CN113758343A - 热量储存系统及热量再利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热量储存系统及热量再利用系统。本发明提供的热量储存系统，包括至少一个换热装置和至少一个移动储热装置，各换热装置的进热侧用于和产热单元连接，各换热装置的换热侧连接有至少一个移动储热装置；移动储热装置包括相变储热模组和移动载体，移动载体搭载相变储热模组移动，相变储热模组吸收并储存来自换热装置的热量。本发明提供的热量储存系统可实现热量的长距离输送，灵活性好，储热效能高、热损失小，且成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及节能储能技术领域，尤其涉及一种热量储存系统及热量再利用系统。
背景技术
随着人工智能的兴起和发展，为适应数据处理及用户的需求，数据中心的硬件设施规模不断扩大，数据中心消耗的电力越来越多，对数据中心的冷却需求也带来了更大的挑战。
近年来，IT、通讯等各大企业都在大力发展数据中心液冷技术，通过冷却液系统对数据中心进行散热。为了对液冷数据中心的余热加以利用，可以采用液体输送热量，将液冷数据中心的余热输送至需要吸热的应用场景。具体的，通过在数据中心和应用场景之间建立管道系统，由管道系统内的液体介质将数据中心的热量输送至应用场景。
但是，通过管道系统输送热量的方式，受地理环境和输送距离等条件限制，管道系统布设困难，且成本较高。
发明内容
本发明提供一种热量储存系统及热量再利用系统，热量储存系统可实现热量的长距离输送，灵活性好，储热效能高、热损失小，且成本较低。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种热量储存系统，包括至少一个换热装置和至少一个移动储热装置，各换热装置的进热侧用于和产热单元连接，各换热装置的换热侧连接有至少一个移动储热装置；
移动储热装置包括相变储热模组和移动载体，移动载体搭载相变储热模组移动，相变储热模组吸收并储存来自换热装置的热量。
在一种可能的实施方式中，换热装置包括第一换热器，第一换热器包括翅片组和穿插于翅片组内的换热管，换热管的进液端与产热单元的出液口连接，换热管的排液端与产热单元的进液口连接。
在一种可能的实施方式中，相变储热模组的进液口通过管路与产热单元的出液口连接，相变储热模组的出液口通过管路与产热单元的进液口连接。
在一种可能的实施方式中，换热装置还包括第二换热器，第二换热器包括第一换热腔和第二换热腔，第一换热腔与产热单元连接，相变储热模组与第二换热腔连接。
在一种可能的实施方式中，换热装置还包括风扇，风扇的出风面朝向翅片组。
在一种可能的实施方式中，相变储热模组包括壳体、多个相变储热模块、至少一块冷板、进水管路和出水管路；
相变储热模块、冷板、进水管路和出水管路均设置于壳体内，多个相变储热模块间隔设置，冷板与各相变储热模块相邻设置，进水管路和出水管路分别与冷板的腔体的不同侧连接，且进水管路和出水管路均与换热装置的换热侧连接。
在一种可能的实施方式中，冷板包括主板和连接在主板上的多个支板，支板沿主板的延伸方向间隔设置，且支板和主板相连通；
各相变储热模块一一对应设置在每相邻两个支板之间的间隔内，且相变储热模块与两侧的支板相贴合。
在一种可能的实施方式中，进水管路和出水管路均包括主管路和连接在主管路上的多个支管路，进水管路的支管路和出水管路的支管路分别与各支板的不同侧连接。
在一种可能的实施方式中，相变储热模块和支板之间设置有导热垫。
在一种可能的实施方式中，壳体的内壁设置有保温层。
在一种可能的实施方式中，相变储热模块包括外壳和设置于外壳内的相变储热材料。
在一种可能的实施方式中，热量储存系统还包括至少一组定位轨道，定位轨道与换热装置的换热侧对应设置；移动载体沿定位轨道移动，使相变储热模组和换热装置的换热侧对接。
另一方面，本发明提供一种热量再利用系统，包括吸热单元和如上所述的热量储存系统，热量储存系统中吸收有产热单元的热量的移动储热装置，与吸热单元连接，将热量传输至吸热单元。
在一种可能的实施方式中，吸热单元包括吸热设备和第三换热器，第三换热器连接在移动储热装置和吸热设备之间。
在一种可能的实施方式中，吸热设备和第三换热器之间还连接有热泵。
本发明提供的热量储存系统及热量再利用系统，热量储存系统包括换热装置和移动储热装置，通过将换热装置的进热侧与产热单元连接，将移动储热装置连接在换热装置的换热侧，通过换热装置将产热单元的热量交换至移动储热装置，将热量储存在移动储热装置内。移动储热装置包括相变储热模组和移动载体，移动载体可在产热单元和吸热单元之间移动来输送热量，避免在产热单元与吸热单元之间建设管道系统，不受地理条件限制，使得热量输送更灵活便捷，并能够节省成本。并且，相变储热模组利用相变储热材料储存热量，可提升移动储热装置的储热能力，储热效能更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种数据中心余热再利用系统的示意图；
