CN114543211B - 一种双效蓄能型空气处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双效蓄能型空气处理设备，冷辐射单元中，冷辐射板与第一保温外壳安装连接形成具有第一空腔的密封结构，第一空腔内填充有第一介质；热辐射单元中，热辐射板与第二保温外壳安装连接形成具有第二空腔的密封结构，第二空腔内填充有第二介质；相变蓄能释能段包括第三保温外壳、相变平板；相变平板的第三空腔内填充相变材料；相变平板设置在第三保温外壳内，且第三保温外壳与相变平板之间留有气流通道，气流通道与进风口、出风口相连通。第一热管的冷凝段布置在冷辐射单元的第一空腔内，第一热管的蒸发段布置在相变平板的第三空腔内；第二热管的蒸发段布置在热辐射单元第二空腔内，第二热管的冷凝段布置在相变平板的第三空腔内。

Description

一种双效蓄能型空气处理设备

技术领域

本发明属于能量存储设备领域，特别涉及一种双效蓄能型空气处理设备。

背景技术

新风负荷在空调负荷中的比例已高达20% ~ 40%，对人员密集的公共建筑，该比例甚至超过50%。因此，降低新风能耗对节能减排有重要意义。有研究利用相变材料从自然界吸收、蓄存的冷热量处理新风，比如利用相变蓄换热器从夜间自然风中吸收冷量、利用循环水将太阳能集热器吸收的热量输送给相变材料，进而利用相变材料蓄存的冷热量处理新风。

这两类系统均仅具有蓄冷或蓄热功能，相变材料的利用率不高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

目的：天空辐射制冷利用物体表面与太空之间的电磁辐射换热进行被动式供冷，不消耗外部能量、不产生任何环境污染，已被应用于建筑物被动式降温、太阳电池散热等领域。未来应在提高天空辐射冷板的制冷能力、冷量高效传递和应用等方面进行深入研究。

热管利用管内工作介质的相变和流动来实现热量转移，具有热导率高、均温性好、可靠性高、易于弯曲形变等特点。近年来，在微电子、能源等领域提高换热性能方面，热管技术已得了越来越多的应用。相变储能系统中加入热管可有效解决相变材料热导率低的问题，热管与相变材料的耦合应用主要涉及余热回收、相变蓄换热器、电子元件冷却等领域。

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双效蓄能型空气处理设备，利用高热导率的热管将天空辐射和太阳辐射中的自然冷热量分别从冷辐射单元和热辐射单元的空腔内的水中传输并蓄存在相变材料中，以实现冬夏季被动式蓄能，并将蓄存的冷热量用来处理空气。

夏季夜间冷辐射单元将天空辐射的冷量蓄存在其空腔内的水中，冬季白天热辐射单元将太阳辐射的热量蓄存在其空腔内的水中。利用热管将冷辐射单元和热辐射单元与相变平板（相变换热器）相连，从而将自然冷热量传输给相变材料。通风气流与相变平板进行热湿交换，吸收相变材料中蓄存的自然冷热量，可显著降低空气处理能耗。

采用的技术方案为：

一种双效蓄能型空气处理设备，包括冷辐射单元、热辐射单元、相变蓄能释能段、第一热管、 第二热管；

所述冷辐射单元包括冷辐射板、第一保温外壳及第一介质；所述冷辐射板与第一保温外壳安装连接形成具有第一空腔的密封结构，所述第一空腔内填充有第一介质；

所述热辐射单元包括热辐射板、第二保温外壳及第二介质；热辐射板与第二保温外壳安装连接形成具有第二空腔的密封结构，所述第二空腔内填充有第二介质；

所述的相变蓄能释能段包括第三保温外壳、相变平板；所述相变平板内具有第三空腔，第三空腔内填充相变材料；所述第三保温外壳一端设置为进风口，另一端设置为出风口；所述相变平板设置在第三保温外壳内，且第三保温外壳与相变平板之间留有气流通道，所述气流通道与进风口、出风口相连通；

第一热管的冷凝段布置在冷辐射单元的第一空腔内且与第一介质接触，第一热管的蒸发段布置在相变平板的第三空腔内且与相变材料接触；第二热管的蒸发段布置在热辐射单元第二空腔内且与第二介质接触，第二热管的冷凝段布置在相变平板的第三空腔内且与相变材料接触。

在一些实施例中，第一保温外壳为上端开口的盒状结构，冷辐射板安装在所述第一保温外壳的上端开口处。

在一些实施例中，所述冷辐射板上表面成方锥体结构；优选的，冷辐射板朝上，冷辐射单元的底面与水平面之间平行设置。

进一步的，所述冷辐射板为由四块倾斜辐射板拼合而成的整体结构。

在一些实施例中，第二保温外壳为上端开口的盒状结构，热辐射板安装在所述第二保温外壳的上端开口处；和/或，所述热辐射板上表面平整。

在一些实施例中，所述热辐射单元还包括透明玻璃，透明玻璃安装在热辐射板上方，且所述透明玻璃与热辐射板之间形成有真空层。

在一些实施例中，所述热辐射单元中，热辐射板朝上且与水平面之间倾斜设置。

进一步的，所述热辐射板与水平面之间的倾角范围为30-50度。

在一些实施例中，所述第一保温外壳上设置有用于第一热管穿设的孔，并配合有密封圈用于密封固定；第二保温外壳上设置有用于第二热管穿设的孔，并配合有密封圈用于密封固定；第三保温外壳上设置有用于第一热管、第二热管穿设的孔，并配合有密封圈用于密封固定。

