CN105783160A - 一种存储空调余冷的环保节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能蓄冷设备领域的一种存储空调余冷的环保节能系统，包括蓄冷柜、换热器、内循环管路和外循环管路,蓄冷柜包括柜式蓄冷缸及棒状存储机构，棒状存储机构由金属外壳、棒状存储容器和两个盖合孔板构成,棒状存储容器包括密封设置且用于储存大量潜热的相变材料。工作时与空调冷水机组进行配合使用，发明的环保节能系统将代替空调冷水机组进行供冷，以维持室内稳定的空调环境，并减少电量的总输入，本发明的环保节能系统的能耗比与空调冷水机组的能耗比相差达一倍以上，平均节能率达30%以上，这样可大幅度缩短空调冷水机组的运作时间，从而不仅可延长空调冷水机组的使用寿命，还可减少空调冷水机组的损耗及维护费用。

Description

一种存储空调余冷的环保节能系统

技术领域

本发明涉及节能蓄冷设备领域，具体涉及一种存储空调余冷的环保节能系统。

背景技术

相变材料(PCM-PhaseChangeMaterial)是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热，这种材料一旦在人类生活被广泛应用，将成为节能环保的最佳绿色环保载体，在我国已经列为国家级研发利用序列。

热能储存装置以相变材料作为冷/热量的蓄存介质，目前的冷量蓄存主要是利用晚间（谷值）与日间（峰值）的电费巨大差异（数倍差价）来获得投资价值。但因为日间的冷量需求总和相当庞大，故现有的蓄冷装置的整体体积、重量及初次投资成本都比较巨大，一般项目不能够承受，因此现有的热能储存装置不便于在各个领域及各种场所进行广泛推广。

现有的用于“晚蓄日放”的蓄冷装置，因其进行蓄存及释放冷量的时间较长，故用来盛装相变材料都采用较为厚的容器，因为较为厚的容器才能够承受压力，这种结构会使相变材料进行蓄存及释放冷量的速度变得很慢，未能符合采用热能储存装置作为冷水机组余冷蓄存的速度要求。

发明内容

本发明的目的是解决以上缺陷，提供一种存储空调余冷的环保节能系统，其配合空调冷水机组使用，整体结构小巧，热转化效果高。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种存储空调余冷的环保节能系统，包括蓄冷柜、换热器、内循环管路和外循环管路。

蓄冷柜包括柜式蓄冷缸及棒状存储机构，棒状存储机构共设有三组以上，三组以上的棒状存储机构设置于柜式蓄冷缸的内部，每组棒状存储机构均包括循环水入口和循环水出口，棒状存储机构由金属外壳、棒状存储容器和两个盖合孔板构成，棒状存储容器包括密封设置且用于储存大量潜热的相变材料，若干组棒状存储容器进行束扎式排列固定后穿入金属外壳内部，进行束扎式排列固定后的若干组棒状存储容器之间留有便于水流通过的缝隙，金属外壳的前后两末端均设有开口，两个盖合孔板分别用于配对盖合固定在两个开口上，盖合孔板的表面设有若干个透孔，两个盖合孔板包括入水盖合孔板及出水盖合孔板，入水盖合孔板与循环水入口导通连接，出水盖合孔板与循环水出口导通连接，循环水流从入水盖合孔板的透孔流入，流经棒状存储容器的缝隙，最后从出水盖合孔板的透孔流出。

换热器包括内循环入水接口、内循环出水接口、外循环入水接口和外循环出水接口。

内循环管路包括内循环入水管和内循环出水管，内循环入水管的一端与循环水入口进行导通连接，内循环入水管的另一端与内循环出水接口进行导通连接，内循环出水管的一端与循环水出口进行导通连接，内循环出水管的另一端与内循环入水接口进行导通连接，并在内循环入水管或者内循环出水管上连接有内循环泵，当内循环泵工作时使内循环管路内形成循环流动的水流。

