CN218955167U - 储能装置及空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空调技术领域，具体涉及一种储能装置及空调系统。本实用新型提供的储能装置包括箱体、设置于箱体内部的储能换热器和取能换热器以及填充于箱体内部的相变材料；取能换热器用于连接于空调室外机。工作时，储能换热器和取能换热器均能够与相变材料进行换热并使相变材料发生相变，从而实现能量的储存和取用。相比于现有技术中采用逆循环运转来完成室外机的化霜模式的方式，本申请通过储能装置储存的热能来完成室外机的化霜模式，能够避免在室外机化霜的过程中向室内输送冷空气，从而可降低化霜过程对室内温度的影响，有利于维持室内温度的稳定性,提高室内舒适性。

Description

储能装置及空调系统

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，具体涉及一种储能装置及空调系统。

背景技术

空调系统在制热工况下运行时，流经室外机换热器的制冷剂温度很低，会导致室外机换热器结霜现象的出现；室外机结霜会影响到整个空调系统的工作性能，因此需要在空调系统使用时对室外机进行除霜。常规的化霜方式是采用逆循环运转来完成室外机的化霜模式，即将空调系统的运行模式由制热模式切换到制冷模式；这种方式在室外机化霜过程中会向室内输送冷空气，从而导致室内温度下降，影响室内温度的舒适性。

实用新型内容

(一)本实用新型所要解决的技术问题是：现有空调系统在室外机化霜过程中会向室内输送冷空气，从而导致室内温度下降，影响室内温度的舒适性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面实施例提供了一种储能装置，包括箱体、设置于所述箱体内部的储能换热器和取能换热器以及填充于所述箱体内部的相变材料；

所述取能换热器用于连接于空调室外机。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器和所述取能换热器的数量均设置为多个；多个所述储能换热器和多个所述取能换热器交替设置，且所述储能换热器内的流体流向和所述取能换热器内的流体流向相反。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器为微通道换热器，包括具有微通道的多个储能扁管以及两个分别连接于多个所述储能扁管两端的储能集流管；

和/或，所述取能换热器为微通道换热器，包括具有微通道的多个取能扁管以及两个分别连接于多个所述取能扁管两端的取能集流管。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器为微通道换热器，多个所述储能扁管沿所述储能集流管的轴向平铺排列；

和/或，所述取能换热器为微通道换热器，多个所述取能扁管沿所述取能集流管的轴向平铺排列。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器和所述取能换热器均为微通道换热器；

所述储能换热器和所述取能换热器平行设置，相邻的所述储能换热器和所述取能换热器中的储能扁管和取能扁管的间距在10～20mm的范围内。

根据本实用新型的一个实施例，还包括储能介质进口总管；所述储能介质进口总管通过多个支路管与多个所述储能换热器的入口连通；

和/或，还包括储能介质出口总管；所述储能介质出口总管通过多个支路管与多个所述储能换热器的出口连通；

和/或，还包括取能介质进口总管；所述取能介质进口总管通过多个支路管与多个所述取能换热器的入口连通；

和/或，还包括取能介质出口总管；所述取能介质出口总管通过多个支路管与多个所述取能换热器的出口连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器和所述取能换热器之间设置有用于增加与所述相变材料换热面积的翅片。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器、所述取能换热器和所述翅片均垂直于水平面设置，所述储能换热器和所述取能换热器分别连接于所述翅片宽度方向的两侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述翅片为波纹片的形状。

根据本实用新型的一个实施例，所述翅片包括多个首尾依次连接的连接板，且相邻的两个连接板之间的夹角为150度。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器和所述取能换热器之间设置有多个所述翅片，多个所述翅片平行间隔设置，且相邻的两个所述翅片之间的间距不同。

根据本实用新型的一个实施例，所述储能换热器和所述取能换热器之间设置有多个所述翅片，多个所述翅片平行设置，且相邻的两个所述翅片之间的间距在10～20mm的范围之间。

