CN217275772U - 集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备及其系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备及其系统，该储能设备包括储能箱、热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管，热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管分别安装在储能箱的内部，储能箱的内部充注有相变材料，该储能设备可以与制冷/制热机组和末端供冷/供热设备相连接。本实用新型能够利用晚间低谷电价时段进行储能，实现用电移峰填谷作用，降低运行费用，并能提高蓄能空调系统的运行效率，并且储能设备把蒸发盘管或冷凝盘管、热交换盘管、相变材料集成在同一储能箱容器内，可实现以上三种功能设备高度集成及小型化、模块化，可把传统的复杂的蓄能系统设备及蓄放冷流程精简化并高度集成，可实现体积小但储能量大的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调设备技术领域，更具体地说，是涉及一种集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备及其系统。
背景技术
随着国民经济的发展，电力供应日趋紧张，电力峰谷差不断拉大更为明显，为了平稳电网，国家出台了峰谷电价政策，鼓励用户尽量在低谷时段用电。其中，空调等制冷设备是日常工作和生活中的用电大户，解决好制冷设备在低谷时段用电问题，对国家成功实施峰谷电价政策至关重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备及其系统。
为实现上述目的，本实用新型的第一方面提供了一种集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，包括储能箱、热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管，所述热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管分别安装在储能箱的内部，所述储能箱的外部或内部设有冷/热媒进出接口和载冷/载热剂进出接口，所述冷/热媒进出接口与蒸发盘管或冷凝盘管相连接，所述载冷/载热剂进出接口与热交换盘管相连接，所述储能箱的内部充注有相变材料。
作为优选的，所述储能箱的内部设有由换热增强肋条组成的固定网格，所述热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管分别固定安装在固定网格上，所述热交换盘管与蒸发盘管或冷凝盘管之间通过换热增强肋条相连接触。
作为优选的，所述储能箱的箱壁处设有保温层，所述保温层包括但不局限于聚胺酯、聚苯乙烯、玻璃纤维棉或者PE棉。
作为优选的，所述蒸发盘管或冷凝盘管可以由铜、铝、银、石墨、传热塑料或其他传热性能较好的材料制成；所述热交换盘管可以由铜、铝、银、石墨、传热塑料或其他传热性能较好的材料制成；所述固定网格可以由铜、铝、银、石墨、传热塑料或其他传热性能较好的材料制成。
作为优选的，所述储能箱的空气进出口处设有用于平衡储能箱内部与外部大气的压力的空气进出呼吸阀。
作为优选的，所述储能箱上设有用于感应储能箱内的相变材料已相变的量的相变量传感器。
本实用新型的第二方面提供了一种系统，包括制冷/制热机组、末端供冷/供热设备、以及上述技术方案所述的集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，所述制冷/制热机组通过冷/热媒管与储能设备的冷/热媒进出接口相连接，所述末端供冷/供热设备通过载冷/载热剂管与储能设备的载冷/载热剂进出接口相连接。
作为优选的，所述制冷/制热机组与储能设备之间用于冷/热媒进入储能设备的冷/热媒管上连接有膨胀阀。
作为优选的，还包括储液容器和定压补液装置，所述储液容器设置为带低液位监测的储液桶或者不带低液位监测的储液桶，所述储液容器与定压补液装置相连接，所述定压补液装置的出液口与载冷/载热剂管相连接。
