CN212409468U - 一种相变储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相变储能系统，包括蓄能装置和制冷装置，所述蓄能装置包括水冷蒸发器、表冷器、相变蓄能箱和循环水泵，所述水冷蒸发器中储存有除盐水，水冷蒸发器、循环水泵和表冷器依次串联形成用冷循环回路，水冷蒸发器、相变蓄能箱、循环水泵依次串联形成蓄能循环回路，水冷蒸发器、相变蓄能箱、循环水泵和表冷器依次串联形成相变蓄能箱供能循环回路，所述送风机安装在所述表冷器上，所述制冷装置包括压缩机、风冷冷凝器、冷凝风机和热力膨胀阀，压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀和水冷蒸发器依次串联形成制冷循环回路，所述冷凝风机安装在所述风冷冷凝器上，结构简单，能更好实现错峰用电节约用电成本。

Description

一种相变储能系统

技术领域

本实用新型涉及相变储能技术领域，特别是涉及一种相变储能系统。

背景技术

在我国，白天的时候电力使用率高，处于电力供小于求的状态，此时的电价较高属于“峰电价”；晚上的时候电力使用率低，处于电力供过于求的状态，此时的电价较低属于“谷电价”，不利于电网的供配电，供电难以保证经济和平稳。

对于大型建筑物来说，制冷空调作为电力消耗最大的设备，已成为目前各建筑物重点节能对象。目前，用电需求侧管理的主要手段是采用储能技术，而应用最多的储能设备则是冰蓄冷空调系统，但其性能系数COP较低，控制系统复杂。因此，采用相变储能技术来进行能量储能，可以更好的实现错峰用电以节约用电成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能储存能量实现错峰用电的相变储能系统。

为解决上述问题，本实用新型提供一种相变储能系统，包括蓄能装置和制冷装置，所述蓄能装置包括水冷蒸发器、表冷器、相变蓄能箱和循环水泵，所述水冷蒸发器、送风机、表冷器、相变蓄能箱和循环水泵之间通过管道连接，所述水冷蒸发器中储存有除盐水，所述水冷蒸发器、循环水泵和表冷器依次串联形成用冷循环回路，所述水冷蒸发器、相变蓄能箱、循环水泵依次串联形成蓄能循环回路，所述水冷蒸发器、相变蓄能箱、循环水泵和表冷器依次串联形成相变蓄能箱供能循环回路，所述送风机安装在所述表冷器上，所述制冷装置包括压缩机、风冷冷凝器、冷凝风机和热力膨胀阀，所述压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀之间通过管道连接，所述压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀和水冷蒸发器依次串联形成制冷循环回路，所述冷凝风机安装在所述风冷冷凝器上。

进一步的，所述水冷蒸发器具有制冷剂入口、制冷剂出口、除盐水入口和除盐水出口，所述表冷器具有入口和出口，所述除盐水出口与所述表冷器的入口连接，所述表冷器的出口与所述除盐水入口连接，所述相变蓄能箱具有入口和出口，所述相变蓄能箱的入口与所述除盐水出口连接，所述相变蓄能箱的出口与所述循环水泵的进水端连接，所述循环水泵的进水端还与所述除盐水出口连接，所述循环水泵的出水端与所述表冷器的入口连接，所述循环水泵的出水端还连接在所述表冷器的出口和所述除盐水入口之间。

进一步的，所述压缩机、风冷冷凝器和热力膨胀阀均具有入口和出口，所述压缩机的入口与所述制冷剂出口连接，所述压缩机的出口与所述风冷冷凝器的入口连接，所述风冷冷凝器的出口与所述热力膨胀阀的入口连接，所述热力膨胀阀的出口与所述制冷剂入口连接。

进一步的，所述制冷剂入口、制冷剂出口、除盐水入口、除盐水出口、相变蓄能箱的入口和出口、表冷器的入口和出口、压缩机的入口和出口以及风冷冷凝器的入口和出口均设有温度传感器。

进一步的，所述制冷剂入口、制冷剂出口、压缩机的入口和出口以及风冷冷凝器的入口和出口均设有压力传感器。

本实用新型的有益效果：

1.通过设置相变蓄能箱，在“谷电价”时，管道中的除盐水流经相变蓄能箱，除盐水吸收相变蓄能箱中相变储能介质的热能实现除盐水和相变储能介质之间的热交换，将“冷量”的储存在相变储能介质中，在“峰电价时”，通过相变蓄能箱中的相变储能介质释放“冷量”实现相变储能介质和除盐水之间的热交换，以达到错峰用电的目的，节约用电成本；

