[发明专利]一种相变蓄热换热一体化水箱

说明书

本发明涉及相变储能技术及空气能蓄热保温技术领域，包括用于储水的箱体，箱体外侧设置有相变层，相变层被第一隔板分割为位于两部分，其中位于第一隔板上方的材料为高熔点相变材料，下方的材料为低熔点相变材料；相变层外侧设置有保温层，保温层与相变层之间设置有空气层，空气层内设置有多个相互平行的均流孔板，均流孔板的内侧与相变层连接，外侧与保温层连接，均流孔板上均匀设置有多个导流孔。本发明将两熔点相变材料应用于蓄热水箱，提升了水箱的热分层效果，增强了相变的均匀性，提高了水箱的蓄能密度，保证了水箱的供水能力；增强装置保温性能，降低无效热损失，提高太阳能光热利用效率。

技术领域

本发明涉及相变储能技术及空气能蓄热保温技术领域，特别涉及一种相变蓄热换热一体化水箱。

背景技术

提高可再生能源利用率是实现碳中和目标的重要途径之一。在可再生能源利用领域，太阳能光热技术相对成熟，也得到了广泛应用。但太阳辐射受天气、昼夜、季节等因素的制约，具有非连续、不稳定的特点，使得太阳能光热有效利用率受限。蓄热水箱作为太阳能光热利用中的储热部件，具有调节负荷波动及存储热水的作用，可有效改善气象参数对太阳能光热利用的影响。常规蓄热水箱以水作为蓄热介质，存在着储热密度低、体积大的不足。而且，随着蓄热过程的进行，高温水与低温水不断掺混造成水箱进出口温差逐渐降低，与之相连的太阳能集热器进口水温升高，导致太阳能集热器效率降低。

近年来，相变蓄热技术得到了较好的发展，许多研究利用相变材料在近似恒温条件吸收与释放潜热的特点，将相变材料与蓄热水箱结合，一方面提升水箱蓄能密度，减小水箱体积；另一方面降低太阳辐射间断性对太阳能热利用的影响，提高太阳能的有效利用率。现有相变蓄热水箱通常采用单一熔点相变材料，由于水箱内存在垂直方向上的温度分层，当水箱上部相变材料发生相变时，水箱中下部的相变材料往往无法达到熔点。单一熔点相变蓄热水箱存在着相变材料熔化不均匀、不充分的弊端，降低了相变材料的利用率。

因此，对相变蓄热水箱进行合理的设计及优化，提升蓄热密度及蓄放热效率是提高太阳能热利用率的关键。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可应用于太阳能集热系统的相变蓄热换热一体化水箱。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种相变蓄热换热一体化水箱，包括用于储水的箱体，所述箱体外侧设置有相变层，所述相变层被第一隔板分割为位于两部分，其中位于第一隔板上方的材料为高熔点相变材料，下方的材料为低熔点相变材料；所述相变层外侧设置有保温层，所述保温层与相变层之间设置有空气层，所述空气层内设置有多个相互平行的均流孔板，所述均流孔板的内侧与相变层连接，外侧与保温层连接，所述均流孔板上设置有多个导流孔。

所述箱体上方设置有热水进口、用户侧供水口，所述箱体底部设置有热水出口和用户侧回水口，所述热水进口用于连接太阳能集热器水流道出口，所述热水出口用于连接太阳能集热器水流道进口，所述用户侧供水口用于连接用户侧供水管道，所述用户侧回水口用于连接用户侧回水管道。

所述箱体上方设置有检查口，所述箱体底部设置有补水口。

所述相变层内还设置有多个第二隔板，所述第二隔板用于对相变层进行分隔和支撑。

所述箱体为圆柱形，所述第一隔板、第二隔板和均流孔板均为环形。

所述高熔点相变材料为相变温度为55℃的石蜡，所述低熔点相变材料为相变温度为40℃的石蜡。

所述的一种相变蓄热换热一体化水箱，还包括空气入口和空气出口，所述空气入口设置在空气层底部，用于连接双流体式PV/T组件或空气式太阳能集热器的空气流通管道出口，所述空气出口设置在空气层顶部，用于连接双流体式PV/T组件或空气式太阳能集热器的空气流通管道入口。

所述的一种相变蓄热换热一体化水箱，还包括设置在水箱内的电加热器。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：