作为优选的，还包括均与控制设备电连接的冷热源输送泵、比例调节阀和温度传感器，所述冷热源输送泵连接在储能设备与末端供冷/供热设备之间用于储能设备内的载冷/载热剂输出的载冷/载热剂管上，所述比例调节阀的两端并连在储能设备与末端供冷/供热设备之间用于储能设备内的载冷/载热剂输出的载冷/载热剂管和用于载冷/载热剂回流到储能设备内的载冷/载热剂管上，所述温度传感器分别连接在储能设备与末端供冷/供热设备之间用于储能设备内的载冷/载热剂输出的载冷/载热剂管和用于载冷/载热剂回流到储能设备内的载冷/载热剂管上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型的蒸发盘管(或冷凝盘管)可作为制冷/制热机组的蒸发器(或冷凝器)使用，能够直接给储能设备内的相变材料及热交换盘管提供冷(或热)源能量，当相变材料因失去(或获得)热量时将发生温度降低(或升高)，当温度降低(或升高)达到相变材料的相变温度点时，相变材料将发生形态相变，由此实现相变储能，热交换盘管能够作为储能设备向外部末端供冷/供热设备提供冷(或热)源的热交换器使用，储能设备可以将制冷/制热机组直接提供的冷(或热)源能量和由相变材料储存的冷(或热)源能量通过内部流通有载冷(热)剂的热交换盘管输送至末端供冷/供热设备，实现供冷(或供热)功能，本实用新型能够利用晚间低谷电价时段进行储能，实现用电移峰填谷作用，降低运行费用，并能提高蓄能空调系统的运行效率。
2、本实用新型的储能设备把空调蒸发器的蒸发盘管(或冷凝器的冷凝盘管)、热交换器的热交换盘管、用于储能的相变材料集成在同一储能箱容器内，可实现以上三种功能设备高度集成及小型化、模块化，可把传统的复杂的蓄能系统设备及蓄放冷流程精简化并高度集成。本实用新型的储能设备可实现体积小但储能量大的效果。
3、在质量控制方面，本实用新型的储能设备内的功能模块可在工厂内统一生产并组装定型，有利于产品的生产质量控制，可实现与安装分体式空调机的安装工艺一样安装本储能设备，有效降低现场安装设备的技术门槛，减少现场设备组件的安装，减少质量失控环节，可保证整套产品的安装质量。
4、在成本控制方面，由于本实用新型的储能设备的各功能模块高度集成，可实现有效降低产品的生产、运输、装配成本，可有效降低设备的现场安装人工成本；由于本储能设备内的蒸发盘管(或冷凝盘管)与相变材料之间、热交换盘管与相变材料之间为两个独立运行的制冷/制热工艺流程，末端供冷/供热设备的配置容量可不受制冷/制热机组的装机容量限制(相比多联式冷媒型制冷/制热机组)，有利于系统的应用成本降低及末端供冷/供热设备的扩容，使用更加灵活、方便。
5、在商业应用方面，由于本实用新型的储能设备的有效成本、质量控制设计方式及可利用晚间低谷电价时段进行制冷/制热蓄能，降低了空调设备的运行费用，以及设备功能的高度集成，使本储能设备有利于成品的量产化及储能空调的民用广泛推广，有利于国家倡导的用电移峰填谷政策广泛应用，有利于引导民众自主参与国家节能减排政策，利于国家碳峰值需求，利国利民。
6、本实用新型还可以增设有由换热增强肋条组成的固定网格，其可有效提高换热效果，增强蒸发盘管与热交换盘管之间、蒸发盘管(或冷凝盘管)与相变材料之间、以及热交换盘管与相变材料之间的传热效果，同时负责固定蒸发盘管及热交换盘管。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的储能设备的结构示意图；
图2是图1中沿A-A线的剖面图；
图3是本实用新型实施例提供的蒸发盘管与热交换盘安装在固定网架上的局部结构放大图；
图4是本实用新型实施例提供的系统的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的制冷/制热机组与储能设备的蒸发部位的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的末端供冷/供热设备与储能设备的热交换部位的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
请参考图1，本实用新型的实施例一提供了一种集成蒸发器及热交换器功能的储能设备1，包括储能箱11、热交换盘管12和蒸发盘管13等部件，下面结合附图对本实施例各个组成部分进行详细说明。
