一种具有储能功能的电加热装置及模组

技术领域

本发明属于储能设备技术领域，具体地说，涉及一种具有储能功能的电加热装置及模组。

背景技术

当前为了减少环境污染问题，企业普遍将燃煤、燃油高温供热装置改为电加热装置，且因为工作时间分配，大多在峰电时段集中用电，给电力供应带来极大的负担，同时，也给企业增加了运用成本。

所以需要在现有电加热装置中引入高温相变储热装置，以解决大部分企业会集中在峰电时段集中用电及在谷电时段集中空旷不用电的问题，实现谷电时段利用电加热并实现贮能，峰电时段不额外使用电能也能提供热能。

相变储能是利用相变材料的相变潜热实现能量的储存与利用，与水相比，相变材料蓄热密度高，相比储能单元占用体积小，通过通冷水与相变材料交换取到热水，随用随取，通过相变储能装置可实现冷水进、热水出的即热加热功能。如CN204730461U的一种套管式相变储能单元，包括外壳与内胆，外壳内有流体通道、保温材料层与换热翅片，内胆填充有相变储热材料和电加热机构。这种管式储能单元应用场景较窄，只限于热水器等小型化应用场景，其结构形式不便于应用场景大型化的扩展。因此，需要研制开发一种结构简单、运行可靠、可扩展多种应用场景、免维护和全寿命周期的具有储能功能的电加热装置是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种具有储能功能的电加热装置及模组，该具有储能功能的电加热装置结构紧凑，方便扩展安装，换热性能好，应用场景多而广，且便于实现。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种具有储能功能的电加热装置，包括：

外壳体；

内壳体，设置在所述外壳体内，所述内壳体形成第一腔室，所述第一腔室用于盛放储能材料，所述外壳体的内壁与所述内壳体的外壁形成第二腔室，所述第二腔室用于盛放流体介质，所述第二腔室设置有流体进口和流体出口，所述内壳体设置有通孔；

加热单元，设置在所述通孔内。

进一步的，所述加热单元包括依次连接的第一接线引出棒、电加热元件、第二接线引出棒，所述第一接线引出棒由所述通孔的第一端口引出，所述第二接线引出棒由所述通孔的第二端口引出。

进一步的，所述第一接线引出棒通过第一卡扣陶瓷件与所述通孔的第一端口的侧壁连接；

所述第二接线引出棒通过第二卡扣陶瓷件与所述通孔的第二端口的侧壁连接。

在一些可选的实施方式中，所述电加热元件可以为铁铬铝，或者是硅碳棒，或者是硅钼棒，或者是合金电加热丝，或者是电加热盘，或者是电加热片，或者是电加热板。

在一些可选的实施方式中，所述电加热元件可以为多个，多个所述电加热元件串联组合。

在一些可选的实施方式中，所述电加热元件与所述通孔的内壁通过支撑套件连接。

在一些可选的实施方式中，所述电加热元件与所述通孔的内壁之间填充氧化镁粉体。

在一些可选的实施方式中，还包括：第一测温元件，设置于所述第一腔室内。

在一些可选的实施方式中，还包括：第二测温元件，设置于所述第二腔室内。

在一些可选的实施方式中，所述第一腔室设置有注气口。

在一些可选的实施方式中，所述内壳体的外壁设置有散热结构。

在一些可选的实施方式中，所述散热结构可以为螺旋翅片，或者是多个间隔排列的波纹片。

在一些可选的实施方式中，还包括换热分区隔离带，多个所述换热分区隔离带将所述第二腔室和所述第一腔室分为多个区域。

在一些可选的实施方式中，所述第二腔室包括第二上腔室和第二下腔室，所述流体进口设置在所述第二上腔室的一端，所述第二上腔室的另一端的第一出口通过第一管道与所述第二下腔室的一端的第一进口连通，所述流体出口设置在所述第二下腔室的另一端。

进一步的，还包括流体调节单元，设置在所述第一管道上。

本发明还提供一种具有储能功能的电加热模组，包括：具有上述的任一实施方式所述的具有储能功能的电加热装置，多个所述具有储能功能的电加热装置在水平方向上依次连接形成排组。

进一步的，多个所述排组在竖直方向上叠放至少一层。

进一步的，上层的所述排组的流体出口与相邻下一层的所述排组的流体进口连通。

进一步的，在上层的所述排组中，第一个所述具有储能功能的电加热装置的第一出口与相邻的后一个所述具有储能功能的电加热装置的流体进口连通。最后一个所述具有储能功能的电加热装置的第一出口通过第一管道与最后一个所述具有储能功能的电加热装置的第一进口连通，最后一个所述具有储能功能的电加热装置的流体出口与相邻的前一个所述具有储能功能的电加热装置的第一进口连通，第一个所述具有储能功能的电加热装置的流体出口通过第二管道与下一层的所述排组中的第一个所述具有储能功能的电加热装置的流体进口连通。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明提供一种具有储能功能的电加热装置及模组，该具有储能功能的电加热装置结构紧凑，方便扩展安装，换热性能好，应用场景多而广，且便于实现。本发明在停电后具有持续对外输出热量的功能，可用于多种储能供热场景，如热水器、蒸汽发生器、热风机、热风炉或其他加热装置等场景，场景可大可小，不限于以上场景，充分利用光伏或风电等废弃电、低谷电来直接使用，节能环保、绿色高效。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置截面结构示意图；