外循环管路包括冷水供管、冷水回管、第一外循环管、第二外循环管、第三外循环管和第四外循环管，第一外循环管的一端与第二外循环管的一端进行导通连接，且第一外循环管与第二外循环管之间通过B电磁阀进行通断控制，第一外循环管的另一端与冷水回管进行导通连接，第二外循环管的另一端与外循环出水接口进行导通连接，第三外循环管的一端与第四外循环管的一端进行导通连接，且第三外循环管与第四外循环管之间通过D电磁阀进行通断控制，第三外循环管的另一端与冷水供管进行导通连接，第四外循环管的另一端与外循环入水接口进行导通连接，第二外循环管与第三外循环管之间通过第一转换管进行导通连接，并在第一转换管上设有A电磁阀，第一外循环管与第四外循环管之间通过第二转换管进行导通连接，并在第二转换管上设有B电磁阀，在第二外循环管或者第四外循环管上连接有外循环泵，当外循环泵工作时使外循环管路内形成循环流动的水流。

上述说明中，作为优选的方案，所述棒状存储容器包括棒状容器，该棒状容器为圆柱形结构，棒状容器的底面及顶面设有密封盖，相变材料密封灌装在棒状容器内，并在棒状容器内留有空腔，该空腔填充有气泡，棒状容器的表面积数值与棒状容器的容积数值的比例大于或者等于0.1。

上述说明中，作为优选的方案，所述棒状容器及密封盖由塑胶材料构成。

上述说明中，作为优选的方案，所述密封盖与棒状容器之间通过热熔或者粘贴方式进行密封固定。

上述说明中，作为优选的方案，所述棒状容器及密封盖由金属材料构成。

上述说明中，作为优选的方案，所述密封盖与棒状容器之间通过焊接或者粘贴或者紧压方式进行密封固定。

棒状容器设计为圆柱形结构，同时控制棒状容器的表面积数值与棒状容器的容积数值的比例大于或者等于0.1，经发明人的多次试验后，当这个比例控制大于或者等于0.1时，才能够达到预期的效果，且能确保热转换效率达到合理化最高，充分发挥相变材料的热转换效率，确保棒状存储容器在使用时能够达到最佳的效果及功能要求，同时，圆柱形结构的棒状容器不仅占用空间较小，而且能够承受较大的重量，棒状容器密封性良好，不易损坏变形，整体抗压能力强，多个棒状存储容器进行束扎式安装后更稳定，热转换效率更高，且相互之间不会因挤压而损坏，另外，增设带有气泡的空腔，当外界温度变化使相变材料由液态转变为固态过程中，相变材料的体积随之膨胀，相变材料膨胀后可填充至空腔，以减小因相变材料膨胀而给棒状容器所带来的压力。

上述说明中，作为优选的方案，所述第一外循环管上设有用于监控管内水温的第一温控器，第三外循环管上设有用于监控管内水温的第二温控器。

上述说明中，作为优选的方案，所述冷水回管上设有用于监控管内水温的第三温控器。

上述说明中，作为优选的方案，所述棒状存储机构横向设置于柜式蓄冷缸的内部，三组以上的棒状存储机构在柜式蓄冷缸内进行纵向排列。

上述说明中，作为优选的方案，所述柜式蓄冷缸的前端设有三个以个的检修门，每个检修门与每组棒状存储机构的位置相对应。

本发明所产生的有益效果如下：

1）工作时与空调冷水机组进行配合使用，并通过监控装置控制空调冷水机组与蓄冷柜更替运作，当空调冷水机组正常工作使用时，通过切换管路利用蓄冷柜将空调冷水机组的余冷（空调冷水机组在运行时产生的冷量与满载冷量的差值）进行蓄存，蓄冷柜进行蓄冷至饱和后可作为冷源给终端供冷，当空调冷水机组停止供冷工作时，本发明的环保节能系统将代替空调冷水机组进行供冷，以维持室内稳定的空调环境，并减少电量的总输入;

2）采用这种代替供冷的方式，本发明的环保节能系统的能耗比与空调冷水机组的能耗比相差达一倍以上，平均节能率达30%以上，这样可大幅度缩短空调冷水机组的运作时间，从而不仅可延长空调冷水机组的使用寿命，还可减少空调冷水机组的损耗及维护费用;

3）由于空调冷水机组在工作时会产生余冷，本发明的蓄冷柜是利用余冷进行蓄冷的，而且采用相变材料进行蓄冷，棒状存储机构的棒状存储容器能确保热转换效率达到合理化最高，充分发挥相变材料的热转换效率，确保棒状存储容器在使用时能够达到最佳的效果及功能要求;