图2为本发明实施例一提供的热量储存系统与产热单元连接的示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种热量储存系统的分布示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种移动储热装置自动换热的示意图；
图5为本发明实施例一提供的一种换热装置的结构示意图；
图6为本发明实施例一提供的另一种换热装置的结构示意图；
图7为图6中的第二换热器的结构示意图；
图8为本申请实施例一提供的相变储热模组的结构示意图；
图9为图8中A-A的截面示意图；
图10为本发明实施例一提供的相变储热模块的结构示意图；
图11为本发明实施例二提供的热量再利用系统的结构示意图；
图12为本发明实施例二提供的一种吸热单元与移动储热装置连接的示意图；
图13为本发明实施例二提供的另一种吸热单元与移动储热装置连接的示意图；
图14为本发明实施例二提供的第三种吸热单元与移动储热装置连接的示意图。
附图标记说明：
10-热量储存系统；20-产热单元；20a-数据中心；30-吸热单元；40-建筑物；
1-换热装置；2-移动储热装置；3-定位轨道；4-支撑墙；a-出液口；b-进液口；c-管路；d-快速接头；e-泵；f-快速接头固定件；g-三通阀；h-冷却水循环；
1a-进热侧；1b-换热侧；11-第一换热器；12-第二换热器；13-风扇；14-固定部；21-相变储热模组；22-移动载体；31-吸热设备；32-第三换热器；33-热泵；41-冷水机组；
111-翅片组；112-换热管；121-外壳；122-基板；123-第一换热腔；124-第二换热腔；125-翅片；211-壳体；212-保温层；213-冷板；213a-腔体；214-相变储热模块；215a-进水管路；215b-出水管路；216-导热垫；221-车轮；201-CDU；202-机柜；203-CDU一次侧回路；204-CDU二次侧回路；321-翅片；322-第一换热腔；323-基板；324-第二换热腔；
1121-进液端；1122-排液端；2131-主板；2132-支板；2141-外壳；2142-相变储热材料；2151-主管路；2152-支管路；2031-CDU一次侧出水管路；2032-CDU一次侧进水管路。
具体实施方式
随着数据中心的硬件设施规模不断扩大，数据中心消耗的电力越来越多，预计三年后，数据中心将会达到每年4000亿度的耗电量。如果数据中心的余热都扩散到大气中，将造成巨大的浪费，且大量排放的二氧化碳会对环境造成严重污染。
因而，需要对数据中心的余热加以利用，将数据中心的余热输送至需要吸热的应用场景，例如，输送至住宅小区、游泳池或城市集中供热公司等地。
图1为一种数据中心余热再利用系统的示意图。参照图1所示，以通过液冷技术进行冷却的数据中心20a为例，数据中心20a内设置有冷量分配单元(Chilled waterDistribution Unit，简称CDU)，CDU一次侧回路203通过管路c与外界的吸热应用场景中的吸热设备31连接，数据中心20a内部，CDU201与需冷却的机柜202之间通过CDU二次侧回路204连接。
CDU201通过CDU二次侧回路204向机柜202输送冷却液，将机柜202冷却后，温度升高的冷却液通过CDU二次侧回路204循环至CDU201内，CDU201通过CDU一次侧回路203将热量输送至吸热设备31内，吸热设备31吸热后将被冷却的冷却水返回至CDU201，如此循环。
其中，可以设置较长的管路c作为CDU一次侧回路203，CDU一次侧回路203直接与吸热单元30连接，通过冷却水循环h直接实现CDU201和吸热设备31之间的热量传输。或者，可以在设有数据中心20a的建筑物40内设置冷水机组41，冷水机组41通过CDU一次侧回路203与CDU201连接，吸热设备31和冷水机组41之间通过管路c连接进行冷却水循环h，CDU201和吸热设备31之间通过冷水机组41实现热交换。
然而，由于吸热设备31和数据中心20a之间通过管路c输送热量，需要在数据中心20a和吸热设备31之间建立管道系统，而建立管道系统的成本较高，且受地理条件限制，输送距离有限。另外，由于液体携带热量的能力较弱，若管路c较长，液体在输送过程中会因损失热量而温度降低，导致液体输送热量的效能较低。因此，目前数据中心20a的余热再利用方案通常仅应用于设在数据中心20a附近的吸热应用场景，例如，在数据中心20a隔壁建设温室或游泳池等。