图2是本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置侧视结构示意图；

图3是本发明提供的一种具有储能功能的电加热模组截面结构示意图；

图4是本发明提供的一种具有储能功能的电加热模组侧视结构示意图。

图中：1、外壳体；2、内壳体；3、散热结构；4、支撑套件；5、电加热元件；6、换热分区隔离带；7、第一测温元件；8、注气口；9、第二测温元件；10、第二腔室；11、通孔；12、第一腔室；13、第一接线引出棒；14、第二接线引出棒；15、第一卡扣陶瓷件；16、第二卡扣陶瓷件；17、流体进口；18、流体出口；19、第一管道；20、流体调节单元；21、第二管道；22、第二上腔室；23、第二下腔室。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置包括：

外壳体1；

内壳体2，设置在外壳体1内，内壳体2形成第一腔室12，第一腔室12用于盛放储能材料，外壳体1的内壁与内壳体2的外壁形成第二腔室10，第二腔室10用于盛放流体介质，第二腔室10设置有流体进口17和流体出口18，内壳体2设置有通孔11；

加热单元，设置在通孔11内。

具体的，当处于储能模式时，加热单元产生热量，散发出来的热能辐射至通孔11的内壁，热量通过通孔11的内壁传至内壳体2形成第一腔室12内的储能材料中，直至储能材料达到储能设定温度，优选700℃，储能材料充分吸收相变潜热(固态变至液态)与部分显热热量，高于设定温度，优选700℃，或达到设定报警值时停止加热。

当处于放热模式时，流体介质通过流体进口17进入第二腔室10，储能材料释放相变潜热(液态变至固态)与部分显热热量传热至内壳体2的外壁，热量通过内壳体2的外壁传至第二腔室10内的流体介质，流体介质吸热后从流体出口18流出完成输出稳定的热源。

本发明提供一种具有储能功能的电加热装置及模组，该具有储能功能的电加热装置结构紧凑，方便扩展安装，换热性能好，应用场景多而广，且便于实现。本发明在停电后具有持续对外输出热量的功能，可用于多种储能供热场景，如热水器、蒸汽发生器、热风机、热风炉或其他加热装置等场景，场景可大可小，不限于以上场景，充分利用光伏或风电等废弃电、低谷电来直接使用，节能环保、绿色高效。

流体介质不限于水、蒸汽、空气、热油等。

储能材料可以为一种或多种可以存储/释放潜热和部分显热的相变材料，包括金属及合金类、结晶水合盐、石蜡类、非石蜡有机类、陶瓷基复合材料等相变材料；优选是金属及合金相变储热材料(固态变为液态混合相变材料选用熔点为500-700℃之间的材料)，储热温度可达700℃以上。

内壳体2为金属材质。采用耐高温不锈钢材质或其他优质合金材质，优选是310S不锈钢材质。

外壳体1包括固定框架和保温材料，保温材料可以进行保温。

外壳体1形状可按需设计成不同长度的立方体或长方体或圆柱体或其他异形体，优选是长方体。

进一步的，加热单元包括依次连接的第一接线引出棒13、电加热元件5、第二接线引出棒14，第一接线引出棒13由通孔11的第一端口引出，第二接线引出棒14由通孔11的第二端口引出。

第一接线引出棒13用于接电源线，第二接线引出棒14用于接电源线，第一接线引出棒13和第二接线引出棒14将电能引至电加热元件5，电加热元件5通电后进行电能与热能转换。

更进一步的，第一接线引出棒13通过第一卡扣陶瓷件15与通孔11的第一端口的侧壁连接；

第二接线引出棒14通过第二卡扣陶瓷件16与通孔11的第二端口的侧壁连接。

第一卡扣陶瓷件15为设置有中心孔的圆柱体，第一接线引出棒13设置在中心孔内，第一卡扣陶瓷件15的外壁与通孔11的第一端口的侧壁连接。第一卡扣陶瓷件15用于隔热和绝缘。

第二卡扣陶瓷件16为设置有中心孔的圆柱体，第二接线引出棒14设置在中心孔内，第二卡扣陶瓷件16的外壁与通孔11的第二端口的侧壁连接。第二卡扣陶瓷件16用于隔热和绝缘。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置的电加热元件5可以为铁铬铝，或者是硅碳棒，或者是硅钼棒，或者是合金电加热丝，或者是电加热盘，或者是电加热片，或者是电加热板。

优选的，电加热元件5为合金电加热丝。

在一些可选的实施方式中，电加热元件5按低压电设计，或者是电加热元件5可以为多个，多个电加热元件5串联组合。该结构电加热元件5可直接安装于高温高压等特殊环境，更节能环保。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置的电加热元件5与通孔11的内壁通过支撑套件4连接。

