一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置。

背景技术

冷热媒介储能热水热风联供装置就是把处于电网谷期时太阳能发电装置发出的电力，通过电热元件将电能转变为热（冷）能后，利用存储在储能换热器内的相变材料，使其在相变时吸收大量的潜热并保持温度恒定不变而储存起来，待需要时再把热（冷）能释放出来产生热水和热风供用户采暖、热水供应和工业干燥用。但是现有的冷热媒介储能热水热风联供装置通常只是设置有一个储能换热装置，可靠性不佳，同时该储能换热装置中内置有大量的相变材料，由于现有的相变材料主要是采用相变石蜡，而相石蜡由于导热能力较差，在输入至储能换热装置中的电力转换成的热能不足以将全部的石蜡转换为液态时，石蜡处于固液混合状态，由此导致储能换热装置中的石蜡热量分布均匀，从而导致在通入冷水、冷风时，与石蜡换热后的水、风温度分布不均匀。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在设置单个储能换热装置导致电量不足时，石蜡热量分布不均匀，由此导致换热后的水、风温度分布均匀的缺点，而提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置，包括桶体，所述桶体顶端环绕其中轴线开设有若干个放置槽，每个所述放置槽内均设置有一个储能换热装置，所述桶体上还固定安装有通电控制模块，所述储能换热装置包括相变储能模块、换热模块、电加热模块，所述电加热模块均分别通过一条供电线路与太阳能发电装置电性连接，所述通电控制模块用于控制每条供电线路的通断，所述电加热模块用于对相变储能模块进行加热，所述换热模块用于与相变储能模块进行热交换，以利用所述相变储能模块吸收的热量来对换热模块中的换热介质进行加热。

优选的，所述相变储能模块包括保温筒，所述保温筒内同轴开设有柱状换热腔，所述柱状换热腔内固定安装有与保温筒同轴设置的存储筒，所述存储筒内同轴开设有环形存储腔，所述环形存储腔内填充有相变材料；

所述换热模块设置在柱状换热腔内；

所述电加热模块包括电热元件，所述电热元件设置在环形存储腔中，所述电热元件通过一条供电线路与太阳能发电装置电性连接。

优选的，所述换热模块包括螺旋盘管、进料管、排料管，所述存储筒上同轴套设有螺旋盘管，所述螺旋盘管的两端分别固定连接有一个与之连通的进料管、出料管，所述进料管、出料管的外侧末端均向外延伸直至穿过保温筒、桶体。

优选的，所述螺旋盘管所处的柱状换热腔内还填充有导热材料。

优选的，所述保温筒外表面喷涂有保温材料。

优选的，所述电热元件为电加热管，所述环形存储腔内还设置有若干个与环形存储腔同轴设置的环形金属导热网罩。

优选的，所述相变材料为石蜡。

优选的，所述通电控制模块包括驱动装置、自复位开关、伸缩机构、按压板、第三磁吸块、第四磁吸块，所述桶体外壁上环绕其中轴线设置有若干个与放置槽一一对应设置的自复位开关，每个所述自复位开关均连接在相邻的电加热模块的供电线路上，所述自复位开关用于控制对应供电线路的通断，每个所述自复位开关上均通过一个伸缩机构可沿自复位开关按压方向可伸缩安装有一个按压板，每个所述按压板上均固定安装有一个第三磁吸块，所述第四磁吸块均可与每个第三磁吸块相互排斥，所述驱动装置上安装有一个第四磁吸块，所述驱动装置用于带动第四磁吸块环绕桶体中轴线做间歇性圆周运动，以使得所述第四磁吸块可以依次与每个第三磁吸块发生相互排斥作用，从而让所述第三磁吸块推动按压板按压对应的自复位开关。

