本申請(qǐng)涉及儲(chǔ)能材料，尤其涉及一種蓄熱單元及其組裝方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化程度加深，能源缺口越來(lái)越明顯。一次能源短缺引起了人們的高度重視，為此人類(lèi)想出了許多解決方法，提高能量利用率和開(kāi)發(fā)可再生能源成為了重要的課題。

2、相變儲(chǔ)能是一種利用相變材料發(fā)生相態(tài)變化(固-液，氣-液)進(jìn)行相變儲(chǔ)能的技術(shù)。在加熱的過(guò)程中涉及了顯熱存儲(chǔ)和潛熱存儲(chǔ)兩個(gè)過(guò)程，在潛熱存儲(chǔ)過(guò)程中，材料溫度幾乎恒定。相比僅利用顯熱儲(chǔ)熱的水，相變材料具有更高的儲(chǔ)熱能力，因此，相變材料在熱泵系統(tǒng)具有非常高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如，在10℃～65℃的溫度范圍，相變材料的儲(chǔ)能密度能夠達(dá)到水的兩倍，相變模塊的體積能夠縮小到獨(dú)立水箱的50％。在熱泵系統(tǒng)中，相變材料在其儲(chǔ)能過(guò)程中吸收來(lái)自熱源的熱量，相變材料在其在放熱過(guò)程中將熱量傳遞給低溫生活水，實(shí)現(xiàn)即熱式熱水，相變材料的相變溫度越高，出水溫度則越高。

3、在蓄放熱過(guò)程中，相變材料需要跟換熱結(jié)構(gòu)接觸，一直以來(lái)，相變材料的防腐蝕課題開(kāi)展比較少，缺乏系統(tǒng)的解決方案。而且換熱結(jié)構(gòu)通常選用金屬材質(zhì)，金屬易被腐蝕，因此，相變材料對(duì)金屬換熱結(jié)構(gòu)的腐蝕問(wèn)題不容忽視。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種蓄熱單元及其組裝方法和應(yīng)用，能夠解決相變材料容易導(dǎo)致金屬材質(zhì)的換熱結(jié)構(gòu)腐蝕的問(wèn)題。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種蓄熱單元，用于熱泵系統(tǒng)，所述蓄熱單元包括金屬蓄熱殼體和相變層，所述金屬蓄熱殼體內(nèi)部具有蓄熱空間，所述相變層填充于所述蓄熱空間；

3、其中，所述相變層包括相變材料，所述相變材料包括以下組分：

4、相變基材85.0wt.％～95.0wt.％、成核劑1.0wt.％～3.0wt.％、增稠劑2.0wt.％～4.0wt.％、緩蝕劑0.5wt.％～2.0wt.％；

5、所述相變基材包括飽和脂肪酸、醇類(lèi)化合物或無(wú)機(jī)相變基材中的一種；

6、所述成核劑選自磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽中的至少一種；

7、所述緩蝕劑包括含氮雜環(huán)化合物、含氧雜環(huán)化合物、鉬酸鹽、鉻酸鹽和鎢酸鹽中的至少一種。

8、在一些實(shí)施例中，基于所述相變材料的總重量，所述相變材料包括以下組分：

9、相變基材92wt.％～94wt.％、成核劑2.0wt.％～3.0wt.％、增稠劑3.0wt.％～4.0wt.％、緩蝕劑0.5wt.％～1.5wt.％。

10、在一些實(shí)施例中，所述相變基材與所述緩蝕劑的重量比值范圍為90.5～92.5。

11、在一些實(shí)施例中，所述相變基材的飽和脂肪酸選自肉豆蔻酸、棕櫚酸、脂肪酸中的至少一種；

12、所述相變基材的醇類(lèi)化合物選自甘露醇、聚乙二醇、十二醇中的至少一種；

13、所述相變基材的無(wú)機(jī)相變基材選自十水合硫酸鈉、六水合氯化鈣、三水合醋酸鈉、六水氯化鎂、十水碳酸鈉、五水硫代硫酸鈉中的至少一種。

14、在一些實(shí)施例中，所述緩蝕劑的含氮雜環(huán)化合物選自羧乙基咪唑啉及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物、咪唑啉中的至少一種；

15、所述緩蝕劑的含氧雜環(huán)化合物選自到殼聚糖–鄰香草醛席夫堿、糠醛-腺嘌呤席夫堿、糠醛-三聚氰胺席夫堿中的至少一種；

16、所述緩蝕劑的鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸鍶、鉬酸鎳中的至少一種；

17、所述緩蝕劑的鉻酸鹽選自鉻酸鈉、鉻酸鉀、鉻酸鎂、中的至少一種；

18、所述緩蝕劑的鎢酸鹽選自鎢酸鈣、鎢酸鈉、鎢酸鈷、鎢酸亞鐵中的至少一種。

19、在一些實(shí)施例中，所述增稠劑選自羥甲基纖維素、可溶性淀粉、明膠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉黃原膠、中的至少一種。

20、在一些實(shí)施例中，所述金屬蓄熱殼體包括：

21、主殼體；

22、多個(gè)導(dǎo)熱翅片，設(shè)于所述主殼體的內(nèi)部空間，各所述導(dǎo)熱翅片具有導(dǎo)熱孔；

23、換熱管，設(shè)于所述主殼體的內(nèi)部空間，且穿設(shè)多個(gè)所述導(dǎo)熱翅片的導(dǎo)熱孔，所述主殼體、多個(gè)所述導(dǎo)熱翅片和所述換熱管限定出所述蓄熱空間；

24、所述相變層填充于所述蓄熱空間，且與所述換熱管的外表面和所述導(dǎo)熱翅片的外表面相接觸，以與所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行換熱；

