[实用新型]一种具有梯级孔隙尺度的蓄热换热装置及供暖系统

说明书

本实用新型提供一种具有梯级孔隙尺度的蓄热换热装置及供暖系统，所述装置包括壳体(11)，由下而上依次设置在壳体(11)之中的细密孔隙金属屑层(1)、中等孔隙金属屑层(2)以及大孔隙金属屑层(3)，设置在壳体(11)之中并与所述细密孔隙金属屑层(1)、中等孔隙金属屑层(2)以及大孔隙金属屑层(3)混合的相变材料(4)，沿上下方向穿过壳体(11)以及细密孔隙金属屑层(1)、中等孔隙金属屑层(2)和大孔隙金属屑层(3)的带翅片的螺旋金属管道(5)。本实用新型具有蓄热传热效率高、成本低、加工制造简单、结构紧凑的特点。

技术领域

本实用新型涉及余热利用和电加热供暖系统的储热领域，尤其涉及一种具有梯级孔隙尺度的蓄热换热装置及供暖系统。

背景技术

相变蓄热是利用相变材料的凝固和融合特性，把生产和生活过程中产生的热量吸收并储存起来，需要的时候再释放出来的一种技术，可用于解决热能在空间和时间上不匹配的矛盾，在电力“削峰填谷”和余热利用等领域具有重要意义，更是提高能源利用效率和保护环境的一种重要措施。

对于相变蓄热而言，由于绝大部分相变材料的热导率较低，严重影响了与之相关的蓄热设备的热效率，因此，强化相变材料传热性能是解决上述问题的有效手段之一。泡沫金属由于其具有高导热率且能够很好的包覆相变材料，能够显著缩短相变材料凝固和熔化所需时间，因而在近年的新型相变蓄热换热装置中得到了广泛应用。

一般来说，相变储热换热器内部都会设置不同型式的盘管，然而，一旦设置盘管后会给泡沫铜的布置和排列带来困难，需要在泡沫铜块上开设孔径，尤其是对于结构复杂的盘管来说，在泡沫铜块上开设孔的数量较多且孔的规格需要贴合盘管的布置，导致储热换热器中核心部件的加工难度增大。在成型的泡沫金属块体上开孔，成品率较低并导致成本上升。此外，单独一种泡沫金属的孔隙率较为单一，不利于充分发挥泡沫金属的高热导率和相变材料熔化后自然对流的耦合作用。

因此，亟需发展新型相变蓄热换热装置，以至少部分解决现有技术中存在的问题，例如降低加工难度和提高换热效率。

实用新型内容

针对现有相变蓄热换热装置中存在的缺点和不足之处，本实用新型提供了一种具有梯级孔隙尺度的蓄热换热装置，通过不同尺度金属屑和带翅片的螺旋管道强化相变材料凝固和熔化过程，可实现余热高效回收利用或者是电加热供暖系统的高效储热和散热。该类型蓄热换热装置具有很高的传热效率、易于加工、结构紧凑的特点。

为解决上述问题，本实用新型提出的技术方案为：

根据本实用新型的一方面，提供一种具有梯级孔隙尺度的蓄热换热装置，其特征在于，包括壳体(11)，由下而上依次设置在壳体(11) 之中的细密孔隙金属屑层(1)、中等孔隙金属屑层(2)以及大孔隙金属屑层(3)，设置在壳体(11)之中并与所述细密孔隙金属屑层(1)、中等孔隙金属屑层(2)以及大孔隙金属屑层(3)混合的相变材料(4)，沿上下方向穿过壳体(11)以及细密孔隙金属屑层(1)、中等孔隙金属屑层(2)和大孔隙金属屑层(3)的带翅片的螺旋金属管道(5)。

根据本实用新型的实施方案，细密孔隙金属屑层孔隙度为1-10 mm、中等孔隙金属屑层孔隙度为10-30mm以及大孔隙金属屑层孔隙度为30-60mm，各金属屑层的厚度在50-1000mm范围内。所述金属屑材质可以为铜或铝，或者其他合适的金属。

根据本实用新型的实施方案，所述具有梯级孔隙尺度的蓄热换热装置还包括设置在壳体(11)外部的保温层(12)。

根据本实用新型的实施方案，所述壳体(11)材料可以为塑料，优选为聚丙烯(PP)或者聚氯乙烯(PVC)。所述壳体外形可以为圆柱或者长方体，或者其他合适形状。

根据本实用新型的实施方案，带翅片的螺旋金属管道(5)整体上基本位于壳体(11)的中部，其翅片间距可以为1-3mm范围，翅片可以为环形翅片或者直肋。