针对于此，本发明提供一种热量储存系统及热量再利用系统，热量储存系统利用可移动的移动储热装置2储存热量，灵活性好、成本低，可实现远距离输送热量，且移动储热装置2利用相变储热模组21储存热量，储热效能高、热损失小。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的热量储存系统与产热单元连接的示意图。参照图2所示，本实施例提供的热量储存系统10用于吸收产热单元20产生的热量，将吸收的热量储存起来，并且，能够将其储存的热量输送至需要吸热的吸热单元30。
在实际应用中，本实施例提供的热量储存系统10可以用于吸收数据中心20a的余热，将热量储存并输送至住宅小区、游泳池、酒店或城市集中供热公司等吸热应用场景。或者，热量储存系统10可以吸收和储存来自其它产热单元20的热量。本实施例对此不作具体限制。
参照图2所示，以下以产热单元20为数据中心20a为例，对本实施例的热量储存系统10进行详细介绍。
本实施例提供的热量储存系统10包括至少一个换热装置1和至少一个移动储热装置2，换热装置1包括进热侧1a和换热侧1b，各换热装置1的进热侧1a均和产热单元20连接，移动储热装置2连接在换热装置1的换热侧1b，其中，每个换热装置1的换热侧1b连接有至少一个移动储热装置2。
通过换热装置1将产热单元20的热量换热至移动储热装置2，移动储热装置2对热量进行储存，并且，移动储热装置2能够移动至吸热应用场景，将热量输送至吸热应用场景中的吸热单元30。
具体的，产热单元20的热量交换至换热装置1的进热侧1a，换热装置1内部进行热量交换，将热量由进热侧1a交换至换热侧1b，换热侧1b将热量传输至与其连接的移动储热装置2。
针对于通过液冷技术冷却的数据中心20a，如前所述，数据中心20a内部，机柜202的热量通过CDU二次侧回路204交换至CDU201，以对机柜202进行冷却，CDU201中交换的热量通过CDU一次侧回路203传输至数据中心20a外部连接的换热装置1，热量由换热侧1b的进热侧1a进入换热装置1内，并交换至换热装置1的换热侧1b，由换热装置1的换热侧1b将热量传输至移动储热装置2进行储存。
其中，CDU201可以通过CDU一次侧回路203直接与换热装置1的进热侧1a连接，直接将热量传输至换热装置1。或者，参照图2所示，设有数据中心20a的建筑物40内还可以设置有冷水机组41，冷水机组41连接在CDU201和外部的换热装置1之间，CDU201的热量通过CDU一次侧回路203与冷水机组41进行交换，冷水机组41将热量通过换热装置1交换至移动储热装置2。
移动储热装置2包括相变储热模组21和移动载体22，相变储热模组21安装在移动载体22上，换热装置1将热量传输至相变储热模组21进行储存，移动载体22搭载相变储热模组21移动。移动载体22可以为卡车等交通工具，以移动载体22为卡车为例，相变储热模组21可以安装在卡车的车厢内。
通过移动载体22搭载相变储热模组21，移动载体22可在产热单元20与吸热单元30之间移动，以使相变储热模组21吸收产热单元20的热量，并将热量输送至吸热单元30。通过设置可移动的移动载体22来运输相变储热模组21，避免在产热单元20与吸热单元30之间建设管道系统，不受地理条件限制，使得热量输送更灵活便捷，并能够节省成本。
另外，移动载体22搭载储存有热量的相变储热模组21移动至吸热单元30，相比于通过产热单元20与吸热单元30之间连接的管路c输送热量，尤其对于远距离输送热量的场景，移动载体22输送热量的效率更高。
并且，本实施例中，采用相变储热模组21储存热量，相变储热模组21内设置有相变储热材料2142，通过相变储热材料2142储存热量，可提升移动储热装置2的储热能力。相变储热材料2142能够在温度不变的情况下改变状态并提供潜热，相变过程中，相变储热材料2142会吸收或释放大量的潜热，因而，储热效能更高。
示例性的，与水作为传输热量的介质相比，水在常温下的比热为4.2KJ/Kg，目前，相变储热材料2142的潜热能够达到240KJ/Kg，按照水放热后温度降低5℃为例，相变储热材料2142放热时温度不变，相变储热材料2142的储热效能可达到水的10倍以上。
因此，通过设置相变储热模组21来储存热量，能够提高热量储存系统10的储热效能，减小热量输送过程中的热损失。通过移动载体22搭载相变储热模组21移动，将产热单元20的热量输送至吸热单元30，不受地理条件限制，可实现长距离输送热量，灵活性高，且成本较低。
继续以数据中心20a为产热单元20为例，对于规模较小、产热较少的数据中心20a，可以仅连接一个换热装置1，该换热装置1的换热侧1b可以与一个或多个相变储热模组21连接。
