CN218677322U - 液冷电池多功能节能储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液冷电池多功能节能储能系统，属于储能散热技术领域，包括电池柜、冷机、地能井；主循环回路和辅助换热支路；主循环回路包括连接冷机和电池柜的第一供液管和第一回液管；辅助换热支路包括间隔设于第一回液管上的进水管和出水管，进水管和出水管分别连接地能井的两端，第一回液管上具有第一连通管段，第一连通管段位于进水管和出水管之间，第一连通管段上具有第一阀门。本实用新型提供的液冷电池多功能节能储能系统，借助第一阀门的启闭切换第一连通管段和辅助换热支路的连通状态，在电池低负荷运行时加入地能井，实现冷机的长时间运行，避免冷机的频繁启动，以达到提高冷机使用寿命和对冷机制冷量合理利用的效率。

Description

液冷电池多功能节能储能系统

技术领域

本实用新型属于储能散热技术领域，更具体地说，是涉及一种液冷电池多功能节能储能系统。

背景技术

化学电池在充放电过程中会放出大量的热量需要及时排出以维持电池内的温度，避免发生热失控等影响电池寿命、充放电效率以及安全，同时夏季停机状态下也需要保持电池位于一定的温度范围内；在冬季停机或低负荷运行时，电池所处的温度较低，影响电池及控制系统启动、充放电效率等。

目前储能散热领域，采用液冷的储能电池包，仅只是利用压缩机制冷方式满足电池的散热；且在制冷的过程中由于电池低负荷运行或者存在停机状态，外侧的冷机频繁启动会影响冷机的使用寿命，和造成冷量的浪费。为保证冬季的电池包温度，需要在电池包内安装电加热装置，以保证电池所处温度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液冷电池多功能节能储能系统，旨在解决制冷过程中由于电池低负荷运行或者停机状态，导致冷机频繁启动影响冷机的使用寿命的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种液冷电池多功能节能储能系统，包括：电池柜、冷机、地能井；

主循环回路，所述主循环回路包括连接所述冷机和所述电池柜的第一供液管和第一回液管；

辅助换热支路，所述辅助换热支路包括间隔设于所述第一回液管上的进水管和出水管，所述进水管和所述出水管分别连接所述地能井的两端；

所述第一回液管上具有第一连通管段，所述第一连通管段位于所述进水管和所述出水管之间，所述第一连通管段上具有第一阀门；所述第一阀门的启闭用于切换连通所述第一连通管段和所述辅助换热支路。

作为本申请另一实施例，所述冷机连接有冷却系统，所述冷却系统包括：

冷却塔；

主冷却回路，所述主冷却回路连通所述冷却塔和所述冷机。

作为本申请另一实施例，所述冷机连接有储能系统，所述储能系统包括：

储能水箱；

储能回路，所述储能回路连通所述储能水箱和所述冷机。

作为本申请另一实施例，所述主冷却回路与所述储能回路并联，所述主冷却回路和所述储能回路上均设有启闭阀门。

作为本申请另一实施例，所述冷却系统为两个，两个所述冷却系统借助冷却水连通管并联，所述冷却水连通管上设有启闭阀门。

作为本申请另一实施例，所述储能回路为两个，两个所述储能回路并联，且两个所述储能回路均连接所述储能水箱。

作为本申请另一实施例，所述冷机为两个，两个所述冷机借助冷冻水连通管并联，所述冷冻水连通管上均设有启闭阀门。

作为本申请另一实施例，所述主循环回路为两个，两个所述主循环回路分别与两个所述冷机串联，两个所述主循环回路并联；两个所述主循环回路中的所述第一回液管分别连接有所述地能井。

作为本申请另一实施例，所述电池柜为多个，所述电池柜上设有第一管和第二管，所述第一管连通所述第一供液管，所述第二管连通所述第一回液管；多个所述电池柜并联。

作为本申请另一实施例，所述地能井为双U管结构。

本实用新型提供的液冷电池多功能节能储能系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型液冷电池多功能节能储能系统，通过在主循环回路上设置辅助换热支路和地能井，并借助第一阀门的启闭切换第一连通管段和辅助换热支路的连通状态，在电池低负荷运行时加入地能井，实现冷机的长时间运行，避免冷机的频繁启动，以达到提高冷机使用寿命和对冷机制冷量合理利用的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型实施例提供的液冷电池多功能节能储能系统的原理图；

