[实用新型]一种柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置及蓄能系统

说明书

技术领域

本实用新型属于新型环保高效蓄能设备技术领域，特别涉及一种柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置及蓄能系统。

背景技术

人口激增与经济快速发展对传统能源造成极大压力，且能源高耗和温室气体高排放限制了传统能源的发展，太阳能是一种取之不尽用之不竭的无污染能源，因此太阳能作为可持续发展的能源成为人们探索的热点。

但由于季节、地理位置、天气状况等因素，太阳能有间断性、不稳定性等弊端，致使其供应与峰值需求不匹配。结合高效储能技术可增强对太阳能的利用，特别是跨季节储能技术的应用，即夏季利用太阳能储存能量，在过渡季节或冬季需供热时，再将储存的能量释放。实现此过程的关键在于储能材料的选取、蓄能装置的结构设计及其使用方法。

显热储能虽成本低、系统简单，但其受温度限制，过高的温度使系统能量损失较大，能源利用率低。同时显热储能多在地下蓄水层、沙砾层等，采用地下埋管等方式，所需储能体积庞大，并且对地质要求高。

相变储能材料，具有材料易获得、储能密度大、系统体积小、在能量的存储和释放过程保持温度恒定等优点，是一种发展潜力较大的储能材料。其中，有机相变材料如石蜡，物理化学性能稳定，有较好的重复利用性，安全系数高。但其导热系数较小，使用时需填充泡沫铜等增强导热性的物质；另一方面，有机相变材料和绝大部分水合盐类相变材料相比，储热密度较小，因此增大了蓄能设备的容积与成本。

水合盐相变材料，导热系数大、潜热大、储热密度大、价廉易得、化学属性好，应用于多个领域。但大部分水合盐相变材料过冷严重，且存在相分离，影响传热效率和热循环稳定。无机水合盐相变材料在使用过程中出现的较大过冷度能够使其在不损失热量的情况下实现长期存储，成为实现跨季节长期储能的有利条件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置及蓄能系统。

一种柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置，该蓄能装置的主体为柱形容器，所述柱形容器的底端为半球形结构，所述柱形容器的顶端为水合盐相变材料的注入口，并设有半球形结构的密封盖。

优选地，所述密封盖与柱形容器之间通过法兰连接密封。

优选地，所述柱形容器及密封盖的内表面光滑。

进一步地，还包括机械振动触发装置、超声波触发装置、电磁场触发装置、局部低温触发装置中的一种或几种。

一种蓄能系统，该蓄能系统中设有柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置，并设有换热流体装置。

所述柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置，依据实际情况设计其在蓄能系统中的布置情况，排放间距与数量按照实际场地和运行条件进行设置。

优选地，所述蓄能系统外设有保温层。

优选地，所述蓄能系统的换热流体装置连接至太阳能蓄热系统。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的蓄能装置将太阳能与水合盐相变材料有效结合，减少了传统能源的利用，提高了环境效益。相比于传统的跨季节蓄能系统，采用水合盐相变材料的跨季节蓄能系统，大大减小了过渡季节的热量损失，提高了蓄能效率。该装置结构为无棱角的密封柱形容器，容器底端及密封盖均为半球形结构，减少了棱角角点。对比于现有技术中的矩形倒角蓄能装置(如图2所示)，本实用新型的蓄能装置避免了容器角点造成的局部粗糙度增大的问题，使结晶相和蓄能装置容器表面的接触角增大，提高了临界成核能，降低了水合盐相变材料的成核率，更易实现稳定过冷。蓄能装置容器内表面光滑，减少了内表面的凹槽，避免遗留不熔晶粒，同样有利于增大结晶相与容器表面的接触角，降低相变材料成核率，利于实现稳定过冷。从图3(a)和(b)可以看出，本实用新型提出的柱形结构蓄能装置实现相变材料稳定过冷所需的前期加热时间比矩形圆角装置更短，也即在较短的加热时间范围内柱形结构蓄能装置比矩形圆角装置更容易实现稳定过冷。

附图说明

图1a-图1d为实施例1中所述一种柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置的结构示意图；其中，图1a为正视图；图1b为侧视图；图1c为俯视图；图1d 为立体图。

图2为现有技术中矩形圆角结构的蓄能装置的结构示意图。

图3为实施例1中所述一种柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置和现有技术中的矩形圆角结构的蓄能装置在相同实验条件下同种水合盐相变材料的过冷曲线对比图；其中，(a)为不同温度下柱形蓄能装置表面温度变化；(b) 为不同温度下矩形圆角蓄能装置表面温度变化。

标号说明：1-柱形容器；2-密封盖；3-法兰。