一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，包括外殼、絕熱材料、內(nèi)殼、相變材料、換熱器及頂蓋。所述絕熱材料為二氧化硅納米微孔絕熱材料，包括氣相二氧化硅、二氧化硅氣凝膠及沉淀法二氧化硅。制備方法為填充納米二氧化硅顆粒于內(nèi)外殼間，用與內(nèi)外殼間間隙形狀相同的模頭壓緊填充其內(nèi)的粉體至填充材料密度到100～300kg/m3，用帶有過濾系統(tǒng)的抽真空設(shè)備將內(nèi)外殼間間隙內(nèi)的真空度抽到0.1～105Pa，用密封材料將殼體上端密封以維持相應(yīng)真空度。與使用其他絕熱材料的相變儲熱系統(tǒng)相比，本發(fā)明儲熱系統(tǒng)具有絕熱系統(tǒng)無熱橋、熱能利用率高、熱能利用時間長等優(yōu)點。
【專利說明】一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，具體涉及相變材料在熱量存儲過程中熱能損耗問題。

【背景技術(shù)】
[0002]能源和環(huán)境危機(jī)帶來的系列問題越來越引起人們的關(guān)注，開發(fā)新的綠色能源以及提高能源利用率是人們研究的重點。現(xiàn)階段，人們關(guān)注較多的新能源是太陽能，但是太陽能利用和廢熱回收存在時間和空間上不匹配的問題。相變儲能材料可以從環(huán)境中吸收能量和向環(huán)境釋放能量，較好地解決了能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾，有效地提高了能量的利用率。相變儲熱系統(tǒng)的特性使得其在電力“移峰填谷”、工業(yè)于民用建筑和空調(diào)節(jié)能、軍事領(lǐng)域等有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]絕熱材料作為相變儲熱系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，對于熱能的利用效率和熱量保持時間有著重大的影響?，F(xiàn)有的絕熱材料中應(yīng)用廣泛的有聚氨酯、EPS和XPS聚苯板、珍珠巖、巖棉等，這些材料的導(dǎo)熱系數(shù)相對較高(>0.02W/mk)，近年來發(fā)展出來的真空絕熱板具有超低的導(dǎo)熱系數(shù)，最低可達(dá)0.003ff/mk,然而真空絕熱板在使用過程中也存在一些問題，如真空絕熱板之間拼接的部分及容器的邊角處有明顯的熱橋效應(yīng)，且對不規(guī)則容器進(jìn)行保溫難度較大。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有相變儲熱系統(tǒng)存在的不足，提供了一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，所述相變儲熱系統(tǒng)包括容器外殼、容器內(nèi)殼和頂蓋，在容器內(nèi)殼中心裝有換熱器，在容器內(nèi)殼和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料。
[0007]進(jìn)一步地，所述絕熱材料為納米二氧化硅，所述納米二氧化硅選自氣相二氧化硅、二氧化硅氣凝膠和沉淀法二氧化硅中的一種或幾種。
[0008]進(jìn)一步地，所述絕熱材料填充后壓實處理，壓實到密度為100?300kg/m3。
[0009]進(jìn)一步地，容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料后抽真空，容器外殼和內(nèi)殼之間氣壓為0.1?15Pa0
[0010]本實用新型的高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的制作如下:
[0011]I)將容器內(nèi)外殼夾層間填充滿納米二氧化硅，并使其均勻分布。
[0012]2)用與內(nèi)外殼間夾層形狀相同的模頭壓緊填充其內(nèi)的粉體至填充材料密度到100 ?300kg/m3。
[0013]3)重復(fù)步驟I和2，直至內(nèi)外殼夾層被壓緊后的納米二氧化硅材料充滿后，繼續(xù)下一步驟。
[0014]4)用帶有過濾系統(tǒng)的抽真空設(shè)備將填充滿高密度的納米二氧化硅粉體的內(nèi)外殼夾層間空氣抽走，至內(nèi)外殼夾層間大氣壓為0.1?105Pa。
[0015]5)用密封材料將容器內(nèi)外殼間夾層頂端密封以維持相應(yīng)真空度。