2.通过设置压力传感器和温度传感器，对系统整个循环管路的液体、气体的温度和压力进行远程实时监控，使操作人员能够及时、准确的获取到各蓄能装置和制冷装置的环境工况和运行情况，便于及时响应和处理，同时也能更有效的获取实现数据，进行数据分析，帮助改进和完善整个相变储能系统；

3.通过设置第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀控制不同管路间的通断，来实现储能装置的储冷和用冷不同工作状态；

4.通过设置流量计，对进入水冷蒸发器的除盐水的流量进行监控，便于控制水冷蒸发器内除盐水的水压，避免水压过低或过高引起水冷蒸发器无法正常工作。

附图说明

图1是本实用新型一种相变储能系统的较佳的实施方式的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。

如图1所示，本实用新型一种相变储能系统的较佳的实施方式的结构原理图。所述相变储能系统包括蓄能装置1和制冷装置2，所述蓄能装置1包括水冷蒸发器11、送风机12、表冷器13、相变蓄能箱14和循环水泵15，所述水冷蒸发器11、表冷器13、相变蓄能箱14和循环水泵15之间通过管道连接，所述水冷蒸发器11中储存有除盐水，所述蓄能装置1的各管道中也流动有除盐水，所述循环水泵15持续为蓄能装置1管道中的除盐水提供循环的动力，便于除盐水在整个蓄能装置1的管道中流动，以实现用冷和储冷时的热交换。所述制冷装置2包括压缩机21、风冷冷凝器22、冷凝风机23和热力膨胀阀24，所述压缩机21、风冷冷凝器22、热力膨胀阀24之间通过管道连接，所述压缩机21持续为制冷装置2管道中的制冷剂提供循环的动力，便于制冷剂在整个制冷装置2的管道中流动，以实现制冷时的热交换。

所述水冷蒸发器11具有除盐水入口111、除盐水出口112、制冷剂入口113和制冷剂出口114，所述表冷器13具有入口和出口，所述除盐水出口112与所述表冷器13的入口连接，所述表冷器13的出口与所述除盐水入口111连接，所述相变蓄能箱14具有入口和出口，所述相变蓄能箱14的入口与所述除盐水出口112连接，所述相变蓄能箱14的出口与所述循环水泵15的进水端连接，所述循环水泵15的进水端还与所述除盐水出口112连接，所述循环水泵15的出水端与所述表冷器13的入口连接，所述循环水泵15的出水端还连接在所述表冷器13的出口和所述除盐水入口111之间，所述水冷蒸发器11中除盐水的热量被制冷剂吸收后经系统中的管道进入相变蓄能箱14或表冷器13进行热交换，最后再回到水冷蒸发器12中。

所述压缩机21、风冷冷凝器22和热力膨胀阀24均具有入口和出口，所述压缩机21的入口与所述制冷剂出口114连接，所述压缩机21的出口与所述风冷冷凝器22的入口连接，所述风冷冷凝器22出口与所述热力膨胀阀24的入口连接，所述热力膨胀阀24的出口与所述制冷剂入口113连接，制冷剂经压缩机21压缩后依次经过风冷冷凝器22和热力膨胀阀24进入水冷蒸发器11，制冷剂与所述水冷蒸发器11中的除盐水发生热交换，然后经制冷剂出口114流出再次进入压缩器21。

所述压缩机21、风冷冷凝器22、热力膨胀阀24和水冷蒸发器11依次串联形成制冷循环回路，所述冷凝风机23安装在所述风冷冷凝器22上。在此工作状态下，管道中的制冷首先在压缩机21中被压缩为高温高压的制冷剂，该高温高压的制冷剂在压缩机21的驱动下进入风冷冷凝器22，该高温高压的制冷剂在风冷冷凝器22中释放热量后变成低温高压的制冷剂，释放的热量通过冷凝风机23排出，然后该低温高压的制冷剂继续流动进入热力膨胀阀24，经热力膨胀阀24膨胀为低温低压的制冷剂，该低温低压的制冷剂继续流动进入水冷蒸发器11，与水冷蒸发器11中的除盐水再次发生热交换，吸收除盐水的热量使自身升温变成高温低压的制冷剂，最后流回压缩机21，以此循环。

所述水冷蒸发器11、循环水泵15和表冷器13依次串联形成用冷循环回路，所述送风机12安装在所述表冷器13上，所述送风机12用于将室内热空气通入表冷器13以促进室内空气循环流通。在此工作状态下，除盐水首先在水冷蒸发器11中与制冷剂发生热交换，吸收制冷剂的“冷量”使自身降温冷却，然后经循环水泵15进入表冷器13，与表冷器13中的热空气再次发生热交换，吸收热空气中的热量使热空气冷却降温，最后流回水冷蒸发器11，以此循环。