支撑套件4具有中心孔，电加热元件5设置在中心孔中，支撑套件4外壁与通孔11的内壁连接，支撑套件4用于支撑电加热元件5保持在通孔11中，支撑套件4用于电加热元件5与通孔11的内壁之间的绝缘，还用于散热，将电加热元件5产生的热量散发出去。

进一步的，支撑套件4为多个，依次间隔布置在通孔11中，相邻两个支撑套件4之间的间隙便于散热。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置的电加热元件5与通孔11的内壁之间填充氧化镁粉体。氧化镁粉体为传热介质，便于传热、导热和散热。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置还包括第一测温元件7，设置于第一腔室12内。

第一测温元件7用于测量第一腔室12内的储能材料的温度，便于实时监测储能材料的温度。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置的还包括第二测温元件9，设置于第二腔室10内。

第二测温元件9用于测量第二腔室10内的流体介质的温度，便于实时监测流体介质的温度。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置的第一腔室12设置有注气口8。注气口8为储能材料保护气氛注入口。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置的内壳体2的外壁设置有散热结构3。

散热结构3用于换热，便于将内壳体2的温度通过散热结构3传递给流体介质，节约传热时间，提高传热效率。

进一步的，散热结构3可以为螺旋翅片，或者是多个间隔排列的波纹片。该结构可提高换热效率。

散热结构3材质为金属及合金材质，可制成不同结构、不同形状和不同尺寸，多层、分区均匀布置提高换热效率。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置还包括换热分区隔离带6，多个换热分区隔离带6将第二腔室10和第一腔室12分为多个区域。

第二腔室10和第一腔室12可单独设置为一个区域加热，也可分多个区域加热，多级分区域布置加热元件，布置多个第一测温元件7和第二测温元件9，分区域控制加热。

在一些可选的实施方式中，如图1至图4所示，本发明提供的一种具有储能功能的电加热装置，该具有储能功能的电加热装置的第二腔室10包括第二上腔室22和第二下腔室23，流体进口17设置在第二上腔室22的一端，第二上腔室22的另一端的第一出口通过第一管道19与第二下腔室23的一端的第一进口连通，流体出口18设置在第二下腔室23的另一端。

流体进口17依次与第二上腔室22、第一出口、第一管道19、第一进口、第二下腔室23、流体出口18连通。

流体介质经过流体进口17流入第二上腔室22，在第二上腔室22中的流体介质经过第一出口流入第一管道19，在第一管道19中的流体介质经过第一进口流入第二下腔室23，在第二下腔室23中的流体介质经过流体出口18流出。

进一步的，还包括流体调节单元20，设置在第一管道19上。

流体调节单元20可以调节流体介质在第一管道19上的流速和开闭。控制流体介质流速进而控制热量输出。

流体调节单元20可以为机械阀，或者是电磁阀，或者是其它流量调节阀。均设计为快装结构。

除了上述的一种具有储能功能的电加热装置外，本发明还提供一种具有储能功能的电加热模组，该具有储能功能的电加热模组具有上述任一实施方式阐述的具有储能功能的电加热装置，多个具有储能功能的电加热装置在水平方向上依次连接形成排组。

多个具有储能功能的电加热装置在水平方向上依次连接形成排组。可以多个具有储能功能的电加热装置一起串联连通使用。

进一步的，多个排组在竖直方向上叠放至少一层。应用场景较广，可多个具有储能功能的电加热装置串联扩展堆叠布置，占地小。

进一步的，上层的排组的流体出口18与相邻下一层的排组的流体进口17连通。该结构便于多层堆叠布置时，排组的连通，引导流体介质流动。

进一步的，在上层的排组中，第一个具有储能功能的电加热装置的第一出口与相邻的后一个具有储能功能的电加热装置的流体进口17连通。最后一个具有储能功能的电加热装置的第一出口通过第一管道19与最后一个具有储能功能的电加热装置的第一进口连通，最后一个具有储能功能的电加热装置的流体出口18与相邻的前一个具有储能功能的电加热装置的第一进口连通，第一个具有储能功能的电加热装置的流体出口18通过第二管道21与下一层的排组中的第一个具有储能功能的电加热装置的流体进口17连通。

第一管道19设置有流体调节单元20可以调节流体介质在第一管道19上的流速和开闭。控制流体介质流速进而控制热量输出。进而整个具有储能功能的电加热模组的热量输出。

本发明提供的具有储能功能的电加热装置及模组，结构紧凑，方便扩展安装，换热性能好，应用场景多而广，且便于实现。本发明在停电后具有持续对外输出热量的功能，可用于多种储能供热场景，如热水器、蒸汽发生器、热风机、热风炉或其他加热装置等场景，场景可大可小，不限于以上场景，充分利用光伏或风电等废弃电、低谷电来直接使用，节能环保、绿色高效。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。