CN106642457A - 一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调，其特征在于，包括机箱、蒸发器、离心式风机、相变换热模块；所述蒸发器、离心式风机、相变换热模块从上到下依次安装在机箱内，或者蒸发器、相变换热模块、离心式风机从上到下依次安装在机箱内；所述蒸发器通过管路和制冷机组的冷凝器、节流部件、压缩机连接；本发明根据不同气候区的自然环境条件，充分利用外界免费的自然冷源，能源利用效率高；本发明利用自身相变换热模块的蓄冷能力充分利用夜间外界低温空气进行蓄冷，并于白天高温时段将冷量放出，大幅节省白天制冷压缩机开启时间，节省电能消耗。
Description
技术领域：
本发明涉及相变材料储能空调技术领域，具体涉及一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调。
背景技术：
家用空调用电时段集中，而通信基站要求全天候供冷，两者的空调系统电力消耗巨大。针对应用于通信基站和住宅中的空调系统，目前普遍存在以下问题：一是系统整体能效比低，能源利用效率低下，导致能耗居高不下；二是没有充分利用自然冷源实现节能。而传统的空调节能技术以提高制冷设备的制冷效率和提高冷量的利用率为主要方向，经过多年的发展和应用，在提高节能效果上难有突破性的进展。
发明内容：
本发明的目的是提供一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调，结合相变材料蓄冷，利用自然冷源，从而达到降低能耗的目的。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调，包括机箱、蒸发器、离心式风机、相变换热模块；所述蒸发器、离心式风机、相变换热模块从上到下依次安装在机箱内，或者所述蒸发器、相变换热模块、离心式风机从上到下依次安装在机箱内；所述蒸发器通过管路和制冷机组的冷凝器、节流部件、压缩机连接；所述机箱下部背面设有室外侧进风口，所述机箱正面还设有空调进风口、空调出风口；所述空调出风口、空调进风口设在同一侧；所述离心式风机两侧面均可吸风，离心式风机的一侧面平行于空调进风口，所述的相变换热模块包括相变换热器和储存在相变换热器内部的相变储能材料；所述相变换热模块下部设有相变换热模块进风口、上部设有相变换热模块出风口；所述空调出风口、空调进风口、室外侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
当蒸发器、离心式风机、相变换热模块从上到下依次安装在机箱内时，所述利用自然冷源的上送风式相变储能空调，还包括轴流风机；所述蒸发器、离心式风机、相变换热模块、轴流风机从上到下依次安装在机箱内；所述机箱下部背面设有底架室外侧进风口、机箱下部正面设有底架室内侧进风口，所述机箱正面中部、上部分别设有空调进风口、空调出风口；所述空调出风口、空调进风口跟底架室内侧进风口设在同一侧；所述离心式风机两侧面均可吸风，离心式风机的一侧面平行于空调进风口；所述空调出风口、空调进风口、底架室外侧进风口、底架室内侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
当蒸发器、相变换热模块、离心式风机从上到下依次安装在机箱内时，所述利用自然冷源的上送风式相变储能空调，包括机箱、蒸发器、离心式风机、相变换热模块；所述机箱下部背面设有室外侧进风口，所述机箱正面下部、上部分别设有空调进风口、空调出风口；所述空调出风口、空调进风口设在同一侧；所述空调进风口、室外侧进风口相对而设；所述离心式风机两侧面均可吸风，离心式风机的一侧面平行于空调进风口；所述空调出风口、空调进风口、室外侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
所述的蒸发器为翅片管式换热器，也可以为微通道换热器。
所述的蒸发器里流动蒸发的工质为氟利昂等制冷剂。
所述的相变储能材料为无机水合盐或者生物质相变材料。
所述的一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调的气流运行方式为上送风下回风。
本发明在环境温度低时关停压缩机，利用相变换热模块中的相变储能材料对室外环境温度较低的自然免费冷源进行储存，在温度较高时将储存的冷量释放供给住宅或者通信基站，对住宅或者通信基站进行供冷。
所述利用自然冷源的上送风式相变储能空调的运行模式包括以下三种模式：电制冷模式、自然冷源供冷和蓄冷模式、相变材料供冷模式，具体分两种情况，分述如下：
1)当蒸发器、离心式风机、相变换热模块从上到下依次安装在机箱内时：
电制冷模式：当室外环境温度较高时，底架室外侧进风口、底架室内侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均关闭，空调进风口和空调出风口均打开，空调压缩机启动，依靠空调系统为住宅或通信基站提供冷量；气流依次流过空调进风口、离心式风机、蒸发器、空调出风口；
自然冷源供冷和蓄冷模式：在夜间或者冬季室外环境温度较低时段，空调压缩机关闭，空调进风口和底架室内侧进风口均关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、底架室外侧进风口均开启，轴流风机和离心式风机将室外冷风引进住宅或通信基站，利用自然冷源供冷，同时相变材料将自然冷源的多余冷量储存下来；气流依次流过底架室外侧进风口、轴流风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、离心式风机、蒸发器、空调出风口；
