CN104896632A - 模块化盘管式相变材料蓄能槽及采用该蓄能槽的空调系统 - Google Patents

模块化盘管式相变材料蓄能槽及采用该蓄能槽的空调系统 Download PDF

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许加潭
李国荣
陈春成
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    • F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Abstract

本申请属于空调系统技术领域，涉及模块化盘管式相变材料蓄能槽及采用该蓄能槽的空调系统。本申请所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，本申请的蓄能槽是由多个相互独立的体积较小的箱体组成的，每个箱体内均分别设有用于热交换的盘管，此种结构的蓄能槽与现有技术的体积较大的蓄能槽内设有单个盘管或者多个盘管的技术方案相比，与前者相比本申请单位体积蓄能槽内盘管的长度更长，热交换面积更大。本申请所述的采用模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统，循环系统中可采用水作为载冷剂，水可以直接到达用户终端，因此减少了二次换热器装置即不经过放热器进行热交换，减少二次换热器的能量损耗，提高能效。

Description

模块化盘管式相变材料蓄能槽及采用该蓄能槽的空调系统
技术领域
本申请属于空调系统技术领域，具体的说，涉及模块化盘管式相变材料蓄能槽及采用该蓄能槽的空调系统。
背景技术
利用相变材料作为蓄能介质的相变蓄能水箱具有单位体积蓄能大、蓄能密度高等优点，但是想要充分发挥相变蓄能水箱良好的蓄能、供冷的效果，需要将载冷剂或水与相变材料充分、均匀的接触，以进行全面、高效的热交换。
现有技术中的盘管式蓄能水箱，如图1所示，其结构是一个装有水的箱体，水箱中设有盘管，盘管中流过载冷剂，该载冷剂在空调系统中循环，现有技术中的使用蓄能水箱或者蓄能槽的空调系统，蓄能水箱或者蓄能槽与压缩机串联在一起，防止压缩机频繁启动，载冷剂在空调系统内循环，使用载冷剂将压缩机制造的冷量携带到热交换器中，再在热交换器中将冷量交换到空调的末端。经过热交换器后冷量损失较大，整个系统表现出效率较低。
发明内容
本申请的目的之一克服了现有技术中的缺点，提供了一种可防止相变材料沉淀，热交换效率更高、体积更小方便现场施工的模块化盘管式相变材料蓄能槽。
本申请的目的之二克服了现有技术中的缺点，提供了一种采用该蓄能槽的空调系统，该空调系统是中央空调系统，其不经过放热器进行热交换，载冷剂可以直接到达空调的末端。
为了解决上述技术问题，本申请是通过以下技术方案实现的：
模块化盘管式相变材料蓄能槽，包括堆叠在一起的若干个箱体，若干个箱体之间相互独立，箱体内均充有相变材料，每个箱体内均分别设有用于热交换的盘管，箱体的体积与盘管的大小相适应，每个箱体均分别设有进水口和出水口，进水口和出水口分别设置于箱体的远端，盘管的一端与进水口连通，盘管的另外一端与出水口连通，若干个箱体的进水口均连接于同一条进水管。
其中，箱体之间设有使相邻两个箱体固接在一起的连结结构。
其中，若干个箱体的出水口均连接于同一条出水管。
其中，若干个箱体安装于同一个架体上。
其中，架体分为若干层，每层放置一个箱体。
其中，每层架体均设有使箱体固接于架体的定位结构。
其中，每层箱体的高度为30至40公分。
更进一步，相变材料为复合相变材料。
具体的，复合相变材料为无机共晶盐。
采用模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统，包括空调主机、用户终端、模块化盘管式相变材料蓄能槽、水泵以及连接管路，系统中循环的载冷剂为水，空调主机、用户终端和模块化盘管式相变材料蓄能槽通过管路连接可以实现全负载、半负载和联供三种负载模式，全负载模式为空调主机与模块化盘管式相变材料蓄能槽串联，且模块化盘管式相变材料蓄能槽放置在空调主机的后端；半负载模式为模块化盘管式相变材料蓄能槽与空调主机串联，并放置于空调主机的前端；联供模式为模块化盘管式相变材料蓄能槽与主机并联。