本实用新型另一方面实施例提供了一种空调系统，包括空调室外机和上述任一实施例所述的储能装置。

根据本实用新型的一个实施例，还包括空调室内机；

所述储能换热器连接于所述空调室内机。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的储能装置，包括箱体、设置于箱体内部的储能换热器和取能换热器以及填充于箱体内部的相变材料；取能换热器用于连接于空调室外机。工作时，储能换热器和取能换热器均能够与相变材料进行换热并使相变材料发生相变，从而实现能量的储存和取用。相比于现有技术中采用逆循环运转来完成室外机的化霜模式的方式，本申请通过储能装置储存的热能来完成室外机的化霜模式，能够避免在室外机化霜的过程中向室内输送冷空气，从而可降低化霜过程对室内温度的影响，有利于维持室内温度的稳定性,提高室内舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的储能装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的储能装置的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的储能装置中相邻的储能换热器和取能换热器内部流体的流向示意图；

图4为本实用新型实施例提供的储能装置中储能换热器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的储能装置中取能换热器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的储能装置中储能换热器和取能换热器的分布结构俯视图；

图7为当翅片为平板状结构时图6在A-A处的剖视图；

图8为当翅片为波纹片状结构时图6在A-A处的剖视图；

图9为本实用新型实施例提供的储能装置中多个储能换热器和多个取能换热器的连接结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的储能装置中多个储能换热器的连接结构示意图。

图标：

1-箱体；11-相变材料进出口；12-壳体；13-盖板；

2-储能换热器；21-储能扁管；22-储能集流管；23-第一连接板；

3-取能换热器；31-取能扁管；32-取能集流管；33-第二连接板；

4-相变材料；

51-储能介质进口总管；52-储能介质出口总管；53-取能介质进口总管；54-取能介质出口总管；

6-翅片；

7-安装支架。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型一个实施例提供了一种储能装置，包括箱体1、设置于箱体1内部的储能换热器2和取能换热器3以及填充于箱体1内部的相变材料4。工作时，储能换热器2和取能换热器3均能够与相变材料4进行换热并使相变材料4发生相变，从而实现能量的储存和取用。

储能装置既可以储存冷能，也可以储存热能，以储能装置储存热能为例，储能装置的工作原理如下：储存能量时，热媒经过储能换热器2，储能换热器2与相变材料4进行热交换并使相变材料4发生相变(固态-液态)，热能以相变潜热的形成储存在装置中；释放热能时，冷媒经过取能换热器3，取能换热器3与相变材料4进行热交换并使相变材料4发生相变(液态-固态)，热能以相变的形式传递给冷媒。

当储能装置储存冷能时，冷媒经过储能换热器2，热媒经过取能换热器3，具体原理在此不再赘述。

本申请提供的储能装置可应用于多种场合，具有使用方便以及使用范围广的优势。储能时，将冷媒或热媒输送入储能换热器2，完成能量(冷能或热能)的储存；取能时，将取能换热器3连接于需要能量的装置，即可取用储能装置储存的能量。

本实施例将该储能装置应用于空调系统，本实施例中，储存装置用于储存热能，取能换热器3用于连接于空调室外机。当需要对空调室外机进行化霜时，通过储能装置给空调室外机提供热能；具体地，从空调室外机换热器内排出的流体进入取能换热器3，与相变材料4进行热交换，热能以相变的形式传递给该流体；接着，流体从取能换热器3排出并进入空调室外机换热器内，完成空调室外机的化霜模式。相比于现有技术中采用逆循环运转来完成室外机化霜模式的方式，本申请通过储能装置储存的热能来完成室外机的化霜模式，能够避免在室外机化霜的过程中向室内输送冷空气，从而可降低化霜过程对室内温度的影响，有利于维持室内温度的稳定性,提高室内舒适性。

可选地，储能换热器2可连接于空调系统的空调室内机，以储存空调系统在供热时产生的多余能量。需要说明的是，储能装置不限于储存空调系统在供热时产生的多余热量，也可以存储从外部添加的热量，比如是45℃以上的热水；储能时，将外部热媒输送入储能换热器2即可。

