CN115954578B - 一种钠离子电池储能预制舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池储能预制舱领域，具体涉及一种钠离子电池储能预制舱，包括预制舱本体，预制舱本体的侧壁设有开关预制舱的平开门，预制舱本体内安装有电池架，预制舱本体的顶部外侧设有散热箱体，预制舱本体的内侧壁上安装有隔板一和隔板二，隔板二位于隔板一的正上方；隔板一上设有多个通风孔；隔板一与隔板二之间设有U形的进风管，进风管的两个入口端位于隔板一的正下方处；散热箱体和隔板二之间设有制冷剂循环系统；隔板一与预制舱本体的顶部之间设有水循环系统。该电池储能预制舱不仅能够调节舱内温度，使预制舱维持在钠离子电池最适温度范围内，同时在发生火灾时可以迅速将燃火位置扑灭，降低了电池储能预制舱爆燃的风险。

Description

一种钠离子电池储能预制舱

技术领域

本发明专利涉及电池储能预制舱技术领域，具体而言，涉及一种钠离子电池储能预制舱。

背景技术

近年来，国内外智能电网建设以及电池储能技术的迅速发展，电池储能的需求不断增大。储能技术成为发展和建设智能电网的关键技术之一，其具有改善电网的低能质量、削峰填谷、应急备用以及加大可再生能源的利用率等优点。预制舱式电池储能系统具有技术成熟，大容量、可移动、便于安装等优点，在电网系统具有广泛的应用前景。随着钠离子电池材料的迅速发展以及电池技术的进一步提高，使得钠离子电池在电池储能系统中成为应用最广泛的电池。在预制舱内，由于受到能量密度和空间的限制，储能预制舱内的电池架上电池布置密集，温度很容易升高，尽管钠离子电池的热失控起始温度高于锂离子电池，但是也不能完全杜绝热失控情况下的爆燃风险。

现有的预制舱为了降低热失控的风险，均安装有散热装置，比如中国发明专利（CN111991728A）公开的一种锂电池火灾及消防试验用储能预制舱，该预制舱在顶部安装有风机，同时在预制舱侧壁上安装进风百叶窗，通过风机驱动将外部空气吸入到预制舱内与电池进行换热。再比如中国发明专利（CN115149657A）公开的一种预制舱式锂离子电池储能系统及分区热管理装置，该装置也是采用风扇将内部热量散出，只是该预制舱可以调节风扇的高度，这样可以将风扇调节到温度较高的位置，实现精确降温，提高散热速度的效果。

上述专利散热均是采用简单的风机散热，无法实现对预制舱内的温度进行准确调控，由于电池布置密集，需要风机持续工作，尤其在夏天外界温度很高的情况下，采用该方式散热，效果很差；同时在安全消防上，是通过设置消防排水孔，当发生火灾时，需要消防人员连接消防管道才能进行灭火，反应速度较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠离子电池储能预制舱，该预制舱不仅能够调节舱内温度，使预制舱维持在钠离子电池最适温度范围内，同时在发生火灾时可以迅速将燃火位置扑灭，降低了电池储能预制舱爆燃的风险。

本发明是这样实现的，包括预制舱本体，所述预制舱本体的侧壁设有开关预制舱的平开门，所述预制舱本体内安装有电池架，所述预制舱本体的顶部外侧设有散热箱体，所述预制舱本体的内侧壁上安装有隔板一和隔板二，所述隔板二位于隔板一的正上方；所述隔板一上设有多个通风孔；所述隔板一与隔板二之间设有U形的进风管，所述进风管的两个入口端位于隔板一的正下方处；所述散热箱体和隔板二之间设有制冷剂循环系统；所述隔板一与预制舱本体的顶部之间设有水循环系统；所述制冷剂循环系统的吸热端位于水循环系统的散热端内；

所述水循环系统包括散热盘管一、多个消防机构、连接管、循环泵、出液管、换热壳体和进液管；所述散热盘管一水平安装于隔板一和进风管的水平段之间；所述换热壳体和循环泵均安装于隔板二和预制舱本体的顶部之间；所述散热盘管一的两端分别与连接管和进液管连接，所述连接管远离散热盘管一的端部与循环泵连接；所述循环泵的另一端与出液管连接，所述换热壳体的两端分别与进液管和出液管连接；所述制冷剂循环系统的吸热端位于换热壳体内；多个所述消防机构等距安装于散热盘管一上，多个所述消防机构的排水端均位于隔板一的正下方处；