在一些实施例中，所述第一介质为水；所述第二介质为水。

本发明中，常规的相变材料即可实现本申请。在一些实施例中，所述相变材料优选为固液相变材料。

所述第一热管、 第二热管均为平板热管。

本发明利用高热导率的热管将天空辐射和太阳辐射中的自然冷热量分别从冷辐射单元和热辐射单元的空腔内的水中传输并蓄存在相变材料中，以实现冬夏季被动式蓄能。与现有技术相比，其优越性体现在：

（1）本发明通过在冷辐射板围成的空腔内注满水，水的优良热物性可使冷辐射板温度均匀，并可将天空辐射冷量快速传递给热管及相变材料。

（2）本发明充分利用热管复合相变材料从夏季天空辐射和冬季太阳辐射中吸收、蓄存自然冷热量并释放给通风气流，以降低空气处理能耗；

（3）本发明设计的双效蓄能型空气处理设备兼有蓄冷和蓄热功能，结构紧凑，大大节省了安装空间和设备费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的实用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅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为根据本发明一实施例的双效蓄能型空气处理设备结构示意图；

图2为图1中A向视图；

图3为图1中B向视图；

图4为本发明一实施例的冷辐射单元的剖视图；

图5为本发明一实施例的热辐射单元的剖视图；

图6为本发明一实施例的相变蓄能释能段的结构示意图；

图7为图6中I-I向剖视图；

图中：冷辐射单元1、热辐射单元2、相变蓄能释能段3、第一热管4、 第二热管5、密封圈6；

冷辐射板11、第一保温外壳12、第一介质13；

热辐射板21、透明玻璃22、第二保温外壳23、第二介质24；

第三保温外壳31、相变平板32、相变材料321，进风口33、出风口34、气流通道35。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1至图3所示，一种双效蓄能型空气处理设备，包括冷辐射单元1、热辐射单元2、相变蓄能释能段3、第一热管4、第二热管5。

如图4所示，所述的冷辐射单元1包括冷辐射板11、第一保温外壳12及第一空腔内的第一介质13；所述的冷辐射板11为由四块倾斜辐射板拼合而成的整体结构，上表面成方锥体结构，冷辐射板朝上，本实施例中冷辐射单元的底面与水平面之间平行设置。

第一保温外壳12为上端开口的盒状结构，冷辐射板11安装在所述第一保温外壳12的上端开口处，形成具有第一空腔的密封结构，所述第一空腔内填充有第一介质13；所述第一介质13优选为水。

如图5所示，所述的热辐射单元2包括热辐射板21、透明玻璃22、第二保温外壳23及第二空腔内的第二介质24；

第二保温外壳23为上端开口的盒状结构，热辐射板21安装在所述第二保温外壳23的上端开口处，形成具有第二空腔的密封结构，所述第二空腔内填充有第二介质24；所述热辐射板21上方还设置有透明玻璃22，所述透明玻璃22与热辐射板21之间有真空层，真空层的作用是防止空气对流降温，起保温作用。在一些实施例中，所述透明玻璃22与热辐射板21平行设置。所述第二介质24优选为水。

在一些实施例中，所述的热辐射单元2，所述热辐射板21上表面平整。热辐射板21朝上且与水平面之间倾斜设置。优选的，所述热辐射板21与水平面之间的倾角范围30-50度。

如图6和图7所示，所述的相变蓄能释能段3包括第三保温外壳31、相变平板32、进风口33、出风口34、气流通道35；所述的相变平板32内具有第三空腔，第三空腔内填充相变材料321；所述的相变平板32为冷辐射单元1、热辐射单元2共用的。

所述第三保温外壳31一端设置为进风口33，另一端设置为出风口34；所述相变平板32设置在第三保温外壳31内，且第三保温外壳31与相变平板32之间留有气流通道35，所述气流通道35与进风口33、出风口34相连通。

所述的冷辐射板11，热辐射板21，夏季热辐射板21进行外遮阳，冬季冷辐射板11外覆盖保温层。

所述第一保温外壳12上设置有用于第一热管4穿设的孔，并配合有密封圈6用于密封固定。第二保温外壳23上设置有用于第二热管5穿设的孔，并配合有密封圈6用于密封固定。第三保温外壳31上设置有用于第一热管4、第二热管5穿设的孔，并配合有密封圈6用于密封固定。