所述水冷蒸发器11、相变蓄能箱14、循环水泵15依次串联形成蓄能循环回路。在此工作状态下，除盐水首先在水冷蒸发器11中与制冷剂发生热交换，吸收制冷剂的“冷量”使自身降温冷却，然后在循环水泵15的驱动下进入相变蓄能箱14，所述相变蓄能箱14中装有相变储能介质，冷却后的除盐水与相变蓄能箱14中的相变储能介质再次发生热交换，吸收相变储能介质的热量使相变储能介质降温冷却，此时，除盐水中的“冷量”就储存在了相变储能箱14中，最后除盐水经循环水泵15流回水冷蒸发器11，以此循环。

所述水冷蒸发器11、相变蓄能箱14、循环水泵15和表冷器13依次串联形成相变蓄能箱14供能循环回路。在此工作状态下，水冷蒸发器11中的除盐水在循环水泵15的驱动下进入相变蓄能箱14，此时相变蓄能箱14中已经储能有“冷量”，除盐水与相变蓄能箱14中的相变储能介质发生热交换，吸收相变储能介质中的“冷量”使自身降温冷却，然后经循环水泵15进入表冷器13，与表冷器13中的热空气再次发生热交换，吸收热空气中的热量使热空气冷却降温，最后流回水冷蒸发器11，以此循环。

所述除盐水出口112和所述相变蓄能箱14的入口之间设有第一电磁阀V1，所述第一电磁阀V1用于控制除盐水出口112和所述相变蓄能箱14的入口之间管道的通断；所述除盐水出口112和所述循环水泵15的进水端之间设有第二电磁阀V2，所述第二电磁阀V2用于控制所述除盐水出口112和所述循环水泵15进水端之间管道的通断；所述循环水泵15的出水端与所述表冷器13的入口之间设有第三电磁阀V3，所述第三电磁阀V3用于控制所述循环水泵15出水端与所述表冷器13的入口之间管道的通断；所述循环水泵15的出水端与所述除盐水入口111之间设有第四电磁阀V4，所述第四电磁阀V4用于控制所述循环水泵15出水端和所述除盐水入口111之间管道的通断。

所述表冷器13的出口和所述循环水泵15的出水端的连接节点与所述除盐水入口111之间设有流量计FM，所述流量计FM用于监测进入所述水冷蒸发器11的除盐水的流量，便于控制流量，避免水压过低或过高导致水冷蒸发器11无法正常工作。

所述除盐水入口111、除盐水出口112、制冷剂入口113、制冷剂出口114、相变蓄能箱15的入口和出口、表冷器13的入口和出口、压缩机21的入口和出口以及风冷冷凝器22的入口和出口均设有温度传感器T。所述制冷剂入口113、制冷剂出口114、压缩机21的入口和出口以及风冷冷凝器22的入口和出口均设有压力传感器P。所述压力传感器P和温度传感器T用于对制冷剂和除盐水的温度和压力进行监控，使操作人员能够及时、准确的获取到所述蓄能装置1和制冷装置2中各设备的环境工况和运行情况，便于及时响应和处理，同时也能更有效的获取实现数据，进行数据分析，帮助改进和完善整个相变储能系统。

本实用新型的工作原理：

在夜间，由于电力供应处于供大于求的状态，电价属于“谷电价”，此时启动水冷蒸发器11、循环水泵15和整个制冷装置2，打开第一电磁阀V1和第四电磁阀V4，关闭第二电磁阀V2和第三电磁阀V3，系统工作在储能模式。制冷剂经过压缩机21压缩成为高温高压的制冷剂，然后进入风冷冷凝器22中释放热量后变成低温高压的制冷剂，接着进入热力膨胀阀24膨胀为低温低压的制冷剂，再接着进入水冷蒸发器11，与水冷蒸发器11中的除盐水再次发生热交换，吸收除盐水的热量使除盐水降温冷却，然后制冷剂流回压缩机21进行下一次循环，与此同时，水冷蒸发器11中降温冷却后的除盐水在循环水泵15的驱动下进入相变蓄能箱14，相变蓄能箱14中的相变储能介质的热量被除盐水吸收后逐渐冷却，然后吸收了热量的除盐水经循环水泵15流回水冷蒸发器11，此时除盐水中的“冷量”就储存在了相变储能箱14中。

