一种相变蓄热电暖器的制作方法

1.本实用新型属于热储存技术领域，具体涉及一种相变蓄热电暖器。

背景技术：

2.目前的相变蓄热电暖器，大部分使用水合盐相变材料。水合盐基于其良好的热物性，是很有潜力的相变材料。但其缺点除过冷和相分离外，裸机持续放热时间短，不能满足用户持续全天的采暖需求。现行做法是在相变蓄热电暖器的外表面蒙上一层保温层等物理办法，但供暖时长也较短，通常不足6小时，而且供暖不均衡。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种相变蓄热电暖器，用于解决现有技术中存在的上述问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种相变蓄热电暖器，包括蓄热内胆，所述蓄热内胆内部设有加热装置、相变蓄热球和工质液体，所述加热装置连接有控制器，蓄热内胆的外侧设有放热外壳，蓄热内胆与放热外壳之间设有中空腔，放热外壳上设有与中空腔连通的通风口；所述中空腔与蓄热内胆之间设有连通管路，所述连通管路配设有调节装置，所述调节装置用于调节中空腔中工质液体量以及空气量，从而调节电暖器的对外放热量。
5.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述连通管路包括第一管道和第二管道，所述第一管道用于将蓄热内胆中的工质液体排到中空腔内，所述第二管道用于将中空腔内的工质液体排到蓄热内胆中，所述调节装置包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件和第二调节件分别设置在第一管道和第二管道上。
6.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述中空腔的厚度为1-3mm。
7.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述中空腔的厚度为2mm。
8.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述蓄热内胆和放热外壳均采用塑料或者不锈钢制成，蓄热内胆和放热外壳的壁厚均为1-3mm。
9.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第一调节件包括电磁阀，所述电磁阀设置在第一管道上，电磁阀与控制器连接。
10.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述第二调节件包括驱动泵，所述驱动泵设置在第二管道上，驱动泵与控制器连接。
11.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述相变蓄热球包括球壳，所述球壳内部设有相变材料。
12.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述球壳采用高密度聚乙烯制成。
13.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述蓄热内胆内部设有若干均流板，所述均流板上均布有通孔。
14.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述均流板为塑料板或不锈钢板。
15.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述加热装置包括电热管，所述电热管与控制器连接。
16.作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述蓄热内胆设有进排液口。
17.本实用新型的有益效果为：
18.本实用新型提供了一种相变蓄热电暖器，中空腔与蓄热内胆之间设有连通管路，连通管路配设有调节装置，调节装置用于调节中空腔中工质液体量以及空气量，从而调节电暖器的对外放热量。本实用新型以变传热系数的壁面调节热流密度，其大大延长了相变材料步冷时间，电暖器充热后的放热时长超过12小时，保障了相变蓄热电暖器的全时段均衡供暖。
附图说明
19.图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图。
20.图中：1-蓄热内胆；2-加热装置；3-相变蓄热球；4-工质液体；5-控制器；6-放热外壳；7-中空腔；8-通风口；9-第一管道；10-第二管道；11-均流板；12-进排液口；13-驱动泵；14-供电口；15-滚轮。
具体实施方式
21.实施例
22.如图1所示，本实施例提供了一种相变蓄热电暖器，包括蓄热内胆1，所述蓄热内胆1内部设有加热装置2、相变蓄热球3和工质液体4，工质液体4通常采用水，所述相变蓄热球3包括采用高密度聚乙烯制成的球壳，所述球壳内部设有相变材料。所述加热装置2连接有控制器5，具体地，所述加热装置2包括电热管，所述电热管与控制器5连接。所述蓄热内胆1设有进排液口12，方便补充和排出工质液体4。控制器5配设有供电口14，供电口用于向控制器5等电子元器件供电。
23.蓄热内胆1的外侧设有放热外壳6，放热外壳6底部设有滚轮15，蓄热内胆1与放热外壳6之间设有中空腔7，放热外壳6上设有与中空腔7连通的通风口8；所述中空腔7与蓄热内胆1之间设有连通管路，所述连通管路配设有调节装置，所述调节装置用于调节中空腔7中工质液体4量以及空气量，从而调节电暖器的对外放热量，使得电暖器能够全时段均衡供暖。
