【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于相变蓄热，涉及一种一体式复合蓄热、蓄冷装置。
技术介绍
1、电能利用具有时段差异性，在用电高峰时段，为保障电力供应，在输配环节需要加强电网建设、保障输配电能力，在发电环节需要调动高成本发电机组顶峰发电，因此用电高峰时段的供电成本较低谷时段高。
2、储能技术通过在用电低谷时段储存能源，在用电高峰时段释放储存的能量，实现了“填谷移峰”。储热方式主要分为三类：显热储能、潜热储能和化学能储能，能满足不同的储能时长需求(短时储能和跨季长时储能)和温度需求。其中，显热储热和潜热储热为当前的主流储热方式。水作为既能储热又能蓄冷的介质，常用于低温应用领域(<120℃)中。由于水在用于蓄冷时会发生相变，进行的是潜热储能，因而将水作为蓄冷介质时，装置将具有较高的蓄冷密度；而当用于蓄热时，进行的是显热储能，其储热密度较低。相变材料以潜热的形式存储热量、冷量，具有较高的能量密度，广泛用于单蓄热或单蓄冷工作中。因此，水在蓄冷应用中具有较大的优势，而相变材料在蓄热应用中具有较大的优势。
3、近年来，随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的提高，夏热冬冷地区民众对供暖的需求日益增加。因此，我国夏热冬冷地区除在夏季存在供冷需求外，还在冬季存在着供热需求；相应地，在使用蓄热供暖技术时，还需要考虑使用蓄热设备。目前，已公布了一些用于蓄热或蓄冷的设备，例如：一种复合相变蓄热装置(专利申请号202410043890.8)，一种翅片管式相变蓄热设备(专利申请号202311401519.6)，一种多肋冰蓄冷管及冰蓄冷罐(专利申请号
4、综上，本专利技术综合了水和相变材料的优势，提出了一种既能用于蓄热，又能用于蓄冷的蓄能装置，降低了设备成本及占用空间。此外，在进行蓄热或蓄冷时，均涉及储能介质的相变过程，进行潜热储能，具有较高的储能密度；该装置包含若干相变单元，可根据不同应用选择合适的单元数量，应用场景灵活。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种一体式复合蓄热、蓄冷装置，以解决在使用水箱进行蓄热时能量密度较低，以及当前同一蓄能装置仅能进行单蓄热或单蓄冷场景的问题。
2、在传统蓄热水箱的基础上，本专利技术复合了显热储能和相变储能方式，加入了相变材料来增大水箱的蓄热密度和蓄热效率。同时，在进行蓄冷时，主要蓄能介质(水)以潜热的形式进行储能，同样具有较高的蓄冷密度。本专利技术装置既能用于蓄热，也能用于蓄冷，并在两种蓄能工作中均具有较高的储能密度。
3、本专利技术的技术方案：
4、一种一体式复合蓄热、蓄冷装置，包括水箱、保温层、相变单元、连通管道、分液器和集液器；所述相变单元内部设置相变材料填充腔，相变材料填充腔内填充相变材料；所述相变材料填充腔通过支撑构件固定于相变单元中；所述连通管道以串联的形式连通各相变单元，整体置于水箱中；所述分液器与上层连通管道联通，分液器连接换热流体入口；所述集液器与下层连通管道联通，集液器连接换热流体出口；在进行蓄热或蓄冷时，所述水箱内充注水；换热流体从换热流体入口进入分液器，由分液器分液后，流经连通管道和相变单元，最后进入集液器，并从换热流体出口离开；在流经连通管道时，换热流体与水箱中的水进行换热；在流经相变单元时，换热流体同时与水箱中的水和相变单元中的相变材料进行换热。
5、进一步地，所述水箱的形状包括但不限于方体或圆柱。
6、进一步地，所述水箱外侧敷设保温层，并设有换热流体入口和换热流体出口。
7、进一步地，所述水箱内部设有固定框架，以固定相变单元和连通管道。
8、进一步地，所述相变单元包括外壳、支撑构件、相变材料填充腔和两端的封头；所述封头将外壳和相变材料填充腔焊接固定，相变材料填充腔两端与封头焊接，封头起到密封作用；所述相变材料填充腔通过支撑构件水平布置于相变单元中；所述相变单元内壁与相变材料填充腔外壁之间形成换热流体流道；装置在进行蓄热或蓄冷时，换热流体由连通管道进入相变单元，流经换热流体流道时，同时与相变单元内、外部储能介质进行换热。
9、进一步地，所述相变单元形状包括但不限于圆柱体。
10、进一步地，所述相变材料填充腔通过支撑构件布置于相变单元内部，且两者同中心轴。
11、进一步地，所述支撑构件焊接在相变材料填充腔外壁上，其形状包括但不限于半圆形和圆形，其截面上的通孔的形状包括但不限于扇形。
12、进一步地，所述相变材料填充腔内部设置肋片。
13、本专利技术的有益效果：