所述第一热管4、 第二热管5均为平板热管，对于冷辐射单元1而言，第一热管4的冷凝段布置在冷辐射单元1的第一空腔内且与第一介质13接触，入孔处通过密封圈固定连接，第一热管4的蒸发段布置在相变平板32的第三空腔内且与相变材料321接触，入孔处通过密封圈固定连接；对于热辐射单元2而言，第二热管5的蒸发段布置在热辐射单元2第二空腔内且与第二介质24接触，入孔处通过密封圈固定连接，第二热管5的冷凝段布置在相变平板32的第三空腔内且与相变材料321接触，入孔处通过密封圈固定连接。

优选的，在相变平板32内，所述第一热管4与第二热管5沿相变平板长度方向交替布置。

在一些实施例中，所述相变材料321为固液相变材料，本实施例中固液相变材料采用癸酸，来源于山东优索化工科技有限公司生产。

本发明实施例的工作原理及过程如下：

夏季夜间工况时，热辐射板21进行外遮阳，冷辐射板11以热辐射的形式将天空中的冷量蓄存在冷辐射单元1的第一介质13中；通过第一热管4将蓄存在冷辐射单元1空腔内的第一介质13中的冷量传递到相变平板32空腔内的相变材料321中，当夏季用户需要供冷时，打开风机，使新风从相变蓄能释能段3的进风口33进入，新风流经气流通道35与相变平板32内的相变材料321进行热湿交换过程后，将蓄存的冷量释放给空气，最后将处理过的空气从相变蓄能释能段3的出风口34通过管道释放给末端用户。

冬季白天工况时，冷辐射板11外覆盖保温层，热辐射板21以热辐射的形式将天空中的太阳辐射热蓄存在热辐射单元2空腔内的第二介质24中；通过第二热管5将蓄存在热辐射单元2空腔内的第二介质24中的热量传递到相变平板32空腔内的相变材料321中，当冬季用户需要供热时，打开风机，使新风从相变蓄能释能段3的进风口33进入，新风流经气流通道35与相变平板32内的相变材料321进行热湿交换过程后，将蓄存的热量释放给空气，最后将处理过的空气从相变蓄能释能段3的出风口34通过管道释放给末端用户。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双效蓄能型空气处理设备，其特征在于，包括冷辐射单元、热辐射单元、相变蓄能释能段、第一热管、 第二热管；

所述冷辐射单元包括冷辐射板、第一保温外壳及第一介质；所述冷辐射板与第一保温外壳安装连接形成具有第一空腔的密封结构，所述第一空腔内填充有第一介质；

所述热辐射单元包括热辐射板、第二保温外壳及第二介质；热辐射板与第二保温外壳安装连接形成具有第二空腔的密封结构，所述第二空腔内填充有第二介质；

所述的相变蓄能释能段包括第三保温外壳、相变平板，所述的相变平板为冷辐射单元、热辐射单元共用的；所述相变平板内具有第三空腔，第三空腔内填充相变材料；所述第三保温外壳一端设置为进风口，另一端设置为出风口；所述相变平板设置在第三保温外壳内，且第三保温外壳与相变平板之间留有气流通道，所述气流通道与进风口、出风口相连通；

第一热管的冷凝段布置在冷辐射单元的第一空腔内且与第一介质接触，第一热管的蒸发段布置在相变平板的第三空腔内且与相变材料接触；第二热管的蒸发段布置在热辐射单元第二空腔内且与第二介质接触，第二热管的冷凝段布置在相变平板的第三空腔内且与相变材料接触；

所述冷辐射板上表面成方锥体结构；

所述热辐射单元中，热辐射板朝上且与水平面之间倾斜设置；

所述热辐射板与水平面之间的倾角范围为30-50度；

所述第一介质为水；

所述第二介质为水；

所述相变材料为固液相变材料。

2.根据权利要求1所述的双效蓄能型空气处理设备，其特征在于，第一保温外壳为上端开口的盒状结构，冷辐射板安装在所述第一保温外壳的上端开口处。

3.根据权利要求1或2所述的双效蓄能型空气处理设备，其特征在于，所述冷辐射板为由四块倾斜辐射板拼合而成的整体结构。

4.根据权利要求1所述的双效蓄能型空气处理设备，其特征在于，第二保温外壳为上端开口的盒状结构，热辐射板安装在所述第二保温外壳的上端开口处；所述热辐射板上表面平整。

5.根据权利要求1或4所述的双效蓄能型空气处理设备，其特征在于，所述热辐射单元还包括透明玻璃，透明玻璃安装在热辐射板上方，且所述透明玻璃与热辐射板之间形成有真空层。

6.根据权利要求1所述的双效蓄能型空气处理设备，其特征在于，所述第一保温外壳上设置有用于第一热管穿设的孔，并配合有密封圈用于密封固定；第二保温外壳上设置有用于第二热管穿设的孔，并配合有密封圈用于密封固定；第三保温外壳上设置有用于第一热管、第二热管穿设的孔，并配合有密封圈用于密封固定。

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