安装时，热交换盘管12和蒸发盘管13分别安装在储能箱11的内部，储能箱11的外部或内部设有用于与制冷/制热机组相连接的冷/热媒进出接口15和用于与末端供冷/供热设备相连接的载冷/载热剂进出接口16，冷/热媒进出接口15与蒸发盘管13相连接，蒸发盘管13内可以流通有冷媒，载冷/载热剂进出接口16与热交换盘管12相连接，热交换盘管12内可以流通有载冷剂，储能箱11的内部充注有相变材料18。
热交换盘管12可以由铜、铝、银、石墨、传热塑料或其他传热性能较好的材料制成。热交换盘管12主要负责把制冷/制热机组制备的冷量或相变材料储存的冷量传递给末端供冷/供热设备使用，并使储能设备内的相变材料与末端供冷/供热设备管道内的载冷剂进行隔离。
蒸发盘管13也可以由铜、铝、银、石墨、传热塑料或其他传热性能较好的材料制成。蒸发盘管13主要负责给储能设备制备冷量。
相变材料18可以设置为液态相变材料或者固态相变材料，比如为水、盐溶液或者其他一些目前市面上常见的可相变的化学材料，主要负责储存冷量。相变材料可以由液体变为固体，或由固体变为液体。
作为本实施例的进一步改进，如图2和图3所示，储能箱11的内部设有由换热增强肋条171组成的固定网格17，热交换盘管12和蒸发盘管13分别固定安装在固定网格17上，热交换盘管12与蒸发盘管13之间通过换热增强肋条171相连接触。固定网格17可以由铜、铝、银、石墨、传热塑料或其他传热性能较好的材料制成。
由于相变材料普遍传热性能不高，该换热增强肋条及固定网格可有效提高换热效果，增强蒸发盘管与热交换盘管之间、蒸发盘管与相变材料之间、以及热交换盘管与相变材料之间的传热效果，同时负责固定蒸发盘管及热交换盘管。热交换盘管和蒸发盘管可以通过换热增强肋条的肋环或其他固定部位固定在固定网格上，热交换盘管与蒸发盘管通过换热增强肋条相连接触，可相互作为增强型换热面使用(热交换盘管可作为蒸发盘管的延展换热面使用，同理，蒸发器盘管可作为热交换盘管的延展换热面使用)，可起到一定的换热增强作用，相应可减少换热材料的面积，降低产品的成本投入。
如图1和图2所示，储能箱11的箱壁处可以设有保温层19，保温层19可以由聚胺酯、聚苯乙烯、玻璃纤维棉、PE棉或其他保温材料制成。保温层19主要对储能设备进行保温作用，减少储能设备与外界的热量交换。
如图1所示，储能箱11的空气进出口处可以设有用于平衡储能箱11内部与外部大气的压力的空气进出呼吸阀110。工作时，可经空气进出呼吸阀110流通空气，当储能设备内部的相变材料发生相变时，体积将可能发生变化，引起内部压力变化，该阀可平衡储能设备内部与外部大气的压力。
如图1所示，储能箱11的内部或外部可以设有用于感应储能箱11内的相变材料已相变的量的相变量传感器，如冰量传感器111，其可通过超声波或磁力线、射线作用感应储能设备内的液态相变材料已相变的结冰量，把相应的数据反馈给控制设备或其他控制设备，由控制设备进行计算实现对制冷(热)机组及末端供冷负荷的控制。
实施例二
本实用新型的实施例二提供了一种集成冷凝器及热交换器功能的储能设备，包括储能箱11、热交换盘管12和冷凝盘管等部件，本实施例的结构与上述实施例一的结构大部分相同，不同之处仅在于用冷凝盘管替换了蒸发盘管，蒸发盘管用于制冷，冷凝盘管用于制热。
冷凝盘管也可以由铜、铝、银、石墨、传热塑料或其他传热性能较好的材料制成。冷凝盘管内可以流体有热媒，冷凝盘管主要负责给储能设备制备热量。相应的，本实施例的相变材料主要负责储存热量。热交换盘管内可以流体有载热剂，热交换盘管主要负责把制冷/制热机组制备的热量或相变材料储存的热量传递给末端供冷/供热设备进行供热使用。
此外，储能箱11的相变量传感器也可以替换为热量传感器。
实施例三
请参考图4，本实用新型的实施例三提供了一种系统，包括制冷/制热机组2、末端供冷/供热设备3(即各种需要供冷/供热的设备)、以及上述实施例一或上述实施例二所述的储能设备1，储能设备1的结构和原理在此不再赘述，制冷/制热机组2通过冷/热媒管151a(用于冷/热媒进入储能设备)、冷/热媒管151b(用于储能设备的冷/热媒输出)与储能设备1的冷/热媒进出接口15相连接，末端供冷/供热设备3通过载冷/载热剂管161a(用于载冷/载热剂进入储能设备)、载冷/载热剂管161b(用于储能设备的载冷/载热剂输出)与储能设备1的载冷/载热剂进出接口16相连接。