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，本申请的蓄能槽是由多个相互独立的体积较小的箱体组成的，每个箱体内均分别设有用于热交换的盘管，此种结构的蓄能槽与现有技术的体积较大的蓄能槽内设有单个盘管或者多个盘管的技术方案相比，与前者相比本申请单位体积蓄能槽内盘管的长度更长，热交换面积更大，且前者由于单根盘管长度过长在盘管后段相变材料和载冷剂的温度相差不大的情况下热交换效率差；与后者相比，本申请的箱体体积小且层高较小，可防止相变材料沉降造成的冷热不均匀，提高换热效率；与上述两个方案相比本申请的蓄能槽还可以根据客户的需要在施工现场灵活拼装，需要较大功率就增加箱体，需要较小功率就减少箱体，降低施工难度；效率提高的同时，在相同功率情况下，蓄能槽的体积可以做的更小。
本申请所述的采用模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统，循环系统中可采用水作为载冷剂，水可以直接到达用户终端，因此减少了二次换热器装置即不经过放热器进行热交换，减少二次换热器的能量损耗，提高能效；且其可以选择不同温度的相变材料来调整蓄冷槽的出水温度，再配合空调主机协同工作，可以使主机始终保持在能效比最佳状态下工作，因此，本系统不但可以为客户实现移峰填谷节省电费的功能，还可以真正的帮客户节省能源，达到减排增效的目的。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制，在附图中：
图1是现有技术中蓄能槽的立面结构示意图；
图2是本申请所述模块化盘管式相变材料蓄能槽的一个角度的结构示意图；
图3是本申请所述采用模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统的全负载模式的系统原理示意图；
图4是本申请所述采用模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统的半负载模式的系统原理示意图；
图5是本申请所述采用模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统的联供模式的系统原理示意图。
其中，图1至图5中包括有：
1——箱体、            2——盘管、
3——进水口、          4——出水口、
5——进水管、          6——出水管、
7——架体、            8——空调主机、      
9——用户终端、        10——连接管路、             
11——水泵、           12模块化盘管式相变材料蓄能槽。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。
如图2所示，模块化盘管式相变材料蓄能槽，包括堆叠在一起的5个箱体1，5个箱体1之间相互独立，箱体1内均充有相变材料，每个箱体1内均分别设有用于热交换的盘管2，相变材料充盈在盘管2四周，，箱体1的体积与盘管2的大小相适应，每个箱体1的高度是35公分，每个箱体1均分别设有进水口3和出水口4，进水口3和出水口4分别设置于箱体1的远端，盘管2的一端与进水口3连通，盘管2的另外一端与出水口4连通，若干个箱体1的进水口3均连接于同一条进水管5。箱体1之间设有使相邻两个箱体1固接在一起的连结结构。5个箱体1的出水口4均连接于同一条出水管6。5个箱体1安装于同一个架体7上。架体7分为若干层，每层放置一个箱体1。每层架体7均设有使箱体1固接于架体7的定位结构。相变材料为复合无机共晶盐。
本申请的蓄能槽还可以根据客户的需要在施工现场灵活拼装，需要较大功率就增加箱体1，需要较小功率就减少箱体1，降低施工难度。
如图3至5所示，采用模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统，包括空调主机8、用户终端9、模块化盘管式相变材料蓄能槽12、水泵11以及连接管路10。系统中循环的载冷剂为水，空调主机8、用户终端9和模块化盘管式相变材料蓄能槽12通过管路连接可以实现如图1所示的全负载、如图2所示的半负载和如图所示3所示的联供三种负载模式。如图1所示，全负载模式为空调主机8与8摄氏度的模块化盘管式相变材料蓄能槽12串联，且模块化盘管式相变材料蓄能槽12放置在空调主机8的后端。