CN1944566A - 空调相变蓄冷剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调相变蓄冷剂及其制造方法，是由以下成分按重量百分比，1～4％的氯化钾，0.1～0.5％的成核剂，0.05～0.5％的表面活性剂，0.01～1％导热增强剂二氧化钛颗粒，其余为纯净水组成，其相变温度区间为－1～－8℃。具有配方简单、蓄冷剂价廉，灵活多样，能有效减少蓄冷空调的制冷时间，并延长蓄冷空调的释冷时间的优点，进而实现空调系统的冷量调节，达到“移峰填谷”，实现高效节能的目的，使蓄冷空调设备的能耗达到更低的水平，拓展了蓄冷空调的使用范围。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种蓄冷空调用的相变蓄冷剂，具体涉及一种可用于蓄冷空调及其相当温度区间的小型制冷设备的移峰填谷或延长保冷时间的相变蓄冷剂，还涉及一种制造该相变蓄冷剂的方法。
技术背景
我国是一个能源供应较为紧张的国家，政府虽投入了大量的财力建设电厂，但随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，大中城市制冷空调的用电量与日俱增，因此仍出现电力供应高峰不、低谷过剩的矛盾。解决电力不足的问题，一方面是靠增加对电力的投入，加快电力建设的步伐；另一方面还要加强计划用电与节约用电，鼓励用户节约用电、移峰填谷，充分利用现有电力资源，大力开发低谷用电。在电力供应紧张的情况下，峰谷电价政策的实施为蓄能空调技术提供了广阔的发展前景。
根据蓄能介质的不同，蓄能系统又可被分为水蓄冷、冰蓄冷及共晶盐蓄冷等几种类型。水蓄冷是利用其显热来储存冷量的，它具有蓄冷密度低、蓄冷槽体积大及槽内不同温度的冷水易混合的缺点。冰蓄冷是利用水的相变凝固潜热来储存冷量的，其相变潜热大，空调机组必须运行在较低的工作温度范围(-8~-10℃)，使空调机组的效率下降，系统复杂。共晶盐的优点是其相变温度与空调主机的蒸发温度相吻合，选用一台空调主机即可进行制冷、蓄冷共况运行。缺点是其蓄冷密度较低，相变凝固时存在过冷现象，且材料易老化变质、蓄冷性能易发生衰减。
目前我国很多地方都已经用上了大型的冰蓄冷空调，但它们都是用在大型的建筑物内。而小型的、家用的蓄冷空调却迟迟未出现。
将相变蓄冷技术应用于小型空调设备进而推广到大型空调设备在国内还处于研究阶段。而采用相变材料作为空调蓄冷材料可以获得如下的一些优点：
1)采用相变蓄冷材料制作的空调蓄冷器的蓄冷介质，可以减少空调制冷系统与蓄冷介质之间的传热温差，也可以减少系统的蒸发温度，进而提高蓄冷空调系统的COP(COP即为制冷性能系数，也即是coefficient performance)。空调配置蓄冷器，可在电力充足的时候，把电能转化为冷量贮存起来；当电力供应不足的时候，再把冷量释放出来，以调节冷量的供需，起到电力供应的“移峰填谷”的作用。
2)对于蓄冷和制冷联合循环的空调系统来说，可以减少空调压缩机的启动次数，节约能源。空调启动时的电流是运行电流的7～8倍，无用功耗较大，空调配置蓄冷节能器后，减少了启动次数，减少了无用功耗，达到了节能的目的，同时也延长了压缩机的寿命。
3)可以作为快速冷却保温啤酒、饮料等的可选方案。
发明内容
本发明创造的目的在于克服现有技术中上述缺陷：针对空调水蓄冷和普通冰系统目前使用的蓄冷剂存在有用效率较低、有析冰现象以及不利于调节空调蒸发器的蒸发温度等问题，而设计一种在同一蓄冷空调系统中采用不同配比的相变材料来调节相变温度的相变蓄冷材料，进而显著提高系统有用效率，基本消除析冰现象，并能够维持相变过程中相变速率的均匀性的水合盐蓄冷剂。可以有效地减少空调等蓄冷系统的传热温差和充分利用空调系统的冷量，从而提高空调和与空调具有相同温度区间的小型制冷设备的冷量利用率。