相变材料供冷模式：当室外环境温度升高时，空调压缩机、空调进风口、底架室外侧进风口均关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、底架室内侧进风口均打开，利用轴流式风机和离心式风机将相变材料储存的冷量送至住宅或通信基站进行供冷，气流依次流过底架室内侧进风口、轴流风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、离心式风机、蒸发器、空调出风口。
(2)当蒸发器、相变换热模块、离心式风机从上到下依次安装在机箱内时：
电制冷模式：当室外环境温度较高时，室外侧进风口关闭，相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、空调进风口和出风口打开，空调压缩机启动，依靠空调系统为住宅或通信基站提供冷量，气流依次流过空调进风口、离心式风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、蒸发器、空调出风口；
自然冷源供冷和蓄冷模式：在夜间或者冬季室外环境温度较低时段，空调压缩机关闭，空调进风口关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、室外侧进风口均开启，离心式风机将室外冷风引进住宅或通信基站，利用自然冷源供冷，同时相变材料将自然冷源的多余冷量储存下来，气流依次流过室外侧进风口、离心式风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、蒸发器、空调出风口；
相变材料供冷模式：当室外环境温度升高时，空调压缩机关闭，室外侧进风口关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、空调进风口均打开，利用离心式风机将相变材料储存的冷量送至住宅或通信基站进行供冷，气流依次流过空调进风口、离心式风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、蒸发器、空调出风口。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明根据不同气候区的自然环境条件，充分利用外界免费的自然冷源，能源利用效率高；本发明利用自身相变换热模块的蓄冷能力充分利用夜间外界低温空气进行蓄冷，并于白天高温时段将冷量放出，大幅节省白天制冷压缩机开启时间，节省电能消耗。
(2)本发明蒸发器和相变材料分开安置，更有利于蒸发器与空气交换冷量，使蒸发器冷量迅速散发到空气中。
附图说明：
图1是本发明的实施例1的结构侧视图；
其中，1、机箱，2、蒸发器，3、离心式风机，4、相变换热模块，5-1、空调出风口，5-2、空调进风口，5-3、相变换热模块进风口，5-4、相变换热模块出风口，5-5、底架室外侧进风口，5-6、底架室内侧进风口，6轴流风机。
图2是本发明实施例2的结构示意图；
1、机箱，2、蒸发器，3、离心式风机，4、相变换热模块，5-1、空调出风口，5-2、空调进风口，5-3、相变换热模块进风口，5-4、相变换热模块出风口，5-5、室外侧进风口。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
如图1所示的利用自然冷源的上送风式相变储能空调，包括机箱1、蒸发器2、离心式风机3、相变换热模块4和轴流风机6；所述蒸发器2、离心式风机3、相变换热模块4、轴流风机6从上到下依次安装在机箱1内；所述蒸发器2通过管路和制冷机组的冷凝器、节流部件、压缩机连接；所述机箱1下部背面设有底架室外侧进风口5-5、机箱1下部正面设有底架室内侧进风口5-6，所述机箱1中部、上部正面分别设有空调进风口5-2、空调出风口5-1；所述空调出风口5-1、空调进风口5-2跟底架室内侧进风口5-6设在同一侧；所述离心式风机3两侧面均可吸风，离心式风机3的一侧面平行于空调进风口5-2，所述的相变换热模块4包括相变换热器和储存在相变换热器内部的相变储能材料；所述相变换热模块4下部设有相变换热模块进风口5-3、上部设有相变换热模块出风口5-4；所述空调出风口5-1、空调进风口5-2、底架室外侧进风口5-5、底架室内侧进风口5-6、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
所述的蒸发器2为翅片管式换热器，也可以为微通道换热器。
所述的蒸发器2里流动蒸发的工质为氟利昂等制冷剂。
所述的相变储能材料为无机水合盐或者生物质相变材料。
所述的一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调的气流运行方式为上送风下回风。
本发明在环境温度低时关停压缩机，利用相变换热模块4中的相变储能材料对室外环境温度较低的自然免费冷源进行储存，在温度较高时将储存的冷量释放供给住宅或者通信基站，对住宅或者通信基站进行供冷。
本实施例所述利用自然冷源的上送风式相变储能空调的运行模式包括以下三种模式：电制冷模式、自然冷源供冷和蓄冷模式、相变材料供冷模式，具体分述如下：
电制冷模式：当室外环境温度较高时，底架室外侧进风口5-5、底架室内侧进风口5-6、、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4均关闭，空调进风口5-2和空调出风口5-1均打开，空调压缩机启动，依靠空调系统为住宅或通信基站提供冷量；气流依次流过空调进风口5-2、离心式风机3、蒸发器2、空调出风口5-1；
