一种电加热储能与放热系统的制作方法

1.本发明涉及热水空调技术领域，具体涉及一种电加热储能与放热系统。


背景技术：

2.如今，随着人们生活质量的不断提高，空调的使用率越来越高，而且使用时间越来越长。由于人们用电时间段都比较集中，从而出现用电高峰期电能不足，用电低谷期电能过剩的现象，使得用电成本高的问题越来越凸显。白天用电较多，属于用电高峰期，其电价也相对较高；夜晚用电较少，属于用电低谷期，其电价也会降低。现在，节能环保已成为时代的目标和主题，如何解决耗电量高、用电成本高及环境污染等问题已成为当务之急。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术的耗电量高、用电成本高和环境污染等问题，本发明提供一种电加热储能与放热系统。
4.本发明提供的电加热储能与放热系统，利用电加热储能模块实现在第一时段制热并储存热量，使得白天或任何需要热量的时段利用少量电能甚至不用电能就可达到制热需求，而且系统只通过内部工质的相变与循环便可实现制热过程，同时解决了耗电量高、用电成本高及环境污染等问题。
5.本发明的电加热储能与放热系统，包括电加热储能模块、散热器和外部管件，其中，所述散热器的下端设有集液管，所述电加热储能模块通过外部管件与所述散热器连接，所述散热器的所述集液管通过外部管件与所述电加热储能模块连接；所述电加热储能模块在设定的第一时段制热并储存热量，并将所储存的热量输送给所述散热器，所述散热器通过热交换再将所述热量散发至外部空间。
6.所述电加热储能模块包括电加热组件、换热组件和储能介质，其中，所述电加热组件位于所述电加热储能模块的中部，所述换热组件环绕于所述电加热组件的外围，所述储能介质环绕于所述电加热组件和所述换热组件的周围。
7.具体地，所述电加热组件包括电加热管和金属筒，所述金属筒套接在所述电加热管的外围，所述电加热管和所述金属筒之间的间隙内填充有粉状介质；以及
8.所述换热组件包括至少一个换热翅片和至少一个换热毛细管，所述至少一个换热翅片连接在所述金属筒的外围，所述至少一个换热毛细管均匀分布于被所述至少一个换热翅片所分割的区域内。
9.进一步地，所述至少一个换热毛细管的一端与所述电加热储能模块的集液管连接，另一端与所述电加热储能模块的集气管连接。
10.优选地，所述电加热管和/或所述至少一个换热毛细管为螺旋状管，所述至少一个换热翅片为板状，所述换热翅片上开设有多个通孔。
11.进一步地，所述电加热储能与放热系统还包括阀门、温度传感器以及与所述阀门和所述温度传感器连接的逻辑控制单元，所述阀门通过所述外部管件与所述电加热储能模
块和所述散热器连接，所述温度传感器检测所述散热器的温度数值，所述逻辑控制单元根据所述温度传感器检测的温度数值控制所述阀门的开启或关闭。
12.进一步地，所述散热器的集液管具有向下的倾斜角度。
13.进一步地，所述散热器为翅片散热器，其包括基管和安装于所述基管外围的翅片。优选地，所述翅片为对称波浪形。
14.本发明的电加热储能与放热系统的有益技术效果为：
15.其利用电加热储能模块在设定的第一时段(如用电低谷时段)制热并将热能储存，可同时用于夜晚和白天的供热，使得白天或任何需要热量的时段只要利用少量电能甚至不用电能便可基本满足一天的制热需求，节省了电量的同时也降低了用电成本，可以根据用户需求及实际气候按需取热，提高了整个系统的能量利用率。另外，只通过内部工质的相变与循环便可实现制热过程，无任何污染物产生，实现了节能环保。
附图说明
16.图1为本发明的电加热储能与放热系统的结构示意图；
17.图2为本发明的电加热储能与放热系统中电加热储能模块的结构示意图；
18.图3为本发明的电加热储能与放热系统中电加热储能模块的横截面示意图；
19.图4为本发明的电加热储能与放热系统的另一结构示意图；
20.图5为本发明的电加热储能与放热系统的再一结构示意图。
21.图中：10-电加热储能模块，11-电加热管，12-金属筒，13-储能介质，14-换热翅片，15-换热毛细管，16-通孔，17-集液管，18-集气管，20-散热器，21-集液管，22-集气管，30-外部管件，41-阀门。