如图4和图5所示，冷/热媒管151a上可以连接有膨胀阀4。其中，制冷/制热机组能够与储能设备内的蒸发盘管(或冷凝盘管)、膨胀阀等组成一个独立循环的制冷(热)工艺流程，负责给储能设备制备冷(热)量。
其中，制冷/制热机组可以为市面上常见的制冷/制热设备，如空调外机，可以包括机组冷凝盘管21、压缩机22等部件。
如图4和图6所示，较佳的，该系统还可以包括储液容器5和定压补液装置6，储液容器5设置为带低液位监测的储液桶或者不带低液位监测的储液桶，储液容器5与定压补液装置6相连接，定压补液装置6的出液口与载冷/载热剂管161b相连接。
其中，定压补液装置6可以采用目前市面上常见的各种定压输液器，为末端供冷/供热设备提供稳定的压力及按需补充载冷剂或载热剂。储液桶用于储备载冷剂液体，可以带有低液位监测，当液位低于设定值时，给控制设备反馈补充液体需求信号。
此外，在其他实施例中，根据实际需要，如图4和图6所示，该系统还可以包括均与控制设备电连接的冷热源输送泵7、比例调节阀8和温度传感器9，冷热源输送泵7连接在载冷/载热剂管161b上，比例调节阀8的两端并连在载冷/载热剂管161b和载冷/载热剂管161a上，温度传感器9分别连接在载冷/载热剂管161b和载冷/载热剂管161a上。
冷热源输送泵7可以设置为电动液体输送泵，主要负责给末端供冷/供热设备输送载冷剂，可按需匹配变频器。
比例调节阀8可以设置为电动比例积分调节阀，通过调节阀的开度实现对载冷/载热剂的温度控制，实现对末端的供冷(热)负荷进行控制。
温度传感器9的作用在于监测末端供冷/供热设备的载冷/载热剂的温度，把相应的数据反馈给控制设备，再由控制设备通过计算后实现对比例调节阀及冷热源输送泵进行运行控制。
控制设备10可以设置为微机平台、控制触摸屏、电脑、控制柜等一些目前市面上常见的控制装置，可显示设备的各种运行参数，可设定设备的各种运行参数，进行运行控制计算，接收反馈数据进行运算并提交相应运行指令，监控整套系统的运行状态及记录运行数据，可以提供以下5种运行工况指令：(1)普通供冷(热)工况；(2)蓄冷(热)工况；(3)一边蓄冷(热)，一边供冷(热)工况；(4)蓄能设备单独运行供冷(热)工况；(5)蓄能设备与制冷/制热机组联合运行供冷(热)工况。
如图6所示，储能设备内的热交换盘管、冷热源输送泵、末端供冷/供热设备、比例调节阀、定压补液装置等可以组成一个独立循环的供冷(热)工艺流程，热交换盘管负责把制冷/制热机组制备的冷(热)量或相变材料储存的冷(热)量传递给末端供冷/供热设备使用。
在晚间低谷电价时段(或其它需求时段)，按需运行制冷/制热机组，通过冷媒(或热媒)在储能设备内的蒸发盘管内蒸发(或冷凝盘管内冷凝)，实现对盘管外界吸热(或放热)，使充注在该储能设备内的相变材料失去(或获得)热量，当相变材料因失去(或获得)热量时将发生温度降低(或升高)，当温度降低(或升高)达到相变材料的相变温度点时，相变材料将因持续失去(或获得)热量而发生形态相变(由液体变为固体，或由固体变为液体)，由此实现相变储能。
蒸发盘管(或冷凝盘管)可作为制冷/制热机组的蒸发器(或冷凝器)使用，能够直接给储能设备内的相变材料及热交换盘管提供冷(或热)源能量，热交换盘管能够作为储能设备向外部末端供冷/供热设备提供冷(或热)源的热交换器使用，储能设备可以将制冷/制热机组直接提供的冷(或热)源能量和由相变材料储存的冷(或热)源能量通过内部流通有载冷(热)剂的热交换盘管输送至末端供冷/供热设备，实现供冷(或供热)功能。
具体实施时，制冷/制热机组可以设置在储能设备的外部，形成分体式，当然，根据实际需要，也可以集成在储能设备的内部，形成一体式。
综上所述，本实用新型能够利用晚间低谷电价时段进行储能，实现用电移峰填谷作用，降低运行费用，并能提高蓄能空调系统的运行效率，并且把空调蒸发器的蒸发盘管(或冷凝器的冷凝盘管)、热交换器的热交换盘管、用于储能的相变材料集成在同一储能箱容器内，可实现以上三种功能设备高度集成及小型化、模块化，可把传统的复杂的蓄能系统设备及蓄放冷流程精简化并高度集成。本实用新型的储能设备可实现体积小但储能量大的效果。