4）本发明所设计的棒状存储容器所占用的空间较小，而且能够承受较大的重量，整体抗压能力强，多个棒状存储容器进行束扎式安装后更稳定，热转换效率更高，且相互之间不会因挤压而损坏，因此整个环保节能系统的体积较小，重量较轻，投资成本较低，一般项目都可承受，适用于在各个领域及各种场所进行广泛推广;

5）棒状存储容器采用更细小及薄壁的容器盛装相变材料，使冷水与相变材料的蓄放冷时间由原来的8～10小时下降至30～90分钟，使其更切合空调冷水机组负载变化的频率，达到瞬时（10～19分钟）蓄放冷的要求;

6）采用小容器（500毫升以下）盛装相变材料，当相变温度与水温相差小于3摄氏度也能够在短时间（一小时内）内进行足够换热。

附图说明

图1为本发明实施例中蓄冷柜的结构分解示意图;

图2为本发明实施例中环保节能系统的立体结构示意图;

图3为本发明实施例中环保节能系统蓄冷状态的工作示意图;

图4为本发明实施例中环保节能系统供冷状态的工作示意图;

图3及图4中，带三个箭头的指向为低温水流向，带单个箭头的指向为高温水流向，图1～图4中，1为蓄冷柜，2为换热器，3为内循环泵，4为外循环泵，5为冷水供管，6为冷水回管，7为A电磁阀，8为B电磁阀，9为C电磁阀，10为D电磁阀，11为第一温控器，12为第二温控器，13为第三温控器，101为检修门，102为盖合孔板，103为棒状存储容器，104为金属外壳，105为柜式蓄冷缸。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本实施例，参照图1～图4，其具体实施的一种存储空调余冷的环保节能系统包括蓄冷柜1、换热器2、内循环管路和外循环管路。

其中，如图1所示，蓄冷柜1包括柜式蓄冷缸105及棒状存储机构，棒状存储机构共设有四组，四组棒状存储机构设置于柜式蓄冷缸105的内部，每组棒状存储机构均包括循环水入口和循环水出口，柜式蓄冷缸105的前端设有四个检修门101，每个检修门101与每组棒状存储机构的位置相对应。棒状存储机构由金属外壳104、棒状存储容器103和两个盖合孔板102构成，棒状存储容器103包括密封设置且用于储存大量潜热的相变材料，若干组棒状存储容器103进行束扎式排列固定后穿入金属外壳104内部，进行束扎式排列固定后的若干组棒状存储容器103之间留有便于水流通过的缝隙，金属外壳104的前后两末端均设有开口，两个盖合孔板102分别用于配对盖合固定在两个开口上，盖合孔板102的表面设有若干个透孔，两个盖合孔板102包括入水盖合孔板102及出水盖合孔板102，入水盖合孔板102与循环水入口导通连接，出水盖合孔板102与循环水出口导通连接，循环水流从入水盖合孔板102的透孔流入，流经棒状存储容器103的缝隙，最后从出水盖合孔板102的透孔流出。

本实施例的换热器2为现有技术中常用的结构，换热器2包括内循环入水接口、内循环出水接口、外循环入水接口和外循环出水接口。

内循环管路包括内循环入水管和内循环出水管，内循环入水管的一端与循环水入口进行导通连接，内循环入水管的另一端与内循环出水接口进行导通连接，内循环出水管的一端与循环水出口进行导通连接，内循环出水管的另一端与内循环入水接口进行导通连接，并在内循环出水管上连接有内循环泵3，当内循环泵3工作时使内循环管路内形成循环流动的水流。

外循环管路包括冷水供管5、冷水回管6、第一外循环管、第二外循环管、第三外循环管和第四外循环管，第一外循环管的一端与第二外循环管的一端进行导通连接，且第一外循环管与第二外循环管之间通过B电磁阀8进行通断控制，第一外循环管的另一端与冷水回管6进行导通连接，第二外循环管的另一端与外循环出水接口进行导通连接，第三外循环管的一端与第四外循环管的一端进行导通连接，且第三外循环管与第四外循环管之间通过D电磁阀10进行通断控制，第三外循环管的另一端与冷水供管5进行导通连接，第四外循环管的另一端与外循环入水接口进行导通连接，第二外循环管与第三外循环管之间通过第一转换管进行导通连接，并在第一转换管上设有A电磁阀7，第一外循环管与第四外循环管之间通过第二转换管进行导通连接，并在第二转换管上设有B电磁阀8，在第四外循环管上连接有外循环泵4，当外循环泵4工作时使外循环管路内形成循环流动的水流。