可选地，相变材料4可以为聚乙二醇、石蜡、或者膨胀石墨、碳纤维和泡沫金属中一种或几种材料与聚乙二醇或石蜡的混合物。

本实施例中，箱体1的下方设置有相变材料进出口11，相变材料进出口11处设置有阀门；通过相变材料进出口11可实现相变材料4的填装或外排。箱体1包括壳体12和盖板13，相变材料进出口11设置于壳体12的侧壁；壳体12包括安装架以及连接于安装架外侧的板件，盖板13可通过合页枢接于壳体12，当盖板13闭合时，盖板13和壳体12围设形成密闭空腔，储能换热器2和取能换热器3设置于该空腔内，相变材料4填充于该密闭空腔内并包围储能换热器2和取能换热器3。安装时，打开盖板13，将储能换热器2和取能换热器3装入箱体1内；填装相变材料4时，可从壳体12的开口处将相变材料4装入，也可以通过相变材料进出口11将相变材料4装入，整个安装过程方便简单，便于操作。

参照图2，储能换热器2和取能换热器3的数量均设置为多个；多个储能换热器2和多个取能换热器3交替设置；进一步参照图3，相邻的储能换热器2内的流体流向和取能换热器3内的流体流向相反。上述设置使得储存装置内部换热均匀，确保换热效率。

参照图4，储能换热器2为微通道换热器，包括具有微通道的多个储能扁管21以及两个分别连接于多个储能扁管21两端的储能集流管22。参照图5，取能换热器3为微通道换热器，包括具有微通道的多个取能扁管31以及两个分别连接于多个取能扁管31两端的取能集流管32。相比于其他换热器，微通道换热器具有工艺简单、节能以及换热效率高的优势。微通道换热器的所有部件均为铝制。

本实施例中，储能换热器2的进口和出口分别位于同一个储能集流管22的上端和下端；取能换热器3的进口和出口分别位于同一个取能集流管32的上端和下端；储能换热器2的进口和出口与取能换热器3的进口和出口分别位于储能装置的两侧。储存能量时，流体从储能换热器2的进口进入储能换热器2内并从储能换热器2的出口排出；释放能量时，流体从取能换热器3的进口进入取能换热器3内并从取能换热器3的出口排出；储能换热器2和取能换热器3内的流体流向相反，能够确保换热效率。

可选地，储能换热器2为微通道换热器，多个储能扁管21沿储能集流管22的轴向平铺排列；和/或，取能换热器3为微通道换热器，多个取能扁管31沿取能集流管32的轴向平铺排列。本实施例中，储能换热器2和取能换热器3均为微通道换热器，安装时，储能换热器2和取能换热器3垂直于水平面安装，多个取能扁管31沿竖直方向平铺排列。上述设置能够缓解重力对相变材料4流动性的影响，一方面能够保证相变材料4灌装的便利性，另一方面能够便于相变材料4的流动，提高换热效率。

在上述结构的基础上，参照图6，储能换热器2和取能换热器3平行设置，相邻的储能换热器2和取能换热器3中的储能扁管21和取能扁管31的间距a在10～20mm的范围内。若相邻的储能扁管21和取能扁管31之间的间距过小，则在相变材料4填充量一定的情况下，需要增加箱体1内部的储能换热器2和取能换热器3的数量，提高不必要的成本；若相邻的储能扁管21和取能扁管31之间的间距过大，影响到换热器和相变材料4之间的换热效率；基于此，发明人综合考虑储能装置的换热性能和存取热换热功率的需求，将相邻的储能换热器2和取能换热器3中的储能扁管21和取能扁管31的间距设置在10～20mm的范围内，能够达到较好的换热效果。

继续参照图6，储能换热器2和取能换热器3之间设置有用于增加与相变材料4换热面积的翅片6。翅片6能够增加换热器与相变材料4的换热面积，从而提高换热效率。

参照图6和图7，储能换热器2、取能换热器3和翅片6均垂直于水平面设置，储能换热器2和取能换热器3分别连接于翅片6宽度方向的两侧。本实施例中，储能换热器2、取能换热器3和翅片6均采用竖直安装的方式，能够进一步缓解重力对相变材料4流动性的影响，保证相变材料4灌装的便利性，且提高换热效率。

可选地，储能换热器2、取能换热器3和翅片6可通过焊接的连接方式成型为一个整体，以提高储能装置安装的便利性。

参照图7，翅片6可为平板状结构；参照图8，翅片6还可为波纹片的形状。优选地，翅片6为波纹片的形状，用以增加导热面积，从而提高换热效率。

图8所示实施例中，翅片6包括多个首尾依次连接的连接板，相邻的两个连接板之间的夹角为150度。采用这一角度能够在增加导热面积的同时，对相变材料4流动性的影响也较小，确保储能装置的换热性能。

