[实用新型]相变储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储能装置，该装置利用石蜡相变单元来储存热量，同时利用金属颗粒和低熔点金属来形成储能装置的传热骨架，有效提升了储能装置的热导率。本发明装置在兼顾高潜热，高热导率的同时，低熔点金属充注量小，成本低，结构简单，可广泛应用于相变储能领域。

背景技术

相变储能已经逐渐成为储能领域的重要手段，相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料，每种材料都有其对应的相变熔点。使用时，以固液相变为例，当热源处的温度达到相变材料的熔点时，相变材料即以潜热的形式从热源处吸收热量，而在温度低于相变材料的熔点时，相变潜热再释放出来，以达到储能的目的。

目前，石蜡是工业界应用最广泛的相变材料，石蜡具有熔点可调、相变潜热大、价格低廉的优点，但石蜡热导率低，用作相变材料时热延迟较大。为此，工业上常使用填充金属颗粒或金属丝来弥补石蜡传热慢这一瓶颈。但这一方法经常会遇到金属颗粒或金属丝沉降的问题。同时，石蜡结构在这种方案中为一个连续的整体，在经历相变膨胀时容易撑破维护结构导致整体失效。因此，寻找既能提高石蜡相变材料热导率，同时解决传统金属材料在石蜡中分层或沉降问题，又能使石蜡相变模块成为更加安全的多个独立的储能单元的技术方案是非常迫切的。

为了克服上述缺点，本发明提出一种相变储能装置。该装置利用石蜡相变单元来储存热量，同时利用金属颗粒和低熔点金属来形成储能装置的传热骨架，有效提升了储能装置的热导率。其典型优点如下：（1）相变潜热大，石蜡相变储能单元具有高相变潜热且质轻价廉；（2）低熔点金属热导率高且性质稳定无毒，可起到很好的填缝作用利于热量传输，保证系统长期稳定运行；（3）多个石蜡相变单元并行设计可保证在单个石蜡相变单元失效后系统仍然能稳定运行；（4）成本低，低熔点金属只需要填充相变单元和金属颗粒之外的缝隙，充注量达到最低；（5）结构简单，实施容易，针对不同的储能结构，可直接将石蜡相变单元和金属颗粒倒入储能结构外壳，最后再填充低熔点金属即可，结构灵活，可塑性强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变储能装置，该装置利用石蜡相变单元储能，并通过金属颗粒与低熔点金属达到强化传热的目的。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的相变储能装置，如图1所示，其组成如下：

外壳1，所述外壳1为相变储能装置的外围框架与热源7紧密贴合；

石蜡腔2、塑料盖3和石蜡4，所述石蜡腔2、塑料盖3和石蜡4组成石蜡相变单元，均匀填充在所述外壳1中。石蜡相变单元为相变储能装置的吸热部分；

金属颗粒5，所述金属颗粒5填充在石蜡相变单元与外壳的空隙中；

低熔点金属6，所述低熔点金属6填充于外壳1、金属颗粒5和石蜡相变单元之间的空隙中，便于热量快速传递给石蜡；

所述外壳1形状为立方体、圆柱体或球体，材质为铜、铝或不锈钢，体积为1mm³~10cm³。

所述石蜡腔2材质为铜、铝或不锈钢，形状可为立方体、圆柱体或球体。

所述塑料盖3材质为硅胶、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯或聚氯乙烯。

所述石蜡4熔点为0~120℃。

所述金属颗粒5材料为铜、铝或不锈钢，直径为1μm~3mm。

所述低熔点金属6为在相变储能装置运行过程中呈液态的合金，为镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金、铋基合金或锡基合金。

所述镓基二元合金为镓铟合金，镓铋合金或镓锡合金。

所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

所述铋基合金为铋铟锡合金或铋锡合金。

工作时，热源7处的大量热量传递至外壳1内部，并经金属颗粒5及低熔点金属6将热量传导至每个石蜡相变单元，然后经石蜡腔2传递至石蜡4，石蜡4吸收热量发生相变，相变引起的体积膨胀被塑料盖3补偿。待储存的热量需要释放出来时，石蜡4凝固放热，热量通过金属颗粒5及低熔点金属6导出。

本发明所述的相变储能装置具有如下优点：

（1）相变潜热大，石蜡相变储能单元具有高相变潜热且质轻价廉；

（2）低熔点金属热导率高且性质稳定无毒，可起到很好的填缝作用利于热量传输，保证系统长期稳定运行；

（3）多个石蜡相变单元并行设计可保证在单个石蜡相变单元失效后系统仍然能稳定运行；

（4）成本低，低熔点金属只需要填充相变单元和金属颗粒之外的缝隙，充注量达到最低；