淺析電熱高溫相變儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李 虎 李 娟

山東省熱電設(shè)計(jì)院 山東 濟(jì)南 250000

1、前言

本項(xiàng)目研制的相變儲(chǔ)能裝置占地面積小，節(jié)約用地空間。與直接式電暖氣存在運(yùn)行費(fèi)用高等問題相比，電熱高溫相變儲(chǔ)能裝置可利用低谷電蓄熱，儲(chǔ)熱后可備隨時(shí)使用，不僅有利于緩解電力的峰谷差，有效降低城市的燃煤污染，還可在實(shí)行峰谷電價(jià)分級(jí)的地區(qū)節(jié)約運(yùn)行成本，其應(yīng)用前景廣闊。

2、高溫相變儲(chǔ)能設(shè)置設(shè)計(jì)

在相變儲(chǔ)熱材料的制備中，通常采用復(fù)合方法。在這項(xiàng)研究中，鋁基合金被用作相變材料作為傳熱增強(qiáng)介質(zhì)，以提高整個(gè)裝置的有效導(dǎo)熱性，從而實(shí)現(xiàn)快速有效的傳熱。用于電熱相變熱儲(chǔ)存裝置的相變材料通常具有一些耐高溫腐蝕性，并且通常在使用時(shí)需要包裝。同時(shí)，相變材料的微膠囊化具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如增加的傳熱面積，相變材料與外部環(huán)境之間的反應(yīng)減少，以及由相變引起的體積變化減小。相變材料儲(chǔ)能單元的結(jié)構(gòu)封裝了相變儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)單元。最外層是包裝，其放置在熱交換管的結(jié)構(gòu)單元的中間。熱交換介質(zhì)是風(fēng)，由潛熱釋放的空氣流過管道。實(shí)現(xiàn)了相變材料的蓄熱和放熱，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)裝置的蓄熱和放熱。在使用低成本的晶粒電能將電能轉(zhuǎn)換成熱能之后，高溫相變材料在相變過程中將大量的潛熱進(jìn)行了吸收，保持溫度恒定，并將其存儲(chǔ)在儲(chǔ)能元件中。必要。然后釋放熱量并使用它。整套電熱高溫相變儲(chǔ)能裝置包括鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)（殼體），固態(tài)蓄熱器，電熱管等，以及一套熱交換和保溫系統(tǒng)，包括高溫耐溫循環(huán)風(fēng)扇，銅內(nèi)螺旋換熱裝置，納米絕緣層;控制系統(tǒng)，包括控制器控制柜和一套高效的集成泵裝置等。該裝置的外殼由不銹鋼制成，內(nèi)殼填充有更好的絕緣材料。環(huán)形包裝管是由不銹鋼管制成，相變材料填充在環(huán)形管中，電加熱元件設(shè)置在環(huán)形管外。一種高溫相變儲(chǔ)能裝置。電加熱管將電能轉(zhuǎn)換成熱能。熱能通過熱傳導(dǎo)存儲(chǔ)在高溫相變材料中。納米級(jí)保護(hù)層是一種高能絕緣體，可將固體蓄電池與外部環(huán)境隔離開來。當(dāng)固體再生器的溫度為800℃時(shí)，納米保護(hù)層的表面溫度僅為幾十℃。當(dāng)負(fù)載需要加熱時(shí)，該裝置可以通過銅內(nèi)部交換循環(huán)的熱循環(huán)水循環(huán)換熱器根據(jù)預(yù)設(shè)溫度和循環(huán)高溫循環(huán)風(fēng)扇供給預(yù)定方案提供的高溫空氣。熱水通過高效的集成泵單元供應(yīng)到終端設(shè)備（風(fēng)扇排氣管）。有幾種方法可以穩(wěn)定地控制輸出溫度，例如入口和出口水之間的溫差，水溫常數(shù)，總熱量輸出測(cè)量值和負(fù)載溫度波動(dòng)平衡值，上述數(shù)值傳感器監(jiān)控的數(shù)據(jù)由中央計(jì)算機(jī)處理。該命令發(fā)送到自動(dòng)控制器，設(shè)備執(zhí)行全自動(dòng)無級(jí)精確控制操作，控制精度為1℃。電加熱時(shí)間和溫度可根據(jù)負(fù)載和底座的實(shí)際需要設(shè)定，設(shè)備將根據(jù)設(shè)定值完全無人值守。裝置中的能量存儲(chǔ)單元由位于需求箱中的電加熱元件加熱。此時(shí)，封裝在能量存儲(chǔ)單元中的相變材料經(jīng)歷相變并存儲(chǔ)大量吸收的熱量。儲(chǔ)熱過程。當(dāng)電源處于峰值時(shí)段并且需要熱能時(shí)，能量存儲(chǔ)單元中的相變材料開始冷卻，釋放大量存儲(chǔ)的能量，從而實(shí)現(xiàn)電熱相變裝置的放熱過程。釋放的熱量被周圍的熱交換介質(zhì)吸收，并通過介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)到風(fēng)機(jī)盤管和其他終端設(shè)備。