进一步地，储能换热器2和取能换热器3之间设置有多个翅片6，多个翅片6平行间隔设置，且相邻的两个翅片6之间的间距不同；相邻的两个翅片6之间的间距b在10～20mm的范围之间。本申请综合考虑储热装置的换热性能和存取热换热功率需求，合理的设定相邻的两个翅片6之间的间距，且翅片6采用不等距设计，能够强化相变材料4与换热器之间的换热效率，达到较优的使用效果。

进一步地，本实施例提供的储热装置的内部采用模块化设计，使得装置的拆装更加方便。

具体地，参照图9，储热装置还包括储能介质进口总管51；储能介质进口总管51通过多个支路管与多个储能换热器2的入口连通；

和/或，储热装置还包括储能介质出口总管52；储能介质出口总管52通过多个支路管与多个储能换热器2的出口连通；

和/或，储热装置还包括取能介质进口总管53；取能介质进口总管53通过多个支路管与多个取能换热器3的入口连通；

和/或，储热装置还包括取能介质出口总管54；取能介质出口总管54通过多个支路管与多个取能换热器3的出口连通。

本实施例中，参照图10，多个储能换热器2的入口均连通于储能介质进口总管51，多个储能换热器2的出口均连通于储能介质出口总管52，使得多个储能换热器2形成一个整体；同理，多个取能换热器3的入口均连通于取能介质进口总管53，多个取能换热器3的出口均连通于取能介质出口总管54，使得多个取能换热器3形成一个整体。上述设置能够简化储能装置的管路结构，同时便于拆装。

可选地，储能介质进口总管51、储能介质出口总管52、取能介质进口总管53和取能介质出口总管54远离换热器的一端同侧设置，能够便于外部管路的连接。如图1所示，储能介质进口总管51、储能介质出口总管52、取能介质进口总管53和取能介质出口总管54远离换热器的一端从箱体1内部伸出，且均位于箱体1的同一侧；在对储能装置的管路进行连接时，工作人员可在箱体1的一侧进行操作，不需要更换位置。

本实施例中，储能装置还包括安装支架7；储能换热器2和取能换热器3通过安装支架7连接形成一个整体。具体地，储能换热器2上设置有第一连接板23，取能换热器3上设置有第二连接板33，通过第一连接板23、第二连接板33和安装支架7将多个储能换热器2和多个取能换热器3连接形成一个整体。

在上述结构的基础上，第一连接板23可通过焊接固定于储能集流管22上，为了提高连接强度，每个储能集流管22上沿自身轴向排列设置有多个第一连接板23；第二连接板33可通过焊接固定于取能集流管32上，每个取能集流管32上沿自身轴向排列设置有多个第二连接板33；高度方向相同的第一连接板23和第二连接板33均通过紧固件(例如螺栓)连接于同一个安装支架7，从而将储能换热器2和取能换热器3连接形成一个整体。

综上，本实施例提供的储能装置内部采用模块化设计，具体地，相邻的储能换热器2和取能换热器3分别与多个翅片6宽度方向的两端焊接固定；多个储能换热器2的进口、多个储能换热器2的出口、多个取能换热器3的进口以及多个取能换热器3的出口分别对应汇接于储能介质进口总管51、储能介质出口总管52、取能介质进口总管53和取能介质出口总管54；多个储能换热器2和多个取能换热器3通过安装支架7连接形成一个整体。通过上述设置，使得储能换热器2、取能换热器3、翅片6以及装置进出管道形成一个整体模块；安装时，只需将该整体模块装入箱体1内部，并将相变材料4填充于箱体1内，即可完成储能装置的装配，整个安装过程方便快捷。

本申请提供的储能装置具有换热效率高、生产制造工艺便利、可靠性高以及拆装方便等优势，适用于多种场合。本申请具体提供了一种将该储能装置应用于空调系统的实施例，但不限定该储能装置的使用场合。

本实用新型还提供了一种空调系统，包括空调室外机和上述任一项实施例的储能装置。本申请提供的空调系统通过储能装置储存的热能来完成室外机的化霜模式，从而能够降低化霜过程对室内温度的影响，有利于维持室内温度的稳定性,提高室内舒适性。

