蓄热储能装置及其中蓄热材料的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于节能技术领域，具体涉及一种蓄热储能装置及其中蓄热材料的制备方法。本发明专利技术的蓄热储能装置包括热源、蓄热单元、用热单元、热交换单元、循环单元和导热介质，热交换单元包括与热源相连接的第一热交换单元和与用热单元相连接的第二热交换单元；循环单元包括与第一热交换单元相连接的第一循环单元和与第二热交换单元相连接的第二循环单元；第一循环单元和第二循环单元均与蓄热单元相连接；导热介质用于将第一热交换单元的热量经第一循环单元传导至蓄热单元，将蓄热单元的热量经第二循环单元传导至第二热交换单元；蓄热单元包括蓄热材料和载体材料。本发明专利技术蓄热储能装置组装方便，蓄热容量易调节，蓄热材料具有高潜热、高化学稳定性和热可靠性。

【技术实现步骤摘要】
蓄热储能装置及其中蓄热材料的制备方法
本专利技术属于节能领域，特别涉及一种蓄热储能装置及其中蓄热材料的制备方法。
技术介绍
随着经济建设的发展，人类社会对能源的需求和依赖性日益增大，能源供给短缺已经成为制约经济发展的重要因素，而能源的枯竭性危机和环境污染问题越来越受到人们的关注，提高能源使用效率和开发可再生能源就成为人类社会的重要课题。解决能源问题的基本途径有两个：一是依靠科技进步，专利技术或者开发当前能源的替代品；二是研究新型节能技术，减少能源消耗。同时，随着人们生活水平的提高，采暖、通风及空调用能急剧增加，电力资源消耗严重，造成了电网负荷峰谷差不断加大，给电网的安全性和经济性带来很大影响。为了缓解生活耗能带给电网的压力，人们利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，以提高能源利用率，开发可再生资源，相变储能是利用相变储能材料的相变潜热来实现能量的储存和利用。相变储能材料也即相变材料(PhaseChangeMaterial，PCM)，是利用物质在相变过程中的吸热和放热效应，进行热能存贮和温度调控的材料。该类材料因其在相变过程中近似恒温、体系温度可以控制等优点在缓解能源危机、提高能源利用率等方面得到了广泛的应用，尤其在建筑材料和空调方面的应用最为广泛。相变储能材料的相变过程分为固液相变和固固相变等不同类别，固液相变储能材料融解后形状不易控制，容易泄露，而且在相变储能材料导热性能和化学稳定性等方面也存在诸多问题，目前较优的方法就是将相变储能材料包覆后封装成小尺度的微胶囊，微胶囊复合相变储能材料是一种具有“核-壳”结构的新型功能材料，但这种材料由于其固液相变的本质特征导致其应用范围和稳定性等方面存在无法避免的缺陷。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种蓄热储能装置及其中蓄热材料的制备方法。本专利技术的蓄热储能装置采用新型固固相变储能材料进行蓄热储能，该新型材料具有比热容高、热导率高、可靠性高和稳定性高等优点，该材料容易制备，成本较低，模块化设计使该蓄热储能装置具有组装容易，容量可调，易于维护等优点。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种蓄热储能装置，包括：热源、蓄热单元、用热单元、热交换单元、循环单元和导热介质，所述热交换单元包括与所述热源相连接的第一热交换单元和与所述用热单元相连接的第二热交换单元；所述循环单元包括与所述第一热交换单元相连接的第一循环单元和与所述第二热交换单元相连接的第二循环单元；所述第一循环单元和第二循环单元均与所述蓄热单元相连接；所述导热介质在第一循环单元、第二循环单元和蓄热单元内流动，所述导热介质用于将所述第一热交换单元的热量经第一循环单元传导至蓄热单元，并且用于将所述蓄热单元的热量经第二循环单元传导至第二热交换单元；所述蓄热单元包括蓄热材料和载体材料，所述蓄热材料包括聚乙二醇和聚芳基聚亚甲基异氰酸酯，所述载体材料为水泥，所述蓄热单元是由所述蓄热材料与水泥混合搅拌凝固成型的块体。