所述进风管的水平段靠近散热盘管一的侧壁上开有多个出风口，多个所述出风口内均设有换热扇；所述进风管靠近进风口的内侧壁上设有温度传感器。

进一步，所述消防机构包括排液管一和消防喷头；所述排液管一的顶部与散热盘管一的侧壁固定连接，所述排液管一的底部穿过隔板一与消防喷头连接。

进一步，所述消防机构包括球形壳体、转动球体、排液管二和步进电机；所述球形壳体嵌设于散热盘管一上，所述转动球体滑动安装于球形壳体内，所述转动球体内设有折形通道，所述折形通道的一端与散热盘管一连通，所述折形通道的另一端为自由端；所述步进电机的输出端与转动球体固定连接，所述转动球体以步进电机的输出端为转轴中心旋转使得折形通道的自由端与散热盘管一或排液管二连通。

进一步，所述换热壳体内设有多个折板，多个所述折板沿换热壳体的两个相对侧壁交替安装形成蛇形通道。

进一步，所述制冷剂循环系统包括散热盘管二、压缩机、冷凝器和电子膨胀阀；所述散热盘管二的出液端与压缩机的进气端连接，所述压缩机的排气端与冷凝器的进气端连接，所述电子膨胀阀的两端分别与冷凝器的出液端以及蒸发器的进液端连接；所述散热盘管二水平安装于换热壳体内，所述散热盘管二的直管方向与蛇形通道的直线段方向垂直。

进一步，所述散热箱体的两相对侧壁上分别设有多个排风口和多个进风口，多个所述排风口内均安装有风扇，多个所述排风口与多个进风口错位设置。

进一步，所述散热盘管一上设有多个翅片。

进一步，所述电池架的放置板上均设有多个条形孔。

进一步，所述预制舱本体的侧壁上设有多个观察窗。

进一步，所述预制舱本体内设有监控摄像头。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过将制冷剂循环系统的散热盘管二安装于换热壳体内，同时换热壳体、进液管、连接管、出液管、循环泵和散热盘管一之间构成一套水循环系统，这样可以通过制冷剂循环系统持续将水循环系统内的热量带走，使水循环系统内的蒸馏水保持在较低的温度，在换热扇的作用下使内部空气与散热盘管一进行强制对流换热，从而达到降低预制舱本体内部温度的效果；

2、在散热盘管一的侧壁上连接排液管一，排液管一的底部连接消防喷头，在预制舱本体内产生爆燃现象时，消防喷头能够及时打开使得水循环系统内的蒸馏水从消防喷头中喷出，从而实现对爆燃位置进行及时灭火，提高消防效率；

3、在散热盘管一上嵌设球形壳体，同时球形壳体内的转动球体受到步进电机的作用使其转动，使散热盘管一与排液管二连通，从而使蒸馏水依次流过折形通道和排液管二来实现对爆燃位置进行及时灭火，提高了消防效率；

4、将散热箱体中的排风口与进风口错位设置，这样可以使进入散热箱体内的空气充分与冷凝器换热，提高了制冷剂循环系统的制冷效率；

5、在散热盘管一上安装翅片，可以使散热盘管一与循环空气充分换热，提高了换热效率。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种钠离子电池储能预制舱的内部结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的散热盘管一的仰视图；

图3是本发明实施例1提供的换热壳体俯面剖视图；

图4是本发明实施例1提供的一种钠离子电池储能预制舱的侧视图；

图5是本发明实施例1提供的电池架置物板的俯视图；

图6是本发明实施例2提供的散热盘管一的仰视图；

图7是本发明实施例2提供的消防机构的内部结构示意图。

上述附图中涉及的附图标记：

1、预制舱本体；2、平开门；3、电池架；4、条形孔；5、消防喷头；6、监控摄像头；7、温度传感器；8、散热盘管一；9、隔板二；10、连接管；11、循环泵；12、出液管；13、压缩机；14、散热盘管二；15、冷凝器；16、风扇；17、排风口；18、折板；19、散热箱体；20、电子膨胀阀；21、蒸发器；22、换热壳体；23、进液管；24、进风管；25、通风孔；26、出风口；27、隔板一；28、换热扇；29、排液管一；30、翅片；31、蛇形通道；32、观察窗；33、进风口；34、球形壳体；35、步进电机；36、排液管二；37、折形通道；38、转动球体。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