图2为本实用新型实施例提供的液冷电池多功能节能储能系统的冷机供冷冷冻水循环系统示意图；

图3为本实用新型实施例提供的液冷电池多功能节能储能系统的储能井供冷冷冻水循环系统示意图；

图4为本实用新型实施例提供的液冷电池多功能节能储能系统的储能井供热冷冻水循环系统示意图；

图5为本实用新型实施例提供的液冷电池多功能节能储能系统的冷却塔冷却水循环系统示意图；

图6为本实用新型实施例提供的液冷电池多功能节能储能系统的储热冷却水循环系统示意图。

图中：1、电池柜；2、电池包；3、第一管；4、第二管；5、第一供液管；6、第一回液管；7、冷机；8、冷凝器；9、蒸发器；10、地能井；11、进水管；12、出水管；13、冷却塔；14、冷却水泵；15、储能水箱；16、冷冻水连通管；17、冷却水连通管；18、第一冷水管；19、第二冷水管；20、第一储热管；21、第二储热管；22、第一连通管段。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1至图6，现对本实用新型提供的液冷电池多功能节能储能系统进行说明。所述液冷电池多功能节能储能系统，包括电池柜1、冷机7、地能井10；主循环回路和辅助换热支路；主循环回路包括连接冷机7和电池柜1的第一供液管5和第一回液管6；辅助换热支路包括间隔设于第一回液管6上的进水管11和出水管12，进水管11和出水管12分别连接地能井10的两端，第一回液管6上具有第一连通管段22，第一连通管段22位于进水管11和出水管12之间，第一连通管段22上具有第一阀门；第一阀门的启闭用于切换连通第一连通管段22和辅助换热支路。

本实用新型提供的液冷电池多功能节能储能系统，与现有技术相比，通过主循环回路连接冷机7和电池柜1，冷机7将冷冻水进行降温，降温后的冷冻水进入主循环回路中的第一供液管5中，并随着第一供液管5进入电池柜1内，对电池柜1内的电池包2进行冷却；与电池柜1换热后的冷冻水进入第一回液管6内，冷冻水经过第一回液管6流回冷机7中，完成冷冻水的循环。

在夏季电池柜1正常发运行时，主循环回路启动，第一阀门开启，第一连通管段22通路，辅助换热支路关闭，冷机7对电池柜1内的电池包2进行冷却；当夏季电池低负荷运行或者停机时，第一阀门关闭，第一连通管段22断路，辅助换热支路开启，冷机7对电池柜1内的电池包2进行冷却后的冷冻水仍存在较少的冷量，而冷冻水进入地能井10后，与地能井10内换热，以增加冷机7运行时长，避免冷机7频繁启动影响使用寿命的同时对冷机7进行合理利用。

本实用新型提供的液冷电池多功能节能储能系统，通过在主循环回路上设置辅助换热支路和地能井10，并借助第一阀门的启闭切换第一连通管段22和辅助换热支路的连通状态，在电池低负荷运行时加入地能井10，实现冷机7的长时间运行，避免冷机7的频繁启动，以达到提高冷机7使用寿命和对冷机7制冷量合理利用的效率。

可选的，冷冻水由进水管11进入地能井10，在地能井10中实现换热，将冷量传输至地能井10中，以实现对冷量的合理利用；换热后的较高温的冷冻水由出水管12进入第一回液管6中，并向冷机7的方向流动。

可选的，地能井10中具有储能单元，冷冻水中的冷量在进入地能井10中后与地能井10中的储能单元进行换热，将冷量储存至储能单元中。

可选的，第一供液管5连接冷机7的蒸发器9的出口端；第一回液管6连接冷机7的蒸发器9的进口端。

可选的，在冬季低负荷运行或停机时，可以通过地能井10与地热能进行热交换升温提供电池柜1加热用，相比传统电加热加热能效高，且无需在柜内布置电加热装置。

储能井设置双U管结构作为夏季外部有用冷需求时或冷机7频繁启机时的调节装置，冬季可作为保证电池柜1内温度的热源，储能井可以布置于液冷电池柜1底部的地下空间，可保证有恒定的地源温度，有效利用空间；

液冷电池多功能节能储能系统在整体系统上采用环路供水，减少单点故障，保证电池安全可靠运行。

在一些可能的实施例中，请参阅图5，冷却系统包括冷却塔13和主冷却回路；主冷却回路连通冷却塔13和冷机7。

主冷却回路包括第一冷水管18和第二冷水管19，第一冷水管18连接冷却塔13的进口和冷机7的冷凝器8的出口，第二冷水管19连接冷却塔13的出口和冷机7的冷凝器8的进口。