[0016]6)將換熱器及相變材料依次裝進(jìn)容器腔體中。
[0017]7)用頂蓋及密封材料將容器頂部密封。
[0018]與現(xiàn)有保溫材料的絕熱系統(tǒng)相比，本實用新型將納米二氧化硅粉體經(jīng)過壓制增加密度，然后將存放壓制后粉體的容器腔體內(nèi)部抽真空繼而用封裝材料封裝。該絕熱系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0019]第一，該法制備的絕熱系統(tǒng)不受容器的外形限制，不規(guī)則形狀的外殼也可以使用。
[0020]第二，該絕熱系統(tǒng)中內(nèi)外殼間的間隙中所有空間均被納米二氧化硅填充，無死角。
[0021]第三，該絕熱系統(tǒng)無熱橋效應(yīng)。
[0022]第四，該絕熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到0.004ff/(mk)。
[0023]第五，該絕熱系統(tǒng)即使在絕熱腔體內(nèi)部無真空的情況下，系統(tǒng)的導(dǎo)熱系數(shù)也可達(dá)
0.015W/(mk)，仍低于聚氨酯等其他常用的保溫材料。
[0024]第六，該絕熱材料為無機(jī)材料，阻燃等級可達(dá)Al級。
[0025]第七，該絕熱材料的原材料可以重復(fù)利用，對環(huán)境無污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型的一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的半剖俯視圖。
[0027]圖2是本實用新型的一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的全剖主視圖。
[0028]附圖標(biāo)記:1-容器外殼，2-容器外殼,3-絕熱材料,4-相變材料,5-換熱器,6-換熱工質(zhì)進(jìn)口，7-換熱工質(zhì)出口，8-頂蓋。

【具體實施方式】
[0029]實施例1
[0030]一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，所述相變儲熱系統(tǒng)包括容器外殼、容器內(nèi)殼和頂蓋，在容器內(nèi)殼中心裝有換熱器，在容器內(nèi)殼和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料。所述絕熱材料為氣相二氧化硅。高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的制作工藝如下:
[0031]I)將容器內(nèi)外殼夾層間填充滿氣相二氧化娃,并使其均勻分布。
[0032]2)用與內(nèi)外殼間夾層形狀相同的模頭壓緊填充其內(nèi)的粉體至填充材料密度到100kg/m3。
[0033]3)重復(fù)步驟I和2，直至內(nèi)外殼夾層被壓緊后的納米二氧化硅材料充滿后，進(jìn)入下一步驟。
[0034]4)用帶有過濾系統(tǒng)的抽真空設(shè)備將填充滿高密度的納米二氧化硅粉體的內(nèi)外殼夾層間空氣抽走，至真空度抽為0.1Pa。
[0035]5)用密封材料將容器內(nèi)外殼間夾層頂端密封以維持相應(yīng)真空度。
[0036]6)將換熱器及相變材料依次裝進(jìn)容器腔體中。
[0037]7)用頂蓋及密封材料將容器頂部密封。
[0038]實施例2
[0039]一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，所述相變儲熱系統(tǒng)包括容器外殼、容器內(nèi)殼和頂蓋，在容器內(nèi)殼中心裝有換熱器，在容器內(nèi)殼和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料。所述絕熱材料為二氧化硅氣凝膠。高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的制作工藝如下:
[0040]I)將容器內(nèi)外殼夾層間填充滿二氧化硅氣凝膠，并使其均勻分布。
[0041]2)用與內(nèi)外殼間夾層形狀相同的模頭壓緊填充其內(nèi)的粉體至填充材料密度到150kg/m3。
[0042]3)重復(fù)步驟I和2，直至內(nèi)外殼夾層被壓緊后的納米二氧化硅材料充滿后，繼續(xù)下一步驟。
[0043]4)用帶有過濾系統(tǒng)的抽真空設(shè)備將填充滿高密度的納米二氧化硅粉體的內(nèi)外殼夾層間空氣抽走，至真空度抽為lOOPa。
