本创新发明专注于相变储能技术,特别介绍了一种高效的梯级相变蓄热系统。该系统由进口、出口和蓄热装置主体构成,主体包括壳体、翅片管和相变材料。翅片管设计为圆形基管与双向交错翅片,蓄热装置内部设置分层隔板,将相变材料填充区域分为上部、中部和下部区域。热流体自上而下流经蓄热装置,与不同区域的相变材料保持稳定温差,实现在较小体积内储存大量热能,提升储热系统热效率。
背景技术
随着全球能源危机的加剧,节能成为了迫切的需求。建筑行业作为能耗大户,占全球总能耗的约40%,因此,建筑节能成为了研究的重点领域。相变储热技术作为一种高效、环保的能源储存和利用方式,在建筑节能方面具有重要的应用价值,相变储热技术能够将热能储存于相变材料中,通过材料的相变吸收或释放热量,实现能量的长期储存和调节。这种技术可以有效地解决能源供应与需求不匹配的问题,提高能源利用效率和系统稳定性,实现建筑能源的高效利用和节能减排。因此,开展相变储热技术研究对于推动节能技术的发展和实现能源的可持续发展具有重要的意义。
梯级相变蓄热是提高相变蓄热装置换热速率的有效手段之一。梯级相变传热技术按照“温度对口,梯级利用”的原则,将相变温度不同的相变材料在吸/放热过程中按相变温度降/升序的方式进行排布。与单级相变蓄热相比,梯级相变蓄热使放热流体的温度沿流动方向减少,而相变蓄热材料的熔点温度也在阶梯降低,两者始终保证相对恒定的温度差,以提高整体的储/放热效率。
现有的梯级相变储热装置包括板式蓄热器、翅片管式蓄热器和填充床蓄热器等。其中,板式蓄热器和填充床蓄热器的制造工艺复杂,造价高,不利于广泛推广。翅片管式储热器作为相变储热系统的一种常用形式,其结构简单且加工方便,具有可观的应用前景。然而,翅片管式储热器常规通常采用的纵向直翅片或环形翅片,相变材料的熔化过程主要通过翅片导热和液相相变材料自然对流实现的。对于纵向翅片管,翅片表面会形成较厚的流动边界层,严重抑制了翅片的导热和自然对流性能,而且蓄热装置内相邻翅片管的相互影响十分微弱,导致相变蓄热装置的利用效率不高。
实现思路