优选的，所述驱动装置包括承载盘、第一圆环、第二圆环、支撑轴、第一摆杆、第二摆杆、若干个吸热能力检测机构，所述承载盘下表面通过支撑轴同轴固定在桶体顶端上，所述承载盘上表面同轴固定安装有第一圆环、第二圆环，所述第一圆环与第二圆环之间的承载盘上环绕其中轴线开设有若干个与相变储能模块一一对应设置的球面凹槽，所述球面凹槽底部同轴开设有连通孔，任意一个所述球面凹槽内放置有一个与之适配的万向滚球，所述万向滚球远离球面凹槽一端同轴固定有活动杆，所述活动杆远离万向滚球一端向外延伸至第一圆环、第二圆环上方后固定安装有第一磁吸块，所述活动杆上套设有第一摆杆，所述第一摆杆同轴可转动安装在支撑轴上，所述支撑轴远离承载盘一端同轴固定安装有电机，所述电机的输出轴上同轴固定安装有第二摆杆，所述第二摆杆上固定安装有与第一磁吸块相吸引的第二磁吸块，所述第一磁吸块距离支撑轴中轴线的直线距离等于第二磁吸块距离支撑轴中轴线的直线距离，所述第四磁吸件通过连接杆固定在第一摆杆上，所述承载盘与桶体之间设置有若干个与每个连通孔一一对应且同轴设置的捣杆；

每个所述相变储能模块内均设置有一个吸热能力检测机构，所述捣杆与吸热能力检测机构进行传动连接，所述吸热能力检测机构用于在相变储能模块吸收热量的过程中推动捣杆沿着连通孔中轴线方向进行移动，以使得所述捣杆可以在相变储能模块吸收满热量后将万向滚球顶出球面凹槽。

优选的，所述吸热能力检测机构包括活塞腔，所述相变储能模块内同轴开设有活塞腔，所述活塞腔内同轴设置有活塞，所述活塞上同轴固定安装有活塞杆，所述活塞杆上靠近对应捣杆一端向外延伸直至贯穿相变储能模块，所述相变储能模块外的活塞杆与对应捣杆固定连。

本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置，有益效果在于：本发明通过设置多个储能换热装置，每个储能换热装置中均存储有一定量的相变石蜡，配合通电控制模块，可以在太阳能发电模块发电的过程中，首先将产生的电力通入第一个储能换热装置中，当该储能换热装置中吸收的热量达到饱和后，再将电力通入下一个储能换热装置中，然后再继续重复，这样在电力不足时，只要电力能够将一个或多个储能换热装置中的石蜡完全转为液态，该储能换热装置就可以用于产生温度分布均匀的热风、热水。

附图说明

图1为本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置的结构示意图一；

图2为本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置的结构示意图二；

图3为图1的A处局部结构示意图；

图4为本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置的剖视图；

图5为本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置的储能换热装置内部结构示意图；

图6为图4的B处局部结构示意图；

图7为本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置的捣杆将万向滚球顶出球面凹槽时的示意图；

图8为本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置的活塞杆结构示意图；

图9为本发明提出的一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置的自复位开关安装示意图。

图中：1、桶体；2、放置槽；3、保温筒；4、柱状换热腔；5、存储筒；6、环形存储腔；7、螺旋盘管；8、排料管；9、进料管；10、活塞腔；11、活塞；12、活塞杆；13、捣杆；14、承载盘；15、第一圆环；16、第二圆环；17、支撑轴；18、第一摆杆；19、活动杆；20、第一磁吸块；21、万向滚球；22、球面凹槽；23、连通孔；24、电机；25、第二摆杆；26、第二磁吸块；27、连接杆；28、第四磁吸块；29、导杆；30、按压板；31、复位弹簧；32、自复位开关；33、第三磁吸块；34、导气腔；35、排气孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1-9，一种太阳能光电用的冷热媒介储能热水热风联供装置，包括桶体1，桶体1顶端环绕其中轴线开设有若干个放置槽2，每个放置槽2内均设置有一个储能换热装置，桶体1上还固定安装有通电控制模块，储能换热装置包括相变储能模块、换热模块、电加热模块，电加热模块均分别通过一条供电线路与太阳能发电装置电性连接，通电控制模块用于控制每条供电线路的通断，电加热模块用于对相变储能模块进行加热，换热模块用于与相变储能模块进行热交换，以利用相变储能模块吸收的热量来对换热模块中的换热介质进行加热。

相变储能模块包括保温筒3，保温筒3内同轴开设有柱状换热腔4，柱状换热腔4内固定安装有与保温筒3同轴设置的存储筒5，存储筒5内同轴开设有环形存储腔6，环形存储腔6内填充有相变材料；