自然冷源供冷和蓄冷模式：在夜间或者冬季室外环境温度较低时段，空调压缩机关闭，空调进风口5-2和底架室内侧进风口5-6均关闭，空调出风口5-1、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、底架室外侧进风口5-5均开启，轴流风机6和离心式风机3将室外冷风引进住宅或通信基站，利用自然冷源供冷，同时相变材料将自然冷源的多余冷量储存下来；气流依次流过底架室外侧进风口5-5、轴流风机6、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、离心式风机3、蒸发器2、空调出风口5-1。
相变材料供冷模式：当室外环境温度升高时，空调压缩机、空调进风口5-2、底架室外侧进风口5-5均关闭，空调出风口5-1、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、底架室内侧进风口5-6均打开，利用轴流式风机和离心式风机将相变材料储存的冷量送至住宅或通信基站进行供冷，气流依次流过底架室内侧进风口5-6、轴流风机6、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、离心式风机3、蒸发器2、空调出风口5-1。
实施例2：
如图2所示的利用自然冷源的上送风式相变储能空调，包括机箱1、蒸发器2、离心式风机3、相变换热模块4；蒸发器2、相变换热模块4、离心式风机3从上到下依次安装在机箱1内；所述蒸发器2通过管路和制冷机组的冷凝器、节流部件、压缩机连接；所述机箱1下部背面设有室外侧进风口5-5，所述机箱1正面下部、上部分别设有空调进风口5-2、空调出风口5-1；所述空调出风口5-1、空调进风口5-2设在同一侧；所述空调进风口5-2、室外侧进风口5-5相对而设；所述离心式风机3两侧面均可吸风，离心式风机3的一侧面平行于空调进风口5-2，所述的相变换热模块4包括相变换热器和储存在相变换热器内部的相变储能材料；所述相变换热模块4下部设有相变换热模块进风口5-3、上部设有相变换热模块出风口5-4；所述空调出风口5-1、空调进风口5-2、室外侧进风口5-5、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
所述的蒸发器2为翅片管式换热器，也可以为微通道换热器。
所述的蒸发器2里流动蒸发的工质为氟利昂等制冷剂。
所述的相变储能材料为无机水合盐或者生物质相变材料。
所述的一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调的气流运行方式为上送风下回风。
本发明在环境温度低时关停压缩机，利用相变换热模块4中的相变储能材料对室外环境温度较低的自然免费冷源进行储存，在温度较高时将储存的冷量释放供给住宅或者通信基站，对住宅或者通信基站进行供冷。
本实施例所述利用自然冷源的上送风式相变储能空调的运行模式包括以下三种模式：电制冷模式、自然冷源供冷和蓄冷模式、相变材料供冷模式，具体分述如下：
电制冷模式：当室外环境温度较高时，室外侧进风口5-5关闭，相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、空调进风口5-2和出风口5-1打开，空调压缩机启动，依靠空调系统为住宅或通信基站提供冷量，气流依次流过空调进风口5-2、离心式风机3、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、蒸发器2、空调出风口5-1。
自然冷源供冷和蓄冷模式：在夜间或者冬季室外环境温度较低时段，空调压缩机关闭，空调进风口5-2关闭，空调出风口5-1、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、室外侧进风口5-5均开启，离心式风机将室外冷风引进住宅或通信基站，利用自然冷源供冷，同时相变材料将自然冷源的多余冷量储存下来，气流依次流过室外侧进风口5-5、离心式风机3、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、蒸发器2、空调出风口5-1。
相变材料供冷模式：当室外环境温度升高时，空调压缩机关闭，室外侧进风口5-5关闭，空调出风口5-1、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、空调进风口5-2均打开，利用离心式风机将相变材料储存的冷量送至住宅或通信基站进行供冷，气流依次流过空调进风口5-2、离心式风机3、相变换热模块进风口5-3、相变换热模块出风口5-4、蒸发器2、空调出风口5-1。
Claims (7)
1.一种利用自然冷源的上送风式相变储能空调，其特征在于，包括机箱、蒸发器、离心式风机、相变换热模块；所述蒸发器、离心式风机、相变换热模块从上到下依次安装在机箱内，或者所述蒸发器、相变换热模块、离心式风机从上到下依次安装在机箱内；所述蒸发器通过管路和制冷机组的冷凝器、节流部件、压缩机连接；所述机箱下部背面设有室外侧进风口，所述机箱正面还设有空调进风口、空调出风口；所述空调出风口、空调进风口设在同一侧；所述离心式风机两侧面均可吸风，离心式风机的一侧面平行于空调进风口；所述的相变换热模块包括相变换热器和储存在相变换热器内部的相变储能材料；所述相变换热模块下部设有相变换热模块进风口、上部设有相变换热模块出风口；所述空调出风口、空调进风口、室外侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
