蓄热单元及其组装方法和热泵系统与流程

本申请涉及储能材料，尤其涉及一种蓄热单元及其组装方法和应用。

背景技术：

1、随着工业化程度加深，能源缺口越来越明显。一次能源短缺引起了人们的高度重视，为此人类想出了许多解决方法，提高能量利用率和开发可再生能源成为了重要的课题。

2、相变储能是一种利用相变材料发生相态变化(固-液，气-液)进行相变储能的技术。在加热的过程中涉及了显热存储和潜热存储两个过程，在潜热存储过程中，材料温度几乎恒定。相比仅利用显热储热的水，相变材料具有更高的储热能力，因此，相变材料在热泵系统具有非常高的应用优势，例如，在10℃～65℃的温度范围，相变材料的储能密度能够达到水的两倍，相变模块的体积能够缩小到独立水箱的50％。在热泵系统中，相变材料在其储能过程中吸收来自热源的热量，相变材料在其在放热过程中将热量传递给低温生活水，实现即热式热水，相变材料的相变温度越高，出水温度则越高。

3、在蓄放热过程中，相变材料需要跟换热结构接触，一直以来，相变材料的防腐蚀课题开展比较少，缺乏系统的解决方案。而且换热结构通常选用金属材质，金属易被腐蚀，因此，相变材料对金属换热结构的腐蚀问题不容忽视。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种蓄热单元及其组装方法和应用，能够解决相变材料容易导致金属材质的换热结构腐蚀的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种蓄热单元，用于热泵系统，所述蓄热单元包括金属蓄热壳体和相变层，所述金属蓄热壳体内部具有蓄热空间，所述相变层填充于所述蓄热空间；

3、其中，所述相变层包括相变材料，所述相变材料包括以下组分：

4、相变基材85.0wt.％～95.0wt.％、成核剂1.0wt.％～3.0wt.％、增稠剂2.0wt.％～4.0wt.％、缓蚀剂0.5wt.％～2.0wt.％；

5、所述相变基材包括饱和脂肪酸、醇类化合物或无机相变基材中的一种；

6、所述成核剂选自磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐中的至少一种；

7、所述缓蚀剂包括含氮杂环化合物、含氧杂环化合物、钼酸盐、铬酸盐和钨酸盐中的至少一种。

8、在一些实施例中，基于所述相变材料的总重量，所述相变材料包括以下组分：

9、相变基材92wt.％～94wt.％、成核剂2.0wt.％～3.0wt.％、增稠剂3.0wt.％～4.0wt.％、缓蚀剂0.5wt.％～1.5wt.％。

10、在一些实施例中，所述相变基材与所述缓蚀剂的重量比值范围为90.5～92.5。

11、在一些实施例中，所述相变基材的饱和脂肪酸选自肉豆蔻酸、棕榈酸、脂肪酸中的至少一种；

12、所述相变基材的醇类化合物选自甘露醇、聚乙二醇、十二醇中的至少一种；

13、所述相变基材的无机相变基材选自十水合硫酸钠、六水合氯化钙、三水合醋酸钠、六水氯化镁、十水碳酸钠、五水硫代硫酸钠中的至少一种。

14、在一些实施例中，所述缓蚀剂的含氮杂环化合物选自羧乙基咪唑啉及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物、咪唑啉中的至少一种；

15、所述缓蚀剂的含氧杂环化合物选自到壳聚糖–邻香草醛席夫碱、糠醛-腺嘌呤席夫碱、糠醛-三聚氰胺席夫碱中的至少一种；

16、所述缓蚀剂的钼酸盐选自钼酸钠、钼酸锶、钼酸镍中的至少一种；

17、所述缓蚀剂的铬酸盐选自铬酸钠、铬酸钾、铬酸镁、中的至少一种；

18、所述缓蚀剂的钨酸盐选自钨酸钙、钨酸钠、钨酸钴、钨酸亚铁中的至少一种。

19、在一些实施例中，所述增稠剂选自羟甲基纤维素、可溶性淀粉、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠黄原胶、中的至少一种。

20、在一些实施例中，所述金属蓄热壳体包括：

21、主壳体；

22、多个导热翅片，设于所述主壳体的内部空间，各所述导热翅片具有导热孔；

23、换热管，设于所述主壳体的内部空间，且穿设多个所述导热翅片的导热孔，所述主壳体、多个所述导热翅片和所述换热管限定出所述蓄热空间；

24、所述相变层填充于所述蓄热空间，且与所述换热管的外表面和所述导热翅片的外表面相接触，以与所述换热管内的换热介质进行换热；

25、所述主壳体、所述导热翅片和所述换热管中的至少一者的材料包括铜。

26、第二方面，本申请提供一种蓄热单元的组装方法，包括：将如上所述的相变材料的各组分混合后，获得终混合物，将所述终混合物填充于所述金属蓄热壳体的所述蓄热空间，所述终混合物形成所述相变层。