图3为本发明实施例一提供的一种热量储存系统的分布示意图。参照图3所示，对于规模较大、产热较多的数据中心20a，可以连接有多个换热装置1，图中示出了每个换热装置1与一个相变储热模组21连接的情况，可以理解的是，若换热装置1为大功率换热装置1，单个换热装置1也可以连接有多个相变储热模组21。
示例性的，若数据中心20a连接有多个换热装置1，多个换热装置1集中设置，该多个换热装置1可以通过固定结构进行安装固定。结合图3所示，以固定结构为支撑墙4为例，所有换热装置1均可以安装在支撑墙4的同一侧，CDU一次侧出水管路2031和CDU一次侧进水管路2032均布置在同一方位，各换热装置1进热侧1a的进液口b分别与CDU一次侧出水管路2031的不同部位连通，各换热装置1进热侧1a的出液口a分别与CDU一次侧进水管路2032的不同部位连通。并且，所有换热装置1的换热侧1b统一面向同一方位，以便于相变储热模组21与各换热装置1的换热侧1b对位连接。
参照图3所示，为了提高相变储热模组21与换热装置1的连接效率，相变储热模组21和换热装置1之间可以通过快速接头d连接，以实现相变储热模组21与换热装置1的快速连接与断开。另外，换热装置1的换热侧1b与相变储热模组21连接的管路c上可以设置有泵e，通过泵e增大换热装置1向相变储热模组21输送热量的压力，从而，增大换热装置1与相变储热模组21之间传输热量的效率。
图4为本发明实施例一提供的一种移动储热装置自动换热的示意图。参照图4所示，为了提升移动储热装置2与换热装置1之间的换热效率，可以将移动储热装置2与换热装置1之间设计为自动换热模式。
具体的，以移动储热装置2与换热装置1为一对一连接为例，可以换热装置1的换热侧1b设置定位轨道3，各换热装置1的换热侧1b一一对应设置有定位轨道3，移动载体22移动至靠近换热装置1时，移动载体22沿定位轨道3移动，通过定位轨道3的导向作用，使移动载体22上安装的相变储热模组21的快速接头d对准换热装置1的快速接头d，实现相变储热模组21和换热装置1的自动连接。
示例性的，移动载体22可以为自动驾驶装载车，相变储热模组21安装在自动驾驶装载车上，通过控制自动驾驶装载车沿定位轨道3移动，例如，自动驾驶装载车的车轮221沿定位轨道3移动，相变储热模组21的快速接头d与换热装置1的快速接头d对接成功后，控制自动驾驶装载车停止，以使换热装置1将热量传输至相变储热模组21。
为了确保换热装置1的快速接头d能够与相变储热模组21的快速接头d成功对接，参照图4所示，可以设置快速接头固定件f来固定换热装置1的快速接头d，快速接头固定件f将换热装置1的快速接头d固定在与移动载体22上的相变储热模组21的快速接头d处于同一竖直高度、同一水平位置的位置。以换热装置1安装在支撑墙4上为例，快速接头固定件f可以安装在支撑墙4上，例如，快速接头固定件f安装在支撑墙4面向定位轨道3的一侧墙面。
以下对热量储存系统10的换热装置1进行详细介绍。
图5为本发明实施例一提供的一种换热装置的结构示意图。参照图5所示，作为一种实施方式，产热单元20的热量可以直接传输至相变储热模组21，相变储热模组21的进液口b与产热单元20的出液口a之间通过管路c连接，相变储热模组21的出液口a与产热单元20的进液口b之间通过管路c连接，相变储热模组21和产热单元20之间直接进行热量交换。
结合图2和图5所示，若CDU201和换热装置1直接连接，则CDU201的CDU一次侧出水管路2031可以直接连接至相变储热模组21的进液口b，CDU201的CDU一次侧进水管路2032直接连接至相变储热模组21的出液口a，CDU一次侧出水管路2031与相变储热模组21的进液口b之间通过快速接头d连接，CDU一次侧进水管路2032与相变储热模组21的出液口a之间通过快速接头d连接。
若CDU201和换热装置1之间连接有冷水机组41，则CDU201与冷水机组41之间通过CDU一次侧回路203连通进行换热，冷水机组41与相变储热模组21之间通过管路c连接，通过管路c内的冷却液实现冷水机组41与相变储热模组21之间的热交换。示例性的，管路c与相变储热模组21连接的一端设置有快速接头d，相变储热模组21与连接在冷水机组41上的管路c之间通过快速接头d连接。
由于换热装置1的换热效能是有限的，若数据中心20a产出的余热较少，数据中心20a的热量可以全部通过换热装置1交换给相变储热模组21，而若数据中心20a产出的余热较多，则存在换热装置1无法完全吸收数据中心20a的热量的情况。对此，换热装置1中还可以设置有第一换热器11，通过第一换热器11来吸收数据中心20a多余的热量。