另外，为了实现智能监控，第一外循环管上设有用于监控管内水温的第一温控器11，第三外循环管上设有用于监控管内水温的第二温控器12，在冷水回管6上设有用于监控管内水温的第三温控器13，第一温控器11、第二温控器12和第三温控器13组合形成监控装置，用于控制空调冷水机组与蓄冷柜1更替运作。

本实施例的棒状存储容器103包括棒状容器，该棒状容器为圆柱形结构，棒状容器的底面及顶面设有密封盖，相变材料密封灌装在棒状容器内，并在棒状容器内留有空腔，该空腔填充有气泡，棒状容器的表面积数值与棒状容器的容积数值的比例大于或者等于0.1。棒状容器设计为圆柱形结构，同时控制棒状容器的表面积数值与棒状容器的容积数值的比例大于或者等于0.1，经发明人的多次试验后，当这个比例控制大于或者等于0.1时，才能够达到预期的效果，且能确保热转换效率达到合理化最高，充分发挥相变材料的热转换效率，确保棒状存储容器103在使用时能够达到最佳的效果及功能要求，同时，圆柱形结构的棒状容器不仅占用空间较小，而且能够承受较大的重量，棒状容器密封性良好，不易损坏变形，整体抗压能力强，多个棒状存储容器103进行束扎式安装后更稳定，热转换效率更高，且相互之间不会因挤压而损坏，另外，增设带有气泡的空腔，当外界温度变化使相变材料由液态转变为固态过程中，相变材料的体积随之膨胀，相变材料膨胀后可填充至空腔，以减小因相变材料膨胀而给棒状容器所带来的压力。

如图3所示，为环保节能系统的蓄冷状态，空调冷水机组正常工作时，空调冷水机组向本发明的环保节能系统提供制冷能量，此时B电磁阀8与D电磁阀10为导通状态，A电磁阀7与C电磁阀9为关闭状态，蓄冷柜1处于等待蓄冷状态，外循环泵4工作启动进行抽水，低温水从冷水供管5分别流经第三外循环管与第四外循环管，再从外循环入水接口流入换热器2内进行热交换，与此同时，内循环泵3工作启动进行抽水，高温水从循环水出口流出，经内循环出水管再从内循环入水接口流入换热器2内进行热交换，此时低温水与高温水在换热器2内完成热交换，高温水转变为低温水，低温水从内循环出水接口流出经内循环入水管流入蓄冷柜1，从而使四组棒状存储机构的相变材料吸收大量的余冷将成为冷源，低温水则转变为高温水，高温水从外循环出水接口流出经第二外循环管与第一外循环管，最后流出至冷水回管6，外循环管路与内循环管路不断循环直至蓄冷柜1蓄冷完成。

如图4所示，为环保节能系统的供冷状态，空调冷水机组处于待机状态，本发明的环保节能系统向终端设备提供制冷能量，此时A电磁阀7与C电磁阀9为导通状态，B电磁阀8与D电磁阀10为关闭状态，蓄冷柜1处于等待制冷状态，外循环泵4工作启动进行抽水，高温水从冷水回管6分别流经第一外循环管与第四外循环管，再从外循环入水接口流入换热器2内进行热交换，与此同时，内循环泵3工作启动进行抽水，低温水从循环水出口流出，经内循环出水管再从内循环入水接口流入换热器2内进行热交换，此时高温水与低温水在换热器2内完成热交换，低温水转变为高温水，高温水从内循环出水接口流出经内循环入水管流入蓄冷柜1，从而使四组棒状存储机构的相变材料不断制冷，高温水则转变为低温水，低温水从外循环出水接口流出经第二外循环管与第三外循环管，最后流出至冷水供管5，通过冷水供管5不断给终端设备提供制冷能量，外循环管路与内循环管路不断循环直至蓄冷柜1的冷源将所有冷气释放完成。