3、儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

大多數(shù)現(xiàn)有的電熱和熱能裝置使用電熱絲（管，桿）來電加熱傳熱介質(zhì)，或者直接在傳熱介質(zhì)上（例如排氣管所需的熱水），它們?cè)诩皶r(shí)通電時(shí)必須是共同的，也就是說，低電價(jià)期間會(huì)降低使用成本。高溫相變儲(chǔ)能電加熱設(shè)備可以利用電力來減少峰谷填充，將谷能轉(zhuǎn)化為熱能，并將其存儲(chǔ)在相變材料中，以便在需要時(shí)提供熱量，用于電流電加熱設(shè)備是不可能的。現(xiàn)有的大多數(shù)電加熱設(shè)備都采用保溫材料，但在材料的研究和設(shè)計(jì)中，保溫性能存在較大差距，特別是當(dāng)熱端面達(dá)到700以上時(shí)。電動(dòng)高溫相變儲(chǔ)能裝置在精確控制熱能輸出方面也具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)目前的國家峰谷價(jià)格，電加熱和高溫相變儲(chǔ)能裝置的使用和運(yùn)行成本僅比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備低25%。電熱高溫相變儲(chǔ)能裝置，熱容量高，固熱溫度高達(dá)800℃的固相變材料，一般電加熱設(shè)備是不可能進(jìn)行的。在中國其他地方也做過類似的嘗試。例如，在低功率需求期間，水被電加熱并儲(chǔ)存在罐中。在高峰時(shí)段，停止加熱并使用電力儲(chǔ)存。水箱里有熱水。但是，常壓下的水溫是有限的，在90℃左右，它不能滿足大多數(shù)工礦企業(yè)生產(chǎn)熱量指標(biāo)的需要。另一方面，為了增加熱能儲(chǔ)備，水箱通常需要很大。為了節(jié)約能源，有必要對(duì)水箱進(jìn)行高質(zhì)量的保溫和處理，這需要大量的空間并且需要很多投資。

4、結(jié)束語

一直以來人們都對(duì)能源有著相當(dāng)?shù)囊蕾嚦潭?，可以說能源就是人類社會(huì)能夠不斷發(fā)展的核心所在，這也是人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ餍实玫教岣叩暮诵乃?。但是近些年來社?huì)發(fā)展的速度已經(jīng)遠(yuǎn)不是以前那些年所能比擬，人們對(duì)于能源的需求量快速增長，電力需求峰谷差距也在這一過程中變的尤其明顯，如果針對(duì)性的建造晚間的發(fā)電廠運(yùn)行模式則顯然不經(jīng)濟(jì)，因而可以使用相變儲(chǔ)能技術(shù)，這一技術(shù)適用于冷庫空調(diào)系統(tǒng)，電相變蓄熱裝置，建筑節(jié)能等領(lǐng)域。