具体的，第一换热器11可以为管翅式换热器，第一换热器11可以包括翅片组111和穿插于翅片组111内的换热管112，换热管112的进液端1121与产热单元20的出液口a连接，换热管112的排液端1122与产热单元20的进液口b连接。
产热单元20多余的热量由其出液口a输送至第一换热器11的换热管112内，换热管112内的热量传导至翅片组111，热量经翅片组111散发到换热装置1的内部空间内，再由换热装置1散发到外界环境中。
以换热装置1直接与CDU201连接为例，CDU201将数据中心20a的热量通过CDU一次侧出水管路2031输送至换热装置1，在换热装置1内分为两路传输路径，一部分热量通过管路c直接输送至相变储热模组21，余下的另一部分热量通过管路c输送至第一换热器11的换热管112。
CDU一次侧出水管路2031向换热装置1输送的热量，一部分与相变储热装置热交换后回到换热装置1，并返回到CDU一次侧进水管路2032，另一部分经过第一换热器11与环境进行热交换后通过管路c回到CDU一次侧进水管路2032，如此，经过热交换后的液体返回产热单元20，如此循环往复，实现热量的交换传输。
参照图5所示，可以在CDU一次侧出水管路2031分别与第一换热器11的进液管路c及相变储热模组21的进液管路c连接的交汇部位设置三通阀g，根据换热装置1的换热情况，通过三通阀g调节进入第一换热器11和相变储热模组21内的流体的流量，以增强换热装置1的换热能力。
示例性的，假设将CDU一次侧进水管路2032的回水温度设定为45℃，通过检测CDU一次侧进水管路2032内的进液温度，若CDU一次侧进水管路2032的回水温度超过45℃，表明换热装置1与相变储热模组21之间热交换的效能不满足要求，此时，可以通过三通阀g将进入第一换热器11内的热量的流量增大，加快热量向外界散失的比例，增强换热装置1的换热能力，满足CDU一次侧进水管路2032的回水温度小于45℃的要求。
同样的，可以在CDU一次侧进水管路2032分别与第一换热器11的出液管路c及相变储热模组21的出液管路c连接的交汇部位设置三通阀g，该三通阀g与CDU一次侧出水管路2031上的三通阀g相互配合，以调节从相变储热模组21和第一换热器11内流出的液体的流量。
参照图5所示，为了提高第一换热器11和空气热交换的速率，换热装置1内还可以设置有风扇13，风扇13的出风面朝向翅片组111，风扇13朝向翅片组111吹风，以增大翅片组111周围的空气流动速度，加快翅片组111像空气散失热量的速率，提高第一换热器11的散热效率，进而，提高换热装置1的换热效率。
另外，换热装置1内可以设置有固定部14，风扇13和第一换热器11可以安装在固定部14上，示例性的，该固定部14例如可以为换热装置1的内壁，即风扇13和第一换热器11固定在换热装置1的内壁上。对于相变储热模组21通过CDU一次侧回路203直接与CDU201连接的情况，与CDU201连接的管路c可以穿过固定部14伸出至换热装置1外。
图6为本发明实施例一提供的另一种换热装置的结构示意图。参照图6所示，与图5中所示的换热装置1相比，图6中所示的换热装置1中还设置有第二换热器12，第二换热器12连接在产热单元20与相变储热模组21之间，产热单元20的热量经由第二换热器12换热后，再传输至相变储热模组21。
图7为图6中的第二换热器的结构示意图。参照图7所示，第二换热器12例如为板翅式换热器，第二换热器12包括外壳121，外壳121内设置有基板122，基板122将外壳121内的空间分隔为第一换热腔123和第二换热腔124，第一换热腔123与产热单元20连接，第二换热腔124与相变储热模组21连接。两侧的第一换热腔123和第二换热腔124内均间隔设置有多个翅片125，各翅片125均与基板122连接。
产热单元20的热量由CDU201经CDU一次侧回路203进入第二换热器12的第一换热腔123内，热量传导至第一换热腔123内的翅片125，第一换热腔123内的翅片125将热量传导至基板122，基板122将热量传导至第二换热腔124内的翅片125，第二换热腔124内的翅片125将热量传递至第二换热腔124内的液体，进而，由第二换热腔124内的液体将热量传输至相变储热模组21。
对于图6中所示的换热装置1包括第二换热器12的情况，可以在CDU一次侧出水管路2031分别与第一换热器11的进液管路c及第二换热器12的进液管路c连接的交汇部位设置三通阀g，在CDU一次侧进水管路2032分别与第一换热器11的出液管路c及第二换热器12的出液管路c连接的交汇部位设置三通阀g，以调节进出第一换热器11和第二换热器12的液体的流量。
以下对热量储存系统10的相变储热模组21进行详细介绍。
图8为本申请实施例一提供的相变储热模组的结构示意图。图9为图8中A-A的截面示意图。参照图8所示，相变储热模组21包括壳体211及壳体211内设置的相变储热模块214、冷板213、进水管路215a和出水管路215b。
