[发明专利]一种相变储热装置

说明书

本发明提出一种相变储热装置，该装置包括储热模块和供热模块，供热模块连接储热模块，对储热模块进行加热，储热模块包括第一腔体和位于第一腔体内底部的多孔体，多孔体本体形成第一换热区域，多孔体上部形成位于第一腔体的第二换热区域，多孔体本体内填充相变材料，在加热状态下，相变材料在第一换热区域以热传导方式与多孔体进行热量交换，避免相变材料在第一腔体底部沉积，经过热量交换后的相变材料由第一换热区域进入第二换热区域。本发明将相变材料与热管物理隔离，避免了热管腐蚀泄露；同时通过在储热模块底部设置多孔体，降低相变材料侧传热热阻，提高储热装置整体的传热性能，避免相变材料在腔体内沉积。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种相变储热装置。

背景技术

相变储热技术主要利用固-液相变材料在熔化过程中吸收潜热进行热量存储，采用相变蓄热的蓄热装置具有尺寸小、热功率稳定、热损失小等优势，在工业余热利用、可再生能源消纳、建筑节能等领域有着广泛的应用前景。但固-液相变材料的导热系数普遍偏小，相变材料和换热流体之间传热过程中的主要热阻位于相变材料侧，需要配合传热强化技术以改善相变材料侧的传热系数，才能使储热装置实现高效的热量输入和输出。

热管是一种被动式传热元件，它通过在全封闭金属真空管内充注少量工质，并依靠工质的气化和液化过程来传递热量，具有优异的导热性和等温性，将热管引入相变蓄热装置中，可充分降低相变材料侧传热热阻，提高相变材料与换热流体之间的传热系数。现阶段常见的热管式相变储热装置几乎均采用将热管与相变材料直接接触换热的形式，且封装相变材料的腔体需要在上下表面开孔，使热管上下穿出，与外部冷/热流体进行接触换热。此种结构形式下，通常存在着以下几个问题：

1)相变材料和冷、热流体均与热管直接接触换热，热管表面易发生腐蚀和破碎，导致热管传热性能失效，而破损的热管又被浸没在相变材料中不易更换。

2)相变储热装置传热性能较差，对于能源的利用率较低，容易出现相变材料相变不充分的情况。

3)相变储热装置中液态相变在热管与储热腔体的穿出位置极易发生渗透和泄露，往往需要通过工艺要求较高的密封工艺避免此问题，同时装配和拆解灵活性较差，安全性和可靠性难以保障，成本不可控，较难实现规模化和标准化的生产应用。

现有专利CN207925627U公开了一种热管和相变材料耦合的电池模组热管理装置，该装置包括均热底板、内部用于行列式均匀设置电池的箱体，均热底板的下表面贴合地设置有换热装置，箱体内的各个电池之间、各个电池与箱体内壁之间的间隙中填充设置有相变材料，相邻电池间的相变材料内还均匀嵌设有若干热管，热管伸出相变材料的一端与均热底板的上表面传热接触。该装置可根据实际工况选择对电池模组进行散热或加热，但该装置中的热管设计在相变材料内部，热管易发生腐蚀，降低传热性能。

现有专利CN106654430A1公开了一种基于热管和相变材料的低温下动力电池热管理系统，该系统包括电池、相变材料以及热管，其中，电池放置在单独的电池箱中；相变材料放置在单独的相变材料箱中；电池箱内每块电池至少与一根热管的一端贴合；热管的另一端伸入相变材料箱内与相变材料接触，电池箱、相变材料箱及热管外整个包覆保温层。该系统利用热管来传递动力电池运行时产生的热量，利用相变材料来储存热量，在电池温度降低时输送热量，对电池进行保温。

上述两个专利中均为热管与相变材料直接接触进行传热，该种方案下热管易发生腐蚀，其装置的安全性与可靠性较差，传热性能降低，对于能源利用率较低。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种相变储热装置，解决现有技术中热管易发生腐蚀，传热性能降低，能源利用率较低等问题。

为实现上述目的，本发明提出一种相变储热装置，该装置包括储热模块和供热模块，供热模块连接储热模块，对储热模块进行加热，

储热模块包括第一腔体和位于第一腔体内底部的多孔体，