冷却塔13为冷机7的排热侧的放热装置。

第二冷水管19上连接有冷却水泵14。

在一些可能的实施例中，请参阅图6，冷机7连接有储能系统，储能系统包括储能水箱15和储能回路；储能回路连通储能水箱15和冷机7。

储能回路包括第一储热管20和第二储热管21，其中第一储热管20连通冷机7的冷凝器8的出口和储能水箱15的进口，第二储热管21连通储能水箱15的出口和冷机7的冷凝器8的进口。

选的，主冷却回路与储能回路并联，主冷却回路和储能回路上均设有启闭阀门。

主冷却回路与储能回路并联，在冬季或者对用热有需求的情况下可以通过储能回路进行电池热量回收利用，减少热量浪费。

启闭阀门控制主冷却回路和储能回路的启闭状态。

可选的，储能水箱15内具有换热器，在储能水箱15上还连接有热水供水管和热水回水管。低温的水经热水回水管进入储能水箱15中的换热器中，在换热器中被加热升温，高温的水经热水供水管输出，实现热量利用。

可选的，换热器为板式换热器。

在一些可能的实施例中，请参阅图5，冷却系统为两个，两个冷却系统借助冷却水连通管17并联，冷却水连通管17上设有启闭阀门。

冷却塔13为两个，冷却系统为两个，两个冷却系统并联设置。两个冷却系统的第二冷水管19之间设置有冷却水连通管17，冷却水连通管17上设有启闭阀门。两个冷却系统为一用一备，保证冷却系统能够与冷机7换热。

同理，请参阅图6，储能回路为两个，两个储能回路并联，且两个储能回路均连接储能水箱15。

储能回路为两个，两个储能回路均连接在同一个储能水箱15上。两个储能回路并联用于连接两个冷机7，以适应不同冷机7的储热。

在一些可能的实施例中，请参阅图2，冷机7为两个，两个冷机7借助冷冻水连通管16并联，冷冻水连通管16上均设有启闭阀门。

两个冷机7并联设置，冷机7借助冷冻水连通管16并联。两个冷机7并联在同一个主循环回路上。

可选的，主循环回路为两个，两个主循环回路并联，每个主循环回路上的第一回液管6上均连接有一个地能井10。

在一些可能的实施例中，请参阅图1，电池柜1为多个，电池柜1上设有第一管3和第二管4，第一管3连通第一供液管5，第二管4连通第一回液管6；多个电池柜1并联。

电池柜1内具有多个电池包2，多个电池包2并联。电池柜1内多个电池包2上均设有冷冻水进水口和冷冻水出水口，冷冻水进水口借助软管连接第一管3，冷冻水出水口借助软管连接第二管4；同一电池柜1内的多个电池包2并联在同一组第一管3和第二管4上。

电池柜1以组为单位，每组中的多个电池柜1，连接至同一主循环回路上。多组电池柜1连接在不同的主循环管路上。

可选的，以两组电池柜1为例，两个电池柜1分别连接不同的主循环回路上，通过不同的冷机7进行换热冷却。

具体地，在系统中每一段管路上均设置阀门，通过阀门切换可保证水冷机7组、水泵、冷却塔13、电池柜1等在任意单元出现故障情况下均可单独切出检修而不影响其他系统运行。

实施例一，请参阅图2，当夏季电池柜1正常工作时，由冷机7用于对电池柜1内制冷。

冷机7中的低温冷冻水经第一供液管5进入进水管11，由进水管11进入电池柜1内并借助软管与电池包2连接，在电池包2内换热后，高温的冷冻水借助软管进入出水管12，由出水管12进入第一回液管6，最终流回至冷机7中。

冷机7中的冷凝器8连接冷却塔13或者储能水箱15。可参照图5和图6。

如图5所示，冷凝器8中的冷却水与制冷剂进行换热，在换热后，制冷剂循环流入蒸发器9中与蒸发器9中的冷冻水进行换热，实现对冷冻水的降温。冷却水在经过冷凝器8后成为高温的冷却水，高温的冷却水通过第一冷水管18进入冷却塔13，在冷却塔13中被降温，降温后的冷却水通过第二冷水管19重新流回至冷凝器8中。