换热模块设置在柱状换热腔4内；

电加热模块包括电热元件，电热元件设置在环形存储腔6中，电热元件通过一条供电线路与太阳能发电装置电性连接。

换热模块包括螺旋盘管7、进料管9、排料管8，存储筒5上同轴套设有螺旋盘管7，螺旋盘管7的两端分别固定连接有一个与之连通的进料管9、出料管，进料管9、出料管的外侧末端均向外延伸直至穿过保温筒3、桶体1。

螺旋盘管7所处的柱状换热腔4内还填充有导热材料。螺旋盘管7、存储筒5均采用导热能力好的金属材料制成，由于螺旋盘管7是套设在存储筒5上，两者之间的接触面积较小，难以快速的进行导热，在柱状换热腔4内填充有导热材料后，可以利用导热材料来增大螺旋盘管7与存储筒5之间的导热能力。

保温筒3外表面喷涂有保温材料。

电热元件为电加热管，环形存储腔6内还设置有若干个与环形存储腔6同轴设置的环形金属导热网罩。当采用石蜡作为相变材料时，由于相变材料的导热能力较差，使得电热元件难以快速的将相变材料均匀加热，设置多个环形金属导热网罩后，可以利用其来将电热元件发出的热量均匀的传导给各处的相变材料，从而大为改善石蜡的导热能力。

相变材料为石蜡。

本发明在使用时，通过设置多个储能换热装置，并配合通电控制模块，可以将太阳能发电装置产生的电力转换为热能存储在多个储能换热装置中，在后期需要使用热水或热风时，只需将冷水、冷风通过进料管9通入螺旋盘管7，螺旋盘管7内的热水热风与储放能模块中的相变材料进行热交换，经过升温后的产生的热水、热风从出料管排出。

实施例2

参照图1-9，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于，通电控制模块包括驱动装置、自复位开关32、伸缩机构、按压板30、第三磁吸块33、第四磁吸块28，桶体1外壁上环绕其中轴线设置有若干个与放置槽2一一对应设置的自复位开关32，每个自复位开关32均连接在相邻的电加热模块的供电线路上，自复位开关32用于控制对应供电线路的通断，每个自复位开关32上均通过一个伸缩机构可沿自复位开关32按压方向可伸缩安装有一个按压板30，伸缩机构包括导杆29、复位弹簧31，伸缩机构具体结构如附图3所示；每个按压板30上均固定安装有一个第三磁吸块33，第四磁吸块28均可与每个第三磁吸块33相互排斥，驱动装置上安装有一个第四磁吸块28，驱动装置用于带动第四磁吸块28环绕桶体1中轴线做间歇性圆周运动，以使得第四磁吸块28可以依次与每个第三磁吸块33发生相互排斥作用，从而让第三磁吸块33推动按压板30按压对应的自复位开关32。

驱动装置包括承载盘14、第一圆环15、第二圆环16、支撑轴17、第一摆杆18、第二摆杆25、若干个吸热能力检测机构，承载盘14下表面通过支撑轴17同轴固定在桶体1顶端上，承载盘14上表面同轴固定安装有第一圆环15、第二圆环16，第一圆环15与第二圆环16之间的承载盘14上环绕其中轴线开设有若干个与相变储能模块一一对应设置的球面凹槽22，球面凹槽22底部同轴开设有连通孔23，任意一个球面凹槽22内放置有一个与之适配的万向滚球21，万向滚球21远离球面凹槽22一端同轴固定有活动杆19，活动杆19远离万向滚球21一端向外延伸至第一圆环15、第二圆环16上方后固定安装有第一磁吸块20，活动杆19上套设有第一摆杆18，第一摆杆18同轴可转动安装在支撑轴17上，支撑轴17远离承载盘14一端同轴固定安装有电机24，电机的输出轴上同轴固定安装有第二摆杆25，第二摆杆25上固定安装有与第一磁吸块20相吸引的第二磁吸块26，第一磁吸块20距离支撑轴17中轴线的直线距离等于第二磁吸块26距离支撑轴17中轴线的直线距离，第四磁吸件通过连接杆27固定在第一摆杆18上，承载盘14与桶体1之间设置有若干个与每个连通孔23一一对应且同轴设置的捣杆13；

每个相变储能模块内均设置有一个吸热能力检测机构，捣杆13与吸热能力检测机构进行传动连接，吸热能力检测机构用于在相变储能模块吸收热量的过程中推动捣杆13沿着连通孔23中轴线方向进行移动，以使得捣杆13可以在相变储能模块吸收满热量后将万向滚球21顶出球面凹槽22。

