CN112484376B - 一种储能电池柜换热机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能电池柜换热机组，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、板式换热器和低温散热器；其中，压缩机、冷凝器、蒸发器通过工质循环管路依次连接形成循环回路；冷凝器出口还通过管路依次连接膨胀阀和板式换热器；循环水泵的出口通过三通阀分别连接板式换热器和低温散热器；蒸发器的冷凝液出口还通过集液管连接冷凝水泵，冷凝水泵的出口连接冷凝器和雾化器，低温冷凝水在雾化器作用下喷射到高温冷凝器表面，降低冷凝器和周围环境温度。换热机组根据环境温度和内部热源温度要求，分别启动空气循环换热和水路介质换热，降低压缩机的启动能耗以达到节能效果。

Description

一种储能电池柜换热机组
技术领域
本发明属于能源设备技术领域，尤其涉及一种储能电池柜换热机组。
背景技术
现有能源储存装置主要采用锂电池作为储能电芯，锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。目前被广泛的应用在各类新能源产品中。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质，因此随着锂电池的容量越来越大，其散热问题日益成为难题，现有的锂电池储能柜是通过风机散热将热量由电池的两端导出，但是散热效率并不高。传统的储能柜采用的空气循环自然冷却方案已经难以满足储能电芯散热要求，不能根据外界环境温度进行散热方案调整。在充电电流过大时，会产生高温，若不降温，不仅会损坏电池并可能引起爆炸及火灾，造成安全隐患。
因此，目前急需一种储能电池柜换热机组，应用于储能电池柜中。进行高效主动散热从而消除安全隐患。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种储能电池柜换热机组，能够根据环境温度和内部热源温度要求，分别启动空气循环换热和水路介质换热，降低压缩机的启动能耗以达到节能效果。
本发明所采用的技术方案如下：
一种储能电池柜换热机组，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、板式换热器和低温散热器；其中，压缩机、冷凝器、蒸发器通过循环管路依次连接形成循环回路；冷凝器出口还通过管路依次连接膨胀阀和板式换热器；循环水泵的出口通过三通阀分别连接板式换热器和低温散热器；蒸发器的冷凝液出口还通过集液管连接冷凝水泵，冷凝水泵的出口连接冷凝器和雾化器，低温冷凝水在雾化器作用下雾化喷射到高温冷凝器表面，降低冷凝器和周围环境温度。
进一步，所述冷凝器和低温散热器都与轴流风机的出风口相连，通过轴流风机旋转带动外界空气流动对冷凝器进行散热，使冷凝器内部高压高温气态制冷剂转变为高温高压的液态制冷剂；轴流风机旋转送风冷却低温散热器中的冷却水；
进一步，所述压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、板式换热器和低温散热器均与控制器信号连接，通过控制器控制启停；
进一步，在电气柜内设置温度传感器，温度传感器连接控制器，通过设置温度阈值，控制电池柜内制冷模式；
进一步，当温度传感器识别到环境温度≥25℃时，电气柜启动高效冷却模式；此时，压缩机、冷凝器、轴流风机、蒸发器和横流风机启动，电气柜内的空气流过蒸发器进行冷却为低温空气后同时对空气的湿度冷凝，对电气柜进行内空气环境进行降温并干燥，低温冷凝水通过集液管流入底部冷凝水泵，通过冷凝水泵进入冷凝器的雾化器内进而对冷凝器进行降温；同时液态制冷剂还通过膨胀阀减压后进入板式换热器，同时循环水泵启动，循环冷却水吸收储能电芯温度后进入板式换热器进行热交换，降低温度后的循环水通过循环水泵和管道继续循环为储能电芯散热降温。