实施例1：参照图1-5所示，为本发明提供的较佳实施例，包括预制舱本体1，在预制舱本体1两端的侧壁上安装有开关预制舱的平开门2，预制舱本体1内安装有电池架3，电池架3为多层结构，每一层均用于布置电池，在本实施例中，如图5所示，电池架3的放置板上均开有多个条形孔4，开设条形孔4可以让上方的冷空气下沉穿过每一层放置板，并降低靠近支撑架底部的温度；预制舱本体1的顶部外侧固定安装有散热箱体19，制冷剂循环系统的散热端安装于散热箱体19内，散热箱体19的两相对侧壁上分别开设4个排风口17和4个进风口33，4个排风口17内均安装有风扇16，4个排风口17与多个进风口33错位设置，这样在风扇16转动时，可以增加换热空气的距离，使空气充分与制冷剂循环系统的冷凝器15换热，使制冷剂循环系统高效率运转；如图1所示，预制舱本体1的内侧壁上安装有隔板一27和隔板二9，隔板二9位于隔板一27的正上方，隔板一27上开有多个通风孔25；隔板一27与隔板二9之间固定安装有U形的进风管24，进风管24的两个入口端位于隔板一27的正下方处，进风管24的水平段位于隔板一27和隔板二9之间；在本实施例中，设置带有通风孔25的隔板一27的目的是在换热扇28的作用下，使舱内空气与散热盘管一8换热，部分气流通过通风孔25回到舱内，但未穿过通风孔25的气流在隔板一27的作用下形成绕流，绕流的空气与散热盘管一8之间进行多次对流换热，最终穿过通风孔25，这样提高了制冷效率；散热箱体19和隔板二9之间安装制冷剂循环系统；隔板一27与预制舱本体1的顶部之间固定安装有水循环系统；制冷剂循环系统的吸热端位于水循环系统的散热端内；

水循环系统包括散热盘管一8、多个消防机构、连接管10、循环泵11、出液管12、换热壳体22和进液管23；散热盘管一8水平安装于隔板一27和进风管24的水平段之间，散热盘管一8上套设有多个翅片30，翅片30与散热盘管一8一体成型设计，这样增强了导热性能；换热壳体22和循环泵11均安装于隔板二9和预制舱本体1的顶部之间；散热盘管一8的两端分别与连接管10和进液管23连接，连接管10远离散热盘管一8的端部与循环泵11连接；循环泵11的另一端与出液管12连接，换热壳体22的两端分别与进液管23和出液管12连接，在本实施例中，如图3所示，换热壳体22内安装有多个折板18，多个折板18沿换热壳体22的两个相对侧壁交替安装形成蛇形通道31，同时在蛇形通道31的转弯处为U型，这样可以减小水流的局部阻力损失，降低循环泵11的功耗；制冷剂循环系统的吸热端位于换热壳体22内；多个消防机构等距安装于散热盘管一8上，多个消防机构的排水端均位于隔板一27的正下方处；

在本实施例中，消防机构包括排液管一29和消防喷头5；排液管一29的顶部与散热盘管一8的底部固定连接，排液管一29的底部穿过隔板一27与消防喷头5连接，消防喷头5采用型号为传统的DN15，本实施例中还有烟雾报警器、控制处理器和控制面板（图中均未标注）；烟雾报警器检测到烟雾时，会将信息传递到控制处理器中，控制处理器立即打开消防喷头5，水循环系统内的蒸馏水在循环泵11的加压作用下会从消防喷头5喷出，达到灭火的效果；为了能然蒸馏水最大程度从排液管一29中流出，本实施例优选的将排液管一29的顶部与散热盘管一8的弯管的外侧壁连接，这样蒸馏水在流经散热盘管一8的弯管处时，在离心作用下最大程度流入到排液管一29中，从而达到快速灭火的效果。

本实施例中，如图1所示，进风管24的水平段靠近散热盘管一8的侧壁上开有多个出风口26，多个出风口26内均安装有换热扇28；进风管24靠近进风口33的内侧壁上安装有温度传感器7，在进风管24的进风口33位置安装温度传感器7用于检测回风温度，回风温度能够准确反应预制舱本体1内的温度，检测更准确。

本实施例中，制冷剂循环系统包括散热盘管二14、压缩机13、冷凝器15和电子膨胀阀20；散热盘管二14的出液端与压缩机13的进气端连接，压缩机13的排气端与冷凝器15的进气端连接，电子膨胀阀20的两端分别与冷凝器15的出液端以及蒸发器21的进液端连接；散热盘管二14水平安装于换热壳体22内，散热盘管二14的直管方向与蛇形通道31的直线段方向垂直，通过增加换热面积来使散热盘管二14与蒸馏水充分换热，提高换热效率。本实施例中，制冷剂循环系统中的管路材料与水循环系统的管路材料均为铜。

预制舱本体1的侧壁上嵌设有多个观察窗32，同时在预制舱本体1内安装监控摄像头6，并且还安装有无线传输装置，监控摄像头6、无线传输装置、控制器之间均电信号连接，安装监控摄像头6，便于工作人员能够随时观察舱内电池情况。

工作原理：在预制舱正常工作时，制冷剂循环系统的压缩机13做功，使得制冷剂在制冷剂循环系统中循环流动，制冷剂在电子膨胀阀20的作用下变成低温低压的液体，由于水循环系统中的水进入到换了壳体内沿着蛇形通道31流动，与蒸发器21多次对流换热，蒸馏水的温度降低并且流入到散热盘管一8中；同时，在换热扇28的作用下，内部热空气进入到进风管24中，并通过换热扇28的加压作用于散热盘管一8充分换热，最终穿过通风孔25降低舱内温度。当出现爆燃的情况时，对应位置的烟雾探讨感应到烟雾后，将信息发送到控制处理器中，控制处理器打开消防喷头5，此时由于水循环系统内的蒸馏水在循环泵11的加压作用下，会进入到排液管一29中，最终通过消防喷头5喷水，这样便可达到及时灭火的效果。