进一步的，所述蓄热单元包括一个或多个呈方柱体或圆柱体的所述块体。进一步的，所述蓄热单元还包括蓄热导管，所述循环单元包括循环泵和保温管道，所述保温管道与所述蓄热导管相连接。进一步的，所述导热介质为导热油，所述导热油在循环泵的驱动下在所述保温管道和蓄热导管中流动。进一步的，所述热源为太阳能光热装置、烟气热量回收装置、地热装置和电加热装置中的一种或多种。进一步的，所述用热单元为蒸汽发生器，所述蒸汽发生器将产生的蒸汽输送至冷凝器、汽轮发电机和/或吸收式制冷机。本专利技术提供一种蓄热储能装置，包括：热源、蓄热单元、用热单元、热交换单元、循环单元和导热介质，其中，所述热交换单元包括与所述热源相连接的第一热交换单元和与所述用热单元相连接的第二热交换单元；所述循环单元包括与所述第一热交换单元相连接的第一循环单元和与所述第二热交换单元相连接的第二循环单元；所述第一循环单元和第二循环单元均与所述蓄热单元相连接；所述导热介质在第一循环单元、第二循环单元和蓄热单元内流动，所述导热介质用于将所述第一热交换单元的热量经第一循环单元传导至蓄热单元，并且用于将所述蓄热单元的热量经第二循环单元传导至第二热交换单元；所述蓄热单元包括蓄热材料和载体材料，所述蓄热材料包括相变蓄热材料和支持骨架材料，所述相变蓄热材料为聚乙二醇，所述支持骨架材料为苯乙烯马来酸酐共聚物，所述载体材料为水泥，所述蓄热单元是由所述蓄热材料与水泥混合搅拌凝固成型的块体。进一步的，所述聚乙二醇的摩尔质量为600g/mol、6000g/mol或8000g/mol。进一步的，本专利技术提供一种在上述蓄热储能装置中使用的蓄热材料的制备方法，其包括以下步骤：S1、将聚乙二醇倒入烧杯中，加热至80℃待聚乙二醇熔融；S2、将聚芳基聚亚甲基异氰酸酯倒入所述烧杯中，使聚乙二醇与聚芳基聚亚甲基异氰酸酯充分混合；以及S3、将所述聚乙二醇与聚芳基聚亚甲基异氰酸酯混合20分钟后形成混合物在80℃下热固化2小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的蓄热储能装置具有组装方便，蓄热容量容易调节的优点，得益于本专利技术蓄热材料的高潜热(100J/g)性能以及蓄热子单元的形状设计，使本专利技术的蓄热储能装置具有占用空间小但蓄热量大的特点，非常适用于城市等用地紧张的地方。本专利技术的蓄热材料与水泥混合成型形成蓄热单元，大大降低了蓄热储能装置建造成本，蓄热材料的高潜热、高化学稳定性和热可靠性提高了蓄热储能装置的可靠性、耐用性和易于维护性，进一步降低了使用成本。本专利技术的蓄热材料制备方法，操作简单，避免了溶剂的使用，无需PEG的预聚合步骤。附图说明图1是根据本专利技术的蓄热储能装置示意图；图2是本专利技术制备SMA-接枝-PEG共聚物的反应示意图；图3是本专利技术蓄热材料的制备流程图；以及图4是本专利技术蓄热材料制备时的反应示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。