吸热能力检测机构包括活塞腔10，相变储能模块的环形存储腔6内同轴开设有活塞腔10，活塞腔10内同轴设置有活塞11，活塞11上同轴固定安装有活塞杆12，活塞杆12上靠近对应捣杆13一端向外延伸直至贯穿相变储能模块，相变储能模块外的活塞杆12与对应捣杆13固定连接。该活塞杆12中同轴开设有导气腔34，活塞杆12上设置有若干个与导气腔34连通排气孔35，活塞11另一侧的空气在受热膨胀时，膨胀的空气会通过活塞腔10内的活塞杆12上的排气孔35进入导气腔34，最后通过导气腔34从活塞腔10外的活塞杆12上排气孔35排出。

本发明通电控制模块的总体工作流程如下：

S1、在初始状态下，如附图6所示，万向滚球21置于任意一个球面凹槽22内，而第四磁吸块28与该球面凹槽22对应的相变储能模块对应的自复位开关32上的第三磁吸块33相互排至，该第三磁吸块33则在排斥力作用下推动按压板30按压对应的自复位开关32，自复位开关32接通对应的电加热模块与太阳能发电装置之间的供电线路，太阳能发电装置通过供电线路给电加热模块进行供电，电加热模块对相变储能模块进行加热，使得相变储能模块中的相变材料可以吸热，于此同时启动电机，电机带动第二摆杆25、第二磁吸块26做圆周运动；

S2、当相变储能模块中的相变材料吸热的过程中，该相变储能模块中内置的吸热能力检测机构同步工作，吸热能力检测机构中的活塞腔10内的空气在相变储能模块的温度逐渐升高的过程中受热逐渐膨胀，此时膨胀的空气推动活塞11、活塞杆12缓慢的向外移动，活塞杆12则带动与之连接的捣杆13沿着连通孔23中轴线方向进行移动，当相变储能模块中相变材料吸收的热量逐渐达到极限值时，如附图7所示，捣杆13穿过连通孔23并插入至球面凹槽22中，从而将球面凹槽22中的万向滚球21顶出，万向滚球21通过与之连接的活动杆19带动第一磁吸块20向上移动，此时球面凹槽22失去对万向滚球21的限位作用；

与此同时由于电机带动第二摆杆25、第二磁吸块26做圆周运动，当第二磁吸块26运动至与该万向滚球21所处位置时，第二磁吸块26与该万向滚球21上方的第一磁吸块20相互吸引，使得第二磁吸块26可以通过磁吸作用带动第一磁吸块20同步做圆周运动，第一磁吸块20通过活动杆19带动第一摆杆18、万向滚球21同步做圆周运动，进而让第一摆杆18带动与第四磁吸块28同步做圆周运动，使得第四磁吸块28不与先前的第三磁吸块33发生相互排斥作用，该第三磁吸块33在伸缩机构的作用带动按压板30复位，使得按压板30不再按压对应的自复位开关32，使得该自复位开关32断开电加热模块与太阳能发电装置之间的供电线路，电加热模块不再对相变储能模块进行加热。

S3、当万向滚球21做圆周运动的过程中的，大概万向滚球21运动至下一个球面凹槽22所处位置时，万向滚球21在重力作用下落入球面凹槽22中，此时新的球面凹槽22重新对万向滚球21具有了限位作用，万向滚球21在落入球面凹槽22过程中，万向滚球21通过活动杆19带动第一磁吸块20向下移动，使得第一磁吸块20与第二磁吸块26之间的距离增加，两者之间的吸力减弱，第二磁吸块26难以继续通过磁吸力带动第二磁吸块26同步运动，与此同时，第一摆杆18同步停止移动，第一摆杆18上的第四磁吸块28则运动至该球面凹槽22所处位置的相变储能模块附近，并与该相变储能模块对应的自复位开关32的上的第三磁吸块33相互排至，使得该第三磁吸块33在排斥力作用下推动按压板30按压对应的自复位开关32，从而让自复位开关32接通对应的电加热模块与太阳能发电装置之间的供电线路，太阳能发电装置通过供电线路给该电加热模块进行供电，该电加热模块对相变储能模块进行加热，然后重复步骤2的过程多次，直至全部的相变储能模块中全部吸满热量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。