本发明的理论依据：本发明以传热学、溶解学以及热力学的“相平衡”有关原理为依据，也即是根据溶质溶于溶剂中制成溶液时，溶液凝固点比纯溶剂降低的原理(凝固点降低定律)，可以配制出不同相变温度的相变蓄冷介质。通常选用无机盐类作为溶质，以水为溶剂，水的凝固点为0℃，而制成的溶液凝固点低于零度，这样就可以通过实验的方法找到某种合适的盐及其配制浓度，其相变温度在10~-9℃并具有较大的潜热，这是本发明的理论依据。因此本发明就提出这样一种空调相变蓄冷剂的配置方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：本发明提出采用水合盐为相变材料的相变蓄冷系统，采用相变蓄冷材料可以提高空调蓄冷系统的蓄冷效率，本发明提出的采用KCl等相变材料组合的相变蓄冷材料，有利于形成单一的蓄冷温度(蓄冷峰值温度)，这样的系统就可以获得更高的循环效率。
本发明所述的空调相变蓄冷剂的基本材料为水合盐，其中相变温度区间为0～-10℃的蓄冷剂为氯化钾(KCl)、水、成核剂(NaF、硼砂、TiO2微细颗粒)、表面活性剂(洗涤剂)和导热增强剂TiO2微细颗粒、金属丝网等。
本发明所述的空调相变蓄冷剂是由以下成分按重量百分比，由1～4％的氯化钾，0.1～0.5％的成核剂，0.05～0.5％的表面活性剂，0.01～1％导热增强剂二氧化钛颗粒，其余为纯净水组成，其相变温度区间为-1～-8℃。
所述表面活性剂是家用洗涤灵。
所述导热增强剂二氧化钛颗粒的颗粒直径为50～200微米。
所述成核剂是NaF或硼砂。
提供一种制造所述空调相变蓄冷剂的制造方法，包括以下步骤：
(1)准备纯度为99.99％及以上的分析试剂KCl、NaF，纯净水、洗涤灵或洗涤粉、二氧化钛纳米级粉末等备用；
(2)准备分析天平、容器、搅拌设备等辅助设备；
(3)按照确定的配方把各种试剂按照重量百分比称好各自的重量；
(4)首先把分析试剂KCl加入称好重量的纯净水中，边加试剂边开动搅拌设备，以使试剂在水中混合溶解均匀；
(5)把辅助试剂NaF、洗涤灵或洗涤粉、二氧化钛纳米级粉末加入上面的水合盐中，也是一边添加试剂，一边搅拌，直至全面试剂混合均匀备用；
(6)把配制好的试剂装入计划用于蓄冰槽中，蓄冷剂的添加容积不得大于蓄冰槽的内部有效容积的95％；
(7)对蓄冰槽进行封口备用。
本发明所述空调相变蓄冷剂及其制造方法的有益效果是：本发明的空调相变蓄冷剂充分利用了相变潜热蓄冷的基本原理，同时又克服了以往相变蓄冷的一些缺点，比如：析冰现象，有刺激性的异味(氯化氨等)，相变潜热小，单一的相变温度等，因此采用上述蓄冷剂的空调蓄冷器，就可以调节空调正常工作和夜间制冰过程中的冷量分配，减少空调系统蒸发器的温度波动，提高空调系统的制冷效率，进而降低空调系统的整体能耗水平。并且本发明比传统的空调蓄冷剂配置简单，传热效率高，价格便宜，配置、使用均很方便。具有配方简单、蓄冷剂价廉，灵活多样，能有效减少蓄冷空调的制冰时间，并延长蓄冷空调的释冷时间的优点，进而实现空调系统的冷量调节，达到“移峰填谷”，实现高效节能的目的，使蓄冷空调设备的能耗达到更低的水平，拓展了蓄冷空调的使用范围。
下面结合附图和实施例对本发明所述的空调相变蓄冷剂及其制造方法作进一步说明：
附图说明
图1是本发明空调相变蓄冷剂实施例一的相变过程曲线示意图。(图中横坐标为时间，单位：小时；纵坐标为温度，单位：℃)；
图2是本发明空调相变蓄冷剂实施例二的相变过程曲线示意图。(图中横坐标为时间，单位：小时；纵坐标为温度，单位：℃)。
具体实施方式
以下本发明所述空调相变蓄冷剂及其制造方法的最佳实施例，并不因此限定本发明的保护范围。
