阅读说明：本技术 一种阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置 (Solar phase-change heat storage device supported by array type hollow lattice truss unit ) 是由 徐亮 李政轩 高建民 席雷 李云龙 陈航航 云雪 任迪 杨政衡 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：一种阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置,包括储热箱体,储热箱体的内部设有桁架相变储热单元阵列,储热箱体的顶部设有储热箱体入口,储热箱体的侧面底部设有储热箱体出口；桁架相变储热单元包括中空球体,中空球体外面连接有中空桁架连接杆,中空球体、中空桁架连接杆内部填充有相变材料；高温流体通过箱体入口进入,并在储热箱体内部与储热相变桁架单元阵列接触进行换热,最后由箱体出口流出,采用上进下出的方式,在重力作用下的对流效果明显,保证高温流体与相变材料进行充分换热；本发明结构强度高,制备相对便捷,同时还可以随应用设备不同可等比例变化或者增减桁架密度,实现均匀和高效的储能换热。(A solar phase-change heat storage device supported by an array type hollow lattice truss unit comprises a heat storage box body, wherein a truss phase-change heat storage unit array is arranged inside the heat storage box body, the top of the heat storage box body is provided with a heat storage box body inlet, and the bottom of the side surface of the heat storage box body is provided with a heat storage box body outlet; the truss phase change heat storage unit comprises a hollow sphere, a hollow truss connecting rod is connected outside the hollow sphere, and phase change materials are filled in the hollow sphere and the hollow truss connecting rod; high-temperature fluid enters through the inlet of the box body, contacts with the heat storage phase change truss unit array in the heat storage box body to exchange heat, and finally flows out of the outlet of the box body, and the convection effect under the action of gravity is obvious by adopting an up-in-down-out mode, so that the high-temperature fluid and the phase change material are ensured to exchange heat fully; the invention has high structural strength and relatively convenient preparation, and can change in equal proportion or increase and decrease the truss density according to different application equipment, thereby realizing uniform and efficient energy storage and heat exchange.)

一种阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置

技术领域

本发明属于储热装置技术领域，特别涉及一种阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置。

背景技术

太阳能是目前能源战略中较为前沿且有竞争力的一种能源，有着十分重要的地位，并且在清洁和可再生方面有着很大优势，目前已经应用在许多不同的场合。

中空点阵桁架单元在结构上具有一定的优势，结构强度高，可组合性强，同时还可以随应用设备不同可等比例改变大小或者增减桁架密度，从而应用在不同场合。

目前常见的太阳能相变储热装置大多采用板式支撑的相变球体，随着对设备要求的不断提高，常见的储能装置中普通储热结构已经无法满足技术需求，存在着体积过大，应用范围受限，储热分布不均，储能效率不高等问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置，结构强度高，制备相对便捷，同时还可以随应用设备不同可等比例变化或者增减桁架密度，实现均匀和高效的储能换热。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置，包括储热箱体2，储热箱体2的内部设有桁架相变储热单元3阵列，储热箱体2的顶部设有储热箱体入口1，储热箱体2的侧面底部设有储热箱体出口5；

所述的桁架相变储热单元3包括中空球体6，中空球体6外面连接有中空桁架连接杆7，中空球体6、中空桁架连接杆7内部填充有相变材料；

高温流体4通过箱体入口1进入，并在储热箱体2内部与储热相变桁架单元3阵列接触进行换热，最后由箱体出口5流出，采用上进下出的方式，在重力作用下的对流效果明显，保证高温流体4与相变材料进行充分换热。

所述的桁架相变储热单元3阵列采用错列式阵列布置，滞留部分高温流体4，同时提高储热箱体2内部的空间复杂度，增强对流换热。

所述的桁架相变储热单元3的中空球体6和中空桁架杆7根据应用设备不同，进行尺寸变换。

通过改变桁架相变储热单元3的尺寸和密度，能够实现相变材料在储热箱体2中填充率的改变。

所述的桁架相变储热单元3能够形成标准化和系列化，便于拆卸和更换。

所述的桁架相变储热单元3的制成方式有多种，大体积桁架相变储热单元3采用铸造方法形成，微类桁架相变储热单元3采用增材制造方法得到。

所述的阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置根据应用设备或场合，进行尺寸或桁架相变储热单元3密度的变化，从而适用于不同的设备或场合。