如图1所示，本专利技术的蓄热储能装置，其包括：热源1、蓄热单元4、用热单元5、热交换单元、循环单元和导热介质，热交换单元包括与热源1相连接的第一热交换单元21和与用热单元5相连接的第二热交换单元22；循环单元包括与第一热交换单元21相连接的第一循环单元31和与第二热交换单元22相连接的第二循环单元32；蓄热单元4包括蓄热材料和载体材料，优选的，蓄热材料包括聚乙二醇(Polyethyleneglyol，PEG)和聚芳基聚亚甲基异氰酸酯(Polyarylpolymethyleneisocyanate，PAPI)，蓄热材料是由聚乙二醇(PEG)和聚芳基聚亚甲基异氰酸酯(PAPI)制备而成的热固性聚氨酯，蓄热单元4的载体材料优选为水泥，蓄热单元是由一个或多个方柱体或圆柱体形状的蓄热子单元组合而成的，方柱体或圆柱体形状的蓄热子单元由蓄热材料与水泥经混合搅拌并凝固成型后形成，当然，蓄热子单元也可以是其他几何形状，只要便于组合，便于控制组合后的整体体积即可。混合时优选蓄热材料与水泥的重量比为1:100，每个方柱体或圆柱体形状的蓄热子单元中均包括多条蓄热导管，优选为4-8条，多条蓄热导管均匀分布在每个方柱体或圆柱体形状的蓄热子单元中，第一循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄热储能装置，包括：热源、蓄热单元、用热单元、热交换单元、循环单元和导热介质，其特征在于，所述热交换单元包括与所述热源相连接的第一热交换单元和与所述用热单元相连接的第二热交换单元；所述循环单元包括与所述第一热交换单元相连接的第一循环单元和与所述第二热交换单元相连接的第二循环单元；所述第一循环单元和第二循环单元均与所述蓄热单元相连接；所述导热介质在第一循环单元、第二循环单元和蓄热单元内流动，所述导热介质用于将所述第一热交换单元的热量经第一循环单元传导至蓄热单元，并且用于将所述蓄热单元的热量经第二循环单元传导至第二热交换单元；所述蓄热单元包括蓄热材料和载体材料，所述蓄热材料包括聚乙二醇和聚芳基聚亚甲基异氰酸酯，所述载体材料为水泥，所述蓄热单元是由所述蓄热材料与水泥混合搅拌凝固成型的块体。

【技术特征摘要】
1.一种蓄热储能装置，包括：热源、蓄热单元、用热单元、热交换单元、循环单元和导热介质，其特征在于，所述热交换单元包括与所述热源相连接的第一热交换单元和与所述用热单元相连接的第二热交换单元；所述循环单元包括与所述第一热交换单元相连接的第一循环单元和与所述第二热交换单元相连接的第二循环单元；所述第一循环单元和第二循环单元均与所述蓄热单元相连接；所述导热介质在第一循环单元、第二循环单元和蓄热单元内流动，所述导热介质用于将所述第一热交换单元的热量经第一循环单元传导至蓄热单元，并且用于将所述蓄热单元的热量经第二循环单元传导至第二热交换单元；所述蓄热单元包括蓄热材料和载体材料，所述蓄热材料包括聚乙二醇和聚芳基聚亚甲基异氰酸酯，所述载体材料为水泥，所述蓄热单元是由所述蓄热材料与水泥混合搅拌凝固成型的块体。2.根据权利要求1所述的蓄热储能装置，其特征在于，所述蓄热单元包括一个或多个呈方柱体或圆柱体的所述块体。3.根据权利要求1所述的蓄热储能装置，其特征在于，所述蓄热单元还包括蓄热导管，所述循环单元包括循环泵和保温管道，所述保温管道与所述蓄热导管相连接。4.根据权利要求3所述的蓄热储能装置，其特征在于，所述导热介质为导热油，所述导热油在循环泵的驱动下在所述保温管道和蓄热导管中流动。5.根据权利要求1所述的蓄热储能装置，其特征在于，所述热源为太阳能光热装置、烟气热量回收装置、地热装置和电加热装置中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的蓄热储能装置，其特征在于，所述用热单元为蒸汽发生器，所述蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊超，李大成，贺惠民，张晓毅，
申请(专利权)人：国网冀北节能服务有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11