进一步，当温度传感器识别到环境温度≤25℃时，压缩机不启动工作，循环水泵开启，冷却水进入低温散热器通道，低温散热器下方的轴流风机旋转送风冷却低温散热器中的冷却水，冷却水降温后通过循环水泵循环至电池冷却板内部，持续为电池进行温度控制。
本发明的有益效果：
本发明在高温工况，将蒸发器附近液化的冷凝水通过水泵提升和雾化，将低温冷凝水提升雾化至高温冷凝器附近；通过降低冷凝器周围环境温度，减少压缩机运转载荷的同时也自动化的处理了冷凝积液问题。
低温工况，压缩机不工作，由轴流风机配合低温散热器在水泵的运输下，对管道内的冷却水持续冷却，进而实现了低温环境下电池的低功耗散热目标。
无论是高温还是低温工况，电池储能柜进行都是密封内循环散热。柜内空气不与外界环境空气进行交换(传统风冷方案在沿海地区使用时，储能柜内会出现空气腐蚀电器现象)，很好的避免储能柜内电器空气腐蚀老化问题，延长储能柜寿命，消除电器腐蚀产生的安全隐患。
附图说明
图1是本发明整体的左侧立体图；
图2是本发明整体的右侧立体图；
图3是本发明整体的左侧制冷剂流动管路示意图；
图4是本发明整体的右侧冷却水流动管路示意图；
图5是本发明整体不带前盖板左侧立体图；
图6是本发明整体带前盖板的主视图；
图7是本发明整体带前盖板的俯视图；
图中，1、蒸发器，2、横流风机，3、冷凝器，4、三通阀，5、压缩机，6、后壳体，7、集液管，8、低温散热器，9、轴流风机，10、膨胀阀，11、板式换热器，12、循环水泵，13、控制器，14、安装板，15、冷凝水泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示的一种储能电池柜换热机组，包括压缩机5、冷凝器3、蒸发器1、膨胀阀10、板式换热器11和低温散热器8；其中，压缩机5、冷凝器3、蒸发器1通过循环管路依次连接形成循环回路；冷凝器3出口还通过管路依次连接膨胀阀10和板式换热器11；循环水泵12的出口通过三通阀4分别连接板式换热器11和低温散热器8；蒸发器1 的冷凝液出口还通过集液管7连接冷凝水泵15，冷凝水泵15的出口连接冷凝器3和雾化器，低温冷凝水在雾化器作用下喷射到高温冷凝器3表面，降低冷凝器3和周围环境温度。冷凝器3和低温散热器8都与轴流风机9的出风口相连，通过轴流风机9旋转带动外界空气流动对冷凝器3进行散热，使冷凝器3内部高压高温气态制冷剂转变为高温高压的液态制冷剂；轴流风机9旋转送风冷却低温散热器8中的冷却水；压缩机5、冷凝器3、蒸发器 1、膨胀阀10、板式换热器11和低温散热器8均与控制器13信号连接，通过控制器13控制启停；
如图3、4、5、6、7,上述压缩机5、冷凝器3、蒸发器1、膨胀阀10、板式换热器11 和低温散热器8安装在后壳体6和安装板14上；如图4所示，轴流风机9安装在分隔罩外表面的中部，冷凝器3安装在分隔罩外表面的上侧，压缩机5出口端通过铜管连接至冷凝器入口，冷凝器出口通过三通特征管路，一部分依次连接毛细管、蒸发器1、压缩机5，形成第一条回路；另一部分依次膨胀阀、板式换热器11、压缩机5，形成第二条回路。循环水泵12的冷却水出口连接三通阀3调整进入板式换热器11，然后回到冷却水出口管路，根据工况不同，三通阀3也可以调整冷却水进入低温散热器8，从低温散热器8的出口回到冷却水出口。
当控制器13识别到环境温度≥25℃时，此时储能电气柜启动高效冷却模式；压缩机5 启动，将制冷剂进行加压使其成为高温高压的气态制冷剂，高温高压的制冷剂通过连接管路进入冷凝器3，通过冷凝器3下方的轴流风机9旋转带动外界空气流动对冷凝器3进行散热，使冷凝器3内部高压高温气态制冷剂转变为高温高压的液态制冷剂；