本发明与现有技术相比至少具有如下的增益效果：

相比于传统的板式支撑球体方案，本发明将桁架相变储热单元3应用在相变储热装置中，在保证结构刚度的同时，不需要其他额外辅助结构，凭借自身的结构特性就能实现相变储热单元的空间化阵列排布以及支撑。

现有的板式支撑球体方案，由于较大的球体以及支撑板的存在，高温流体4在储热箱体的流动阻力大，对流效果并不充分。本发明采用中空球体6、中空桁架连接杆7用作相变材料的容器时，其流动阻力相对较小，并且针对不同情况可以改变中空球体6和中空连接杆7的相对尺寸，从而实现不同的流动阻力。相较于现有的板式支撑球体方案，该结构的对流效果显著，蓄热效果更好。

本发明桁架相变储热单元3的表面结构复杂，能够增加热交换面积，提高储热效率。

桁架相变储热单元3可以实现标准化，易于投入实际应用，并且可以根据实际应用情况进行不同的组合安装，便于拆卸和更换。

桁架相变储热单元3可以做成微类结构，更小的尺寸和优秀的结构强度可以使其应用在尺寸较小的高精尖产品上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明桁架相变储热单元3的结构示意图。

图3为本发明的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置，包括储热箱体2，储热箱体2的内部设有桁架相变储热单元3阵列，储热箱体2的顶部设有储热箱体入口1，储热箱体2的侧面底部设有储热箱体出口5；储热箱体入口1，储热箱体2，储热相变桁架单元3，储热箱体出口5共同构成结构框架，保证结构稳定性；

参照图2，所述的桁架相变储热单元3包括中空球体6，中空球体6外面连接有中空桁架连接杆7，中空球体6、中空桁架连接杆7内部填充有相变材料；桁架相变储热单元3的结构强度优异，保证结构刚度的同时，不需要其他额外辅助结构，能够凭借自身结构实现整体的承载功能；中空球体6和中空桁架杆7都极大增加热交换面积，从而提高蓄热性能；

高温流体4通过箱体入口1进入，并在储热箱体2内部与储热相变桁架单元3阵列接触进行换热，最后由箱体出口5流出；为了保证换热质量，因此采用上进下出的方式，在重力作用下的对流效果更加明显，更能保证高温流体4能与相变材料进行充分换热；桁架相变储热单元阵列形成的复杂空间，流动阻力小，对流效果强，储热效果好。

所述的桁架相变储热单元3阵列采用错列式阵列布置，滞留部分高温流体4，同时提高储热箱体2内部的空间复杂度，增强对流换热，使更换热充分。

所述的桁架相变储热单元3的中空球体6和中空桁架杆7根据应用设备不同，进行尺寸变换。

通过改变桁架相变储热单元3的尺寸和密度，能够实现相变材料在储热箱体2中填充率的改变，从而提高蓄热能力。

所述的桁架相变储热单元3的制成方式有多种，且相对便捷；较大体积桁架相变储热单元3可以采用铸造方法形成，制备过程便捷；微类桁架相变储热单元3可以采用增材制造方法得到；桁架相变储热单元3易于形成标准化和系列化，便于灵活组装和更换。

参照图3，本发明的工作原理为：将本发明阵列型中空点阵桁架单元支撑的太阳能相变储热装置接入太阳能供能系统中,当太阳辐射量大时,只打开阀11、12、13、16、18,太阳能集热器在给供暖末端供暖的同时,将多余的热能储存在本发明太阳能相变储热装置内；当太阳辐射量不满足供暖需求时,只打开阀12、13、16、17,太阳能相变储热装置将热能释放出来，给予供暖末端供暖；在其热能不足的情况下,只打开阀14、15,利用辅助加热给供暖末端供暖即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。