壳体211内间隔设置有多个相变储热模块214，示例性的，多个相变储热模块214呈阵列式排布，冷板213与各相变储热模块214相邻设置。参照图9所示，冷板213内部中空形成腔体213a，进水管路215a和出水管路215b分别连接在冷板213腔体213a的不同侧，且进水管路215a和出水管路215b的管端均伸出至壳体211外，相变储热模组21的快速接头d安装在其壳体211外，进水管路215a的管端和出水管路215b的管端均套设有快速接头d。
相变储热模组21的进水管路215a和出水管路215b对应与换热装置1的换热侧1b连接，从换热装置1交换热量后的液体通过相变储热模组21的进水管路215a输送至冷板213，液体的热量由冷板213传递至相变储热模块214，相变储热模块214吸热后，液体的温度降低，然后从出水管路215b经由快速接头d返回至换热装置1中。
其中，冷板213的作用是将其腔体213a内部的液体的热量传递至相变储热模块214，冷板213可以由导热性良好的材质制作而成，示例性的，冷板213的材质可以为铝。
另外，参照图9所示，相变储热模组21的壳体211的内壁上还可以设置有保温层212，通过保温层212的保温作用，可以防止相变储热模块214储存的热量向外泄漏。保温层212主要由保温材料组成，示例性的，保温材料可以选择气凝胶等高性能保温材料。
在一些实施例中，冷板213和相变储热模块214之间还可以设置导热垫216，由导热垫216将冷板213的热量传递至相变储热模块214。示例性的，导热垫216可以选用高分子材料、石墨烯、碳纤维等材料制作而成，如此，导热垫216在起到导热作用的同时，还起到保温作用，提升相变储热模块214的储热性能。
参照图8所示，以相变储热模块214呈矩阵式排布为例，本实施例中，冷板213可以包括主板2131以及主板2131上连接的多个支板2132，主板2131可以沿相变储热模块214的排布方向延伸，支板2132沿主板2131的延伸方向间隔设置，且支板2132的内部和主板2131的内部相连通，相邻支板2132之间形成容纳空间，各相变储热模块214一一对应设置在每相邻两个支板2132之间的间隔内，且相变储热模块214与相邻两侧的支板2132相贴合。
如此设置，相邻两侧支板2132均可以向两者之间设置的相变储热模块214传递热量，相变储热模组21的传热效率较高。并且，相变储热模块214还可以与主板2131相贴合，主板2131也可以向相变储热模块214传递热量，以进一步提高相变储热模组21的传热效率。
参照图8所示，与冷板213的结构相匹配的，相变储热模组21中设置的进水管路215a和出水管路215b均可以包括主管路2151和连接在主管路2151上的多个支管路2152，进水管路215a的支管路2152和出水管路215b的支管路2152分别与各支板2132的不同侧连接。
以图8中所示的相变储热模组21的壳体211内设置有两排相变储热模块214为例，每排相变储热模组21均设置一块冷板213，两块冷板213的主板2131分别位于两排相变储热模组21的相互靠近的一侧，主板2131上连接的支板2132向远离另一主板2131的方向伸出。
示例性的，进水管路215a的主管路2151可以环绕在两排相变储热模块214的相对远离的外侧，进水管路215a的各支管路2152分别与两块冷板213的各支板2132相对远离的一侧连接，出水管路215b的主管路2151可以设置在两排相变储热模块214之间，出水管路215b的各支管路2152分别与两块冷板213的主板2131上对应各支板2132的部位连接。
或者，进水管路215a的主管路2151可以设置在两排相变储热模块214之间，进水管路215a的各支管路2152分别与两块冷板213的主板2131上对应各支板2132的部位连接，出水管路215b可以环绕在两排相变储热模块214的相对远离的外侧，出水管路215b的各支管路2152分别与两块冷板213的各支板2132的相对远离的一侧连接。
另外，连接在主板2131上的各支管路2152也可以不和各支板2132对应，本实施例对此不做具体限制。
图10为本发明实施例一提供的相变储热模块的结构示意图。参照图10所示，相变储热模块214包括外壳2141和设置于外壳2141内的相变储热材料2142，相变储热模块214的外壳2141通常采用金属或者导热性良好的塑料制成，相变储热材料2142的相变温度可以低于相变储热模组21的进液温度5-10℃。相变储热材料2142吸收冷板213内的液体的热量后，开始相变，由于相变储热材料2142的相变潜热很大，因此，相变储热材料2142能够在相变过程中吸收大量的热量。
