CN201047689Y

CN201047689Y - 利用昼夜温差间自然冷能的装置

Info

Publication number: CN201047689Y
Application number: CNU2007200710203U
Authority: CN
Inventors: 章学来; 盛青青; 吕磊磊; 杨培莹
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2017-06-13

Abstract

利用昼夜温差间自然冷能的装置，将晚上较低温度的新风吸入蒸发式冷风机进行进一步的冷却，达到一定的温差后送入蓄能装置，由蓄能装置吸收其所含冷量，冷风依次通过低温蓄能装置和高温蓄能装置，实现梯级式吸收其冷量，以达到最大限度的蓄冷效果，最后空气通过出风口直接排入大气；也可将空气引回到蒸发式冷风机，重新对空气进行冷却，形成闭式循环回路。放冷时，通过进风口从房间或外界环境引入空气，分别经高温和低温相变材料，在达到房间温度要求时送入房间。

Description

利用昼夜温差间自然冷能的装置

技术领域

本实用新型涉及自然能利用技术领域，具体的来说涉及一种利用昼夜温差间自然冷能的装置。

背景技术

自然冷能(Nature Cool Energy)是指常温环境中，自然存在的低温差低温热能。实际上冷热感觉是相对的，无论气温高低，温差的存在就意味着能量。由于大自然维持环境温度的能力为无限大，是一种潜在的巨量低品味能源。我国大部分处于大陆性气候区，气温的昼夜变化与季节变化都很大，比起低平原海洋气候区，自然冷能潜力要大的多。利用成本相对较低，与风能、太阳能同样具有经济价值，且利用过程也不会产生环境污染。

随着人们认识程度的不断提高，自然冷能的利用也日趋广泛。1933年，在法国的实验室，在室温下利用30℃温差推动小型发动机发电，点亮来了几个小灯泡，首次证实了自然温差作为能源的可能性。60年代，美国阿拉斯加输油管路利用寒冷的气候条件加强散热，防止基土融化下沉，从而保证了管路系统的安全运行。受此启发，研究人员开始对自然冷能进行实用化研究。1986年，经过约十年的试验研究，日本建成了世界上第一座热管换热式，以自然冷能制冷的冷藏库。我国于1990年建成利用自然冷能制冷的无能耗实验冷藏库，用于农副产品贮存。

自然温差一般较小，聚集自然冷能十分困难，也就谈不上开发利用，热管的出现，才使低品味热能的传递与聚集成为现实。热管是一种高效传热元件，最早利用热管的技术出现在1942年，但一直未引起人们的关注。直到1962年，由于人造卫星的向阳面与背阴面温差过大，容易导致设备故障，有人提出热管均温方案，使卫星表面温差缩小到了14℃左右。1967年，它的超强传热能力和可行性得到普遍认可，从此迅速在各领域中得到应用。

热管为收集自然冷能提供了高效传热条件，只有将聚集的能量妥善储存，才能加以利用。所以如何高效、廉价地蓄能，成为利用自然冷能的关键。除热管换热形式之外，通过自然对流(强迫对流)利用自然冷能技术也在不断的受到重视——简称自然冷能制冰法。

自然冷能的应用范围很广，可进行“无能耗”冷藏，利用自然冷能作为能源降温的冷藏库；塑料大棚调温、自然冷能空调、“无能耗”苦咸水淡化、调温式集装箱、局部降温、工业余热回收、汽车尾气余热利用、自然冷能限温、永久性有害毒物保存库等。

目前，冷能利用最多的就是季节变化间的自然冷能，昼夜温差变化间的自然冷能利用较少。同时，冷能储存的蓄能体多采用水作为介质，以水池作为结构特征进行蓄能。以水作为储能材料，有许多的问题存在：(1)相变蓄能过程中体积变化大，易对容器和管道造成破坏；(2)作为一种电解腐蚀性物质，所产生的氧气易造成锈蚀，因此对容器和管道易产生腐蚀；(3)水的容积储热密度小，水的比热容为4.2kJ/(kg·℃)。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种利用昼夜温差间自然冷能的装置。

