一种强化传热相变储能球及其使用方法

技术领域

本发明涉及热储能技术领域，特别涉及一种强化传热相变储能球及其使用方法。

背景技术

冬季取暖是人们生活所必须解决的问题，供暖主要包括汽热、水热和电热等多种方式。目前市场出现了储热式采暖系统，是通过利用夜间电负荷低谷期储存能量，用于白天供暖。通过这种方式可以实现电网削峰填谷，提高发电设备的利用率，并同时可节约采暖用电费用。蓄热设备采用蓄热水箱及相变蓄热球配合使用相变蓄热模块。然而市面上的商品化的相变蓄热球表面光滑而密度相对较高，容易堆积在蓄热水箱底部，换热效果较差。

因此，现有技术中亟需一种能够提高相变储能球与蓄热水箱内工质热传热效果，提高蓄热水箱的温度稳定性的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提出了一种储热密度大，体积小巧，传热效率高，安全可靠的强化传热相变储能球及其使用方法。

本发明提供了如下的技术方案。

一种强化传热相变储能球，包括外壳，所述外壳内形成空腔，所述空腔内设置有相变储能填充物，并且，所述空腔内还预留空气空间，所述外壳上设置有传热棒，所述传热棒与所述外壳一体成型，且所述传热棒的一端插入所述相变储能填充物中，另一端突出在所述外壳的外部。

所述传热棒与所述外壳由相同材料制成。

所述相变储能填充物所用材料均为低-中-高温相变材料，所述低-中-高温相变材料包括纳米金属和石墨。

所述纳米金属包括铜、铝、铁中的一种或几种。

所述外壳及所述传热棒由PE、PC、石墨、钠米金属粉、聚四氟乙烯的一种或几种的混合物制成。

本发明还提供了如下的技术方案。

一种强化传热相变储能球的使用方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、储热过程：将强化传热相变储能球悬浮于蓄热水箱内部，对蓄热水箱中的水加热，此时，热量通过外壳和传热棒将热量传至相变储能填充物内部，对相变储能填充物进行加热，至相变储能填充物完全熔融。从而使热量存储在相变储能填充物中；

S2、放热过程：在储热过程结束后，蓄热水箱对外供热，蓄热水箱内水温降低，此时，相变储能填充物通过所述外壳和所述传热棒向水中释放储存的热量，给蓄热水箱提供稳定热源。

通过采用前述技术方案，要发明的有益效果是：

储能球外壳采用PE、PC、石墨、钠米金属粉、聚四氟乙烯的一种或几种的混合物，保障了材料的耐腐蚀性及良好的导热性。

可配合蓄热池及储能采暖系统利用夜间谷电对其进行蓄热，在非谷电时进行使用供暖，可实现24小时连续供暖，有效节约能源；

采用壳体采用传热棒可以高效的实现工质和球体内部储能材料之间的传热，

储能球的平均密度与蓄热池中的工质密度相近，可均匀悬浮于蓄热箱中，有利于提高储热球与蓄热水箱中工质的传热效果，提高储能效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1、外壳；2、相变储能填充物；3、传热棒；4、空气空间。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

如图1所示的一种强化传热相变储能球，包括由PE、PC、石墨、钠米金属粉、聚四氟乙烯的一种或几种的混合物制成的外壳1，外壳1内形成空腔，空腔内设置有相变储能填充物2，并预留空气空间4，可以通过控制相变储能填充物的充灌量来控制相变储能球的平均密度，以实现其与热池内工质密度接近，实现其在热池工质液中自由悬浮。相变储能填充物2所用材料为低-中-高温相变材料，包括纳米金属和石墨。

外壳1上设置有相同材料制成的传热棒3，传热棒3与外壳1一体成型，外壳1和传热棒3的材料均由PE、PC、石墨、钠米金属粉、聚四氟乙烯的一种或几种的混合物制成

传热棒3一端插入相变储能填充物2中，另一端突出在外壳1的外部，传热棒3可以强化相变材料2与蓄热水箱中工质的传热效果。传热棒3与相变储能填充物2所用材料为相同的高温相变材料。

储能球的工作原理如下：

S1、储热过程：储能球悬浮于蓄热水箱内部，外部对蓄热水箱中的水加热时，热量通过将强化传热相变储能球的外壳1和传热棒3将热量传至相变储能填充物 2内部，对相变储能填充物2进行加热，至其中的相变材料完全熔融，这一过程实现了热量在相变材料中的存储。

S2、放热过程：在储热结束后，蓄热水箱对外供热，蓄热水箱内水温降低，此时，相变储能填充物2通过外壳1和传热棒3向水中释放储存的热量，给蓄热水箱提供稳定热源。这样就可以利用夜间电负荷低谷期储存能量，用于白天供暖。

相变储能填充物2中的高温相变材料是随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。当加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，高温相变材料吸收并储存大量的潜热。当高温相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变，在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

在一些实施例中，强化传热相变储能球的外壳1和传热棒3，采用PE、PC、石墨、钠米金属粉、聚四氟乙烯的一种或几种的混合物，保障了材料的耐腐蚀性及良好的导热性。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。