14、1.本专利技术既能用于蓄热场景，也能用于蓄冷场景，降低了设备成本及占用空间。
15、2.在进行蓄热或蓄冷时，换热流体均与两种蓄能介质(水箱中的水和相变单元中的相变材料)进行热交换。在蓄热、蓄冷场景中均涉及蓄能介质的相变过程，具有较高的储能密度。
16、3.当进行蓄热时，换热流体流经蓄热单元和通道，同时向相变材料和水箱中的水释放热量，相变材料吸收热量并发生相变，水箱中的水吸热温度上升。在此过程中，相变材料进行潜热储热，为主要储热介质；水进行显热储热，为辅助储热介质。当进行蓄冷时，水箱中的水成为主要的蓄冷介质。换热工质在流经蓄热单元和通道时，水释放热量并发生相变，在通道和相变单元外壁上结冰；同时，换热流体也会吸收相变材料的热量，即相变材料作为辅助蓄冷介质，也将承担一部分蓄冷量。
17、装置包含若干相变单元，可根据不同应用选择合适的单元数量，应用场景灵活。
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1.一种一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，该一体式复合蓄热、蓄冷装置包括水箱、保温层、相变单元、连通管道、分液器和集液器；所述相变单元内部设置相变材料填充腔，相变材料填充腔内填充相变材料；所述相变材料填充腔通过支撑构件固定于相变单元中；所述连通管道以串联的形式连通各相变单元，整体置于水箱中；所述分液器与上层连通管道联通，分液器连接换热流体入口；所述集液器与下层连通管道联通，集液器连接换热流体出口；在进行蓄热或蓄冷时，所述水箱内充注水；换热流体从换热流体入口进入分液器，由分液器分液后，流经连通管道和相变单元，最后进入集液器，并从换热流体出口离开；在流经连通管道时，换热流体与水箱中的水进行换热；在流经相变单元时，换热流体同时与水箱中的水和相变单元中的相变材料进行换热。
2.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述水箱的形状包括但不限于方体或圆柱，所述水箱外侧敷设保温层，并设有换热流体入口和换热流体出口。
3.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述水箱内部设有固定框架，以固定相变单元和连通管道。
4.
5.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述相变单元形状包括但不限于圆柱体。
6.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述相变材料填充腔通过支撑构件布置于相变单元内部，且两者同中心轴。
7.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述支撑构件焊接在相变材料填充腔外壁上，其形状包括但不限于半圆形和圆形，其截面上的通孔的形状包括但不限于扇形。
8.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述相变材料填充腔内部设置肋片。
...【技术特征摘要】
1.一种一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，该一体式复合蓄热、蓄冷装置包括水箱、保温层、相变单元、连通管道、分液器和集液器；所述相变单元内部设置相变材料填充腔，相变材料填充腔内填充相变材料；所述相变材料填充腔通过支撑构件固定于相变单元中；所述连通管道以串联的形式连通各相变单元，整体置于水箱中；所述分液器与上层连通管道联通，分液器连接换热流体入口；所述集液器与下层连通管道联通，集液器连接换热流体出口；在进行蓄热或蓄冷时，所述水箱内充注水；换热流体从换热流体入口进入分液器，由分液器分液后，流经连通管道和相变单元，最后进入集液器，并从换热流体出口离开；在流经连通管道时，换热流体与水箱中的水进行换热；在流经相变单元时，换热流体同时与水箱中的水和相变单元中的相变材料进行换热。
2.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述水箱的形状包括但不限于方体或圆柱，所述水箱外侧敷设保温层，并设有换热流体入口和换热流体出口。
3.根据权利要求1所述的一体式复合蓄热、蓄冷装置，其特征在于，所述水箱内部设有固定框架，以固定相变单元和连通管道。
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