液态制冷剂一部分通过毛细管降压变为低压液态制冷剂并流入蒸发器1，在蒸发器1 内液态制冷剂进行相变吸热，由液态低压常温制冷剂转换为气态高压低温制冷剂，并吸收蒸发器1周围环境温度，从而降低蒸发器1环境温度，同时蒸发器1顶部横流风机2开始工作，吸入储能电气柜内的空气流过蒸发器1进行冷却为低温空气后，流回电气柜内，对电气柜进行内空气环境进行降温，当柜内空气含有湿度时，空气流经蒸发器1时，会在低温蒸发器上进行湿度冷凝，进而对柜内循环空气进行干燥，低温冷凝水通过集液管流7入底部冷凝水泵15，通过冷凝水泵15打压进入冷凝器3和雾化器，低温冷凝水在雾化器作用下喷射到高温冷凝器3表面，降低冷凝器3和周围环境温度，提高冷凝器3冷却效果，变为常温气态的制冷剂通过连接管路回到压缩机5内进行二次循环；
另一部分液态制冷剂通过管道进入膨胀阀10，通过膨胀阀10减压后进入板式换热器 11，同时循环水泵12启动，循环冷却水吸收储能电芯温度后循环至三通阀4，通过三通阀4开合转向进入板式换热器11；板式换热器11内的高温循环水和低温制冷剂进行热交换，降低温度后的循环水通过循环水泵12和管道继续循环为储能电芯散热降温。升温汽化后的制冷剂通过管路回到压缩机5内进行二次循环；
当控制器识别到环境温度≤25℃时，压缩机5不启动工作，循环水泵12开启，三通阀 4关闭进入板式换热器11通道，开启冷却水进入低温散热器8通道，冷却水进入冷凝器3下方的低温散热器8；低温散热器8下方的轴流风机9旋转送风冷却低温散热器8中的冷却水，冷却水降温后通过循环水泵循环至电池冷却板内部，持续为电池进行温度控制。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种储能电池柜换热机组，其特征在于，包括压缩机(5)、冷凝器(3)、蒸发器(1)、膨胀阀(10)、板式换热器(11)和低温散热器(8)；其中，压缩机(5)、冷凝器(3)、蒸发器(1)通过工质循环管路依次连接形成循环回路；冷凝器(3)出口还通过管路依次连接膨胀阀(10)、板式换热器(11)；循环水泵(12)的出口通过三通阀(4)分别连接板式换热器(11)和低温散热器(8)；蒸发器(1)的冷凝液出口还通过集液管(7)连接冷凝水泵(15)，冷凝水泵(15)的出口连接冷凝器(3)和雾化器，低温冷凝水在雾化器作用下喷射到高温冷凝器(3)表面，降低冷凝器(3)和周围环境温度；当温度传感器识别到环境温度≥25℃时，电气柜启动高效冷却模式；此时，压缩机(5)、冷凝器(3)、轴流风机(9)、蒸发器(1)和横流风机(2)启动，电气柜内的空气流过蒸发器(1)进行冷却为低温空气后同时对空气的湿度冷凝，对电气柜进行内空气环境进行降温并干燥，低温冷凝水通过集液管流(7)入底部冷凝水泵(15)，通过冷凝水泵(15)进入冷凝器(3)的雾化器内进而对冷凝器(3)进行降温；同时液态制冷剂还通过膨胀阀(10)减压后进入板式换热器(11)，同时循环水泵(12)启动，循环冷却水吸收储能电芯温度后进入板式换热器(11)进行热交换，降低温度后的循环水通过循环水泵(12)和管道继续循环为储能电芯散热降温；当温度传感器识别到环境温度≤25℃时，压缩机(5)不启动工作，循环水泵(12)开启，冷却水进入低温散热器(8)通道，低温散热器(8)下方的轴流风机(9)旋转送风冷却低温散热器(8)中的冷却水，冷却水降温后通过循环水泵循环至电池冷却板内部，持续为电池进行温度控制；
所述冷凝器(3)和低温散热器(8)都与轴流风机(9)的出风口相连，通过轴流风机(9)旋转带动外界空气流动对冷凝器(3)进行散热，使冷凝器(3)内部高压高温气态制冷剂转变为高温高压的液态制冷剂；轴流风机(9)旋转送风冷却低温散热器(8)中的冷却水。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池柜换热机组，其特征在于，所述压缩机(5)、冷凝器(3)、蒸发器(1)、膨胀阀(10)、板式换热器(11)和低温散热器(8)均与控制器(13)信号连接，通过控制器(13)控制启停。
3.根据权利要求2所述的一种储能电池柜换热机组，其特征在于，在电气柜内设置温度传感器，温度传感器连接控制器(13)，通过设置温度阈值，控制电池柜内制冷模式。
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