在此需要说明的是，本实用新型出现的所有“/”字符均表征为或的意思。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，其特征在于：包括储能箱、热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管，所述热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管分别安装在储能箱的内部，所述储能箱的外部或内部设有冷/热媒进出接口和载冷/载热剂进出接口，所述冷/热媒进出接口与蒸发盘管或冷凝盘管相连接，所述载冷/载热剂进出接口与热交换盘管相连接，所述储能箱的内部充注有相变材料。
2.根据权利要求1所述的集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，其特征在于：所述储能箱的内部设有由换热增强肋条组成的固定网格，所述热交换盘管、以及蒸发盘管或冷凝盘管分别固定安装在固定网格上，所述热交换盘管与蒸发盘管或冷凝盘管之间通过换热增强肋条相连接触。
3.根据权利要求1所述的集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，其特征在于：所述储能箱的箱壁处设有保温层，所述保温层包括聚胺酯、聚苯乙烯、玻璃纤维棉或者PE棉。
4.根据权利要求2所述的集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，其特征在于：所述蒸发盘管或冷凝盘管由铜、铝、银、石墨或者传热塑料制成；所述热交换盘管由铜、铝、银、石墨或者传热塑料制成；所述固定网格由铜、铝、银、石墨或者传热塑料制成。
5.根据权利要求1所述的集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，其特征在于：所述储能箱的空气进出口处设有用于平衡储能箱内部与外部大气的压力的空气进出呼吸阀。
6.根据权利要求1所述的集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，其特征在于：所述储能箱上设有用于感应储能箱内的相变材料已相变的量的相变量传感器。
7.一种系统，其特征在于：包括制冷/制热机组、末端供冷/供热设备、以及权利要求1至6中任意一项所述的集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备，所述制冷/制热机组通过冷/热媒管与储能设备的冷/热媒进出接口相连接，所述末端供冷/供热设备通过载冷/载热剂管与储能设备的载冷/载热剂进出接口相连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述制冷/制热机组与储能设备之间用于冷/热媒进入储能设备的冷/热媒管上连接有膨胀阀。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：还包括储液容器和定压补液装置，所述储液容器设置为带低液位监测的储液桶或者不带低液位监测的储液桶，所述储液容器与定压补液装置相连接，所述定压补液装置的出液口与载冷/载热剂管相连接。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：还包括冷热源输送泵、比例调节阀和温度传感器，所述冷热源输送泵连接在储能设备与末端供冷/供热设备之间用于储能设备内的载冷/载热剂输出的载冷/载热剂管上，所述比例调节阀的两端并连在储能设备与末端供冷/供热设备之间用于储能设备内的载冷/载热剂输出的载冷/载热剂管和用于载冷/载热剂回流到储能设备内的载冷/载热剂管上，所述温度传感器分别连接在储能设备与末端供冷/供热设备之间用于储能设备内的载冷/载热剂输出的载冷/载热剂管和用于载冷/载热剂回流到储能设备内的载冷/载热剂管上。
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| CN114353388A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-15 | 杨伟国 | 集成蒸发器/冷凝器及热交换器功能的储能设备及其系统 |
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