图。

附图中所示标号：1、蛇形盘管入口；2、加强龙骨；3、传热网丝；4、纵向蛇形盘管；5、横向蛇形盘管；6、直插式耐高温快速插头；7、蛇形盘管出口； 8、固定元件；9、传热网；10、插槽；11、蛇形盘管；12、槽口；13、顶部套孔；14、简易锁具；15、密封盖；16、上部传热工质主管；17、下部传热工质主管；18、箱体。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本实用新型适用于相变温度为0—220℃的相变材料，采用了结构化的强化传热模组，单个元件内部区域由相变区域、传热工质流动区域及强化传热区域组成。其中，在本实用新型相变区域储存相变材料，当区域温度低于相变温度区间时，相变材料为固态，当区域温度处于相变温度区间时，相变材料为固液混合态，当相变材料吸收理论潜热后，完全相变，相变区域均为液态，其后处于液态显热储热阶段。

如图1、2、3、5、6所示，本实用新型的传热工质流动区域由交错布置的多层蛇形盘管11串联组成，相邻两层蛇形盘管11在横向、纵向方向交错垂直布置(在本实用新型中，所指的横向、纵向为图3中所示，箱体中每层蛇形盘管所在的二维平面中的横向和纵向)，相邻蛇形盘管11由直插式耐高温快速接头6连接，盘管材质为304不锈钢，考虑加工工艺及材料强度，选取内径为6mm、壁厚1mm的不锈钢细管，层间距及盘管间距设计为等长，为25mm，以确保有效填充率及较短的相变时间。其内部为处于流动状态的传热工质，鉴于其可靠的密封性、耐高温性及承压性能，传热工质可为液体高温水、高温高压蒸汽及高温导热油等，外部与相变材料直接接触。传热工质进出口可随意调节，可为上进下出，也可为下进上出。

如图1、2、3、4所示，强化传热区域布置多个强化传热网9，强化传热网9由高导热性的铜丝编织而成，编织孔为正方形，边长1mm，外部设计加强龙骨2，强化传热网2为直插式，有规律得布置于传热蛇形管周围，为纵、横向交错呈网格状布置，强化传热网2中部开有宽度等于盘管外径的插槽10，插槽 10底部开口，当蛇形盘管11多层布置完成后，可将传热网2由上方插入，使插槽10卡入到蛇形盘管11上即可完成直插式安装。插槽10深度可保证强化传热网2插入储热箱底部，插槽10及强化传热网2宽度，可保证相邻强化传热网2、强化传热网2与蛇形盘管11紧密接触。

如图3、7、8所示，在本实用新型中互相有交集的四个强化传热网2由固定元件8进行紧固，即呈网格状排列的各传热网2之间，呈十字形布置的四个传热网2在其中间处通过固定元件8进行紧固。如图7、8所示，固定元件8 四面开槽，槽纵深为楔形，未使用时，槽口12完全封闭，使用时槽口12紧固强化传热网，依靠自身变形力实现紧固，固定元件8长度略小于储热元件高度，当强化传热网2布置完成后，可直接插入固定元件8进行固定。

如图9所示，在本实用新型中，单个元件内部储热区域封闭于外部箱体 18，箱体18为正方体，长宽高略大于蛇形盘管11特征尺寸，为实现内部结构与箱体18的可靠固定，将最下层蛇形盘管11开口与箱体18底部开口进行焊接处理，此举在实现稳固连接的同时，避免了相变材料的泄漏。

为方便布局强化传热网2，同时可随意添加相变材料，在外部箱体18上部设计有密封盖15，密封盖15与箱体18间用简易锁具14进行连接，密封盖 15边角处开设套孔13，可使最上层蛇形盘管开口1伸出，其内径略大于蛇形盘管11外径。

如图10所示，依据设计储热量、传热工质循环流量及储热装置理论进出口温差，可将多个储热元件串联为储热组，再将多个储热组进行并联组成储热装置。如图中所示，通过上部传热工质主管16、下部传热工质主管17配合完成传热工质流动。每个储热组入口设计电动开关阀，通过控制电动开关阀的开度及通断，实现放热速度的调节，进而实现依需求放热的目的。

在本实用新型中设计了直插式强化传热网，传热工质循环通道为交错排列的细小蛇形盘管，管道连接件均为直插式快速接头，单个元件具有防泄漏、结构可调、宜加料等优势，传热工质可为高温液体工质，也可为高温高压蒸汽。传热元件可依需求进行串并联，各支路设计有电动开关阀，可随意控制各串联支路的传热工质循环流量及通断，可实现智能化控制。