实施实例一：提供一种空调相变蓄冷剂：是由3％KCl+96％H2O+0.3％二氧化钛纳米级粉末(颗粒直径为50～200微米)+0.3％氟化钠晶体+0.4％超能洗衣粉组成，其相变潜热为289J/g和主要相变温度为-5℃，其相应的制冰过程曲线见图1所示。
实施实例二：提供一种空调相变蓄冷剂：是由4％KCl+95.3％H2O+0.3％二氧化钛纳米级粉末(颗粒直径为50～200微米)+0.4％家用洗涤灵组成。其相应的制冰过程曲线见图2所示。
所述的空调相变蓄冷剂，其相变温度与空调工况相吻合，相变潜热较高，基本无过冷和相分离现象，无毒、无腐蚀性，性能稳定、重复性好。可克服水蓄冷系统蓄冷密度低，冰蓄冷系统蓄冷温度低的缺点，提高了蓄冷空调系统的蓄冷量和蓄冷效率，减小了蓄冷装置的体积和成本，改善了蓄冷空调系统的经济性。
提供一种制造所述空调相变蓄冷剂的制造方法，包括以下步骤：
(1)准备纯度为99.99％及以上的分析试剂KCl、NaF，纯净水、洗涤灵或洗涤粉、二氧化钛纳米级粉末等备用；
(2)准备分析天平、容器、搅拌设备等辅助设备；
(3)按照确定的配方把各种试剂按照重量百分比称好各自的重量；
(4)首先把分析试剂KCl加入称好重量的纯净水中，边加试剂边开动搅拌设备，以使试剂在水中混合溶解均匀；
(5)把辅助试剂NaF、洗涤灵或洗涤粉、二氧化钛纳米级粉末加入上面的水合盐中，也是一边添加试剂，一边搅拌，直至全面试剂混合均匀备用；
(6)把配制好的试剂装入计划用于蓄冰槽中，蓄冷剂的添加容积不得大于蓄冰槽的内部有效容积的95％；
(7)对蓄冰槽进行封口备用。
采用本发明所述的空调相变蓄冷剂的空调蓄冷器，比传统的空调蓄冷器具有更高的循环效率和有用效率，它的构造简单、配置方便、原料易得、价格便宜，能有效地减少蓄冷空调的制冰时间，并延长蓄冷空调释冷时间。
Claims (7)
1.一种空调相变蓄冷剂，其特征在于，是由以下成分按重量百分比，1～4％的氯化钾，0.1～0.5％的成核剂，0.05～0.5％的表面活性剂，0.01～1％导热增强剂二氧化钛颗粒，其余为纯净水组成，其相变温度区间为-1～-8℃。
2.根据权利要求1所述的空调相变蓄冷剂，其特征在于，是由3％KCl+96％H2O+0.3％二氧化钛纳米级粉末+0.3％氟化钠晶体+0.4％超能洗衣粉组成，其相变潜热为289J/g和主要相变温度为-5℃。
3.根据权利要求1所述的空调相变蓄冷剂及其制造方法，其特征在于，是由4％KCl+95.3％H2O+0.3％二氧化钛纳米级粉末+0.4％家用洗涤灵组成。
4.根据权利要求1所述的空调相变蓄冷剂，其特征在于，所述表面活性剂是家用洗涤灵。
5.根据权利要求1所述的空调相变蓄冷剂，其特征在于，所述导热增强剂二氧化钛颗粒的颗粒直径为50～200微米。
6.根据权利要求1所述的空调相变蓄冷剂，其特征在于，所述成核剂是NaF或硼砂。
7、一种制造权利要求1所述空调相变蓄冷剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备纯度为99.99％及以上的分析试剂KCl、NaF，纯净水、洗涤灵或洗涤粉、二氧化钛纳米级粉末等备用；
(2)准备分析天平、容器、搅拌设备等辅助设备；
(3)按照确定的配方把各种试剂按照重量百分比称好各自的重量；
(4)首先把分析试剂KCl加入称好重量的纯净水中，边加试剂边开动搅拌设备，以使试剂在水中混合溶解均匀；
(5)把辅助试剂NaF、洗涤灵或洗涤粉、二氧化钛纳米级粉末加入上面的水合盐中，也是一边添加试剂，一边搅拌，直至全面试剂混合均匀备用；
(6)把配制好的试剂装入计划用于蓄冰槽中，蓄冷剂的添加容积不得大于蓄冰槽的内部有效容积的95％；
(7)对蓄冰槽进行封口备用。
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