实施例2：参照图6和图7所示，本实施例与实施例1的区别在于消防机构的结构不同，本实施例的消防机构包括球形壳体34、转动球体38、排液管二36和步进电机35；球形壳体34嵌设于散热盘管一8上，转动球体38转动安装于球形壳体34内，转动球体38内开有折形通道37，折形通道37的一端始终与散热盘管一8靠近进液管23的位置连通，折形通道37的另一端为自由端；步进电机35的输出端与转动球体38固定连接，转动球体38以步进电机35的输出端为转轴中心旋转使得折形通道37的自由端与散热盘管一8或排液管二36连通；采用调节折形通道37的连通方向来控制蒸馏水的流动方向，相比于实施例1，更容易将蒸馏水送入排液管二36中进行灭火，灭火效果相比于实施例1中的消防机构更好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钠离子电池储能预制舱，包括预制舱本体(1)，所述预制舱本体(1)的侧壁设有开关预制舱的平开门(2)，所述预制舱本体(1)内安装有电池架(3)，其特征在于，所述预制舱本体(1)的顶部外侧设有散热箱体(19)，所述预制舱本体(1)的内侧壁上安装有隔板一(27)和隔板二(9)，所述隔板二(9)位于隔板一(27)的正上方；所述隔板一(27)上设有多个通风孔(25)；所述隔板一(27)与隔板二(9)之间设有U形的进风管(24)，所述进风管(24)的两个入口端位于隔板一(27)的正下方处；所述散热箱体(19)和隔板二(9)之间设有制冷剂循环系统；所述隔板一(27)与预制舱本体(1)的顶部之间设有水循环系统；所述制冷剂循环系统的吸热端位于水循环系统的散热端内；

所述水循环系统包括散热盘管一(8)、多个消防机构、连接管(10)、循环泵(11)、出液管(12)、换热壳体(22)和进液管(23)；所述散热盘管一(8)水平安装于隔板一(27)和进风管(24)的水平段之间；所述换热壳体(22)和循环泵(11)均安装于隔板二(9)和预制舱本体(1)的顶部之间；所述散热盘管一(8)的两端分别与连接管(10)和进液管(23)连接，所述连接管(10)远离散热盘管一(8)的端部与循环泵(11)连接；所述循环泵(11)的另一端与出液管(12)连接，所述换热壳体(22)的两端分别与进液管(23)和出液管(12)连接；所述制冷剂循环系统的吸热端位于换热壳体(22)内；多个所述消防机构等距安装于散热盘管一(8)上，多个所述消防机构的排水端均位于隔板一(27)的正下方处；

所述进风管(24)的水平段靠近散热盘管一(8)的侧壁上开有多个出风口(26)，多个所述出风口(26)内均设有换热扇(28)；所述进风管(24)靠近进风口(33)的内侧壁上设有温度传感器(7)；

消防机构包括排液管一(29)和消防喷头(5)；所述排液管一(29)的顶部与散热盘管一(8)的侧壁固定连接，所述排液管一(29)的底部穿过隔板一(27)与消防喷头(5)连接；

所述换热壳体(22)内设有多个折板(18)，多个所述折板(18)沿换热壳体(22)的两个相对侧壁交替安装形成蛇形通道(31)；

所述制冷剂循环系统包括散热盘管二(14)、压缩机(13)、冷凝器(15)和电子膨胀阀(20)；所述散热盘管二(14)的出液端与压缩机(13)的进气端连接，所述压缩机(13)的排气端与冷凝器(15)的进气端连接，所述电子膨胀阀(20)的两端分别与冷凝器(15)的出液端以及蒸发器(21)的进液端连接；所述散热盘管二(14)水平安装于换热壳体(22)内，所述散热盘管二(14)的直管方向与蛇形通道(31)的直线段方向垂直。

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能预制舱，其特征在于，所述散热箱体(19)的两相对侧壁上分别设有多个排风口(17)和多个进风口(33)，多个所述排风口(17)内均安装有风扇(16)，多个所述排风口(17)与多个进风口(33)错位设置。

3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能预制舱，其特征在于，所述散热盘管一(8)上设有多个翅片(30)。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能预制舱，其特征在于，所述电池架(3)的放置板上均设有多个条形孔(4)。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能预制舱，其特征在于，所述预制舱本体(1)的侧壁上设有多个观察窗(32)。

6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能预制舱，其特征在于，所述预制舱本体(1)内设有监控摄像头(6)。

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