示例性的，相变储热材料2142可以为有机相变材料，例如石蜡、有机酸、多元醇等，或者，相变储热材料2142可以为无机相变材料，例如，无机盐、无机盐水合物等。可以根据具体的吸热应用场景，对相变储热模块214的相变温度进行设计，并由此选择合适的相变储热材料2142。
在实际应用中，可以在相变储热模组21的进水管路215a和出水管路215b上安装温度传感器，监测相变储热模组21进液温度和出液温度的变化，当进液温度和出液温度之间的温差小于预设值(例如3℃)时，可以判定相变储热模块214已经完全相变，无法继续吸收热量，此时，可以将相变储热模组21与换热装置1连接的快速接头d断开，将搭载有该相变储热模组21的移动储热装置2移走，替换下一相变储热模组21继续吸收换热装置1的热量。
本实施例提供的热量储存系统10，包括换热装置1和移动储热装置2，通过将换热装置1的进热侧1a与产热单元20连接，将移动储热装置2连接在换热装置1的换热侧1b，通过换热装置1将产热单元20的热量交换至移动储热装置2，将热量储存在移动储热装置2内。移动储热装置2包括相变储热模组21和移动载体22，移动载体22可在产热单元20和吸热单元30之间移动来输送热量，避免在产热单元20与吸热单元30之间建设管道系统，不受地理条件限制，使得热量输送更灵活便捷，并能够节省成本。并且，相变储热模组21利用相变储热材料2142储存热量，可提升移动储热装置2的储热能力，储热效能更高。
实施例二
图11为本发明实施例二提供的热量再利用系统的结构示意图。参照图11所示，本实施例提供一种热量再利用系统，热量再利用系统包括吸热单元30和实施例一中所述的热量储存系统10，热量储存系统10中的换热装置1将吸热单元30的热量交换至移动储热装置2后，移动储热装置2移动至吸热单元30，将其储存的热量输送至吸热单元30。
示例性的，产热单元20可以为前述数据中心20a，吸热单元30可以为住宅小区、游泳池、酒店或城市集中供热公司等吸热应用场景中需要吸热的设备。数据中心20a内部通过CDU201将机柜202的热量由CDU二次侧回路204交换至CDU一次侧回路203，CDU一次侧回路203直接与换热装置1连接，或者，CDU一次侧回路203通过冷水机组41与换热装置1连接，将数据中心20a的热量输送至换热装置1，换热装置1将热量交换至与其连接的移动储热装置2。
移动储热装置2包括相变储热模组21和移动载体22，移动载体22搭载相变储热模组21在产热单元20和吸热单元30之间移动来输送热量，避免在产热单元20与吸热单元30之间建设管道系统，不受地理条件限制，使得热量输送更灵活便捷，并能够节省成本。并且，相变储热模组21利用相变储热材料2142储存热量，可提升移动储热装置2的储热能力，储热效能更高，可提升对数据中心20a余热的利用率。
其中，热量储存系统10的结构、功能以及工作原理在实施例一中进行了详细介绍，此处不再赘述。
图12为本发明实施例二提供的一种吸热单元与移动储热装置连接的示意图。图13为本发明实施例二提供的另一种吸热单元与移动储热装置连接的示意图。图14为本发明实施例二提供的第三种吸热单元与移动储热装置连接的示意图。
参照图12至图14所示，吸热单元30可以包括吸热设备31和第三换热器32，第三换热器32连接在吸热设备31和移动储热装置2之间，也就是说，第三换热器32与吸热设备31连接，移动储热装置2移动至吸热单元30后，与第三换热器32连接，示例性的，移动储热装置2与第三换热器32之间可以通过快速接头d连接。通过第三换热器32将移动储热装置2内储存的热量交换至吸热设备31。
参照图12和图13所示，以小区、酒店、学校、城市集中供热公司、游泳池等需要使用热水的场景为例，第三换热器32放热至吸热设备31后，吸热设备31的水温例如可以在40-50℃的范围内，此温度范围可以直接用于洗浴或热水采暖(北方的地暖一般要求进水温度最高为45℃)等要求。
参照图14所示，对于液体温度要求大于60℃的吸热设备31，例如，工厂内某些应用较高温度的液体的场景，可以在吸热设备31与第三换热器32之间连接热泵33，第三换热器32交换相变储热模组21的热量之后，可以将吸热后的液体通过管路c输送到热泵33，热泵33进一步提升液体温度至所需要的温度，然后输送至吸热设备31使用。
参照图12所示，作为一种具体实施方式，第三换热器32可以为管翅式换热器，以第三换热器32的管路c内的冷却液为水为例，第三换热器32的管路c中的冷却水在泵e的作用下流过相变储热模组21的冷板213，由于相变储热材料2142的温度高于冷却液的温度，相变储热材料2142放出潜热，其热量经由导热垫216传递到冷板213中的冷却水，冷却水吸热后变为热水，热水通过管路c加热第三换热器32的翅片321。吸热设备31中的冷水在泵e的作用下流过第三换热器32的内部腔体，冷水吸收翅片321的热量后变为热水，热水经过吸热设备31后变为冷却水，如此循环。