24.中空腔7可以充装工质液体4和空气，中空腔7中工质液体4和空气组分的改变由调节装置完成。所述中空腔7内外两侧壁面具有传热功能，电暖器具有可视为由放热外壳6侧壁、中空腔7中填充的工质液体4和空气以及蓄热内胆1侧壁组成的复合壁。放热外壳6侧壁作为中空腔7的外壁，蓄热内胆1侧壁作为中空腔7的内壁。所述中空腔7的厚度取决于：放热外壳6侧壁和蓄热内胆1侧壁的厚度、放热外壳6侧壁和蓄热内胆1侧壁的材料导热系数随温度的变化率、工质液体4导热系数随温度的变化率、空气导热系数随温度的变化率和需要的热流密度。
25.具体地，所述连通管路包括第一管道9和第二管道10，所述第一管道9用于将蓄热内胆1中的工质液体4排到中空腔7内，所述第二管道10用于将中空腔7内的工质液体4排到蓄热内胆1中，所述调节装置包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件和第二调节件
分别设置在第一管道9和第二管道10上。所述第一调节件包括电磁阀，所述电磁阀设置在第一管道9上，电磁阀与控制器5连接，控制器5控制电磁阀开启，使蓄热内胆1中的工质液体4进入中空腔7内。所述第二调节件包括驱动泵13，所述驱动泵13设置在第二管道10上，驱动泵13与控制器5连接，控制器5控制驱动泵13开启，使中空腔7内的工质液体4返回蓄热内胆1中。控制器可根据相变材料与室温间的温差变化进行动态调整蓄热内胆1和中空腔7内的工质液体4，维持各个时段的热流稳定。
26.其中，所述中空腔7的厚度为1-3mm，优选为2mm。所述蓄热内胆1和放热外壳6均采用塑料或者不锈钢制成，蓄热内胆1和放热外壳6的壁厚均为1-3mm。
27.在本实施例中，所述蓄热内胆1内部设有若干均流板11，所述均流板11上均布有通孔。所述均流板11可采用塑料板或不锈钢板，本实施例的蓄热内胆1中设有两块均流板11，两块均流板11从上往下设置，均流板11的作用是稳定流场，提高工质液体4的温度均匀性。
28.通过传热学基本理论可知，由数种导热系数不同的材料叠在一起组成多层壁面——复合壁，改变其中某材料的品种或导热系数都可以改变复合壁的总传热系数k
总
。
29.本实用新型中，复合壁实为具有中空腔7的塑料壁板，其数学模型是由三层不同材料—塑料a、中空腔7、塑料b叠在一起组成的复合壁。蓄热内胆1侧壁为塑料a，其厚度为δ
a，
导热系数为λa；放热外壳6侧壁为塑料b，其厚度为δb，导热系数为λb；中空腔7的厚度为δ
腔
，导热系数为λ
腔
，充满水时，其厚度为δ
水
，导热系数为λ
水
；排空水后中空腔7由空气占据，其厚度为δ
空气
，导热系数为λ
空气
。传热系数ki与各层材料参数的关系为：
30.1/ki＝δa/λa+δb/λb+δ
腔
/λ
腔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
31.当中空腔充满水时，δ
腔
为δ
水
，λ
腔
为λ
水
，
32.当中空腔7排空水并充满空气时，δ
腔
为δ
空气
，λ
腔
为λ
空气
，
33.热流密度取决于复合壁总传热系数k
总
和复合壁内外壁面间的温差，而内外壁面间的温差又与室内温度t直接相关，因此热流密度q与环境温度t之间必然有如下折算关系：
34.q
∝
ξt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
35.其中，ξ——折算系数，与相变蓄热电暖器的热辐射和室内环境的热对流有关。
36.相变材料在其相变温度区间内可提供稳定的热流密度，但持续的时间短，拐点之后密度便会急剧下降，失去放热能力。所以，供热初时段需要以降低总传热系数k
总
的方式抑制高峰的热流密度，留蓄部分热量给后续时段使用；在供热晚时段要采用提高总传热系数k
总
来稳定热流密度。充热/放热运行、中空腔体充水时刻及充水量统由控制器按设定的温度调节。
37.本实施例中，所述复合壁的一种可选实施方案为：
38.δa＝3mm，导热系数λa＝0.22w/(m
·
k)；
39.δb＝2mm，导热系数λb＝0.22w/(m
·
k)；
40.中空腔7厚度δ
腔
＝3mm：充满水时，导热系数λ
水
＝0.635～0.674w/(m
·
k)；
41.排空水后由空气占据中空腔7，导热系数λ
空气
＝0.0276～0.0305w/(m
·
k)。
42.根据供热时段和室内温度，改变中空腔7内充水量来改变复合壁输出的热流密度q并保持。
43.复合壁的热流密度调节范围大，利用充水微调，可以满足一般民宅的使用需求。
44.本例充/放作业循环为：
45.22:00～6:00：谷电8小时充热；
46.6:00～22:00：16小时放热；
47.供热制式：以室内面积15m2、热损50w/m2计，
48.6:00～8:00(早时段)：2小时800w供暖；
49.8:00～12:00(上午时段)：4小时600w供暖；
50.12:00～14:00(午时段)：2小时700w供暖；
51.14:00～17:00(下午时段)：3小时600w供暖；
52.17:00～22:00(晚时段)：5小时800w供暖；
53.充热过程：
54.实施充热1：在谷电时段，电暖气启动充热。
55.实施充热2：驱动泵13排水并排空中空腔7，复合壁总传热系数k
总
有极小值，热流密度损失不超过125w/m2。
56.实施充热3：相变材料温度达到设定值或谷电到时，电暖气关闭，完成充热。
57.放热过程：