晚间低谷电费时段主机出5摄氏度的冷水给蓄能槽蓄冷，（如果晚间客户末端有负载可同时给末端供冷），白天尖峰电费时段关闭主机和相关配套用电设备，蓄冷槽成为给末端供冷的唯一冷源。这种工况的优势是：系统简单、效率高，直接到达移峰填谷的效用。如图4所示，半负载模式为用10摄氏度的模块化盘管式相变材料蓄能槽12与空调主机8串联，并放置于空调主机8的前端。晚间低谷电费时段空调主机8出水7摄氏度冷水给蓄能槽蓄冷（如果晚间客户末端有负载可同时给末端供冷），白天尖峰电费时段不关闭空调主机8，末端回水先通过蓄冷槽后进入空调主机8，再由主机制冷直接供末端。这种工况的优势是：（1）通过蓄冷槽释放出的冷量分担部分系统负载，部分移峰填谷；（2）通过蓄冷槽的放冷速率来调整主机负载，达到节能减排的效用；（3）可以获得最稳定的冷冻出水温度。如图5所示，联供模式为用8摄氏度的模块化盘管式相变材料蓄能槽12与主机并联。晚间低谷电费时段主机出5摄氏度 冷水给蓄能槽（如果晚间客户末端有负载可同时给末端供冷），白天尖峰电费时段放冷的时候通过比例积分阀调节混合后的出水温度为末端供冷。这种工况的优势是：（1）蓄冷槽可以在峰电时段独立供冷，也可以联合主机供冷，系统有很好的灵活性和适应性；（2）可以获得稳定的冷冻出水温度；（3）对于剧场、体育馆和展览馆等短时间内末端负载可能急剧增加的客户，蓄冷槽可以作为主机的后备冷源和扩展容量，大幅降低系统的整体装机容量，为客户节省巨额的初装费用。
最后应说明的是：以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：包括堆叠在一起的若干个箱体，所述若干个箱体之间相互独立，所述箱体内均充有相变材料，每个所述箱体内均分别设有用于热交换的盘管，所述箱体的体积与所述盘管的大小相适应，每个所述箱体均分别设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口分别设置于所述箱体的远端，所述盘管的一端与所述进水口连通，所述盘管的另外一端与所述出水口连通，所述若干个箱体的进水口均连接于同一条进水管。
2.根据权利要求1所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述箱体之间设有使相邻两个箱体固接在一起的连结结构。
3.根据权利要求1所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述若干个箱体的出水口均连接于同一条出水管。
4.根据权利要求1所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述若干个箱体安装于同一个架体上。
5.根据权利要求4所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述架体分为若干层，每层放置一个所述箱体。
6.根据权利要求5所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述每层架体均设有使箱体固接于所述架体的定位结构。
7.根据权利要求1所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述相变材料为复合相变材料。
8.根据权利要求1所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述复合相变材料为无机共晶盐。
9.根据权利要求1所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽，其特征在于：所述每层箱体的高度为30至40公分。
10.采用权利要求1-9中任意一项所述的模块化盘管式相变材料蓄能槽的空调系统，其特征在于：包括空调主机、用户终端、模块化盘管式相变材料蓄能槽、水泵以及连接管路，所述系统中循环的载冷剂为水，所述空调主机、用户终端和模块化盘管式相变材料蓄能槽通过管路连接可以实现全负载、半负载和联供三种负载模式，所述全负载模式为所述空调主机与所述模块化盘管式相变材料蓄能槽串联，且所述模块化盘管式相变材料蓄能槽放置在所述空调主机的后端；所述半负载模式为所述模块化盘管式相变材料蓄能槽与所述空调主机串联，并放置于所述空调主机的前端；所述联供模式为所述模块化盘管式相变材料蓄能槽与所述主机并联。
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