参照图13所示，作为一种具体实施方式，第三换热器32可以为板翅式换热器，以第三换热器32的管路c内的冷却液为水为例，第三换热器32的管路c中的冷却水在泵e的作用下流过相变储热模组21的冷板213，由于相变储热材料2142的温度高于冷却液的温度，相变储热材料2142放出潜热，其热量经由导热垫216传递到冷板213中的冷却水，冷却水吸热后变为热水，热水通过第三换热器32的第一换热腔322加热第三换热器32的基板323和翅片321。吸热设备31中的冷水在泵e的作用下流过第三换热器32内的第二换热腔324，冷水吸收基板323和翅片321的热量后变为热水，热水经过吸热设备31后变为冷却水，如此循环。
可以理解的是，本实施例涉及的上、下、上方、下方、上部、下部、顶、底、顶端、底端、顶端面、底端面等指示方位的词语是基于装置或设备的安装使用状态的位置关系而言。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (15)
1.一种热量储存系统，其特征在于，包括至少一个换热装置和至少一个移动储热装置，各所述换热装置的进热侧用于和产热单元连接，各所述换热装置的换热侧连接有至少一个所述移动储热装置；
所述移动储热装置包括相变储热模组和移动载体，所述移动载体搭载所述相变储热模组移动，所述相变储热模组吸收并储存来自所述换热装置的热量。
2.根据权利要求1所述的热量储存系统，其特征在于，所述换热装置包括第一换热器，所述第一换热器包括翅片组和穿插于所述翅片组内的换热管，所述换热管的进液端与所述产热单元的出液口连接，所述换热管的排液端与所述产热单元的进液口连接。
3.根据权利要求2所述的热量储存系统，其特征在于，所述相变储热模组的进液口通过管路与所述产热单元的出液口连接，所述相变储热模组的出液口通过管路与所述产热单元的进液口连接。
4.根据权利要求2所述的热量储存系统，其特征在于，所述换热装置还包括第二换热器，所述第二换热器包括第一换热腔和第二换热腔，所述第一换热腔与所述产热单元连接，所述相变储热模组与所述第二换热腔连接。
5.根据权利要求2所述的热量储存系统，其特征在于，所述换热装置还包括风扇，所述风扇的出风面朝向所述翅片组。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热量储存系统，其特征在于，所述相变储热模组包括壳体、多个相变储热模块、至少一块冷板、进水管路和出水管路；
所述相变储热模块、冷板、进水管路和出水管路均设置于所述壳体内，多个所述相变储热模块间隔设置，所述冷板与各所述相变储热模块相邻设置，所述进水管路和所述出水管路分别与所述冷板的腔体的不同侧连接，且所述进水管路和所述出水管路均与所述换热装置的换热侧连接。
7.根据权利要求6所述的热量储存系统，其特征在于，所述冷板包括主板和连接在所述主板上的多个支板，所述支板沿所述主板的延伸方向间隔设置，且所述支板和所述主板相连通；
各所述相变储热模块一一对应设置在每相邻两个支板之间的间隔内，且所述相变储热模块与两侧的所述支板相贴合。
8.根据权利要求7所述的热量储存系统，其特征在于，所述进水管路和所述出水管路均包括主管路和连接在所述主管路上的多个支管路，所述进水管路的支管路和所述出水管路的支管路分别与各所述支板的不同侧连接。
9.根据权利要求7所述的热量储存系统，其特征在于，所述相变储热模块和所述支板之间设置有导热垫。
10.根据权利要求6所述的热量储存系统，其特征在于，所述壳体的内壁设置有保温层。
11.根据权利要求6所述的热量储存系统，其特征在于，所述相变储热模块包括外壳和设置于所述外壳内的相变储热材料。
12.根据权利要求1-5任一项所述的热量储存系统，其特征在于，还包括至少一组定位轨道，所述定位轨道与所述换热装置的换热侧对应设置；所述移动载体沿所述定位轨道移动，使所述相变储热模组和所述换热装置的换热侧对接。
13.一种热量再利用系统，其特征在于，包括吸热单元和权利要求1-12任一项所述的热量储存系统，所述热量储存系统中吸收有产热单元的热量的移动储热装置，与所述吸热单元连接，将热量传输至所述吸热单元。
14.根据权利要求13所述的热量再利用系统，其特征在于，所述吸热单元包括吸热设备和第三换热器，所述第三换热器连接在所述移动储热装置和所述吸热设备之间。
15.根据权利要求14所述的热量再利用系统，其特征在于，所述吸热设备和所述第三换热器之间还连接有热泵。
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