[发明专利]复合相变储能装置以及储能效率自动调节方法

说明书

本发明公开了一种复合相变储能装置以及储能效率自动调节方法，该装置包括箱体以及固定在箱体内的换热盘管，箱体进一步包括：第一浮动腔体，其内填充第一相变材料，该第一相变材料与位于第一腔体内的换热盘管部分进行换热；第二浮动腔体，其内填充第二相变材料，该第二相变材料与位于第二腔体内的换热盘管部分进行换热；第二相变材料的相变温度高于第一相变材料的相变温度；自平衡单元，其在第一相变材料和/或第二相变材料充热和放热过程中使第一浮动腔体和第二浮动腔体做上下相对运动。本发明的装置和方法既能有效保证出水温度，又能大幅提高节能效果；在使用两种不同相变温度的相变材料实现充热和放热的基础上可进一步自动调节储能效率。

技术领域

本发明涉及储热技术领域，特别涉及一种复合相变储能装置以及储能效率自动调节方法。

背景技术

在多种储热技术中，固-液相变储热具有储热密度大、体积变化小、过程易控制等优点。因此，利用相变材料(Phase Change Material，即PCM)进行潜热储能已受到业界重视。相变储热技术通过利用相变材料发生相变时吸收或释放大量潜热的特性，能够满足在用电低谷时将余热储存在相变储热装置中，在用电高峰时储热装置代替传统热源将蓄存的热量释放进行供暖。相比于显热储热技术，相变储热技术由于利用潜热，储热密度相对更大；相比于热化学储热技术，相变储热技术更成熟稳定，容易控制。

相变储热装置实际上是一种实现热水与相变材料间接换热的换热器。其换热形式多样，可以在管内通入利用工业余热或锅炉热的热水与管外的相变材料进行热交换，形成吸热并进一步完成储热，水管形式有蛇形盘管和螺旋盘管等。当需要热水时，在盘管中通入冷水，从相变材料中吸取热量升温，完成相变材料的放热过程。

中国专利申请CN113203114A公开了一种提升相变材料利用率的相变储热供暖装置，该装置包括外部箱体和内部换热管结构，热水流入，先与底部的相变材料进行热交换，再向上流动与周围的相变材料进行换热，最后流出。由于装置下部水温普遍较高，与相变材料的换热温差大并且换热效果明显；而装置上部增大了换热面积，使得装置内的大部分相变材料受热均匀且充分。该方案通过箱体的结构设计和盘管特殊的布置方式虽然可以提高换热效率，但并没有在相变材料的使用方面进行改进，如果单独使用相变温度低的材料，供暖需要的出水温度可能不能完全保证，而单独使用相变温度高的材料，又存在热密度小的问题，节能效果无法有效保证。

因此，亟需一种从相变材料使用角度进行改进的方案，从而既能有效保证出水温度，又能大幅提高节能效果；在使用两种不同相变温度的相变材料实现充热和放热的基础上可进一步自动调节储能效率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合相变储能装置以及储能效率自动调节方法，既能有效保证出水温度，又能大幅提高节能效果；在使用两种不同相变温度的相变材料实现充热和放热的基础上可进一步自动调节储能效率。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种复合相变储能装置，包括箱体以及固定在箱体内的换热盘管，箱体包括：第一浮动腔体，其内填充第一相变材料，该第一相变材料与位于第一腔体内的换热盘管部分进行换热；第二浮动腔体，其内填充第二相变材料，该第二相变材料与位于第二腔体内的换热盘管部分进行换热；第二相变材料的相变温度高于第一相变材料的相变温度；自平衡单元，其在第一相变材料和/或第二相变材料充热和放热过程中使第一浮动腔体和第二浮动腔体做上下相对运动。

进一步，上述技术方案中，第一相变材料和第二相变材料均可为无机相变材料；第一相变材料的相变温度可以为50℃至60℃；第二相变材料的相变温度可以为79℃至90℃。