第二冷水管19上设置有冷却水泵14。

如图6所示，冷却水在经过冷凝器8后成为高温的冷却水，高温的冷却水通过第一储热管20进入储能水箱15内，在储能水箱15内并换热和降温，降温后的冷却水通过第二储热管21重新流回至冷凝器8中。

实施例二，请参阅图3，当夏季电池柜1低负荷运行时，由冷机7和地能井10同时运行用于对电池柜1内制冷。

当夏季电池柜1低负荷运行时，冷机7所产生的冷量超出电池柜1所需的冷量，如果开启冷机7会造成冷量浪费，如果频繁开关冷机7会损伤冷机7的使用寿命。因此在第一回液管6上的第一连通管段22上的第一阀门关闭，此时，第一回液管6处于断路状态；同时开启进水管11和出水管12上的阀门，此时冷冻水会通过第一回液管6进入进水管11，进而进入地能井10与地能井10中的换热设备进行换热。

由于电池柜1内所需冷量较少，因此第一回液管6的前段中的冷冻水为较低温的冷冻水，较低温的冷冻水经进水管11进入地能井10中与地能井10中的换热设备换热，实现对剩余冷量的利用；换热后的高温的冷冻水从出水管12流回第一回水管的后半段，并借助第一回水管流回至冷机7。

此系统可避免冷机7的频繁开启，且地能井10所吸收的冷量可用作他用，实现对冷量的合理利用。

冷机7中的冷凝器8连接冷却塔13或者储能水箱15。可参照图5和图6。

实施例三，请参阅图4，当冬季电池柜1低负荷运行时，由地能井10向电池柜1内输入热量。

低温的冷冻水进入地能井10后与地能井10的换热设备换热，变成高温的冷冻水，高温的冷冻水通过第一回液管6和第一供液管5循环至电池柜1内，对电池柜1进行加热。

制冷和制热利用同一套管路系统，避免了在电池柜1内安装电加热装置。同时地能井10的设置提高了制热效率和冷量的合理利用。

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

Claims (10)

1.液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，包括：电池柜(1)、冷机(7)、地能井(10)；

主循环回路，所述主循环回路包括连接所述冷机(7)和所述电池柜(1)的第一供液管(5)和第一回液管(6)；

辅助换热支路，所述辅助换热支路包括间隔设于所述第一回液管(6)上的进水管(11)和出水管(12)，所述进水管(11)和所述出水管(12)分别连接所述地能井(10)的两端；

所述第一回液管(6)上具有第一连通管段(22)，所述第一连通管段(22)位于所述进水管(11)和所述出水管(12)之间，所述第一连通管段(22)上具有第一阀门；所述第一阀门的启闭用于切换连通所述第一连通管段(22)和所述辅助换热支路。

2.如权利要求1所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述冷机(7)连接有冷却系统，所述冷却系统包括：

冷却塔(13)；

主冷却回路，所述主冷却回路连通所述冷却塔(13)和所述冷机(7)。

3.如权利要求2所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述冷机(7)连接有储能系统，所述储能系统包括：

储能水箱(15)；

储能回路，所述储能回路连通所述储能水箱(15)和所述冷机(7)。

4.如权利要求3所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述主冷却回路与所述储能回路并联，所述主冷却回路和所述储能回路上均设有启闭阀门。

5.如权利要求4所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述冷却系统为两个，两个所述冷却系统借助冷却水连通管(17)并联，所述冷却水连通管(17)上设有启闭阀门。

6.如权利要求5所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述储能回路为两个，两个所述储能回路并联，且两个所述储能回路均连接所述储能水箱(15)。

7.如权利要求1所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述冷机(7)为两个，两个所述冷机(7)借助冷冻水连通管(16)并联，所述冷冻水连通管(16)上均设有启闭阀门。

8.如权利要求7所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述主循环回路为两个，两个所述主循环回路分别与两个所述冷机(7)串联，两个所述主循环回路并联；两个所述主循环回路中的所述第一回液管(6)分别连接有所述地能井(10)。

9.如权利要求1所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述电池柜(1)为多个，所述电池柜(1)上设有第一管(3)和第二管(4)，所述第一管(3)连通所述第一供液管(5)，所述第二管(4)连通所述第一回液管(6)；多个所述电池柜(1)并联。

10.如权利要求1所述的液冷电池多功能节能储能系统，其特征在于，所述地能井(10)为双U管结构。

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