以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种存储空调余冷的环保节能系统，包括蓄冷柜、换热器、内循环管路和外循环管路，其特征在于：

蓄冷柜包括柜式蓄冷缸及棒状存储机构，棒状存储机构共设有三组以上，三组以上的棒状存储机构设置于柜式蓄冷缸的内部，每组棒状存储机构均包括循环水入口和循环水出口，棒状存储机构由金属外壳、棒状存储容器和两个盖合孔板构成，棒状存储容器包括密封设置且用于储存大量潜热的相变材料，若干组棒状存储容器进行束扎式排列固定后穿入金属外壳内部，进行束扎式排列固定后的若干组棒状存储容器之间留有便于水流通过的缝隙，金属外壳的前后两末端均设有开口，两个盖合孔板分别用于配对盖合固定在两个开口上，盖合孔板的表面设有若干个透孔，两个盖合孔板包括入水盖合孔板及出水盖合孔板，入水盖合孔板与循环水入口导通连接，出水盖合孔板与循环水出口导通连接，循环水流从入水盖合孔板的透孔流入，流经棒状存储容器的缝隙，最后从出水盖合孔板的透孔流出;

换热器包括内循环入水接口、内循环出水接口、外循环入水接口和外循环出水接口;

内循环管路包括内循环入水管和内循环出水管，内循环入水管的一端与循环水入口进行导通连接，内循环入水管的另一端与内循环出水接口进行导通连接，内循环出水管的一端与循环水出口进行导通连接，内循环出水管的另一端与内循环入水接口进行导通连接，并在内循环入水管或者内循环出水管上连接有内循环泵，当内循环泵工作时使内循环管路内形成循环流动的水流;

外循环管路包括冷水供管、冷水回管、第一外循环管、第二外循环管、第三外循环管和第四外循环管，第一外循环管的一端与第二外循环管的一端进行导通连接，且第一外循环管与第二外循环管之间通过B电磁阀进行通断控制，第一外循环管的另一端与冷水回管进行导通连接，第二外循环管的另一端与外循环出水接口进行导通连接，第三外循环管的一端与第四外循环管的一端进行导通连接，且第三外循环管与第四外循环管之间通过D电磁阀进行通断控制，第三外循环管的另一端与冷水供管进行导通连接，第四外循环管的另一端与外循环入水接口进行导通连接，第二外循环管与第三外循环管之间通过第一转换管进行导通连接，并在第一转换管上设有A电磁阀，第一外循环管与第四外循环管之间通过第二转换管进行导通连接，并在第二转换管上设有B电磁阀，在第二外循环管或者第四外循环管上连接有外循环泵，当外循环泵工作时使外循环管路内形成循环流动的水流。

2.根据权利要求1所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述棒状存储容器包括棒状容器，该棒状容器为圆柱形结构，棒状容器的底面及顶面设有密封盖，相变材料密封灌装在棒状容器内，并在棒状容器内留有空腔，该空腔填充有气泡，棒状容器的表面积数值与棒状容器的容积数值的比例大于或者等于0.1。

3.根据权利要求2所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述棒状容器及密封盖由塑胶材料构成。

4.根据权利要求3所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述密封盖与棒状容器之间通过热熔或者粘贴方式进行密封固定。

5.根据权利要求2所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述棒状容器及密封盖由金属材料构成。

6.根据权利要求3所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述密封盖与棒状容器之间通过焊接或者粘贴或者紧压方式进行密封固定。

7.根据权利要求1～6任意一项所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述第一外循环管上设有用于监控管内水温的第一温控器，第三外循环管上设有用于监控管内水温的第二温控器。

8.根据权利要求7所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述冷水回管上设有用于监控管内水温的第三温控器。

9.根据权利要求1、2或者8所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述棒状存储机构横向设置于柜式蓄冷缸的内部，三组以上的棒状存储机构在柜式蓄冷缸内进行纵向排列。

10.根据权利要求9所述一种存储空调余冷的环保节能系统，其特征在于：所述柜式蓄冷缸的前端设有三个以个的检修门，每个检修门与每组棒状存储机构的位置相对应。