进一步地，该空调系统还包括空调室内机；储能换热器2连接于空调室内机。本实施例中，储能装置能够储存空调系统在供热时的多余能量，并将储存的能量提供给室外机，从而减少能量的浪费。

此外，储能换热器2和取能换热器3的功能也可以对调(或者将储能换热器2连接于空调室外机，将取能换热器3连接于空调室内机)；储能装置用于储存冷能，当空调室内机需要制冷时，储能换热器2通过与相变材料4进行换热，可取用储能装置储存的冷能；同时，取能换热器3通过与相变材料4进行换热，可以储存空调室外机提供的冷能。本申请提供的空调系统中的储能装置具有多种使用模式，可以选择性地储存空调系统中的冷能或热能；当储能装置储存热能时，储能装置储存的能量可提供于空调室外机，用于空调室外机的化霜；当储能装置储存冷能时，储能装置储存的能量可提供于空调室内机，用于室内空气的制冷；通过储能装置能够有效降低空调系统的能耗，减少能量的浪费。

在其他实施例中，储能装置还可以存储从空调系统外部添加的能量；具体地，当储能装置储存热能时，将外部热媒输送入储能换热器2；当储能装置储存冷能时，将外部冷媒输送入储能换热器2。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种储能装置，其特征在于，包括箱体(1)、设置于所述箱体(1)内部的储能换热器(2)和取能换热器(3)以及填充于所述箱体(1)内部的相变材料(4)；

所述取能换热器(3)用于连接于空调室外机。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)的数量均设置为多个；多个所述储能换热器(2)和多个所述取能换热器(3)交替设置，且所述储能换热器(2)内的流体流向和所述取能换热器(3)内的流体流向相反。

3.根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)为微通道换热器，包括具有微通道的多个储能扁管(21)以及两个分别连接于多个所述储能扁管(21)两端的储能集流管(22)；

和/或，所述取能换热器(3)为微通道换热器，包括具有微通道的多个取能扁管(31)以及两个分别连接于多个所述取能扁管(31)两端的取能集流管(32)。

4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)为微通道换热器，多个所述储能扁管(21)沿所述储能集流管(22)的轴向平铺排列；

和/或，所述取能换热器(3)为微通道换热器，多个所述取能扁管(31)沿所述取能集流管(32)的轴向平铺排列。

5.根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)均为微通道换热器；

所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)平行设置，相邻的所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)中的储能扁管(21)和取能扁管(31)的间距在10～20mm的范围内。

6.根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于，还包括储能介质进口总管(51)，所述储能介质进口总管(51)与多个所述储能换热器(2)的入口连通；

和/或，还包括储能介质出口总管(52)，所述储能介质出口总管(52)与多个所述储能换热器(2)的出口连通；

和/或，还包括取能介质进口总管(53)，所述取能介质进口总管(53)与多个所述取能换热器(3)的入口连通；

和/或，还包括取能介质出口总管(54)，所述取能介质出口总管(54)与多个所述取能换热器(3)的出口连通。

7.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)之间设置有用于增加与所述相变材料(4)换热面积的翅片(6)。

8.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)、所述取能换热器(3)和所述翅片(6)均垂直于水平面设置，所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)分别连接于所述翅片(6)宽度方向的两侧。

9.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述翅片(6)为波纹片的形状。

10.根据权利要求9所述的储能装置，其特征在于，所述翅片(6)包括多个首尾依次连接的连接板，且相邻的两个连接板之间的夹角为150度。

11.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)之间设置有多个所述翅片(6)，多个所述翅片(6)平行间隔设置，且相邻的两个所述翅片(6)之间的间距不同。

12.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述储能换热器(2)和所述取能换热器(3)之间设置有多个所述翅片(6)，多个所述翅片(6)平行设置，且相邻的两个所述翅片(6)之间的间距在10～20mm的范围之间。

13.一种空调系统，其特征在于，包括空调室外机和如权利要求1至12任一项所述的储能装置。

14.根据权利要求13所述的空调系统，其特征在于，还包括空调室内机；

所述储能换热器(2)连接于所述空调室内机。

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