58.实施放热1(早时段)：室温低于设定温度，控制器控制电磁阀开启并使中空腔7充水，中空腔7充入一定数量的水后，使总传热系数k
总
能保障电暖器早时段800w的供热。
59.实施放热2(上午时段)：室温高于设定温度，控制器启动驱动泵13排水，减少中空腔7水的数量，使总传热系数k
总
能控制在电暖器上午时段600w的供热。
60.实施放热3(午时段)：室温低于设定温度，控制器控制电磁阀开启并使中空腔7充水，中空腔7充入一定数量的水后，使总传热系数k
总
能保障电暖器午时段700w的供热。
61.实施放热4(下午时段)：室温高于设定温度，控制器启动驱动泵13排水，减少中空腔7水的数量，使总传热系数k
总
能保障电暖器下午时段600w的供热。
62.实施放热5(晚时段)：室温低于设定温度，控制器控制电磁阀开启并使中空腔7充水，中空腔7充入一定数量的水后，使总传热系数k
总
能保障电暖器午时段800w的供热。
63.在每个时段，根据相变材料与室温间的温差变化进行微调，可维持各个时段的热流稳定。
64.本实用新型以变传热系数的壁面调节热流密度，其大大延长了相变材料步冷时间，电暖器充热后的放热时长超过12小时，保障了相变蓄热电暖器的全时段均衡供暖。
65.在本实用新型描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，对本领域技术人员而言，可以理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，实施例描述的具体特征、结构等包含于至少一种实施方式中，在不相互矛盾的情况下，本领域技术人员可以将不同实施方式的特征进行组合。本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实施方式，根据本实用新型的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种相变蓄热电暖器，其特征在于，包括蓄热内胆，所述蓄热内胆内部设有加热装置、相变蓄热球和工质液体，所述加热装置连接有控制器，蓄热内胆的外侧设有放热外壳，蓄热内胆与放热外壳之间设有中空腔，放热外壳上设有与中空腔连通的通风口；所述中空腔与蓄热内胆之间设有连通管路，所述连通管路配设有调节装置，所述调节装置用于调节中空腔中工质液体量以及空气量，从而调节电暖器的对外放热量。2.根据权利要求1所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述连通管路包括第一管道(9)和第二管道(10)，所述第一管道(9)用于将蓄热内胆(1)中的工质液体(4)排到中空腔(7)内，所述第二管道(10)用于将中空腔(7)内的工质液体(4)排到蓄热内胆(1)中，所述调节装置包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件和第二调节件分别设置在第一管道(9)和第二管道(10)上。3.根据权利要求1所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述中空腔(7)的厚度为1-3mm。4.根据权利要求3所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述中空腔(7)的厚度为2mm。5.根据权利要求1所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述蓄热内胆(1)和放热外壳(6)均采用塑料或者不锈钢制成，蓄热内胆(1)和放热外壳(6)的壁厚均为1-3mm。6.根据权利要求2所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述第一调节件包括电磁阀，所述电磁阀设置在第一管道(9)上，电磁阀与控制器(5)连接；所述第二调节件包括驱动泵(13)，所述驱动泵(13)设置在第二管道(10)上，驱动泵(13)与控制器(5)连接。7.根据权利要求1所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述相变蓄热球(3)包括球壳，所述球壳内部设有相变材料。8.根据权利要求7所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述球壳采用高密度聚乙烯制成。9.根据权利要求1所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述蓄热内胆(1)内部设有若干均流板(11)，所述均流板(11)上均布有通孔。10.根据权利要求9所述的相变蓄热电暖器，其特征在于，所述均流板(11)为塑料板或不锈钢板。

技术总结

本实用新型公开了一种相变蓄热电暖器，包括蓄热内胆，蓄热内胆内部设有加热装置、相变蓄热球和工质液体，加热装置连接有控制器，蓄热内胆的外侧设有放热外壳，蓄热内胆与放热外壳之间设有中空腔，放热外壳上设有与中空腔连通的通风口；中空腔与蓄热内胆之间设有连通管路，连通管路配设有调节装置，调节装置用于调节中空腔中工质液体量以及空气量，从而调节电暖器的对外放热量。本实用新型以变传热系数的壁面调节热流密度，其大大延长了相变材料步冷时间，电暖器充热后的放热时长超过12小时，保障了相变蓄热电暖器的全时段均衡供暖。障了相变蓄热电暖器的全时段均衡供暖。障了相变蓄热电暖器的全时段均衡供暖。