[0044]5)用密封材料將容器內(nèi)外殼間夾層頂端密封以維持相應(yīng)真空度。
[0045]6)將換熱器及相變材料依次裝進(jìn)容器腔體中。
[0046]7)用頂蓋及密封材料將容器頂部密封。
[0047]實施例3
[0048]一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，所述相變儲熱系統(tǒng)包括容器外殼、容器內(nèi)殼和頂蓋，在容器內(nèi)殼中心裝有換熱器，在容器內(nèi)殼和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料。所述絕熱材料為沉淀法二氧化硅。高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的制作工藝如下:
[0049]I)將容器內(nèi)外殼夾層間填充滿沉淀法二氧化硅，并使其均勻分布。
[0050]2)用與內(nèi)外殼間夾層形狀相同的模頭壓緊填充其內(nèi)的粉體至填充材料密度到200kg/m3。
[0051]3)重復(fù)步驟I和2，直至內(nèi)外殼夾層被壓緊后的納米二氧化硅材料充滿后，繼續(xù)下一步驟。
[0052]4)用帶有過濾系統(tǒng)的抽真空設(shè)備將填充滿高密度的納米二氧化硅粉體的內(nèi)外殼夾層間空氣抽走，至真空度抽為10Pa。
[0053]5)用密封材料將容器內(nèi)外殼間夾層頂端密封以維持相應(yīng)真空度。
[0054]6)將換熱器及相變材料依次裝進(jìn)容器腔體中。
[0055]7)用頂蓋及密封材料將容器頂部密封。
[0056]實施例4
[0057]—種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，所述相變儲熱系統(tǒng)包括容器外殼、容器內(nèi)殼和頂蓋，在容器內(nèi)殼中心裝有換熱器，在容器內(nèi)殼和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料。所述絕熱材料為氣相二氧化硅。高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)的制作工藝如下:
[0058]I)將容器內(nèi)外殼夾層間填充滿氣相二氧化娃,并使其均勻分布。
[0059]2)用與內(nèi)外殼間夾層形狀相同的模頭壓緊填充其內(nèi)的粉體至填充材料密度到300kg/m3。
[0060]3)重復(fù)步驟I和2，直至內(nèi)外殼夾層被壓緊后的納米二氧化硅材料充滿后，繼續(xù)下一步驟。
[0061]4)用帶有過濾系統(tǒng)的抽真空設(shè)備將填充滿高密度的納米二氧化硅粉體的內(nèi)外殼夾層間空氣抽走,至真空度抽為105Pa。
[0062]5)用密封材料將容器內(nèi)外殼間夾層頂端密封以維持相應(yīng)真空度。
[0063]6)將換熱器及相變材料依次裝進(jìn)容器腔體中。
[0064]7)用頂蓋及密封材料將容器頂部密封。
【權(quán)利要求】
1.一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，其特征在于，所述相變儲熱系統(tǒng)包括容器外殼、容器內(nèi)殼和頂蓋，在容器內(nèi)殼中心裝有換熱器，在容器內(nèi)殼和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變儲熱系統(tǒng)，其特征在于，所述絕熱材料為納米二氧化硅，所述納米二氧化硅選自氣相二氧化硅、二氧化硅氣凝膠和沉淀法二氧化硅中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變儲熱系統(tǒng)，其特征在于，所述絕熱材料填充后壓實處理，壓實到密度為100?300kg/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變儲熱系統(tǒng)，其特征在于，容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料后抽真空，容器外殼和內(nèi)殼之間氣壓為0.1?105Pa。
【文檔編號】F28D20/02GK204007263SQ201420461048
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】賈蓉蓉, 杜兔平 申請人:北京宇田相變儲能科技有限公司