25、所述主殼體、所述導(dǎo)熱翅片和所述換熱管中的至少一者的材料包括銅。

26、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N蓄熱單元的組裝方法，包括：將如上所述的相變材料的各組分混合后，獲得終混合物，將所述終混合物填充于所述金屬蓄熱殼體的所述蓄熱空間，所述終混合物形成所述相變層。

27、在一些實(shí)施例中，將所述相變材料的各組分進(jìn)行混合包括以下步驟：

28、將所述相變基材與所述緩蝕劑混合，并加熱至預(yù)設(shè)溫度，進(jìn)行乳化處理，所述預(yù)設(shè)溫度大于所述相變基材的熔點(diǎn)，獲得熔融的混合物a；

29、將熔融的所述混合物a與所述成核劑混合，進(jìn)行第一次混合處理，獲得混合物b；

30、將所述混合物b與所述增稠劑混合，進(jìn)行第二次混合處理，獲得熔融的所述終混合物；

31、將所述終混合物填充于所述金屬蓄熱殼體的所述蓄熱空間包括：將熔融的所述終混合物填充于所述金屬蓄熱殼體內(nèi)部的所述蓄熱空間，熔融的所述終混合物冷卻固化形成所述相變層。

32、在一些實(shí)施例中，所述乳化處理至少包括：所述預(yù)設(shè)溫度為70℃～80℃，攪拌速度為2000r/min～3000r/min，時(shí)間為15min～30min。

33、所述第一次混合處理至少包括：攪拌速度為80r/min～120r/min，時(shí)間為1h～2h；

34、所述第二次混合處理至少包括：將所述增稠劑分次加入所述混合物b中，攪拌速度為20r/min～40r/min，時(shí)間為2h～3h，每次加入的所述增稠劑的重量為所述增稠劑總重量的20％～25％。

35、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N熱泵系統(tǒng)，包括：

36、熱源，用于提供熱量；及

37、如上所述的蓄熱單元，所述蓄熱單元的相變材料用于獲取所述熱源提供的熱量，以進(jìn)行相變儲(chǔ)能。

38、基于本申請(qǐng)實(shí)施例的蓄熱單元及其組裝方法和應(yīng)用，通過(guò)選擇相變基材與緩蝕劑組合使用，相變基材能夠提供緩蝕劑的溶劑，促進(jìn)緩蝕劑解離并形成帶負(fù)電荷的bta-、mno42-、cro42-等物質(zhì)，同時(shí)，由于金屬殼體的金屬與相變材料接觸會(huì)失電子，形成帶正電荷的金屬離子溶于相變材料中，正電荷的金屬離子能夠與帶負(fù)電荷的bta-、mno42-、cro42-等物質(zhì)結(jié)合生成致密長(zhǎng)鏈的絡(luò)合物，并通過(guò)物理吸附在金屬表面形成一層保護(hù)膜，抑制其他腐蝕離子與金屬進(jìn)一步接觸，從而達(dá)到防腐蝕的目的。其中，相變材料屬于堿性，在堿性環(huán)境，能夠進(jìn)一步促進(jìn)本申請(qǐng)所選用的緩蝕劑在相變材料中的正向反應(yīng)，從而生成帶負(fù)電荷的物質(zhì)，促進(jìn)金屬蓄熱殼體壁面的絡(luò)合物的形成。

技術(shù)特征：

1.一種蓄熱單元，其特征在于，用于熱泵系統(tǒng)，所述蓄熱單元包括金屬蓄熱殼體和相變層，所述金屬蓄熱殼體內(nèi)部具有蓄熱空間，所述相變層填充于所述蓄熱空間；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，基于所述相變材料的總重量，所述相變材料包括以下組分：

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的蓄熱單元，其特征在于，所述相變基材與所述緩蝕劑的重量比值范圍為90.5～92.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱單元，其特征在于，所述金屬蓄熱殼體包括：

8.一種蓄熱單元的組裝方法，其特征在于，包括：將權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的相變材料的各組分混合后，獲得終混合物，將所述終混合物填充于所述金屬蓄熱殼體的所述蓄熱空間，所述終混合物形成所述相變層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組裝方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組裝方法，其特征在于，

11.一種熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種蓄熱單元及其組裝方法和應(yīng)用。蓄熱單元包括金屬蓄熱殼體和相變層，相變層填充于金屬蓄熱殼體內(nèi)部的蓄熱空間，相變層的相變材料包括以下組分：相變基材85.0wt.％～95.0wt.％、成核劑1.0wt.％～3.0wt.％、增稠劑2.0wt.％～4.0wt.％、緩蝕劑0.5wt.％～2.0wt.％；相變基材包括飽和脂肪酸、醇類(lèi)化合物或無(wú)機(jī)相變基材中的一種；緩蝕劑包括含氮雜環(huán)化合物、含氧雜環(huán)化合物、鉬酸鹽、鉻酸鹽和鎢酸鹽中的至少一種。通過(guò)選擇相變基材與緩蝕劑組合使用，緩蝕劑解離并形成帶負(fù)電荷的BTA<supgt;?</supgt;、MnO<subgt;4</subgt;<supgt;2?</supgt;、CrO<subgt;4</subgt;<supgt;2?</supgt;等物質(zhì)，金屬殼體與相變材料接觸失電子形成帶正電荷的金屬離子，并與帶負(fù)電荷的BTA?、MnO<subgt;4</subgt;<supgt;2?</supgt;、CrO<subgt;4</subgt;<supgt;2?</supgt;等物質(zhì)結(jié)合生成致密長(zhǎng)鏈的絡(luò)合物，抑制其他腐蝕離子與金屬進(jìn)一步接觸，從而達(dá)到防腐蝕的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：段昌明,杜國(guó)浩,李洪武,付天琳,唐珍琴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東美的暖通設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6