在白天，由于电力供应处于供小于求的状态，电价属于“峰电价”，此时关闭制冷装置2，启动水冷蒸发器11、循环水泵15、表冷器13和送风机12，打开第一电磁阀V1和第三电磁阀V3，关闭第二电磁阀V2和第四电磁阀V4，系统工作在相变蓄能箱14供能用冷模式。水冷蒸发器11中的除盐水在循环水泵15的驱动下进入相变蓄能箱14，此时相变蓄能箱14中已经储能有“冷量”，除盐水与相变蓄能箱14中的相变储能介质发生热交换，除盐水吸收相变储能介质中的“冷量”使自身降温冷却，然后经循环水泵15进入表冷器13，与表冷器13中的热空气发生热交换，除盐水吸收热空气中的热量使热空气冷却降温，冷却后的空气在送风机12的作用下在室内循环流通以降低室内温度，最后除盐水流回水冷蒸发器11。

若白天气温较高需要长时间使用系统，而相变蓄能箱14中存储的“冷量”不足时，此时启动水冷蒸发器11、循环水泵15、表冷器13、送风机12和整个制冷装置2，打开第一电磁阀V1和第四电磁阀V4，关闭第二电磁阀V2和第三电磁阀V3，系统工作在制冷装置2供能用冷模式。制冷剂经过压缩机21压缩成为高温高压的制冷剂，然后进入风冷冷凝器22中释放热量后变成低温高压的制冷剂，接着进入热力膨胀阀24膨胀为低温低压的制冷剂，再接着进入水冷蒸发器11，与水冷蒸发器11中的除盐水再次发生热交换，吸收除盐水的热量使除盐水降温冷却，然后制冷剂流回压缩机21进行下一次循环，与此同时，冷却后的除盐水经循环水泵15进入表冷器13，与表冷器13中的热空气发生热交换，除盐水吸收热空气中的热量使热空气冷却降温，冷却后的空气在送风机12的作用下在室内循环流通以降低室内温度，最后除盐水流回水冷蒸发器11。

若白天气温特别高时，仅靠制冷装置2或相变蓄能箱14供能制冷无法满足室内温度需求时，此时将整个蓄能装置1和制冷装置2都启动，打开第一电磁阀V1、第二电磁阀V2和第三电磁阀V3，关闭第四电磁阀V4，系统工作在制冷装置2和相变蓄能水箱14同时供能用冷模式，以保证大制冷负荷的需求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种相变储能系统，其特征在于：包括蓄能装置和制冷装置，所述蓄能装置包括水冷蒸发器、表冷器、相变蓄能箱和循环水泵，所述水冷蒸发器、送风机、表冷器、相变蓄能箱和循环水泵之间通过管道连接，所述水冷蒸发器中储存有除盐水，所述水冷蒸发器、循环水泵和表冷器依次串联形成用冷循环回路，所述水冷蒸发器、相变蓄能箱、循环水泵依次串联形成蓄能循环回路，所述水冷蒸发器、相变蓄能箱、循环水泵和表冷器依次串联形成相变蓄能箱供能循环回路，所述送风机安装在所述表冷器上，所述制冷装置包括压缩机、风冷冷凝器、冷凝风机和热力膨胀阀，所述压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀之间通过管道连接，所述压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀和水冷蒸发器依次串联形成制冷循环回路，所述冷凝风机安装在所述风冷冷凝器上。

2.根据权利要求1所述的一种相变储能系统，其特征在于：所述水冷蒸发器具有制冷剂入口、制冷剂出口、除盐水入口和除盐水出口，所述表冷器具有入口和出口，所述除盐水出口与所述表冷器的入口连接，所述表冷器的出口与所述除盐水入口连接，所述相变蓄能箱具有入口和出口，所述相变蓄能箱的入口与所述除盐水出口连接，所述相变蓄能箱的出口与所述循环水泵的进水端连接，所述循环水泵的进水端还与所述除盐水出口连接，所述循环水泵的出水端与所述表冷器的入口连接，所述循环水泵的出水端还连接在所述表冷器的出口和所述除盐水入口之间。

3.根据权利要求2所述的一种相变储能系统，其特征在于：所述压缩机、风冷冷凝器和热力膨胀阀均具有入口和出口，所述压缩机的入口与所述制冷剂出口连接，所述压缩机的出口与所述风冷冷凝器的入口连接，所述风冷冷凝器的出口与所述热力膨胀阀的入口连接，所述热力膨胀阀的出口与所述制冷剂入口连接。

4.根据权利要求3所述的一种相变储能系统，其特征在于：所述制冷剂入口、制冷剂出口、除盐水入口、除盐水出口、相变蓄能箱的入口和出口、表冷器的入口和出口、压缩机的入口和出口以及风冷冷凝器的入口和出口均设有温度传感器。

5.根据权利要求3所述的一种相变储能系统，其特征在于：所述制冷剂入口、制冷剂出口、压缩机的入口和出口以及风冷冷凝器的入口和出口均设有压力传感器。

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