27、在一些实施例中，将所述相变材料的各组分进行混合包括以下步骤：

28、将所述相变基材与所述缓蚀剂混合，并加热至预设温度，进行乳化处理，所述预设温度大于所述相变基材的熔点，获得熔融的混合物a；

29、将熔融的所述混合物a与所述成核剂混合，进行第一次混合处理，获得混合物b；

30、将所述混合物b与所述增稠剂混合，进行第二次混合处理，获得熔融的所述终混合物；

31、将所述终混合物填充于所述金属蓄热壳体的所述蓄热空间包括：将熔融的所述终混合物填充于所述金属蓄热壳体内部的所述蓄热空间，熔融的所述终混合物冷却固化形成所述相变层。

32、在一些实施例中，所述乳化处理至少包括：所述预设温度为70℃～80℃，搅拌速度为2000r/min～3000r/min，时间为15min～30min。

33、所述第一次混合处理至少包括：搅拌速度为80r/min～120r/min，时间为1h～2h；

34、所述第二次混合处理至少包括：将所述增稠剂分次加入所述混合物b中，搅拌速度为20r/min～40r/min，时间为2h～3h，每次加入的所述增稠剂的重量为所述增稠剂总重量的20％～25％。

35、第三方面，本申请提供一种热泵系统，包括：

36、热源，用于提供热量；及

37、如上所述的蓄热单元，所述蓄热单元的相变材料用于获取所述热源提供的热量，以进行相变储能。

38、基于本申请实施例的蓄热单元及其组装方法和应用，通过选择相变基材与缓蚀剂组合使用，相变基材能够提供缓蚀剂的溶剂，促进缓蚀剂解离并形成带负电荷的bta-、mno42-、cro42-等物质，同时，由于金属壳体的金属与相变材料接触会失电子，形成带正电荷的金属离子溶于相变材料中，正电荷的金属离子能够与带负电荷的bta-、mno42-、cro42-等物质结合生成致密长链的络合物，并通过物理吸附在金属表面形成一层保护膜，抑制其他腐蚀离子与金属进一步接触，从而达到防腐蚀的目的。其中，相变材料属于碱性，在碱性环境，能够进一步促进本申请所选用的缓蚀剂在相变材料中的正向反应，从而生成带负电荷的物质，促进金属蓄热壳体壁面的络合物的形成。

技术特征：

1.一种蓄热单元，其特征在于，用于热泵系统，所述蓄热单元包括金属蓄热壳体和相变层，所述金属蓄热壳体内部具有蓄热空间，所述相变层填充于所述蓄热空间；

2.根据权利要求1所述的蓄热单元，其特征在于，基于所述相变材料的总重量，所述相变材料包括以下组分：

3.根据权利要求1-2中任一项所述的蓄热单元，其特征在于，所述相变基材与所述缓蚀剂的重量比值范围为90.5～92.5。

4.根据权利要求1所述的蓄热单元，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的蓄热单元，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的蓄热单元，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的蓄热单元，其特征在于，所述金属蓄热壳体包括：

8.一种蓄热单元的组装方法，其特征在于，包括：将权利要求1-7中任一项所述的相变材料的各组分混合后，获得终混合物，将所述终混合物填充于所述金属蓄热壳体的所述蓄热空间，所述终混合物形成所述相变层。

9.根据权利要求8所述的组装方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的组装方法，其特征在于，

11.一种热泵系统，其特征在于，包括：

技术总结本申请公开了一种蓄热单元及其组装方法和应用。蓄热单元包括金属蓄热壳体和相变层，相变层填充于金属蓄热壳体内部的蓄热空间，相变层的相变材料包括以下组分：相变基材85.0wt.％～95.0wt.％、成核剂1.0wt.％～3.0wt.％、增稠剂2.0wt.％～4.0wt.％、缓蚀剂0.5wt.％～2.0wt.％；相变基材包括饱和脂肪酸、醇类化合物或无机相变基材中的一种；缓蚀剂包括含氮杂环化合物、含氧杂环化合物、钼酸盐、铬酸盐和钨酸盐中的至少一种。通过选择相变基材与缓蚀剂组合使用，缓蚀剂解离并形成带负电荷的BTA<supgt;‑</supgt;、MnO<subgt;4</subgt;<supgt;2‑</supgt;、CrO<subgt;4</subgt;<supgt;2‑</supgt;等物质，金属壳体与相变材料接触失电子形成带正电荷的金属离子，并与带负电荷的BTA‑、MnO<subgt;4</subgt;<supgt;2‑</supgt;、CrO<subgt;4</subgt;<supgt;2‑</supgt;等物质结合生成致密长链的络合物，抑制其他腐蚀离子与金属进一步接触，从而达到防腐蚀的目的。技术研发人员：段昌明,杜国浩,李洪武,付天琳,唐珍琴受保护的技术使用者：广东美的暖通设备有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6