具体实施方式
22.下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行清楚、完整的描述和说明。
23.图1为本发明的电加热储能与放热系统的结构示意图。
24.如图1所示，本发明的电加热储能与放热系统包括电加热储能模块10、散热器20以及外部管件30，散热器20的下端设有集液管21，电加热储能模块10通过外部管件30与散热器20连接，散热器20的集液管21通过外部管件30与电加热储能模块10连接。
25.本发明的电加热储能与放热系统的工作过程为：
26.在设定的第一时段(第一时段可选择为用电低谷时段，一般为夜晚)启动电加热储能模块10进行加热(制热)，将电能转化为热能并储存在电加热储能模块10内部(储存热量)。再将储存的热量经外部管件30输送给散热器20。然后，散热器20将电加热储能模块10输送的热量散发至外部空间。具体地，散热器20的集液管21内的液态工质由电加热储能模块10的下口进入，自下而上逐渐被加热蒸发成为气态的工质，此过程中工质蒸发吸热带走电加热储能模块10内部的热量，完成换热过程。气态工质经过外部管件30和散热器20的集气管22进入散热器20内，与散热器20外的空气进行换热，冷凝后变成液态工质再回到散热器20的集液管21内，完成循环。在此过程中，散热器20外部的空气被加热从而达到室内取暖的目的。工质可以是水或其他介质。
27.该电加热储能与放热系统利用电加热储能模块在设定的第一时段制热并将热能
储存，可同时用于夜晚和白天的供热，使得白天或任何需要热量的时段只要利用少量电能便可基本满足一天的制热需求，节省了电量的同时也降低了用电成本。而且，该系统只通过内部工质的相变与循环便可实现制热过程，无任何污染物产生，实现节能环保。
28.图2和图3分别为本发明电加热储能与放热系统中的电加热储能模块的结构示意图和横截面示意图。
29.如图2和图3所示，本发明的电加热储能模块10包括电加热组件、换热组件及储能介质13。电加热组件位于电加热储能模块10的中部，其包括电加热管11和金属筒12，电加热管11为螺旋状管。金属筒12套接在电电加热管11的外围，电加热管11和金属筒12之间的间隙内填充有粉状介质，粉状介质可以是例如石墨等导热系数较高的介质。
30.换热组件环绕在电加热组件的外围，完成与电加热组件及储能介质13之间的换热。换热组件包括至少一个换热翅片14和至少一个换热毛细管15，至少一个换热翅片14连接(如高频焊接等方式)在金属筒12的外围。换热翅片14为板状，其上开设有多个通孔16。
31.如图2所示，至少一个换热毛细管15与电加热管11轴线平行设置，均匀分布在被换热翅片14所分割的区域内。换热毛细管15优选为螺旋状管。换热毛细管15的一端与电加热储能模块10的集液管17连接，另一端与电加热储能模块10的集气管18连接。该集液管17为一端封闭、另一端通过外部管件30与散热器20的集液管21形成连接的金属管。集气管18为一端封闭、另一端通过外部管件30与散热器20的集气管22形成连接的金属管。
32.如图3所示，储能介质13环绕于电加热组件和换热组件的周围，储存电加热组件转化的热能。储能介质13为导热系数小、可将热量储存在其中的介质，如氯化钠、石蜡或水合物等。
33.作为一个具体实例，如图2和图3，换热组件包括4个换热翅片14和4个换热毛细管15。4个换热翅片14均匀分布在金属筒12的外围并与金属筒12形成接触连接，每相邻换热翅片14间的角度为90
°
。4个换热毛细管15与电加热管11平行，分别分布于4个换热翅片14所分割形成的4个区域内。4个换热毛细管15的一端与电加热储能模块10的集液管17连接，4个换热毛细管15的另一端与电加热储能模块10的集气管18连接。
34.需要说明的是，在具体设计中，换热翅片14的数量可以根据实际需要进行选择，换热毛细管15与换热翅片14的对应数量也可以根据具体需要而设计。另外，也可以在被换热翅片14所分割的每一个区域内对应设置2根或更多根换热毛细管15，以使换热毛细管15的换热速度更快。