2.根据权利要求1所述的利用自然冷源的上送风式相变储能空调，其特征在于，当蒸发器、离心式风机、相变换热模块从上到下依次安装在机箱内时，所述利用自然冷源的上送风式相变储能空调，还包括轴流风机；所述蒸发器、离心式风机、相变换热模块、轴流风机从上到下依次安装在机箱内；所述机箱下部背面设有底架室外侧进风口、机箱下部正面设有底架室内侧进风口，所述机箱中部、上部正面分别设有空调进风口、空调出风口；所述空调出风口、空调进风口跟底架室内侧进风口设在同一侧；所述离心式风机两侧面均可吸风，离心式风机的一侧面平行于空调进风口；所述空调出风口、空调进风口、底架室外侧进风口、底架室内侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
3.根据权利要求1所述的利用自然冷源的上送风式相变储能空调，其特征在于，当蒸发器、相变换热模块、离心式风机从上到下依次安装在机箱内时，所述利用自然冷源的上送风式相变储能空调，包括机箱、蒸发器、离心式风机、相变换热模块；所述机箱下部背面设有室外侧进风口，所述机箱正面下部、上部分别设有空调进风口、空调出风口；所述空调出风口、空调进风口设在同一侧；所述空调进风口、室外侧进风口相对而设；所述离心式风机两侧面均可吸风，离心式风机的一侧面平行于空调进风口；所述空调出风口、空调进风口、室外侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均设有过滤网和水平式的自动开关的百叶，水平式百叶可根据工况的变化实现相应的自动开关。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的利用自然冷源的上送风式相变储能空调，其特征在于，所述的蒸发器为翅片管式换热器或微通道换热器。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的利用自然冷源的上送风式相变储能空调，其特征在于，所述的相变储能材料为无机水合盐或者生物质相变材料。
6.一种权利要求2所述的利用自然冷源的上送风式相变储能空调的运行模式，其特征在于，包括以下三种模式：
电制冷模式：当室外环境温度较高时，底架室外侧进风口、底架室内侧进风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口均关闭，空调进风口和空调出风口均打开，空调压缩机启动，依靠空调系统为住宅或通信基站提供冷量；气流依次流过空调进风口、离心式风机、蒸发器、空调出风口；
自然冷源供冷和蓄冷模式：在夜间或者冬季室外环境温度较低时段，空调压缩机关闭，空调进风口和底架室内侧进风口均关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、底架室外侧进风口均开启，轴流风机和离心式风机将室外冷风引进住宅或通信基站，利用自然冷源供冷，同时相变材料将自然冷源的多余冷量储存下来；气流依次流过底架室外侧进风口、轴流风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、离心式风机、蒸发器、空调出风口；
相变材料供冷模式：当室外环境温度升高时，空调压缩机、空调进风口、底架室外侧进风口均关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、底架室内侧进风口均打开，利用轴流式风机和离心式风机将相变材料储存的冷量送至住宅或通信基站进行供冷，气流依次流过底架室内侧进风口、轴流风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、离心式风机、蒸发器、空调出风口。
7.一种权利要求3所述的利用自然冷源的上送风式相变储能空调的运行模式，其特征在于，包括以下三种模式：
电制冷模式：当室外环境温度较高时，室外侧进风口关闭，相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、空调进风口和出风口打开，空调压缩机启动，依靠空调系统为住宅或通信基站提供冷量，气流依次流过空调进风口、离心式风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、蒸发器、空调出风口；
自然冷源供冷和蓄冷模式：在夜间或者冬季室外环境温度较低时段，空调压缩机关闭，空调进风口关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、室外侧进风口均开启，离心式风机将室外冷风引进住宅或通信基站，利用自然冷源供冷，同时相变材料将自然冷源的多余冷量储存下来，气流依次流过室外侧进风口、离心式风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、蒸发器、空调出风口；
相变材料供冷模式：当室外环境温度升高时，空调压缩机关闭，室外侧进风口关闭，空调出风口、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、空调进风口均打开，利用离心式风机将相变材料储存的冷量送至住宅或通信基站进行供冷，气流依次流过空调进风口、离心式风机、相变换热模块进风口、相变换热模块出风口、蒸发器、空调出风口。
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