为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的：

本实用新型的原理为：利用晚上的冷空气的冷量储存为白天提供冷量，为了进一步降低晚上储存冷量的温度，利用蒸发式冷风机对空气进一步降温。蓄能材料采用相变材料，为了强化蓄放能过程，在相变材料中设置热管。

利用昼夜温差间自然冷能的装置，包括一吸收夜间冷空气并进一步降温的冷风机，与冷风机管路连接的可梯级吸收冷量的分级蓄能装置，所述分级蓄能装置通过管路连接制冷房间。

所述冷风机通过一管路连接制冷房间，在冷风机与制冷房间连接的管路上设置有一旁通阀，所述冷风机为蒸发式冷风机。

所述分级蓄能装置为二级蓄能装置，包括，直接连接冷风机的低温蓄能装置和连接低温蓄能装置的高温蓄能装置，所述低温蓄能装置和高温蓄能装置内部具有强化蓄冷与放冷速率的热管，在冷风机与低温蓄能装置连接的管路上设置有一旁通阀。

在本装置中，蓄能材料采用相变材料，相变材料潜热大，可以储存更多的冷量。

有益效果：本实用新型利用昼夜温差的自然冷能供冷，大大节省运行费用；创造性地利用双相变材料组合形成蓄能系统，能满足能量梯级利用原理，提高了效率，同时，相变材料的相变潜热大，可以储存更多的冷量；利用热管进行蓄放能强化传热，提高了传热效率；由于蒸发式冷风机的耗电量是电制冷的1/8-1/10，再加上晚上开启冷风机可以利用谷电，因此利用纯自然能蓄能夏天的运行费用估计为电制冷的1/20-1/30。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型利用昼夜温差间自然冷能的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参看图1，利用昼夜温差间自然冷能的装置包括1蒸发式冷风机，2旁通阀，3低温相变材料，4高温相变材料，5热管。本实用新型利用昼夜之间的温差，将晚上较低温度的新风吸入蒸发式冷风机1进行进一步的冷却，达到一定的温差后送入蓄能部分，由蓄能相变材料吸收其所含冷量，冷风依次通过低温相变材料3和高温相变材料4，实现梯级式吸收其冷量，以达到最大限度的蓄冷效果。最后空气通过出风口直接排入大气；也可将空气引回到蒸发式冷风机1，重新对空气进行冷却，形成闭式循环回路。放冷时，通过进风口从房间或外界环境引入空气，分别经高温和低温相变材料，在达到房间温度要求时送入房间。

经蒸发式冷风机1冷却的空气，如果在达到了房间所需的温度要求，一部分空气可以通过旁通阀2直接进入房间；另一部分还是进入到蓄能体中进行冷量的储存。

在高温和低温相变材料中加入热管5，是为了强化蓄冷与放冷的速率，提高自然冷能的利用率。热管5具有较高的热传导性，在蓄能体中放入热管可以有效的强化传热，提高其传热效率。

该系统还可实现冷量的直供。本系统还可实现谷价电的利用，利用天然的昼夜温差自然冷能，既环保有节能，符合新型能源开发利用的条件。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.利用昼夜温差间自然冷能的装置，包括一吸收夜间冷空气并进一步降温的冷风机，与冷风机管路连接的可梯级吸收冷量的分级蓄能装置，所述分级蓄能装置通过管路连接制冷房间。

2.根据权利要求1所述的利用昼夜温差间自然冷能的装置，其特征在于，所述冷风机通过一管路连接制冷房间，在冷风机与制冷房间连接的管路上设置有一旁通阀，所述冷风机为蒸发式冷风机。

3.根据权利要求1或2所述的利用昼夜温差间自然冷能的装置，其特征在于，所述分级蓄能装置为二级蓄能装置，包括，直接连接冷风机的低温蓄能装置和连接低温蓄能装置的高温蓄能装置，所述低温蓄能装置和高温蓄能装置内部具有强化蓄冷与放冷速率的热管，在冷风机与低温蓄能装置连接的管路上设置有一旁通阀。