35.当启动电加热储能模块10时，电加热管11进行加热，将电能转化为热能。与金属筒12连接的换热翅片14将电加热管11转化的热能传导至储能介质13和换热毛细管15，储能介质13对热能进行储存并持续放热。在此过程中，散热器20的集液管21内的液态工质进入换热毛细管15中，与换热毛细管15外的电加热储能模块10(包括储能介质13、换热翅片14及电加热组件)进行热交换。即，液态工质由电加热储能模块10的集液管17进入换热毛细管15后，自下而上逐渐被加热蒸发为气态工质，此过程工质蒸发吸热会带走电加热储能模块10内部的热量，完成电加热储能模块10内的换热过程。然后，气态工质经过外部管件30进入散热器20的集气管22，在散热器20内与散热器20外的空气进行换热，冷凝后变成液态工质再回到散热器20的集液管21内，完成散热器20内的换热过程。在此过程中散热器20外部的空气被加热从而达到室内取暖的目的。
36.本发明的电加热储能与放热系统中，将电加热管11设计为螺旋状管，加大了电加热管11的加热表面积，同时螺旋状的电加热管11与金属筒12配合也增大了其与换热翅片14的连接面积，从而达到了更好的导热效果。而且，将换热毛细管15也设计为螺旋状管，增大了相同长度时其与储能介质13及换热翅片14间的换热面积。同时，换热毛细管15均匀分布在被换热翅片14所分割的区域内，使得换热毛细管15加热更为均匀，其内部的工质温度更加均匀。另外，换热翅片14上开设的通孔16，方便换热翅片14所分割的不同区域内的储能介质13相互流通，进一步使得换热毛细管15的加热更为均匀。
37.可见，本发明的电加热储能与放热系统，其电加热储能模块加热和换热的效果既好又快，工作循环既快又流畅，避免需要很长时间进行预热的情况。其结构分布也更为合理，使得电加热储能模块内部温度分布更为均匀。
38.如图4所示，本发明的电加热储能与放热系统进一步包括阀门41、温度传感器以及与阀门和温度传感器连接的逻辑控制单元。阀门通过外部管件30与电加热储能模块10及散热器20连接。温度传感器检测散热器20的温度数值，逻辑控制单元根据温度传感器检测的温度数值控制阀门的开启或关闭，实现了系统运行开启或关闭的自动控制及系统内循环工质流量的自动调节。
39.如图5所示，优选地，散热器20的集液管21具有向下的倾斜角度，即散热器20的集液管21与电加热储能模块10的集液管17连接的一端向下倾斜。
40.这样，工质经过散热器20后冷凝汇聚到散热器的集液管21中，再进入电加热储能模块10内部被加热。所以，散热器20的集液管21中工质流量的大小决定了电加热储能模块10内部蒸发量的大小，从而影响到制热量。将散热器20的集液管21向下倾斜设置，使冷凝后的工质靠重力的作用自上而下流回电加热储能模块10内部，加快了系统内工质的循环速度，使得制热量相应增大。另外，倾斜向下的结构也有利于集液管21中的气态工质回到散热器20中，不至于堵住液态工质回到电加热储能模块中。
41.优选地，散热器为翅片散热器。翅片散热器包括基管和安装于基管外围的翅片。基管可以选择传热系数大的材料，如铜。翅片可以选择导热系数大且密度较小的材料，如铝，因为铝较轻，可减少翅片散热器的整体重量。翅片优选为对称波浪形，以增大翅片散热器的换热面积，提高加热效率。
42.本发明的电加热储能与放热系统可以根据用户需求及实际气候按需取热，恒温供热，提高了整个系统的能量利用率，高效节能，运行成本较低。
43.上文已经对本发明的技术方案及实施例进行了清楚、详细描述。显然，所述实施例仅是本发明的较佳实施例而已，而不是全部的实施例，因此不能据此限制本发明。凡是基于本发明的发明构思和具体实施方式，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，通过修改、等同替换和/或简单变型等所获得的所有其他实施例，均应包含在本发明的保护范围之内。